i
ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI PULAU KETAPANG
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Eletro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disusun Oleh:
DWI ARIODARMA 20120120025
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA 2016
ii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI PULAU KETAPANG
Disusun Oleh:
U
DWI ARIODARMA 20120120025
Telah diperiksa dan disetujui:
Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2
U
Ir. Slamet Suripto, M.Eng.U URahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng.
iii
HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : DWI ARIODARMA
NIM : 20120120025
Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik
Universitas : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah Tugas Akhir “ Analisis Potensi PLTH (Surya & Angin) Untuk Penyediaan Energi Listrik di Pulau Ketapang” ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjaanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya tulis ilmiah yang lazim.
Yogyakarta, 30 Desember 2016 Penulis
iv
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PULAU KETAPANG
Disusun Oleh: DWI ARIODARMA
20120120025
Telah Dipertahankan di Depan Tim Penguji Pada Tanggal 30 Desember 2016 Susunan Tim Penguji:
Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2
U
Ir. Slamet Suripto, M.Eng.U URahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng.
NIP. 19611118199209123010 NIP. 197511112005011002 Penguji
U
Karisma Trinanda Putra, S. ST., M.T. NIP. 19900619201604123092
Tugas Akhir ini telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Mengesahkan
Ketua Program Studi Teknik Elektro
U
Ir. Agus Jamal, M.Eng. NIK. 19660829199502123020
v MOTTO
“Kamu sukses, teman-teman mu tau siapa dirimu.
Kamu gagal, kamu tau siapa teman-teman mu”
“
Dalam menjalani hidup selalu belajar untuk
mensyukuri nikmat yang telah di anugerahkan Tuhan
kepada kita, karena orang lain belum tentu seberuntung
kita
”“Setinggi apapun pangkat yang dimiliki, anda tetap seorang
pegawai… Sekecil apapun usaha yang anda punya anda
adalah bos nya…”
(Bob Sadino)
vi INTISARI
Tujuan utama dari skripsi ini adalah mengetahui potensi angin dan matahari sebagai sumber alternatif pembangkit listrik (PLTH) sebagai penyedia energi listrik yang optimal di Pulau Ketapang. Matahari dan angin merupakan sumber energi altenatif terbarukan pengganti sumber bahan bakar fosil.
Dalam mengetahui potensi angin dan matahari di Pulau Ketapang sebagai pembangkit listrik dilakukan dengan cara melakukan penelitian berupa mengetahui data intensitas cahaya, kecepatan angin ,dan profil beban listrik di Pulau tersebut kemudian dilakukan simulasi menggunakan Sofware HOMER untuk membantu pemodelan dari sebuah sistem tenaga listrik yang optimal.
Dalam hasil penelitian ini di dapat bahwa Potensi pembangkit listrik hybrid (Surya & Angin) tidak cocok di lokasi penelitian dikarenakan pembangkit listrik tersebut tidak efesien dalam penggunaan dan pengoperasian mengingat biaya investasi dan nilai NPC yang lebih besar ($254.624) serta kecepatan angin rata-rata di tempat tersebut sangat kecil, karna dalam 1 tahun hanya menghasilkan rata-rata kecepatan angin sebesar 2,35 m/s, sehingga dibanyak hari dan bulan wind turbin tidak menghasilkan produksi listrik dan total hasil produksi energi listrik yang dihasilkan dari Wind turbin hanya sebesar 109 Kwh/yr yaitu (0%) dari total pembangkit. Potensi pembangkit listrik yang sesuai untuk kondisi di lokasi penelitian adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Konfigurasi pembangkit listrik yang teroptimal adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang terdiri dari PV 30kW, 120 battery S6CS25P, converter 30 kW dengan nilai NPC ($253.448).
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Skripsi ini penulis persembahkan untuk :
1. Ibuku tersayang, Ibu Maryati S.Pd yang sangat aku sayangi dan aku cintai dan juga selalu mendo’a kan ku.
2. Bapakku terhebat, Bapak Dirwan Hiba yang selalu memberi motivasi dan selalu memberi apa yang selalu aku inginkan.
3. Kakakku Eko Suyetno S.Pd sebagai salah satu sumber motivasi untuk saya berjuang dan membanggakan orang tua.
4. Keluarga besar kakekku Marzuki dan nenek ku Norpisa yang terus mendoakan cucu ya berhasil.
5. Keluarga besar kakek (Alm) Hatenan dan nenek ku Sujana.
6. Paman saya Dr. Suartin Marzuki S.T., M.T, kakak saya Nabila Dani S.pd, Mega Tuslima, Sudarti, Komandala Putra, dan sodara-sodara lainnya terimakasih atas nasehat nasehatnya yang luar biasa dan terimakasih juga telah mendoakan.
7. Sahabat- sahabat saya Eko Bagus Sholihin S.Ip, Ikhsanul Irawan S.P, Yandi, Zuni, dan teman-teman dari Belitung lainnya terimakasih selalu memberikan semangat pada Saya.
8. Orang Spesial Elvi Triani yang selalu ada hingga saat ini untuk selalu mendukung dan memberi semangat.
viii
KATA PENGANTAR
Assalammu’alaikum Wr. Wb.
Dengan mengucapkan Puji dan Syukur penulis panjatkan akan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan skripsi dengan judul:
“ Analisis Potensi PLTH (Surya/Angin) Untuk Penyediaan Energi Listrik di Pulau Ketapang ”
Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan skripsi ini, tetapi karena keterbatasan kemampuan penulis, maka penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya karena masih banyak kekurangan-kekurangan dalam penyusunan laporan skripsi ini, baik dalam susunan kata, kalimat maupun sistematika pembahasannya. Penulis berharap laporan skripsi ini dapat memberikan sumbangan yang cukup positif bagi penulis khusunya dan pembaca sekalian pada umumnya.
Terwujudnya laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak yang sangat artinya. Dan dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan rasa terimakasih kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan karunia, rahmat, dan hidayah Nya. 2. Rasulullah SAW yang telah menunjukan jalan terang benderang.
3. Ibu saya, Ibu Maryati S.Pd dan Bapak Saya, Bapak Dirwan Hiba yang selalu mendoakan dan mendukung. Keluarga yang tak pernah lelah memberikan dorongan untuk penyusunan tugas akhir ini.
4. Bapak Ir. Agus Jamal, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadyah Yogyakarta.
5. Bapak Ir. Slamet Suripto, M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing I yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan penulis selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Rahmat Adiprasetya Al Hasibi, S.T., M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan penulis selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
7. Bapak Karisma Trinanda Putra, S.T. M.T. sebagai penguji pada saat pendadaran.
ix
8. Segenap Dosen pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiya Yogyakarta, terimkasih atas segala bantuan yang selama ini telah diberikan.
9. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
10. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
11. Teman–teman mahasiswa teknik elektro 2012 A dan B
12. Teman teman seperjuangan Dhanies, Dani, Deny, Redi, Bram, Irul, Irwan, Rudi, Gandhi, Jery kalian luar biasa kawan. semoga suatu hari nanti kita bisa berkumpul lagi.
13. Sahabat saya Eko Bagus Sholihin S.ip, Ikhsanul Irawan S.p, Yandi, Zuni dari dulu kini dan nanti, terimakasih kawan atas saran dan motivasinya. 14. Pacar saya Elvi Triani yang selalu mendukung saya dan memberi
semangat dalam kebaikan saya untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam penyusunan skripsi ini yang sangat terbatas.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberi tambahan ilmu bagi para pembaca. Semoga Allah SWT meridhoi kita semua, aamiin.
Wassalammu’alaikum Wr. Wb.
Yogyakarta, 30 Desember 2016 Yang menyatakan,
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...i
LEMBAR PENGESAHAN ...ii
HALAMAN PERNYATAAN ...iii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ...iv
MOTTO ...v
INTISARI ...vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ...vii
KATA PENGANTAR ...viii
DAFTAR ISI ...x
DAFTAR TABEL ...xiii
DAFTAR GAMBAR ...xiv
BAB I PENDAHULUAN ...1 1.1 Latar Belakang ...1 1.2 Rumusan Masalah ...4 1.3 Tujuan Penelitian ...4 1.4 Batasan Masalah ...5 1.5 Manfaat Penelitian ...5 1.6 Metode Penelitian ...6 1.7 Sistematika Penulisan ...6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ...8
2.2 Landasan Teori ...9
2.2.1 Hybrid Power Sistem ...9
2.2.2 Sel Surya ...10
2.2.3 Keutungan dan Kelebihan Sel Surya...12
2.2.4 Jenis Sel Surya ...12
2.2.5 Karakteristik Sel Surya ...14
2.2.6 Parameter Sel Surya ...17
2.2.7 Sistem Penyimpanan Energi ...18
2.2.8 Inverter ...20
2.2.9 Energi Angin ...21
2.2.10 Jenis-jenis Angin ...22
2.2.11 Syarat Kecepatan Angin ...23
2.2.12 Pembangkit Listrik Tenaga Angin ...24
2.2.13 Turbin Angin (Wind Turbine) ...24
2.2.14 Komponen Utama Wind Turbine ...26
2.2.15 HOMER ...30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...33
3.1 Alat Penelitian ...33
3.2 Bahan Penelitian ...33
3.3 Tempat dan Waktu Penelitian ...33
3.4 Langkah Penelitian ...34
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ...39
4.1.1 Objek Penelitian...39
4.1.2 Profil Beban ...40
4.1.3 Potensi Energi Angin ...45
4.1.4 Potensi Energi Matahari ...46
4.2 Perancangan Sistem Pembangkit Listrik ...48
4.2.1 Desain Sistem Wind Turbine ...49
4.2.2 Desain Sistem PV ...52
4.2.3 Desain Converter ...54
4.2.4 Desain Baterai ...56
4.3 Konfigurasi dan Analisis Optimasi Pembangkit Listrik ...57
4.3.1 Hasil Perancangan dan Konfigurasi Homer...58
4.3.2 Analisa Konfigurasi Sistem Optimal ...62
4.3.3 Hasil Pembangkit Sistem Optimal ...64
4.4 Analisi Biaya Sistem Pembangkit ...69
4.4.1 Biaya Tiap Komponen ...70
4.4.2 Biaya Berdasarkan Type ...71
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...72
5.1 Kesimpulan ...72
5.2 Saran ...73
DAFTAR PUSTAKA ...74
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah ... 23
Tabel 4.1 Konsumsi listrik rata-rata harian sampel pada 1 rumah ... 41
Tabel 4.2 Konsumsi listrik rata-rata pada 42 rumah ... 42
Tabel 4.3 Kecepatan angin rata-rata perbulan ditahun 2015... 44
Tabel 4.4 Radiasi matahari perbulan di pulau Ketapang ... 45
Tabel 4.5 spesifikasi turbin angin HY-1000 (1KW) ... 49
Tabel 4.6 Spesifikasi PV Suniva OPT340-72-4-100 ... 53
Tabel 4.7 Spesifikasi inverter LPT5000-224 ... 54
Tabel 4.8 Spesifikasi Batteray Surette Rolls S6CS25P ... 56
Tabel 4.9 Hasil konfigurasi system optimal Homer (Wind Turbin) ... 60
Tabel 4.10 Hasil konfigurasi system optimal Homer ... 60
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hubungan Sel Surya, Panel Surya... 11
Gambar 2.2 Susunan pembuatan panel surya, dari sel surya, modul dan panel . 11 Gambar 2.3 Sel dan Modul fotofoltaik (PV) Jenis Monokristal ... 13
Gambar 2.4 Sel dan Modul Sel Surya Jenis Polikristal ... 13
Gambar 2.5 Modul Fotovoltaik Jenis Amorfous... 14
Gambar 2.6 Kurva arus dan tegangan ... 15
Gambar 2.7 Grafik Arus Terhadap Temperatur ... 16
Gambar 2.8 Grafik Arus Terhadap Insolation ... 16
Gambar 2.9 Skema terjadinya angin ... 21
Gambar 2.10 Komponen turbin kecil ... 26
Gambar 2.11 Gaya –gaya angin pada sudu ... 27
Gambar 2.12 Tampilan utama Homer ... 30
Gambar 2.13 Pemilihan tipe beban dan komponen ... 31
Gambar 2.14 Proses input data beban ... 31
Gambar 2.15 Bagian Utama Arsitektur HOMER ... 32
Gambar 3.1 Letak Dusun Pulau Ketapang ... 34
Gambar 4.1 Pulau Ketapang ... 40
Gambar 4.2 Grafik Konsumsi Listrik Rata-rata harian ... 43
Gambar 4.4 Kondisi pemodelan Sistem PLTH ... 46
Gambar 4.5 Perancangan beban primer di homer ... 47
Gambar 4.6 Profil beban listrik bulanan dalam satu tahun 2016 ... 48
Gambar 4.7 Perancangan wind turbin pada homer ... 49
Gambar 4.8 Wind Turbin HY-1000 ... 50
Gambar 4.9 perancangan PV pada homer ... 53
Gambar 4.10 inverter LPT5000-224 ... 54
Gambar 4.11 Perancangan konverter pada homer ... 55
Gambar 4.12 baterai surette rolls S6CS25P ... 56
Gambar 4.13 Perancangan baterai pada homer ... 57
Gambar 4.14 Konfigurasi Optimasi Sistem Pembangkit ... 58
Gambar 4.15 Hasil Perancangan konfigurasi Homer Energy ... 58
Gambar 4.16 Hasil kalkulasi konfigurasi Homer Energi ... 59
Gambar 4.17 Produksi Wind Turbin HY-1000 ... 63
Gambar 4.18 Produksi listrik pada masing-masing pembangkit ... 63
Gambar 4.19 Daya dan Produksi Listrik ... 64
Gambar 4.20 Grafik produksi PV dan konsumsi listrik ... 65
Gambar 4.21 Grafik input battery dan output inverter ... 66
Gambar 4.22 Grafik kekurangan energi listrik ... 67
Gambar 4.23 Grafik produksi listrik dengan kondisi (charge) battery ... 68
Gambar 4.24 biaya tiap komponen ... 69
