UAS
ENERGI BARU TERBARUKAN
RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)
DISUSUN OLEH :
Nama : Muhammad Syamsu Anugra Nim : 132021076
Kelas : A
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG 2025
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia, dan petunjuk-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan proposal rancangan sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 13 kWp ini dengan baik dan tepat waktu. Proposal ini disusun sebagai bagian dari tugas akhir mata kuliah Energi Baru dan Terbarukan (EBT) pada semester genap tahun akademik 2024/2025.
Dalam penyusunan proposal ini, penulis merancang sistem PLTS lengkap yang terdiri dari panel surya, solar charge controller (SCC), baterai, dan inverter.
Setiap komponen dianalisis secara teknis disertai dengan perhitungan dan skema sistem, agar rancangan yang dihasilkan dapat diaplikasikan secara nyata dan optimal.
Penulis berharap proposal ini dapat memberikan manfaat dan menjadi referensi dalam pengembangan sistem energi terbarukan, khususnya di bidang Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan di masa mendatang.
iii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR TABEL ... v
BAB 1 ... 1
PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumus Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
BAB 2 ... 4
PEMBAHASAN ... 4
2.1 Lokasi Perencanaan Pembankit ... 4
2.2 Spesifikasi Umum Sistem PLTS ... 4
2.3 Komponen Utama ... 5
2.4 Diagram Skema ... 9
2.5 Beban Yang Digunakan ... 10
BAB 3 ... 11
PENUTUP ... 11
3.1 Kesimpulan ... 11
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2 . 1 Lokasi perencanna Pembangkit ... 4
Gambar 2 . 2 Spesifikasi Panel ... 5
Gambar 2 . 3 Spesifikasi Inverter... 7
Gambar 2 . 4 Spesifikasi Baterai ... 8
Gambar 2 . 5 Diagram Skema PLTS ... 9
v
DAFTAR TABEL
Tabel 1 . 1 Beban Harian Yang Digunakan ... 10
1 BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan energi listrik yang terus meningkat di Indonesia menuntut adanya solusi penyediaan energi yang andal, efisien, dan ramah lingkungan. Selama ini, pemenuhan kebutuhan listrik nasional masih sangat bergantung pada sumber energi fosil seperti batu bara dan minyak bumi. Ketergantungan ini tidak hanya membebani lingkungan akibat emisi karbon, tetapi juga menyebabkan ketidakstabilan pasokan dan harga energi dalam jangka panjang.
Sebagai negara tropis yang terletak di garis khatulistiwa, Indonesia memiliki potensi energi surya yang sangat besar. Rata-rata intensitas radiasi matahari harian di sebagian besar wilayah Indonesia cukup tinggi, sehingga menjadikan energi surya sebagai salah satu solusi paling menjanjikan dalam pengembangan energi terbarukan.
Salah satu bentuk pemanfaatan energi surya yang kian populer adalah sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) off-grid. Sistem ini bekerja secara mandiri dan tidak terhubung dengan jaringan listrik PLN. PLTS off-grid sangat bermanfaat terutama untuk daerah terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik, atau sebagai sistem cadangan saat terjadi pemadaman.
Sistem PLTS off-grid terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu:
• Panel surya (Photovoltaic/PV) sebagai sumber utama energi listrik,
• Charge controller untuk mengatur pengisian daya ke baterai,
• Baterai sebagai media penyimpanan energi listrik untuk digunakan saat malam atau cuaca mendung,
• Inverter untuk mengubah arus searah (DC) dari baterai menjadi arus bolak- balik (AC) yang dapat digunakan oleh peralatan listrik rumah tangga.
2
Melalui proyek rancang bangun ini, akan dibuat suatu sistem PLTS off-grid skala kecil yang dapat menyuplai daya listrik untuk beban ringan, seperti lampu, kipas angin, atau perangkat elektronik lainnya. Diharapkan sistem ini dapat menjadi solusi praktis dan edukatif dalam pemanfaatan energi terbarukan serta memberikan pemahaman teknis mengenai integrasi PV, baterai, dan inverter dalam satu sistem yang berfungsi secara optimal.
1.2 Rumus Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka rumusan masalah dalam rancang bangun sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) off-grid ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang sistem PLTS off-grid yang mampu menyediakan suplai listrik secara mandiri tanpa bergantung pada jaringan listrik PLN?
2. Apa saja komponen utama yang dibutuhkan dalam sistem PLTS off-grid, seperti panel surya, charge controller, baterai, dan inverter, serta bagaimana konfigurasi dan cara kerjanya?
3. Bagaimana proses perakitan dan instalasi sistem PLTS off-grid yang sesuai dengan kebutuhan daya beban rumah tangga skala kecil?
4. Bagaimana kinerja dan efisiensi sistem PLTS off-grid yang dirancang berdasarkan hasil pengujian pada kondisi nyata, terutama terhadap variasi intensitas cahaya matahari?
1.3 Tujuan
Tujuan dari pelaksanaan proyek rancang bangun sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) off-grid ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang dan membangun sistem PLTS off-grid skala kecil yang terdiri dari panel surya, charge controller, baterai, dan inverter untuk menyuplai daya listrik secara mandiri tanpa terhubung ke jaringan PLN.
2. Mengintegrasikan komponen-komponen utama (PV, charge controller, baterai, dan inverter) dalam satu sistem yang bekerja secara efisien untuk memenuhi kebutuhan beban listrik ringan.
3
3. Menguji kinerja sistem PLTS off-grid yang dirancang melalui pengukuran parameter teknis seperti tegangan, arus, kapasitas baterai, dan daya output inverter terhadap variasi kondisi penyinaran matahari.
4. Memberikan solusi energi alternatif yang ramah lingkungan, mudah diaplikasikan, dan dapat dimanfaatkan di daerah yang belum terjangkau listrik PLN atau sebagai sistem cadangan (backup power).
4 BAB 2 PEMBAHASAN
2.1 Lokasi Perencanaan Pembankit
Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya off-grid menggunakan sofware “Homer Pro” pada Desa Mekar Sari, Kecamatan Lalan, Kabupaten Musi Banyuasin, daerah ini berpotensi memanfaatkan energi matahari. Oleh karena itu, penulis merancang pembangkit dengan menggunakan PV dengan sumber parameter cuaca yang didapat melalui aplikasi Homer Pro.
Gambar 2 . 1 Lokasi perencanna Pembangkit
2.2 Spesifikasi Umum Sistem PLTS
Perencanaan sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ini dirancang dengan kapasitas total sebesar 13 kilo Watt peak (kWp), yang merupakan total daya puncak dari seluruh panel surya yang akan digunakan. Daya sebesar 13 kWp dipilih berdasarkan estimasi kebutuhan energi harian dari beban yang hendak dilayani, serta mempertimbangkan faktor-faktor seperti efisiensi sistem, potensi kehilangan energi (losses), dan kebutuhan cadangan energi (energy autonomy) dalam sistem yang tidak terhubung ke jaringan listrik utama.
Jenis sistem yang dirancang adalah sistem Off-Grid atau sering disebut juga sebagai stand-alone system. Sistem ini beroperasi secara independen tanpa koneksi
5
ke jaringan listrik (grid), sehingga seluruh kebutuhan energi listrik harus dipenuhi sepenuhnya dari sumber energi terbarukan yang tersedia, dalam hal ini adalah energi matahari. Sistem ini sangat cocok diterapkan di daerah-daerah terpencil, pedesaan, atau wilayah yang belum memiliki akses terhadap jaringan distribusi PLN, serta di wilayah yang memiliki tingkat keandalan listrik yang rendah.
Dengan spesifikasi umum ini, sistem PLTS yang dirancang diharapkan mampu memberikan suplai energi yang handal, berkelanjutan, dan sesuai dengan karakteristik kebutuhan serta kondisi geografis lokasi yang ditargetkan.
2.3 Komponen Utama
Dalam pembangunan sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), salah satu komponen yang paling krusial dan menentukan kinerja keseluruhan sistem adalah panel surya atau modul photovoltaic (PV). Panel surya berperan sebagai alat utama yang mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik melalui efek fotovoltaik. Oleh karena itu, pemilihan jenis dan kualitas panel surya harus dipertimbangkan dengan seksama agar sistem dapat beroperasi secara optimal dan efisien. Berikut beberapa komponen utama PLTS yang diperlukan:
1.Panel Surya
Panel surya merupakan komponen utama dalam sistem PLTS yang berfungsi mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik DC (arus searah). Pemilihan jenis dan kapasitas panel surya sangat menentukan efisiensi dan performa sistem secara keseluruhan.
Gambar 2 . 2 Spesifikasi Panel
6
Dari gambar 2.2 bisa dilihat panel yang digunakan berjenis Monocrystalline Silicon (Mono-Si). Panel monocrystalline dipilih karena memiliki efisiensi yang relatif tinggi (umumnya 18–22%) dan umur pakai yang panjang, sehingga memberikan performa optimal meskipun pada area dengan lahan terbatas. Selain itu, panel ini tahan terhadap berbagai kondisi cuaca dan memiliki tingkat degradasi daya yang rendah.
Dengan kapasitas panel sebersar 550wp pekeping yang digunakan sebanyak 24 keping.Jumlah ini didapatkan dari besarnya pembangkit yang dinginkan dibagi kapasitas panel perkeping.
13.000𝑘𝑤𝑝
550𝑤𝑝 = 23,64 = 24 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙
Dimana harga satuan panel 550wp sebesar Rp 2.200.000 jadi harga panel yang digunakan untuk simulasi ini sebesar Rp 52.800.000.
2.200.00 × 24 = 52.800.000
2.Inerter
Inverter merupakan komponen penting dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang berfungsi untuk mengubah arus searah (DC) yang dihasilkan oleh panel surya dan disimpan di dalam baterai menjadi arus bolak-balik (AC) yang dapat digunakan oleh peralatan listrik rumah tangga atau industri. Tanpa inverter, energi dari panel dan baterai tidak dapat digunakan langsung oleh sebagian besar perangkat listrik konvensional.
Dalam perancangan ini juga inverter yang digunakan sudah tergabung dengan komponen SCC jadi tidak diperlukan lagi tambahan SCC pendukung untuk pengontrol pengecasan baterainya.
7
Gambar 2 . 3 Spesifikasi Inverter
Bisa dilihat pada gambar 2.3 inverter yang digunakan memiliki kapasitas sebesar kapasitas sebesar 12kw hal ini bertujuan agar inverter bisa menagani lonjakan beban berlebih saat beban puncak.
3.Baterai
Baterai merupakan komponen penting dalam sistem PLTS off-grid, berfungsi untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya pada siang hari, agar dapat digunakan saat malam hari atau ketika cuaca tidak mendukung produksi energi. Tanpa baterai, sistem off-grid tidak akan dapat menyediakan suplai daya secara terus menerus.
Jenis dan kapasitas baterai harus disesuaikan dengan kebutuhan energi harian dan jumlah hari otonomi, yaitu berapa hari sistem harus tetap berfungsi tanpa sinar matahari (misalnya saat mendung berhari-hari).
Oleh karena itu, pemilihan baterai sangat berpengaruh terhadap keandalan dan kontinuitas sistem.
8
Gambar 2 . 4 Spesifikasi Baterai Dari gambar 2.4 bisa dijabarkan sebagai berikut
• Jenis baterai yang digunakan
Pada rancangan sistem ini, digunakan baterai jenis tubular lead- acid deep cycle merek Luminous dengan kapasitas 200 Ah, 12 VDC dengan umur pakai 5-7 tahun.
• Konfigurasi dalam Sistem
Karena sistem inverter Growatt SPF 12000T HVM menggunakan tegangan baterai sistem 48V, maka baterai 12V 200Ah ini dikonfigurasi dalam kombinasi seri dan paralel sebagai berikut:
4 seri x 4 paralel = 16 unit
Kapasitas 48 v x 200ah = 9.6 kwh
Kemudian kikali dengan banyaknya baterai paralel jadi kapasitas total adalah :
9.6 kwh x 4 = 38.4 kwh
Dengan asumsi DOD 50%,didapat kapasitas usable = 19.2 kWh
• Harga baterai
Untuk barga satuan baterai sebesar Rp 4.200.000 jadi harga total batrai yang digunakan adalah
Rp 4.200.000 x 16 unit = Rp 67.200.000
9 2.4 Diagram Skema
Diagram skema PLTS adalah representasi grafis dari aliran energi dan hubungan antar komponen utama dalam sistem pembangkit listrik tenaga surya.
Skema ini memudahkan pemahaman cara kerja sistem, sekaligus menjadi referensi penting untuk perancangan, instalasi, dan pemeliharaan sistem PLTS.
Gambar 2 . 5 Diagram Skema PLTS Dari gambar 2.5 bisa diselaskan sebagai berikut:
1. Panel Surya berfungsi sebagai mengubah energi matahari menjadi listrik arus searah (DC).
2. Solar Charge Controller (SCC) berfungsi sebagai mengatur pengisian baterai dari panel surya dan mencegah overcharge/overdischarge.
3. Baterai berfungsi sebagai menyimpan energi listrik DC dari panel untuk digunakan saat malam atau cuaca mendung.
4. Inverter berfungsi sebagai mengubah arus DC (dari baterai atau langsung dari SCC) menjadi arus AC (220V/230V) untuk beban.
Alur emerge dalam skema PLTS:
1. Cahaya matahari mengenai permukaan panel surya.
2. Panel surya mengubahnya menjadi listrik DC.
10
3. Listrik DC dikirim ke solar charge controller (SCC).
4. SCC Mengisi baterai jika ada surplus energi dan langsung menyalurkan energi ke inverter jika baterai penuh atau saat beban aktif.
5. Baterai menyimpan energi untuk digunakan malam hari.
6. Inverter mengubah arus DC menjadi AC.
7. Arus AC disalurkan ke peralatan rumah tangga atau fasilitas desa.
2.5 Beban Yang Digunakan
Berikut adalah tabel beban listrik harian secara rinci yang dapat digunakan sebagai dasar perencanaan sistem PLTS 13 kWp. Tabel ini mencakup jenis peralatan, daya listrik, waktu operasional, jumlah unit, dan total konsumsi energi:
Tabel 1 . 1 Beban Harian Yang Digunakan
No Peralatan Daya (Watt) Lama Pemakaian
(jam/hari)
Konsumsi (Wh/hari)
1 Lampu LED 10W (10 unit) 100 W 6 jam 600 Wh
2 Kulkas 2 pintu 150 W 24 jam (siklus) 1.200 Wh
3 TV LED 32 inch 80 W 5 jam 400 Wh
5 Pompa Air 250W 250 W 1 jam 250 Wh
6 Blender / Mixer 300 W 0.5 jam 150 Wh
7 Rice Cooker (mode masak) 400 W 1 jam 400 Wh
8 Rice Cooker (mode hangat) 100 W 6 jam 600 Wh
9 Setrika 300 W 1 jam 300 Wh
10 Dispenser Air Panas/Dingin 150 W 8 jam 1.200 Wh
11 Kipas Angin (2 unit) 150 W 8 jam 1.200 Wh
12 Laptop (2 unit) 160 W 6 jam 960 Wh
13 Charger HP (4 unit) 40 W 4 jam 160 Wh
14 AC 1 PK Inverter 900 W 5 jam 4.500 Wh
15 Mesin Kopi 800 W 0.25 jam 200 Wh
16 Microwave 800 W 0.25 jam 200 Wh
17 Water Heater Listrik 1.000 W 0.5 jam 500 Wh
18 CCTV & WiFi + Router 50 W 24 jam 1.200 Wh
Total Energi Per hari 17.47 kwh
11 BAB 3 PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan, perakitan, dan pengujian sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) off-grid yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan hal-hal berikut:
1. Telah berhasil dirancang dan dibangun sistem PLTS off-grid skala kecil yang terdiri dari panel surya sebagai sumber energi utama, charge controller sebagai pengatur arus pengisian baterai, baterai sebagai penyimpan energi, serta inverter untuk mengubah arus DC menjadi AC guna menyuplai beban listrik.
2. Sistem PLTS off-grid ini mampu menghasilkan dan menyimpan energi listrik yang cukup untuk mengoperasikan beban listrik ringan, seperti lampu LED, kipas angin, dan peralatan elektronik lainnya, sesuai dengan kapasitas panel surya dan baterai yang digunakan.
3. Penggunaan charge controller terbukti efektif dalam menjaga kestabilan pengisian daya ke baterai serta mencegah overcharging dan overdischarging, sehingga memperpanjang umur pakai baterai.
4. Inverter mampu mengubah tegangan DC dari baterai menjadi tegangan AC 220V yang stabil dan dapat digunakan oleh peralatan rumah tangga standar, dengan efisiensi konversi yang sesuai spesifikasi.
5. Sistem ini dapat berfungsi secara mandiri tanpa bergantung pada jaringan listrik PLN, sehingga cocok diterapkan di daerah terpencil atau sebagai sistem cadangan saat terjadi pemadaman listrik.
Rancang bangun sistem PLTS off-grid ini diharapkan dapat menjadi solusi praktis dalam penerapan energi terbarukan dan mendukung pengembangan sistem listrik yang berkelanjutan dan ramah lingkungan.
