OPEN ACCESS
Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Pada Sistem Pertanian Hidroponik Skala Rumah Tangga di Kelurahan Singonegaran Kota Banyuwangi
Abdul Rohman 1*, Abdul Holik 2, Herman Yuliandoko 3
1 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Banyuwangi
2 Program Studi Agribisnis, Politeknik Negeri Banyuwangi
3 Jurusan Teknik Informatika, Politeknik Negeri Banyuwangi
ABSTRAK
Salah satu pertanian urban farming adalah teknik pertanian hidroponik. Sistem tanam hidroponik adalah budidaya tanaman dengan akar tergenang air mengalir sehingga tanaman dapat memperoleh cukup nutrisi dan oksigen. Sistem hidroponik ini didukung sirkulasi aliran air yang baik dengan pemanfaatan energi matahari dengan sistem solar panel untuk mensuplai listrik pada pompa listrik. Pemanfaatan energi terbarukan tersebut menghasilkan pengembangan pertanian sistem hidroponik dapat di cukupi energi secara mandiri tanpa harus dukungan listrik dari luar (PLN). Kemandirian suplai listrik dalam sistem pertanian hidroponik ini memudahkan menentukan kebutuhan sistem energi yang diperlukan. Kegiatan pengabdian diselenggarakan untuk masyarakat kelurahan Singonegaran dengan memberikan bimbingan teknis cara budidaya tanaman. Peralatan media tanam dengan antara lain : Pipa PVC 3inch, Netpot, Rockwool,TDS-3, Pompa listrik, timba, Solar Panel, SCC, baterai, kabel dan Nutrisi ABmix. Pelaksanaan pengabdian ini dilakukan dengan 3 tahap (sosialisasi, praktek dan monitoring). Setiap tahapan mempunyai peran penting untuk mewujudkan tanaman hidroponik ini berkembang dengan baik. Setiap pertumbuhan sayuran Hari Setelah Tanam (HST) mengalami pertumbuhan yang baik dengan ciri daun yang lebar dan kehijauan. Pemberian nutrisi yang tepat dengan pengecekan berkala setiap minggu manjadi jaminan tumbuh kembang tanaman sehat. Pengawasan cukup kebutuhan Nutrisi mingguan pada tanaman dengan mengukur 550ppm sampai dengan 1100ppm hingga tanaman siap dipanen.
Kata kunci — Solar Panel, Hidroponik, Nutrisi, Pompa
ABSTRACT
One of the urban farming techniques is hydroponic farming. The hydroponic growing system is the cultivation of plants with flowing water-logged roots so that the plants can get enough nutrients and oxygen. This hydroponic system is supported by good circulation of water flow by utilizing solar energy with a solar panel system to supply electricity to an electric pump.
The utilization of renewable energy resulted in the development of hydroponic agriculture systems that could be supplied with energy independently without having to support external electricity. The independence of electricity supply in this hydroponic farming system makes it easy to determine the needs of the required energy system. Service activities are held for the Singonegaran sub-district community by providing technical guidance on how to cultivate plants. Planting media equipment including: PVC pipe, Net-pot, Rockwool, TDS-3, Electric pump, bucket, SolarPanel, SCC, battery, cable and AB-mix Nutrients. The implementation of this service is carried out in 3 stages (education, practice and monitoring).
Each stage has an important role to make this hydroponic plant develop properly. Each vegetable growth Day After Planting experienced good growth with the characteristics of broad and green leaves. Providing proper nutrition with regular checks every week is a guarantee for healthy plant growth and development. Adequate monitoring of weekly nutrient needs in plants by measuring 550ppm to 1100ppm until the plants are ready to be harvested Keywords — Solar Panel, Hydroponics, Nutrition, pump.
1. Pendahuluan
Dimasa pandemi Corona Virus Desease tahun 2019 /Covid19 saat ini, aktifitas mayarakat sangat terbatas hanya boleh berdiam diri di rumah atau dilingkungan sekitar. Waktu sehari- hari banyak dirumah akan terbuang jika tidak melakukan yang berguna. Secara umum masyarakat banyak beraktifitas disekitar rumah hanya sekedar bersih-bersih dan juga bercocok tanam. Bercocok tanam salah satu ide di masyarakat di perkotaan saat ini.
Pemukiman di kota yang padat penduduk dan terbatasnya lahan pertanian. Lahan lebih banyak dibangun tempat-tempat perdagangan dan usaha serta pemukiman rumah yang berhimpitan, sehingga berakibat pada lahan terbuka hijau yang semakin berkurang dan kualitas udara yang cenderung menurun. Hal ini tentu berdampak buruk bagi kesehatan masyarakat daerah perkotaan.
Kegiatan pertanian yang dilakukan di daerah perkotaan dikenal dengan sebutan urban farming. Salah satu teknik pertanian tersebut adalah bercocok tanam menggunakan sistem pertanian hidroponik, dimana proses awal pembibitan, pertumbuhan hingga pemananen dapat di lakukan di sekitar perkotaan. Meskipun daerah perkotaaan terbatas pada lahan yang sempit, dengan adanya teknologi sistem pertanian hidroponik, masyarakat perkotaan masih bisa melakukan aktifitas yang lain. Selain itu, Optimalisasi teras rumah merupakan salah satu bentuk implementasi ketahanan pangan, sehingga fungsi teras rumah berubah menjadi lahan yang produktif.[6]
Keterbatasan lahan pertanian di perkotaan ternyata bukanlah suatu hambatan untuk bertani.
Dengan sistem pertanian hidroponik dapat memaksimalkan lahan yang sempit dengan hasil sama baiknya dengan sistem pertanian konvesional. Masyarakat kota dapat memenuhi kebutuhan sayur sendiri dengan konsep diatas, lebih praktis dan tanpa pestisida serta sayuran lebih sehat karena dapat dikontrol secara langsung.
Manfaat dari sistem pertanian hidroponik adalah masyarakat dapat menghasilkan sayuran
dengan kualitas terjamin karena tidak menggunakan pestisida, mengurangi biaya pembelian sayur, dan masyarakat dapat mencukupi kebutuan gizi harian dengan konsumsi sayuran sehat.
2. Target dan Luaran (Optional)
Kegiatan ini memberikan media tanam hidroponik sebagai praktek pembelajaran penanaman budidaya sayur. Media yang diberikan berupa media tanam sistem pertanian hidropionik skala rumah tangga. Rangkaian integrasi kelistrikan dengan komponen Solar Panel, Solar Control Charge (SCC) media penyimpanan aki kering dan pompa air dengan motor listrik tipe arus searah (Direct Current/DC)
Selain luaran diatas dalam kegiatan ini di tujukan bagi masyarakat khususnya peserta ibu- ibu Penggerak Pemberdayaan Kesejahteran Keluarga (PKK) Kelurahan Singonegaran.
Setelah mendapatkan pemahaman dan praktek tanaman hidroponik maka peserta pelatihan dapat mengembangkan di rumah dengan memanfaatkan ruang atau teras rumah masing- masing. Dengan demikian ketahanan sayuran untuk keluarga skala rumahan dapat dipenuhi.
3. Metodologi
Kegiatan pengabdian masyarakat ini dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu tahap sosialisasi, tahap praktik, dan monitoring
a. Sosialisasi
Pada tahap sosialisasi mempergunakan metode tatap muka dengan peserta memahami fase pertumbuhan tanaman, perbedaan pertanian hidroponik dengan pertanian konvensional, penjelasan tentang angka kecukupan gizi, pentingnya konsumsi sayur, dan kesadaran lingkungan.
Pada tahap ini ditunjukkan proses perkembangan tanaman dari peroses persemaian, pembibitan, perawatan, dan pemanenan.
Diharapkan pada akhir kegiatan peserta mengetahui proses alamiah yang terjadi pada
perkembangan dan pertumbuhan tanaman sayuran.
Pada teknologi energi terbarukan peserta dapat memahami energi fosil semakin lama semakin habis. Energi panel surya menjadi andalan energi masa depan yang ramah lingkungan. Teori pemasangan dan instalasi akan disampaikan sebelum praktek pembuatan dimulai
Gambar 1. Diagram Alir Kegiatan b. Praktek atau Demonstrasi
Tahap pembuatan instalasi hidroponik. Pada tahap ini akan dijelaskan alat dan bahan yang dipergunakan, cara perakitan, tahapan-tahapan pembuatan media tanam, dan teknik irigasi yang harus dilakukan. Selain itu, warga akan diajari cara mencampur pupuk AB-Mix yang digunakan sebagai nutrisi hidroponik, termasuk didalamnya cara mengukur kadar nutrisi yang dubutuhkan oleh tanaman.
Peserta dapat praktek langsung dengan pemasangan panel surya dengan wiring diagram yang telah disiapkan. Menghubungkan kabel rangkaian ke charge control, baterai, pompa dan panel indicator. Pemasangan panel surya pada posisi matahari tidak terhalang apapun
c. Monitoring
Dalam tahap pendampingan atau monitoring, masyarakat akan didampingi kurang lebih selama dua-tiga bulan untuk memonitor proses perawatan tanaman hingga proses panen.
Selain itu, masyarakat didampingi dalam hal perbaikan jika ditemukan masalah dalam instalasi hidroponik yang sudah dibuat.
Pengecekan instalasi solar sel pada rangkaian dapat dimonitor berkala untuk menjamin pompa air bekerja dan sirkulasi air tetap terjaga.
Kebersihan panel surya harus tetap terjaga karena dapat mempengaruhi energi panas matahari yang terserap.
4. Pembahasan
Kegiatan pengabdian masyarakat dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 15 September 2021 berlokasi di Pendopo Kelurahan Singonegaran di Banyuwangi. Peserta terdiri dari ibu-ibu penggerak PKK dan Peserta undangan perwakilan setiap Rukun Warga (RW). Jumlah peserta 15 Orang ditambah perangkat atau staff kelurahan.
Peralatan dan media tanam yang dibutuhkan dalam pelaksanaan kegiatan adalah pipa PVC 3 inchi, Netpot, Rockwool, TDS-3, lem PVC, pompa air (DC),bak penampung, Solar Panel, SCC, Baterai kering dan kabel. Alat-alat pendukung antara lain : Gergaji, Bor, obeng, tang dan lainnya
a. Pembuatan Konstruksi dan Perakitan Tanaman hidroponik itu membutuhkan rak sebagai penyangga pipa. Sistem hidroponik ini membutuhkan instalasi pipa mendatar, baik disusun berjejer maupun bertingkat. Rak hidroponik berfungsi untuk menyangga pipa agar supaya tertata dengan rapi. Dengan begitu, dengan desain rak yang sesuai, bisa memaksimalkan penggunaan ruang untuk penanaman. Konsep media tanam yang di
bangun menggunakan metode Nutrient Film Technique (NFT). Adapun langkah pembuatan sebagai berikut :
1. Menyiapkan Pipa PVC (Paralon) ukuran 3 inchi
2. Memotong paralon sesuai panjang kebutuhan.
3. Paralon dilubangi dengan dengan diameter 4.5 cm sesuai ukuran netpot
4. Menentukan panjang antar lubang, penulis menggunakan ukuran 20cm dari titik pusat diameter lingkaran
5. Menentukan pipa penyalur sirkulasi air 6. Menentukan titik-titik aliran sirkulasi air 7. Menentukan ketinggian air dalam pipa
disesuaikan dengan kemampuan pompa.
Pompa air menggunakan spesifikasi tinggi 3meter dengan debit yang cukup. Perbedaan ketinggian sangat berpengaruh jika tidak atur secara seksama maka air akan meluber.
Gambar 2. Desain Media Tanam dengan Sistem Solar Panel
a. Pesemaian Benih Tanaman
Semaian yang baik adalah semaian yang menghasilkan tanaman yang kuat dan tidak mudah roboh. Cara yang paling mudah untuk mengetahui semaian yang baik adalah dengan
membelai daun tanaman sayur muda dan daun kuat tidak mudah roboh pada saat di belai.
Penyemaian baiknya menerima sinar matahari yang cukup.
Pemindahan tanam dilakukan setelah tanaman mulai muncul daun sejati. Daun sejati memiliki tulang daun, helai daun. Biasanya helai daun berisi yang ketiga dengan 2 helai yang melebar ke samping itu bukan daun. Kondisi inilah proses fotosintesis sudah mulai berlangsung, dan harus mulai memberikan nutrisi kepada tanaman agar cepat tumbuh besar. Saat pindah tanam, harus menyiapkan tempat netpot tanaman menggantung, dan tempat nutrisi. Adapun cara penyemaian bibit tanaman sayuran sebagai berikut :
1. Penyiapan tempat persemaian berupa nampan plastik.
2. Nampan plastik diisi dengan media berupa rockwool yang telah dipotong berbentuk dadu
3. Media rockwool dibasahi dengan air sampai lembab.
4. Bijih bibit tanaman dapat masukkan ke dalam rockwool yang sudah di lubungi.
Setiap lubang bisa di isi 2 atau 3 bibit per rockwool.
5. Penyiraman dilakukan secara rutin untuk menjaga rockwool tetap lembab selama masa pertumbuhan tanaman.
6. Pengecekan dilakukan minimal 2 hari sekali.
7. Setelah umur 1 minggu bibit dapat dipindahkan.
Gambar 3. Hasil Pembenihan Selada berumur 10 hari dengan media tanam rockwool
b. Pemberian Kebutuhan Nutrisi
Nutrisi diberikan sesuai dengan dosis secara umumnya atau dengan pengalaman dengan
mencoba-coba takaran. Untuk menjaga dosis terukur dan terjaga diperlukan juga TDS (Total Disolved Solid) & EC (Electric Current) meter.
Hasil pengukuran nilai EC larutan menentukan kecepatan metabolisme tanaman yaitu jika nutrisi yang diberikan sesuai dengan kebutuhan tanaman. Kebutuhan nutrisi maupun pH yang dikehendaki oleh masing-masing tanaman juga berbeda.
Dalam referensi tabel nutrisi sudah ada nilai ukuran pengaturan pH dan nutrisi untuk beberapa sayuran. Perlu diingat, table referensi part per million/ppm ini adalah untuk tanaman remaja sampai dewasa. Kadar nutrisi untuk semai dan pembibitan, dapat disesuaikan.
c. Instalasi Rangkaian Panel Surya
Desain sistem panel surya yang gunakan dalam pengabdian adalah dengan penggunaan baterai sebagai penyimpan energi listrik. Dalam menyimpan energi dari panel surya, tegangan yang akan diberikan kepada penyimpan energi berupa baterai kering
Sumber : [4]
Gambar 4. Wiring Diagram Panel Surya Spesifikasi Solar Panel yang dipakai adalah Daya maksimum 100WP (watt peak), model monocrystalline, ISC : 5,81A, vmp : 18, 24V. Untuk Dimensi adalah Panjang 68cm, Lebar 76cm dan tebal cm.
Pengisian daya dari solar panel ke baterai menggunakan Solar Charge Control (SCC) dengan kapasitas 10A dengan Daya pengisi surya
12V/24V. SCC ini dilengkapi dengan Intelligent PWM charge mode.
Gambar 5. Sistem Kelistrikan dengan Solar Panel
Penggunaan penyimpan energi listrik menggunakan baterai kering dengan spesifikasi voltage 12 V capacity 3.5 Ah. Baterai ini secara menggunakan catu daya bateri sepeda motor umumnya.
Pompa listrik yang dipakai adalah motor dengan tipe DC dengan Voltage 12V, maksimal rate current 1000mA, power 22watt.
Kemampuan untuk mengalirkan air setinggi 5 meter. Kemampuan mengalirkan air sebesar 800L/H. jenis pompa ini bersifat submersible atau tahan air.
Penggunaan desain sistem panel surya ini dimana pompa air diharapkan lebih stabil dan dapat bekerja hingga malam hari. Namun perlu diperhatikan jika sistem keamanan peralatan yang tidak ada sehingga rangkaian dapat rusak jika terjadi hubung singkat dan panel surya juga dapat rusak jika terjadi hubungan singkat pada rangkaian dan instalasinya. Hubung singkat bisa terjadi akibat terkelupasnya isolasi
d. Sosialisasi dan Demontrasi Alat Peraga Kepada Masyarakat
Kegiatan pelatihan ini diikuti kurang lebih 15 orang terdiri dari ibu penggerak PKK dan peserta undangan dari berbagai Rukun Warga (RW), Sasaran dari kegiatan pelatihan ini adalah masyarakat Kelurahan Singonegaran khususnya ibu-ibu PKK tujuannya adalah agar masyarakat kelurahan singonegaran sadar dalam kondisi wabah Covid19, kita bisa memanfaatkan lahan sekitar rumah untuk berbudidaya tanaman dan tetap produktif meskipun di masa pandemi.
Antusiasme warga terhadap pelatihan ini sangat tinggi, karena dapat menambah wawasan tentang budidaya tanaman hidroponik dengan energi Panel Surya. Sebagian warga juga memberi saran terhadap pelatihan ini, seperti perlu dilakukan secara rutin pelatihan seperti ini karena dapat membantu perekonomian masyarakat.
Gambar 6. Kegiatan Tatap Muka dengan Peserta Program pelatihan budidaya tanaman hidroponik ini juga dapat bermanfaat untuk menghadapi kelangkaan bahan pangan yang mengancam Indonesia. Saat ini, Indonesia terancam krisis pangan dengan melihat beberapa faktor, seperti lahan pertanian yang semakin sempit, banyaknya kebutuhan pangan untuk memenuhi kebutuhan pangan penduduk, dan yang paling dirasakan saat ini adalah masa pandemi Covid-19 ini mengancam krisis ekonomi dunia. Oleh karena itu, berbudidaya tanaman hidroponik bisa menjadi pilihan sekaligus langkah antisipasi kita untuk menghadapi krisis pangan yang mengancam Indonesia.
Gambar 7. Pelaksanaan Kegiatan Pengabdian
Sistem hidroponik yang dipakai dalam pelatihan ini adalah sistem DFT, yang memanfaatkan sirkulasi air pada proses pertumbuhan tanaman. Tanaman yang ditanam pada pelatihan ini berupa sayuran, yaitu sawi, pakcoi dan selada.
Program pelatihan budidaya tanaman hidroponik energi Solar Panel ini diharapkan memberi kesadaran dan motivasi untuk dapat menerapkan edukasi dan pelatihan hidroponik yang telah diberikan agar dapat bermanfaat untuk menghadapi kelangkaan bahan pangan yang disebabkan adanya lahan pertanian yang semakin sempit.
Tujuan yang utama pemahaman masyarakat kepada perubahan iklim bumi semakin panasnya meningkat untuk beralih ke energi hijau. Hal ini merupakan kampanye sebagian kecil untuk menumbuhkan kembangkan pengertian ke keluarga mereka masing-masing
e. Monitoring Hasil Perkembangan Tanaman Hidroponik
Untuk menjaga suplai listrik, harus dipastikan komponen-komponen solar panel bekerja dengan baik. Pengecekan dengan melihat display SCC yang bekerja memberikan charge ke baterai dengan nilai ukur 12,9Volt. Serta mengukur tegangan dari beterai kering sebesar 12,7volt. Kondisi tersebut mampu mensuplai konsumsi listrik pada pompa air dengan tipe arus searah/DC sebesar daya pompa 22watt.
Faktor penting dalam tanaman hidroponik adalah penanganan ketersediaan air. Tercukupi air nutrisi mempercepat pertumbuhan pada tanaman dimana 80-90 % tanaman hidroponik adalah air. Setiap tanamam membutuhkan ppm yang berbeda-beda agar tumbuh maksimal pemberian nutrisi membutuhkan ketepatan.
Tabel 1. Nutrisi Tanaman Jenis Sayur Pakcoi
Parts Per Million (ppm)
Kebutuhan Nutrisi Mingguan (Hari Setelah Tanam/HST)
1 2 3 4 5
Referensi ppm 500 700 900 1000 1100 Pengukuran
Lapangan ppm 550 725 952 1052 1150
Kegiatan monitoring ini dilakukan setelah benih yang tanam selama masa pertumbuhan hingga panen. Untuk penanganan tanaman hidronik disini penulis menggunakan tanaman pakcoi dengan masa panen 35-40 hari . Untuk tahapan pemberian nutrisi dengan menggunakan AB-Mix dimana ppm maksimal 1150 ppm, pH 6- 7 (power of hydrogen/pH)
Gambar 8. Pertumbuhan sayur pakcoi setelah proses tanam selama 30 hari
Pertumbuhan tanaman sayur pakcoi dapat dimaksimalkan dengan melihat parameter nutrisi dan pH air terukur. Pemberian yang terukur dengan mencukupi nutrisi setiap dua-tiga hari sekali di naikkan 30-40 ppm dan pH air terjaga konstan. Pemberian nutrisi ini bisa dijadikan acuan berdasarkan pengalaman orang yang berbeda-beda
5. Kesimpulan
Hasil kegiatan pengabdian masyarakat ini dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Peserta pelatihan ibu-ibu PKK serta undangan sangat antusias dalam memahami prinsip kerja tanaman hidroponik berbasis pemanfaatan energi terbarukan.
2. Jumlah peserta 15 orang ditambah peserta dari para staf kelurahan
3. Media tanam hidroponik yang diberikan adalah seperangkat media tanam dengan rincian : Pipa PVC, Netpot, Rockwool,TDS-3, Pompa listrik (DC) 22 watt ,timba, Solar Panel, SCC, Baterai kering, kabel, dan 1 set AB-mix.
4. Pertumbuhan sayuran pakcoi hari setelah tanam mengalami pertumbuhan yang bagus dengan daun yang lebar dan kehijauan. Pemberian nutrisi yang tepat dengan pengecekan setiap minggu.
5. Kebutuhan Nutrisi mingguan pada Hari Setelah Tanam (HST) dengan mengukur sebesar 550ppm sampai 1100ppm hingga masa tanaman di panen
6. Ucapan Terima Kasih (Optional)
Ucapan terima kasih dari penulis kepada Politeknik Negeri Banyuwangi dalam bentuk pendanaan DIPA 2021 program Pengabdian masyarakat melalui Unit P3M. Ucapan terima kasih di berikan kepada Mitra khusus Kepala Kelurahan dan Ibu Ketua PKK Kelurahan Singonegaran yang memberikan tempat dan wadah diskusi dengan anggota PKK dan masyarakat.
7. Daftar Pustaka
[1]. David S, Hamzah E, Latifa S, 2020. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya untuk tanaman Hidroponik, Jurnal Teknik. Volume 14 Nomor 2
[2]. Fadilah R, Chalilullah R, 2018. Pengujian Sistem Sirkulasi air Untuk Tanaman Hidroponik Menggunakan Listrik dari Panel Surya. Seminar nasional Pakar ke 1, buku 1 [3]. Badan Penelitian Dan Pengembanan
Kesehatan Kementrian Kesehatan. 2013. Riset Kesehatan Dasar. Jakarta: kementrian kesehatan
[4]. BPS. 2017. Ringkasan Eksekutif Pengeluaran Dan Konsumsi Penduduk Indonesia Berdasarkan Hasil Susenas September 2016.
Jakarta: BPS.
[5]. BPS. 2016. Konsumsi Kalori Dan Protein Penduduk Indonesia Dan Provinsi Berdasarkan Hasil Susenas September 2016.
Jakarta: BPS.
[6]. Surtinah,. Nizar, Rini. 2017. Pemanfatan Pekarangan Sempit Dengan Hidroponik Sederhana Di Pekanbaru. Jurnal pengabdian kepada masyarakat (JPKM). Volume 23 No. 2.
