SKRIPSI
RANCANGAN SISTEM PLTS UNTUK PETERENAKAN AYAM BOILER DI DESA BONTOHARU KAB. BULUKUMBA
DI SUSUN OLEH :
YUSFIKA 105821104517
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2022
i
HALAMAN JUDUL
RANCANGAN SISTEM PLTS UNTUK PETERNAKAN AYAM BOILER DI DESA BONTOHARU KAB. BULUKUMBA
Skripsi
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik
YUSFIKA 105821104517
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2022
ii
iii
iv ABSTRAK
Adapun letak permasalahan yang sekarang dialami oleh masyarakat di sektor peternakan ayam boiler dan masalah utamanya adalah “listrik”, listrik ini sangat membantu untuk memaksimalkan berkembangnya ayam boiler tersebut, terkhususnya pada kipas angin dan lampu sebagai penerangan yang sangat berperang penting untuk pertumbuhan ayam boiler ini. Penelitian ini menggunakan metode analisis data, metode analisis data digunakan untuk mendeskripsikan data agar muda dipahami. Penelitian ini bertujuan agar mendapatkan desain pembangkit listrik tenaga surya dan kapasitas daya yang diperlukan untuk membuat pembangkit listrik tenaga surya. Sistem di analisis dengan berbasiskan data aktual. Perancangan sistem energi elektrik ini menggunakan sumber energi fotovoltaik yang dihasilkan oleh sinar matahari, lalu tegangan akan melewati charger controller untuk mengontrol kebutuhan baterai agar tidak terjadi over charging, kemudian tegangan masuk ke inverter untuk mengubah arus DC ke AC lalu memberikan tegangan stok kontak kemudian memberikan lagi arus AC ke kipas angin dan lampu yang berada di peternakan tersebut. Kapasitas daya yang diperlukan 5.850 Wp dan diperlukan energi 28.080 Wh untuk membuat desain sistem energi elektrik dengan menggunakan 30 panel dan 32 baterai. Pembuatan desain pembangkit listrik tenaga surya ini dapat menjadi acuan pemerintah untuk energi terbaharukan dan ramah lingkungan.
Kata kunci : perkandangan ayam boiler, panel surya, baterai, matahari, kipas.
v ABSTRACT
As for the location of the problems that are now experienced by the community in the boiler chicken farming sector and the main problem is "electricity", this electricity is very helpful for maximizing the development of the boiler chicken, especially the fans and lights as lighting which is very important for the growth of this boiler chicken. This study uses data analysis methods, data analysis methods are used to describe the data so that it is easy to understand. This study aims to obtain the design of a solar power plant and the power capacity needed to make a solar power plant. The system is analyzed based on actual data. The design of this electrical energy system uses a photovoltaic energy source generated by sunlight, then the voltage will pass through the charger controller to control the battery requirements so that overcharging does not occur, then the voltage enters the inverter to convert DC current to AC and then provides contact stock voltage then gives it again. AC current to the fans and lights on the farm. The required power capacity is 5,850 Wp and 28,080 Wh of energy is required to design an electrical energy system using 30 panels and 32 batteries. The design of this solar power plant can be a reference for the government for renewable and environmentally friendly energy.
Keywords: boiler chicken coop, solar panels, battery, sun, fan.
vi
KATA PENGANTAR ﷽
Assalamualaikum Warahamatullahi Wabarakatu.
Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan karunia, rahmat kepada umat manusia dengan sebaik-baik bentuk dan telah memberikan petunjuk kepada manusia dengan firman-nya. Betapa besar cinta kasih dan sayang Allah kepada seluruh umat manusia walaupun terkadang kita lalai atau dengan sengaja kufur terhadap nikmat-nya. Salam dan sholawat tak lupa juga kita kirimkan kepada baginda Nabi besar kita Muhammad SAW serta kepada sahabat-sahabat dan keturunan beliau yang telah membawa kita dari zaman kegelapan menuju zaman yang terang-menderang seperti saat ini. Terima kasih banyak karena penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Rancangan Sistem PLTS untuk Peternakan Ayam Boiler di Desa Bontoharu Kab. Bulukumba”. Dalam penulisan skripsi ini penulis tidak bisa lepas bantuan banyak pihak, maka dengan segala hormat penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan nikmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya.
2. Ayah, Ibu, kakak dan adik yang kusayangi serta segenap keluarga penulis yang telah memberikan motivasi, dukungan baik moril maupun material dan juga kasih sayang kepada penulis.
3. Prof. Dr. H. Ambo Asse, M. Ag. Sebagai Rektor Universitas Muhammadiyah Makassar
vii
4. Ibu Dr. Hj. Nurnawaty, ST., MT., IPM. Sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
5. Ibu Adriani, S.T., M.T dan Ibu Rahmania., S.T., M.T selaku Ketua Program Studi dan sekretaris Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar.
6. Bapak Ir. Abd. Hafid, M.T dan Bapak Andi Faharuddin., S.T., M.T selaku Pembimbing Satu dan Pembimbing Dua skripsi yang telah banyak memberikan masukan dan arahan dalam penulisan skripsi ini.
7. Seluruh karyawan dan staf tata usaha yang telah membantu dan memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan proses administrasi skripsi, seluruh Dosen Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar yang telah memberikan dukungan dan ilmunya kepada penulis.
8. Semua pihak yang tentunya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Semoga pihak tersebut di atas mendapat pahala yang berlipat ganda di sisi Allah SWT dan skripsi yang sederhana ini dapat bermanfaat bagi penulis, rekan- rekan, masyarakat serta bangsa dan Negara. Amin.
“Billahi Fii Sabill Haq Fastabiqul Khaerat”
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Makassar, 21 April 2022 Penulis
viii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
ABSTRAK ... ii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ………x
BAB I PENDAHULUAN ...1
A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah ... 3
C. Tujuan ... 3
D. Batasan Masalah... 3
E. Manfaat Penelitian ... 4
F. Sistematika Penulisaan ... 4
BAB II TINJAUN PUSTAKA ...6
A. Defenisi dan Tipologi Peternakan Ayam Boiler ... 6
B. Sistem Energi Photovoltaic ... 8
C. Baterai ... 10
D. Charger Controller ... 14
E. Inverter ... 16
BAB III METODE PENELITIAN ...18
A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 18
B. Alat dan Bahan ... 18
C. Skema Sistem ... 19
D. Langkah Penelitian ... 20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22
A. Kondisi Aktual ... 22
B. Desain Sistem ... 24
ix
BAB V PENUTUP……….33
A. Kesimpulan ... 33
B. Saran ... 33
DAFTAR PUSTAKA ... 34
LAMPIRAN ... 35
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Ayam Boiler ... 5
Gambar 2.2. Panel Surya, Sistem Energi Fotovoltaik ... 7
Gambar 2.3. Kotak Baterai... 10
Gambar 2.4. Elektrolit Baterai ... 10
Gambar 2.5. Sumbat Ventilasi ... 11
Gambar 2.6. Plat Negatif dan Positif ... 11
Gambar 2.7. Separator/Penyekat ... 12
Gambar 2.8. Inverter ... 15
Gambar 2.9. Rangkaian Inverter ... 16
Gambar 3.1. Skema Sistem ... 18
Gambar 3.2. Langkah Penelitian ... 19
Gambar 4.1. Peternakan Ayam Boiler yang menjadi Objek Penelitian di Desa Bontoharu Kab. Bulukumba ... 21
Gambar 4.2. Desain Sistem ... 23
Gambar 4.3. Rangkaian On Gried PLTS ... 24
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.4. Energi Harian yang dibutuhkan ... 25
Table 4.5. Spesifikasi Panel Surya yang digunakan ... 27
Tabel 4.6. Data Spesifikasi Inverter ... 29
Tabel 4.7. Spesifikasi Charger Controller yang digunakan ... 30
Tabel 4.8. Rencana Anggaran Biaya (RAB) PLTS... 31
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar 1 Kandang ayam tampak depan ... 35
Gambar 2 Pintu masuk kandang ayam ... 35
Gambar 3 Tampak dalam kandang ayam ... 36
Gambar 4 Tampak samping kandang ayam ... 36
Gambar 5 Spesifikasi kipas angin ... 37
Gambar 6 Spesifikasi baterai ... 37
Gambar 7 Spesifikasi lampu hemat energi yang saat ini dipakai... 38
Gambar 8 Spesifikasi lampu LED yang akan digunakan... 38
Gambar 9 Harga panel surya 200 wp ... 39
Gambar 10 Harga inverter ... 39
Gambar 11 Harga baterai VRLA 12V 100Ah... 40
Gambar 12 Harga charger controller ... 40
Gambar 13 Harga lampu LED ... 41
1 BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan Negara yang berkembang. Konstruksi dalam lingkup pemukiman yang begitu pesat sehingga keperluan energi listrik meningkat tajam.
Negara yang masih berkembang seperti Indonesia yang sampai saat ini memiliki peningkatan kebutuhan pokok seperti makanan salah satunya akan protein hewani.
Penigkatan protein hewani seperti daging ayam membutuhkan peternak yang mampu menjaga ayam pedaging dengan baik, dalam hal ini adalah penentu untuk menghasilkan ayam boiler (pedaging) yang unggul dalam sistem perkandangannya. Dalam hal ini kandang yang baik pengelolahan dan udara yang pas, karena ayam membutuhkan suhu ruangan yang berbeda-beda pada masa pertumbuhannya. Pada saat usia ayam sudah memasuki minggu keempat, minggu tersebut membutuhkan suhu yang lebih dingin maka dari itu diperlukannya kipas angin di dalam ruangan, ini merupakan suatu masalah peningkatan pada ayam boiler, dalam pemeliharaan ayam boiler ini dapat diketahui bahwa ayam boiler juga membutuhkan perawatan dalam sistem peternakan, ayam boiler pastinya membutuhkan energi listrik sebagai penerang, dan sebagai pendingin. Energi Listrik adalah salah satu keperluan umum yang sangat penting sebagai sumber daya yang hemat dan paling utama diperlukan diberbagai aktivitas ataupun keperluan lainnya. Dengan ini energi listrik juga mempunyai satuan yaitu A dan tegangan listrik dengan satuan V. Dan ketetapan keperluan
2
pemakaian daya listrik dengan satuan W untuk mendorong suatu motor, lampu dan dapat mendingingkan atau memanaskan suatu ruangan. Energi Listrik juga sudah jadi keperluan sehari-hari bagi masyarakat. Hal ini sangat berpengaruh karena pada dasarnya kehidupan manusia sangat membutuhkan energi listrik, tak hanya itu bukan manusia saja yang memerlukan energi listrik tapi hewan juga memerlukan listrik, contohnya: ayam boiler. Energi listrik juga berperan penting karena dapat menghasilkan panas, sumber penerangan terkhususnya bagi masyarakat peternakan ayam boiler.
Energi listrik adalah satu diantara keperluan yang sangat penting dalam aktivitas sehari-hari masyarakat. Karena pada dasarnya kehidupan manusia sangat membutuhkan energi listrik, tak hanya itu bukan manusia saja yang memerlukan energi listrik tapi hewan juga memerlukan listrik, contohnya: ayam boiler. Energi listrik juga berperan penting karena dapat menghasilkan panas, sumber penerangan terkhususnya bagi masyarakat peternakan ayam boiler.
Adapaun letak permasalahan yang sekarang dialami oleh masyarakat di sektor peternakan ayam boiler dan masalah utamanya adalah “listrik”, listrik ini sangat membantu untuk memaksimalkan berkembangnya ayam boiler tersebut, terkhususnya pada kipas angin dan lampu sebagai penerangan yang sangat berperang penting untuk pertumbuhan ayam boiler ini. Kipas angin diperlukan kebutuhan ternak ayam pedaging “boiler” di mana kipas angin ini tidak boleh mati selama 10 jam karena jika pemadaman listrik ayam boiler ini dapat mengalami kepanasan. Kipas angin ini sangat penting bagi ayam boiler ini karena beberapa jam saja kipas angin tak menyala seluruh ayam yang terdapat di
peternakan tersebut akan kepanasan dan semua ayam langsung bereaksi.
Berdasarkan latar belakang, ini menjadi salah satu alasan untuk membuat tugas akhir yang berjudul ”Rancangan Sistem PLTS untuk Peternakan Ayam Boiler”
B. Rumusan Masalah
Dari analisa latar belakang yang terdapat di atas dapat disimpulkan permasalahan yang melandasi penelitian ini yaitu:
1. Bagaimana desain PLTS untuk peternak ayam boiler?
2. Berapa kapasitas daya yang diperlukan untuk membuat PLTS?
C. Tujuan
Dari tinjauan masalah di atas dapat disimpulakan bahwa tujuan penelitian ini ialah :
1. Untuk mendapatkan desain PLTS.
2. Untuk mendapatkan kapasitas daya yang diperlukan untuk membuat PLTS.
D. Batasan Masalah
1. Obyek penelitian berupa peternakan dengan luas 320 m², berkapasitas 2000 ekor ayam.
2. Desain kapasitas panel atau baterai yang digunakan didasarkan pada jumlah hari otonom sebesar tiga hari, karena ada tersedia sumber alternatif yakni PLN.
4
E. Manfaat penelitian
1. Acuan desain teknis bagi masyarakat/pihak terkait
2. Pengembangan pengetahuan penulis terhadap energi elektri yang berbasis PLTS-Fotovoltaik untuk peternakan ayam boiler.
3. Dapat mejadi referensi tambahan dalam pembuatan PLTS terhadap peternak ayam boiler tersebut.
F. Sistematika penulisan
Sistematika penulisan yang dapat dijelaskan dibawah ini. Dalam hal ini terdiri dari Bab-Bab yang dapat dibahas adalah:
BAB I. PENDAHULUAN
Pada Bab ini berisikan yang mengenai soal latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penelitian.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada Bab ini membahas tentang pokok pembahasan materi dan materi yang mendasari pada pelaksaan penelitian.
BAB III. METODE PENELITIAN
Pada Bab ini membahas tentang tempat pelaksanaan penelitian dan metode yang ditetapkan dalam skripsi ini.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Bab ini membahas mengenai desain dan hasil desain dari alat tersebut, dan dari hasil pengujian yang sudah dilakukan oleh penulis.
BAB V. PENUTUP
Pada Bab ini membahas tentang tahapan atau proses pelaksaan tentang penelitian skripsi ini, demikian pada bab penutup ini dapat dijelaskan mengenai kesimpulan maupun saran penelitian yang dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
Daftar pustaka ini berisi tentang daftar referensi penulisan dalam memilih teori yang relavan dengan judul penelitian
LAMPIRAN
Pada lampiran ini berisi tentang dokumentasi dari hasil penelitian dengan alat dan bahan yang telah digunakan dalam pada penelitian tersebut.
6 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Defenisi dan tipologi peternakan Ayam Boiler
Gambar 2.1. Ayam Boiler (sumber:www.ayamkita.com)
Ayam Pedaging dalam istilah “ayam boiler” yang merupakan istilah asing yang menunjukkan cara memasak ayam di Negara-Negara Barat. Ayam boiler ini juga disebut ayam pedaging karena ayam ini memiliki daging yang bgitu banyak dibandingkan dengan ayam lainnya. Ayam ini dihasilkan melalui perkawinan silang, seleksi, dan rekayasa genetik yang dilakukan oleh pembibitnya. Ayam pedaging ini juga merupakan unggulan hasil persilangan bangsa-bangsa ayam yang memiliki produktivitas yang cukup tinggi terutama dalam memproduksi daging. Adapun keunggulan dari ayam boiler ini diantaranya ialah, masa pertumbuhannya yang begitu cepat, memiliki daging yang gemuk dan lebih cerah apalagi dibandingkan dengan ayam kampung, dagingnya lembut dan bentuk dada lebar, padat dan berisi serta kulitnya mengkilap dan mudah sobet, dan yang paling penting adalah efesiensi terhadap pakan yang cukup tinggi dan pertambahan bobot
sangat cepat. Santoso (Tanggerang, September 2015). Ayam boiler dapat juga dibedakan menjadi tiga yaitu :
1. Ayam boiler atau ayam pedaging
Ayam boiler atau ayam pedaging adalah jenis ayam ras unggulan hasil persalingan dari Bangsa-Bangsa ayam yang memiliki daya produktivitas tinggi terutama dalam memproduksi daging ayam. Ayam boiler ini juga adalah salah satu jenis daging ayam yang sangat popular dibandingkan ayam kampung dan ayam petelur, karena ayam boiler ini lebih dikenal tebal dan empuk daginnya.
Pertumbuhan ayam boiler ini juga sangat cepat karena ddalam 6-7 minggu saja ayam ini sudah bisa dipanen dan beratnya sudah bias mencapai 1,5-2 kg per ekor.
1. Ayam Petelur atau ayam layer
Ayam petelur atau ayan layer ialah ayam yang diternakkan secara khusus untuk menghasilkan telur konsumsi. Ayam petelur ini juga merupakan jenis ayam yang memiliki pertumbuhan yang sangat pesat dengan kemampuan memproduksi telur yang cukup tinggi. Ayam petelur ini juga memiliki tipe yaitu tipe medium dan tipe ringan. Ayam ini juga memiliki ciri-ciri badan yang ramping dengan postur tubuhnya yang kecil sehingga telurnya yang dihasilkan dapat berukuran lebih kecil dari tipe medium. (Prihtman 2000) menyatakan bahwa pada umumnya ayam petelur ini atau ayam ras memiliki ciri-ciri, ukuran tubuh relatife kecil dan ramping, cepat dewasa kelamin, tingkah laku lincah, mudah terkejut, sensistif terhadap stress dan efisiensi dalam mengeloh zat-zat makanan menjadi sebutir telur.
8
2. Ayam kampung
Ayam kampung adalah turunan panjang dari proses sejarah perkembangan genetik perunggasan di tanah air. Ayam ini juga dikenal dengan nama lokal yaitu ayam sayur. Jenis ayam ini memiliki habitat hidup yang sangat luas, tumbuh serta berkembang sesuai dengan kondisi dan keberadaan faktor-faktor pendukung kehidupan. Ayam ini juga disukai oleh banyak orang yang di mana dagingnnya tidak hancur dalam pengelolahan, tidak lembek dan tidak berlemak. Daging ayam ini juga mengandung 19 protein dan makanan utama bagi atlet binaraga.
B. Sistem Energi Fotovoltaik
Gambar 2.2. Panel Surya Sistem Energi Fotovoltaik (sumber:panelsurya.com)
Sistem energi fotovoltaik atau secara umum dikenal sebagai pembangkit listrik tenaga surya yang dimana dapat digunakan untuk program listrik pedesaan, dan peluang pemanfaatan energi surya lainnya, misalnya lampu penerangan jalan, dan lingkungan dan untuk rumah pribadatan dan juga untuk kandang peternakan ayam boiler dikalangan masyarakat yang ada di Indonesia. Energi matahari hari
ini juga banyak dimanfaatkan ataupun digunakan di Indonesia dalam beraneka ragam inovasi atau ide dan teknologi, dan untuk bisa mengurangi pengunaan energi listrik dari PLN pada jam beban puncak disini dapat memanfaat kan energi terbaharukan yang amat pesat perkembangannya, yaitu sistem energi surya fotovoltaik (SESF) Grid Tied. Fotovoltaik ini juga kompoten menjadi energi yang terbaharukan dalam memamfaatkan tenaga surya (matahari), dimana sinar matahari ini dapat dikonversi jadi energi listrik. Pembangkit energi listrik yang mengubah energi surya menjadi energi listrik. Pembangkit energi listrik dilakukan dengan dua cara, yaitu secara menggunakan fotovoltaik dan secara tidak langsung dengan pemutus energi surya. Energi Fotovoltaik ini juga mempunyai kelebihan yakni mampu mengurangi biaya tagihan listrik bulanan dan menjadi nilai tambahan bagi suatu negara dan juga teknologi. Teknologi fotovoltaik ini juga ramah lingkungan lantaran hanya memanfaatkan sinar matahari menjadi energi listrik dibanding energi konvensional batu bara.
SESF Grid Tied merupakan metode yang dapat menghubungkan solar array dan baterai yang terhubung dengan beban dinamis serta grid PLN sebagai energi cadangan sistem. Sistem fotovolataik ini juga menggunakan sel surya terbaru dan konversi energi biaya rendah dengan evisiensi tinggi yang biasa juga disebut panel surya, dimana konversi ini dapat mengubah secara langsung panas matahari menjadi energi listrik melainkan adaya proses conventional thermodynamics. Sistem energi fotovoltaik ini juga sering dimanfatkan dalam sel surya yang memiliki kelebihan menjadi sumber energi yang sangat praktis mengingat tidak
10
membutuhkan transmisi karena dapat dipasang secara standar disetiap tempat yang membutuhkan.
Tahun 1883 Charles Fritts membangun sel fotovoltaik pada pertama dengan melapisi selenium semikonduktor dengan lapis tipis emas untuk membentuk persimpangan dan perangkat ini hanya memiliki efisiensi sekitar 1 %.
Perkembangan berikutnya yang berhubungan dengan ini adalah penemuan Albert Einstein tentang efek fotolistrik pada tahun 1904. Pada tahun 1927 photvoltaic dengan tipe baru dirancang dengan menggunakan tembaga dan semikonduktor copper oxide. Dan pada tahun 1954, Bell Laboratories berhasil mengembangkan solar cell yang mencapai efesiensi 6 % dan akhirnya 11 %. Pada tahun 1994, laboratorium energi terbaharukan (National Reneweble Energy Laboratory) milik Doe yang berhasil memecahkan rekor efisiensi 30 % yang sangat menarik minat bagi dunia industri angkasa luar untuk dimanfaatkan. Maka dari itu hasil dari penemuan ini dapat diperoleh tongkat penggunaan dan pengembangan teknologi pada panel surya sampai masa ini. jurnal energi, 10 nomor 1(2089-2527).
C. Baterai / Accu
Accu merupakan alat elektrokimia yang dibuat untuk mensuplai listrik ke sistem stater mesin, pengapian, lampu-lampu dan komponen kelistrikan. Accu juga berfungsi sebagai alat penyimpanan listrik yang terbentuk energi kimia yang dikeluarkannya dalam mensuplai ke masing-masing kelistrikan.
1. Kotak baterai
Gambar 2.3. Kotak Baterai (sumber:panelsinarsurya)
Kotak baterai merupakan wadah yang menampung elektrolit maupun elemen baterai yang disebut kotak baterai. Kotak baterai ini berfungsi sebagai penampung dan pelindung bagi semua komponen baterai yang ada didalamnya seperti sel, penghubung sel, pemisah sel, plat baterai dan lain sebagainya.
2. Elektrolit baterai
Gambar 2.4. Cairan Elektrolit (sumber:panelsinarsurya)
Elektrolit baterai adalah campuran antara air suling (H2O) dengan asam sulfat (SO4), Komposisi campuran 64 % H2O dan 36 % SO4 dari campuran diperoleh elektrolit.
12
3. Sumbat ventilasi
4.
Gambar 2.5. Tutup Ventilasi (sumber:sinarpanelsurya)
Merupakan tutup untuk lubang pengisian elektrolit, yang berfungsi sebagai penutup lubang yang digunakan untuk menambah dan mengurangi ataupun memeriksa berat jenis pada aki.
5. Plat negatif dan positif
Gambar 2.6. Plat Negatif dan Positif (sumber:sinarpanelsurya)
Merupakan komponen utama suatu baterai. Dimana plat positif ialah (lead gried dan lead peroxide). Sedangkan plat negatife ialah (lead gried dan lead sulfat).
6. Separator/penyekat
Gambar 2.6. Seperator/Penyekat (sumber:sinarpanelsurya)
Merupakan komponen utama satu baterai. Kualitas plat sangat menentukan kualitas baterai tersebut, plat-plat tersebut terdiri dari panduan timbal atimon yang diisi peroksida yang berwarna cokelat, sedang pada plat negatif adalah spons timbal yang berwarna abu-abu.
7. Penghubung sel
Gambar 2.7. Penghubung Sel
Sel merupakan unit dasar baterai yang mempunyai voltase sebesar 2 volt.
Penghubung sel ini ialah plat logam yang dimana dapat dihubungkan dengan plat- plat pada baterai.
14
D. Charger Controller
Charger Controller merupakan komponen pembangkit listrik tenaga surya yang memiliki fungsi sebagai pengisi batarai, kapan baterai diisi dan menjaga pengisian baterai dan untukmengatur arus listrik yang masuk ke panel surya maupun arus beban keluar. Charge controller ini biasanya terdiri dari satu input dan dua terminal yang terhubung dengan output panel surya dan satu output dua terminal yang terhubung ke baterai dan satu output dua terminal yang terhubung ke beban. Arus DC ini barasal dari baterai biasanya tidak mungkin masuk ke panel surya karena adanya diode protection yang hanya melewati arus DC dari panel surya ke baterai.
Dapat kita lihat bahwa charge controller baik biasanya memiliki kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Jika baterai sudah terisi penuh dengan otomatis pengisian arus dari panel akan terhenti.
Charger controller ini juga biasa juga disebut baterai kontrol unit (BCU) atau baterai kontrol regulator (BCR). Charge controller ini juga mempunyai lebih dari satu sumber daya yang bukan hanya berasal dari matahari akan tetapi juga bersal dari tenaga angin ataupun mikrohidro.
Adapun komponen dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang berfungsi ialah:
1. Mode pengisian daya yang mengisi baterai ‘kapan baterai diisi dan menjaga pengisian kalau baterai penuh’.
2. Mode operasi, penggunaan baterai pada beban, pelayanan baterai ke beban diputus jika baterai sudah mulai kosong.
3. Fase bulk, baterai akan di charger sesuai dengan tegangan setup” bulk antara 14.4-14.6 Volt” dan aruspun diambil secara maksimum dari panel surya.
4. Fase absorption, pada fase ini tegangan baterai akan dijaga sesuai dengan tegangan bulk .
5. Fase float, baterai akan dijaga pada tegangan float setting yang umumnya 13.4-13,7 Volt.
Saat malam, panel surya tidak akan mendaptkan arus, dikarenakan taka da lagi sumber dari cahaya matahari. Alih-alih arus tersebut berhenti, arus yang terdapat didalam baterai dapat mengalir terbalik ke panel surya, hal ini dapat merusak sistem pada panel.
Adapun fungsi dan jenis charge controller ialah sebagai berikut.
a. Fungsi detail dari charge controller
1. Dapat menentukan pengisian arus ke baterai, menghindari terjadinya overcharging, dan overvoltage
2. Mengatur arus yang dibebaskan untuk atau diambil dari baterai agar baterai tidak full discharge dan overloading.
3. Dapat mengontrol tempratur baterai.
b. Jenis dari charge controller
Pulse width modulation (PWM), adalah metode yang digunakan untuk mengontrol daya yang berkaitan dengan power supply dan berfungsi sebagai pengatur aliran energi listrik untuk baterai dengan mengurangi arus secara bertahap, yang bias juga disebut modulasi lebar
16
pulsa. Pengontrol PWM ini sangat bagus untuk aplikasi skala kecil karena pada sistem panel surya dan baterai harus memiliki voltase yang sesuai.
1. Maximum Power Point Tracker (MPPT),yang bisa diambil maximum Daya dari phovoltaic. (MPPT) charger controller mampu menyimpan kelebihan daya yang digunakan beban kedalam baterai, dan apabila daya yang dibutuhkan beban lebih besar dari daya yang dihasilkan oleh photovoltaic maka daya dapat diambil dari baterai.
E. Inverter
Gambar 2.8. Inverter (sumber:google)
Inverter merupakan salah satu rangkaian alat elektronika yang mempunyai kemampuan mengubah listrik “DC” (searah) ke arus bolak balik “AC” (Bolak Balik) begitupun sebaliknya. Sumber dari arus listrik searah (DC) yaitu masukan dari inverter tersebut berupa baterai, aki, maupun sel surya. Inverter ini sangat dibuthkan pada rangkaian ataupun peralatan yang mempunyai keterbatasan supply arus bolak balik (AC). Adanya inverter maka dapat juga memakai baterai, aki, maupun sel surya untuk mengfungsikan peralatan-peralatan rumah tangga
elektrolit yang bersumber dari listrik, umumnya membutuhkan sumber listrik bertegangan 220V ataupun 110V.
Gambar 2.10. Rangkaian Inverter (sumber:panelsinarsurya)
Dalam prinsip kerja inverter pada umumnya yaitu dengan power supply atau menyuplai arus DC ke AC dan juga bekerja untuk merubah tegangan DC menjadi arus AC. Inverter biasa menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa (pulse width modulation) PWM dalam proses conversi tegangan DC menjadi tegangan AC. Dalam prinsip ini juga sumber daya mempunyai tegangan rendah contohnya (12V diberikan ke Cetter Tap (CT) ). Skunder transformator ke transformator lainnya. Titik A dan titik B digabungkan melewati saklar ke ground lainnya. Dan apabila saklar atau switch menyatuh ke titik A maka dapat mendatangkan arus listrik dengan jalur satu yang mengalir ke terminal positif baterai.
18 BAB III
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini, sistem pembangkit listrik tenaga surya yang digunakan adalah system off grid atau berdiri sendiri dengan menggunakan baterai sebagai tempat penyimpanan daya dan sumber energinya berasal dari matahari. Adapun manfaat dari alat ini adalah sebagai bentuk moderisasi dari sumber yang terbaharukan, dan dapat diaplikasikan langsung di peternakan ayam boiler.
Baterai adalah sebagai penyimpanan daya agar dapat menyimpan energi dari sinar matahari melalui Charger Controller dan Inverter yang dimana dapat mengubah besaran arus DC (Dirrect Current) ke AC (Alternating Current) agar dapat menggerakan kipas angin.
A. Waktu dan Tempat Penelitian
1.Waktu : September 2021 sampai Januari 2022
2.Tempat : a) Universitas Muhammadiyah Makassar, Jalan Sultan Alauddin No. 259
b) Dusun Bentengnge, Desa Bontoharu, Kec. Rilau Ale, Kab. Bulukumba
B. Alat dan Bahan 1. Alat
Adapun peralatan yang dapat dipergunakan pada penelitian ini yaitu:
a.Laptop/Komputer
1. Bahan
1) Bahan yang dapat digunakan adalah data yang telah diambil di lapangan berupa:
a. spesifikasi beban b. waktu operasi beban
c. data mengenai dimensi kandang
d. data spesifikasi panel surya yang akan digunakan e. dokumen mengenai charger controller
f. dokumen mengenai baterai g. dokumen mengenai inverter
a. Skema Sistem
Adapun garis besar dari sistem ini serta model yang dapat kita gunakan dalam penelitian ini ditunjukkan adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1. Skema sistem aktual
Kipas Angin Lampu
Inverter
A. Kandang Penjaga
Baterai PLN
Panel Surya Charger Controller
20
Berikut penjelasannya mengenai konfigurasi pada sistem diagram blok di atas solar panel yang berperan sebagai sumber energi yang berupa tegangan yang mampu dihasilkan sinar matahari, dan tegangan yang dihasilkan oleh solar panel akan melalui charger controller yang berfungsi bagi pengisi daya yang efisien yang dapat digunakan. Agar dapat mengontrol kebutuhan pada baterai agar tak terjadi over charging, kemudian tegangan masuk ke inverter berfungsi merubah arus DC’’ Panel Surya dan baterai menjadi arus bolak-balik “AC” (Alternating Current) lalu memberikan arus AC (Alternating Curent) kandang rumah penjaga, kepada kipas angin agar dapat memberikan kesejukan terhadap ayam boiler yang ada pada peternakan tersebut.
1. Langkah Penelitian
Dalam hal ini tahap yang perlu dilaksanakan dalam meneiliti seperti yang bisa kita lihat pada bagan dibawah ialah :
Studi Pustaka dan Observasi
1. Mencari serta menganalisa jurnal dan buku terkait sistem elektrik berbasiskan PLTS-Fotovoltaik
2. Sistem peternakan dan beban elektrisnya 3. Survey lapangan
Mulai
A
Gambar 3.2 Bagan proses penelitian
Ya
Tidak Mengidentifikasi masalah
Bagaimana perancangan sistem energi elektrik pada peternakan ayam boiler menggunakan energi fotovoltaik ?
Perancangan penelitian seperti Gambar 3.1.
Analisis penelitian 1. Penetuan daya panel
2. Penetuan KHA untuk charger controller 3. Penetuan kapasitas baterai
4. Penetuan daya inverter 5. Perhitungan biaya
Menyimpulkan komponen yang dibutuhkan dalam perancangan sistem PLTS untuk peternakan ayam broiler
Apakah rancangan
ini sudah lengkap?
‘Selesai’
A
22 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Kondisi Aktual
Indonesia merupakan Negara yang maju, banyak konstruksi dalam lingkup pemukiman, dan sebagainya, sehingga kebutuhan energi listrik yang dibutuhkan makin meningkat, terutama di salah satu bidang peternakan ayam boiler yang dijadikan objek penelitian di Desa Bontoharu dengan luas keseluruhan sekitar panjang 40 m², lebar 8 m².
Gambar 4.1. Peternakan Ayam Boiler yang menjadi Objek penelitian di Desa Bontoharu Kab. Bulukumba
a. Luas Peternakan
Peternakan yang digunakan sebagai objek penelitian mempunyai spesifikasi ukuran 40 meter x 8 meter
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑘𝑎𝑛 = 𝑃 × 𝐿 = 40 × 8
= 320 𝑚2
b. Data Kipas, Lampu dan Pengoperasiannya
Pada saat ini pengguna peternakan ayam boiler yang berada di Desa Bontoharu menggunakan kipas Sekai dan Lampu Hemat Energi. Berikut spesifikasi pada kipas angin dan lampu tersebut :
a) Kipas
1. Jenis kipas angin: Sekai 2. Model IWF 3077
3. Ukuran 75 cm (30ᵐ) 4. Daya 210 W
5. Tegangan 220 V AC 6. Frekuensi 50 Hz
7. Waktu pengoperasian selama 10 jam b) Lampu
1. Lampu hemat energi
2. Voltage 110-265V / 50/60Hz 3. Lumens 2550
4. Daya 30 W
24
5. Desain Sistem
Tampak depan (sisi utara)
Tampak belakang (sisi selatan)
Gambar 4.2. Desain Sistem dan Box Panel 40 m
8 m
Arah barat Arah timur
Keterangan :
Penghantar Panel Stok Kontak Penghantar Beban Kipas Angin Panel Surya Lampu
Gambar 4.3. Rangkaian On Grid PLTS
26
a. Spesifikasi kipas yang akan digunakan Kipas Sekai spesifikasinya adalah :
1. Model : IWF 3077 2. Ukuran : 75 cm 3. Daya : 210 W 4. Tegangan : 220 V 5. Frekuensi : 50 Hz
b. Spesifikasi Lampu LED yang akan digunakan Lampu LED Spesifikasinya adalah :
1. Voltase : 100-250V / (50-60Hz) 2. Watt : 15W
3. Lumen : 2550 4. Warna : putih
c. Energi listrik harian yang dibutuhkan
Tabel 4.4. Energi harian yang dibutuhkan No Jenis
Peralatan
Jumlah Daya (W) Lama Operasi/Perhari
Total Energi/Perhari
(Wh)
1. Lampu led 17 15 12 (jam) 3.060
2. Kipas 3 210 10 6.300
Total 225 9.360
27
Untuk mendapatkan energi listrik harian yang dibutuhkan dapat mengunakan rumus sebagai berikut:
Etotal = Energi-harian x hari otonom
= 9.360 Wh x 3
= 28.080 Wh d. Deep of discharge (DOD)
Ketentuan baterai bekerja secara normal, arus tersimpan di baterai tidak boleh terkuras lebih dari 25 %, agar DOD (deep of discharger) = 100% - 25% = 75%
kapasitas nominal.
Untuk susunan baterai :
a) Spesifikasi kapasitas nominal baterai 12 volt 100 Ah
= 12 V x 100 Ah
= 1.200 Wh b) Spesifikasi kapasitas real baterai
𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖 = 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 × DOD
= 1.200 × 75%
= 1.200 × 0,75
= 900 𝑊ℎ
Jumlah baterai yang digunakan dalam kapasitas aktual baterai:
Etotal
= Kapasitas 𝑟𝑒𝑎𝑙 baterai
28
28.080 𝑊ℎ
= 900 𝑊ℎ
= 31,2 𝑏𝑢𝑎ℎ
Jadi jumlah baterai yang dibutuhkan jika susunan baterai menggunakan hubungan paralel untuk tegangan sistem 12 V adalah = 32 buah baterai.
e. Menentukan jumlah panel surya yang dibutuhkan
Table 4.5. Spesifikasi Panel Surya yang digunakan
Panel Surya POLY 200 WP
Peak Power (Pmax) 200 W
Cell Efficiency 16.93 %
Max power voltage (Vmp) 35.6 V
Max power current (Imp) 5.62 A
Open-Circuit voltage (Voc) 43.6 V
Short-Circuit current (Isc) 6.05 A
Power tolerance ± 3%
Operating temperature -4´C to +85´C
Series fuse rating (A) 12
Number of bypass diode 3
Max system voltage 1000V DC
Dimension (mm) 1320x990x35mm
Connector MC4 Plug Type
Untuk nilai harian matahari akan digunakan dalam merancang PLTS tersebut ialah rata-rata:
𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛 𝐼𝑛𝑠𝑜𝑙𝑎𝑠𝑖 𝑀𝑎𝑡𝑎ℎ𝑟𝑖
𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎 =28.080 𝑊
4,8
𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎 = 5.850 Wp
Panel Surya yang bakal dipakai adalah 200 Wp, dimana Wp ini adalah besarnya nominal Watt tertinggi yang dapat dihasilakan dari sebuah solar sistem, sehingga keperluan panel surya yang akan diterapkan dengan mengunakan kapasitas panel surya dibagi oleh nilai daya panel surya. (Dewan Energi Nasional, 2014).
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎 =5.850
200 = 30 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 Jadi jumlah panel yang dibutuhkan sekitar 30 buah panel.
Dari besarnya daya yang dihasilkan panel surya dapat diketahui berapa daya maksimum yang akan digunakan oleh beban PLTS.
C. Inverter
Inverter yang digunakan harus tiga kali lebih besar dari daya kipas dan lampu yang digunakan, dengan demikian dapat diketahui nilai inverter yang akan digunakan.
30
𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑟 = 3 × (𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑙𝑎𝑚𝑝𝑢 + 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑘𝑖𝑝𝑎𝑠)
= 3 × (17 × 15 + 3 × 210)
= 3 × (255 + 630)
= 3 × 885 = 2.655 𝑊𝑎𝑡𝑡
Mengacu pada nilai di atas tersebut, maka digunakan inverter dengan berkapasitas daya maksimum sebesar 2.655 Watt. Dalam hal ini menggunakan inverter dengan spesifikasi seperti pada tabel 4.6.
Tabel 4.6. Data Spesifikasi Inverter
Power Inverter kenika Pure Sine Wave 3000W-24DC Sinus Murni 3000w 24v
Model PSW3000-24
Input DC voltage 24 V
Output Voltage 220 V
Surge Power 6000 W
Continiuous Power 3000 W
Best Efficiency Approx. 85%
Dimension 40 x 15.5 x 20.5 cm
D. Charger Controller
Tabel 4.7. Spesifikasi Charger Controller yang akan digunakan MPPT Solar charger Controller 12VDC 24VDC 100 A
Size About 168x94mm/6.61x3.70x1.38 in
System voltage 12/24 adaptive
Rated Charging 100 A
Rated discharge current 30 A
Solar photovoltaic voltage 12V battery with 18V panel, 24 battery with 36 solar panel
Full charger voltage 13,7 V (default, adjustable) Discharger cut-off voltage 10,7 V (default, adjustable) Discharger recovery voltage 12V (default, adjustable)
Standby current 10 Ma
USB 5V / 24 Max
Full voltage value Lithium battery (12.2V) B02 Colloidal battery (14.2) B03 open cell (14.60) Operation temperature 35-60
Untuk menghitung kapasitas charger controller maka digunakan rumus sebagai berikut.
32
𝑖𝑠𝑐 = 𝑖𝑠𝑐𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 × 𝑁𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 × 125%
𝑖𝑠𝑐 = 6,05 × 30 × 125%
𝑖𝑠𝑐 = 226,875 𝐴
Jadi Charger Controller yang akan digunakan yaitu 226,875 A.
E. Rencana Anggaran Biaya (RAB) Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Berikut ini adalah rincian biaya yang dibutuhkan dalam perancangan alat sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk kebutuhan peternakan ayam boiler.
Tabel 4.8. Rencana Anggaran Biaya (RAB) PLTS
No Jenis Barang Jumlah Harga Satuan Harga Total
1. Panel surya 200 WP Polycrystall
30 Rp. 975.000 Rp. 29.250.000
2. Baterai VRLA 12 V 100 Ah 32 Rp 1.150.000 Rp 36.800.000 3. Inverter kenika pure sine 1 Rp 3.900.000 Rp 3.900.000
4 Kipas Sekai 3 Rp 200.000 Rp 3.600.000
5. Lampu LED 17 Rp 28.000 Rp 476.000
6. Charger Controller 1 Rp 340.000 Rp 340.000
Total Rp 74.366.000
33 BAB V PENUTUP
A. KESIMPULAN
Mengenai penjelasan di atas yang bertujuan pada tugas akhir yang telah diteliti, maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Rancangan sistem energi elektrik untuk kipas angin dan lampu pada peternakan ayam menggunakan sumber energi cahaya matahari.
Beberapa komponen yang digunakan seperti panel surya , charger controller, baterai, inverter dan kipas angin untuk perancangan ini. Di mana dalam perancangan ini menggunakan sistem on grid. Memerlukan jumlah panel sebanyak 30 yang disusun secara parallel, memerlukan kapasitas baterai 31,2 Ah dan memerlukan kapasitas charger controller sebesar 226,875 A yang mengunakan charger controller dengan kapasitas 100 A sebanyak 3 buah dan memerlukan inverter sebesar 2.655 W.
B. SARAN
Menyadari bahwa rancangan model sistem peternakan ayam boiler ini belum sempurnah dan belum sempat terealisasikan, sehingga pengembangan dan riset dapat dilakukan untuk mewujudkan sistem yang lebih baik lagi dan kompleks.
34
DAFTAR PUSTAKA
Santoso Hari Ir. (Tanggerang, September 2015 ). Penjelasan tentang ayam boiler dan kelebihannya, from books.google.co.id/. 10 Juni 2022, pkl. 00.32.
Fuaddin Daryal, D. A. (2020, november). rancangan sistem pembagkit listrik tenaga surya on-grid kapasitas 20 kWp untuk residensial. jurnal energi, 10 nomor 1(2089-2527). 17 Juni 2022, pkl. 16.22.
Kisah sejarah perkembangan sel surya pembangkit listrik tenaga matahari yang sangat menginspirasi. (2017, Januari). Retrieved Oktober 15, 2021, from kelistrikanku : https://www.kelistrikanku.com/2017/01/sejarah-sel-surya- plts-matahari.html. 17 Juni 2022, pkl. 10.37.
Ahmad, H. A. (2016, November 20). Penjelasan Tentang Baterai (Accu/Aki). Retr ieved from https: //panelsinarsurya.wordpress.com/2016/09/20/penjelasan- tentang-baterai-accuaki/. Di akses 20 Juni 2022, pkl. 09.45.
Rizky Pratiwi Dea Rianti (05 Oct 2020). Perbedaan ayam boler dan ayam biasa, ini kelebihannya. https://www.sehatq.com/artikel/ayam-broiler-aman- dikonsumsi-jika-diolah-dengan-cara-ini. 20 Juni 2022, pkl. 09.32.
Dewan Energi Nasional. 2014. Outlook Energi Indonesia. 186 hlm.
http://www.esdm.go.id/publikasi/indonesia-energy-outlook.html.,diakses 20 Juni 2022, pkl. 09.32.
35 LAMPIRAN
Gambar 1 Kandang ayam tampak depan
Gambar 2 pintu masuk kandang ayam
36
Gambar 3 tampak dalam kandang ayam
Gambar 4 tampak samping kandang ayam
37
Gambar 5 Spesifikasi kipas angin
Gambar 6 Spesifikasi Baterai
38
Gambar 7 Spesifikasi Lampu Hemat Energi yang saat ini dipakai
Gambar 8 Spesifikasi Lampu LED yang akan digunakan
39
Gambar 9 Harga Panel Surya 200 Wp
Gambar 10 Harga Inverter
40
Gambar 11 Harga Baterai VRLA 12V 100Ah
Gambar 12 Harga Charger Controller
41
Gambar 13 Harga Lampu LED
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
