oleh : d supply system (wss) is proposed to fulfill the water · 1. dhanis woro fittrin selo nur...

1. Dhanis Woro Fittrin Selo Nur Giyatno, S.T adalah alumnus Program Studi Fisika Teknik, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada tahun 2010

1467Jurnal Riset Daerah Vol. X, No.2. Agustus 2011

Oleh :1)Dhanis Woro Fittrin Selo Nur Giyatno

engkeng, Kobango, Giriloyo, and Nogosari II are places in

Wukirsari Village which experience water scarcity. Water

Supply System (WSS) is proposed to fulfill the water Dnecessity of the local people. WSS at Wukirsari Village makes use of ground water

resource so that it needs pumping. Water pumps in WSS of Wukirsari Village need

DC's daily energy as much as 88.47 kWh.

Fulfilling energy need as much as 88.47 kWh by using fossil fuel can

produce pollutant amount of 82.28 kg for 25 years. Solar energy which can be

produced by photovoltaic system is energy with zero pollutant. Sun radiants which

come to earth surface comprise 3 types, those are sun direct radiant, sun indirect

radiant, and sun reflected radiant. Because of these, sun energy potency is

calculated by adding 3 kinds of sun radiants. After calculating, we obtain that the

average of sun radiants in one month is 3.466 kWh per m2.day. Based on that value,

we can figure out that the Peak Sun Hours (PSH) is 3.466 hours/day. Furthermore,

we can obtain that AC's daily energy is 23.15 kWh per day, DC's load total is 27.24

kWh per day, voltage system is 48 V, and total current is 567.50 Ah/day. Then, we

can count that the current to inverter is 13.76 Ah/day-parallel branch, 42 parallel

branch of module, 2 modules with series connection, battery charging is 11.21

days, and 4 batteries with connection series.

Photovoltaic system of WSS project in Wukirsari uses 98 Sharp 170

modules with VR 34,80 V, IR 4,90 A, and $ 843,50. Furthermore, we get battery

capacity of 8.48 Ah, inverter capacity of 7,858.82 W, and regulator capacity of

411.60 A per module. Thus, the total module costs 909,293,000.00 rupiahs, the

building of photovoltaic system costs 139,891,230.77 rupiahs, the inverter costs

209,836,846.15 rupiahs, and others cost 139,891,230.77 rupiahs. Thereby, the

total cost to build photovoltaic system for WSS in Wukirsari is 1,398,912,307.69

rupiahs.

PERANCANGAN SISTEM FOTOVOLTAIK

SEBAGAI SUMBER KETENAGAAN

SISTEM PENYEDIAAN AIR MINUM (SPAM)

(Studi Kasus : Desa Wukirsari, Kecamatan Imogiri,

Kabupaten Bantul, Propinsi D.I. Yogyakarta)

Perancangan Sistem Fotovoltaik



Gambar 1. Letak geografis Desa Wukirsari (Kabupaten Bantul, 2010)



Gambar 2. Dusun Dengkeng, Kobango, Nogosari II, dan Giriloyo merupakan daerah yang terletak di Desa

Wukirsari yang menjadi sasaran daerah layanan SPAM. Dalam peta ini, Dusun Kobango belum tercantum.

Gambar 3a. Prosentase kebutuhan dropping air bersih untuk Desa Wukirsari

periode Agustus - November 2009 (PAMDES Kabupaten Bantul, 2009) [3] 3b. Prosentase penerima BLT tahun 2009 di Desa Wukirsari

(Dinas Sosial Kabupaten Bantul, 2010) [4]

Desa Wukirsari

31%

Desa Wukirsari

26%

a b



Arahan PemanfaatanKarakteristikNo.

1.

2.

Tabel 1. Karakteristik air tanah bebas di Desa Wukirsari, Kecamatan Imogiri,

Kabupaten Bantul, Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta

Sifat

Arahan pemanfaatan

Sifat fisik air tanah (rasa, warna, dan bau) dominan baik

Peruntukkan air tanah untuk air minum dan lokasi pemukiman

Sumber : Anonim (2010)



Gambar 4. Desain teknis SPAM Desa Wukirsari



Keterangan Meta : Aktualisasi diri atau kebutuhan

untuk merealisasikan potensi diriEgo : Kebanggaan, penghormatan,

penghargaan, dan statusSosial : Kasih sayang, persahabatan, dan

kepemilikanKeamanan : Tempat berlindung atau

keamananPsikologi : Makan, air, tidur, dan lain-lain

Gambar 5. Hierarki kebutuhan Maslow (Stephen Scott, 1997)

Kenaikanprepotensi



Tabel 2. Energi harian sistem pemompaan SPAM Desa Wukirsari

No.

1.

2.

Jenis pompaDaya penggerak

mula (kW) Jumlah pompa Daya total (kW)Energi harian

(kWh) DC

Pompa penyadap

Pompa distribusi

6,08

0,20

1

3

6,08

0,60

6,68

86,99

1,48

88,47Jumlah

Tabel 4. Perkiraan laju emisi genset

No.

1.

2.

3.

4.

5.

Polutan EF (kg/kWh)

PM10

NOx

SOx

CO

CO2

Jumlah

-44,38 x 10

-36,69 x 10

-43,59 x 10

-12,67 x 10

-16,56 x 10

-19,30 x 10

Sumber : Deputi Bidang Tata Lingkungan (2007) [19]

Gambar 7. Rangkaian elektronika solar pumping system

Sistem Fotovoltaik

Inverter Motor Inverter Pompa

Gambar 6. Susunan dasar PV (Fathoni, 2009)





(2.4)

(2.5)

= Beban AC( )Whhari

Efisiensi inverter(2.6)

Tabel 5. Tegangan sistem yang direkomendasikan

(I = 100 A)max

Daya AC maksimum Tegangan sistem DC

<1200 W

1200 - 2400 W

2400 - 4800 W

12 V

24 V

48 V

Sumber : Fathoni (2009)

Total beban (Ah/hari)

Beban DC total ( )Whhari

Tegangan Sistem= (2.7)

Kapasitas inverter = Daya SistemEfisiensi

Mulai

Menghitung totalbeban DC

Perancangan teknissistem fotovoltaik

(PV)

Tidak

Selesai

Tidak

Optimasi rancangansistem fotovoltaik

Tidak

Tidak

Selesai

Perhitungan biayasistem fotovoltaik

Selesai

Gambar 9. Perancangan sistem fotovoltaik SPAM Desa Wukirsari



BAB III

METODOLOGI PENELITIAN



Menghitung waktupengisian baterai

Tidak

Tidak

Tidak

Tidak

Tidak

Tidak

Tidak

Tidak

Menentukanspesifikasi baterai

yang akan digunakan

SpesifikasiBaterai

MenentukanKonfigurasi Baterai

Menghitungkapasitas inverter

Menentukan Spesifikasi Inverter

MenemukanSpesifikasi Regulator

Menentukan kapasitas regulator

Menhitungkeluaran

komponen sistemfotovoltaik

SpesifikasiInverter

SpesifikasiRegulatro

Perancangan teknis sistemfotovoltaik (PV)

Mulai

Membuat asumsi waktupenyinaran maksimal

matahari per hariTidak

Selesai

Menghitung energibeban harian AC

Tidak

Selesai

Menentukan tegangansistem

Tegangansistem

Tidak

Tidak

Tidak

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Menghitung beban totalsistem (Ah/hari)

Menentukan spesifikasimodul surya yang akan

digunakan

Arus modul surya

Menentukan konfigurasi

bangunan panel surya

Tidak

Tidak

Menentukan tingkatprosentase ketersediaan

energi di baterai%

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Selesai

Gambar 10. Perancangan teknis sistem fotovoltaik SPAM Desa Wukirsari

Menentukankonfigurasi

bangunan panelsurya

Mulai

Arus totalke inverter

Membandingkan arustotal ke inverter dengan

arus total sistem

Arus total keinverter > Arus

total sistem

Arus total keinverter < Arus

total sistem

Tidak ada cabangMenghitung jumlah

cabang pararel

Tidak

Selesai

Tegangan modalsatuan

Membandingkantegangan modul satuandengan tegangan sistem

Tegangan modulsatuan > Tegangan

sistem

Tegangan modulsatuan < Tegangan

sistem

Tidak ada cabangMenghitung jumlah

cabang seri

Tidak

Selesai



Gambar 11. Perancangan konfigurasi sistem fotovoltaik SPAM Desa Wukirsari



Menentukankonfigurasi baterai Mulai

Tegangan bateraisatuan

Membandingkan tegangan sistem dengan tegangan

baterai satuan

Tegangan sistem <Tegangan baterai satuan

Tegangan sistem >Tegangan baterai satuan

Tidak ada cabangMenghitung

jumlah bateraiterhubung seri

Tidak

Selesai

Kapasitasbaterai satuan

Membandingkan kapasitasbaterai total dengan

kapasitas baterai satuan

Kapasitas baterai total <kapasitas baterai satuan

Kapasitas baterai total >kapasitas baterai satuan

Tidak ada cabang

Selesai

Menghitungjumlah baterai

terhubung pararel

Tidak

Gambar 12. Perancangan konfigurasi baterai sistem fotovoltaik SPAM Desa Wukirsari

Menghitungkeluaran

komponen sestemfotovoltaik

Mulai

Menghitung aruskeluaran PV

Selesai

Menghitung aruskeluaran baterai

Selesai

Menghitungenergi keluaran

inverter

Selesai

Tidak

Tidak

Tidak



Gambar 13. Perhitungan keluaran komponen sistem fotovoltaik SPAM Desa Wukirsari



Gambar 14. Prosentase penerima Bantuan Langsung Tunai (BLT) tahun 2009

di Kecamatan Imogiri, Kabupaten Bantul, Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta



Tabel 6. Intensitas dropping air bersih periode Agustus-November 2009


Prosentase droppingWilayahNo.

1.

2.

Desa Wukirsari

Desa Selopamioro

Jumlah

50

112

162

30,86

69,14

100,00

Intensitas dropping

Jumlah polutan = 88,47 kWh x (EFPM10 + EFNOx + EFSOx + EFCO + EFCO2)= 88,47 kWh x 9,30 x 10 1 kg/kWh= 82,28 kg

Air Tanahdalam

Head totalSPAM Desa

Wukirsari

Daerah layananSPAM Desa

Wukirsari

Energiterbarukan

Energi bahanbakar fosil(ninyak)

Polutan

Kelangkaanbahan bakar

fosil(minyak)

Gambar 15. Latar belakang pemanfaatan energi terbarukan dalam perancangan SPAM Desa Wukirsari




IV.3. Potensi Energi Matahari Desa Wukirsari

Tabel 7. Data potensi energi matahari di Kecamatan Imogiri, Kabupaten Bantul,

Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Rata-rata

Bulan ke -

Temperatur udara (°C) TOTH CLEAR DIFFH DIRH BTILT DTILT RTILT REFL

25,10

25,10

25,30

25,30

25,00

24,50

24,20

24,50

25,00

25,40

25,20

25,00

25,00

4,280

4,470

4,590

4,720

4,730

4,550

4,800

5,250

5,540

5,390

4,710

4,570

4,800

0,390

0,410

0,430

0,480

0,530

0,530

0,550

0,560

0,540

0,500

0,430

0,420

0,525

2,449

2,460

2,425

2,235

1,980

1,905

1,904

2,025

2,258

2,434

2,488

2,464

2,252

1,831

2,010

2,165

2,485

2,750

2,645

2,896

3,225

3,282

2,956

2,222

2,106

2,548

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,480

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,993

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,007

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

Sumber : Atmospheric Science Data Center, 2010 [22]

Berdasarkan data-data di atas, maka diperoleh hasil analisis sebagai berikut.

Tabel 8. 2Analisis potensi energi matahari (kWh/m .hari)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Jumlah

Bulan ke -

0,879

0,965

1,039

1,193

1,320

1,270

1,390

1,548

1,575

1,419

1,066

1,011

14,676

DIRH x BTILT

2,432

2,442

2,408

2,219

1,966

1,891

1,891

2,011

2,242

2,417

2,471

2,447

26,836

DIFFH x DTILT

0,006

0,006

0,006

0,007

0,007

0,006

0,007

0,007

0,008

0,008

0,007

0,006

0,081

TOTH x REFL x RTILT

3,317

3,414

3,454

3,419

3,293

3,167

3,287

3,566

3,825

3,843

3,544

3,464

41,593

3,466

TOTCOL

Rata-rata radiasi sinar matahari per bulan

Cabang paralel =

13,76Ah

HariCabang Pararel

567,50 Ah/hari

41,24 cabang paralel r

42 cabang paralel



Tabel 9. Spesifikasi beberapa produk modul surya

Kyocera KC85T

Kyocera KC120

Kyocera KC175 GT

Sharp 170

17,40

16,90

23,60

34,80

5,02

7,10

7,42

4,90

449,95

535,95

770,00

843,50

Sumber : Fathoni (2009)

VR (V) IR (A) Harga ($)Produk



Kapasitas baterai (Ah) =

: (0,75 x 48 V) = 8,48 Ah11,21 hari

27,24kWhhari

= 412 V

48 V=

Kapasitas Baterai satuan (Ah)

Kapasitas baterai total (Ah)=

Jumlah Cabang Pararel

Tabel 10. Jumlah cabang paralel baterai

No.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Aki likuid 35 Ah

Aki likuid 70 Ah

Aki likuid 100 Ah

Aki likuid 120 Ah

Aki likuid 150 Ah

Aki likuid 200 Ah

241

121

85

71

57

43

Jenis baterai Jumlah cabang paralel



Tabel 11. Optimasi sistem teknis fotovoltaik SPAM Desa Wukirsari

84

80

75

70

65

60

55

50

49

1.283,95

1.222,80

1.146,38

1.069,95

993,53

917,10

840,68

764,25

748,97

1.155,55

1.100,52

1.031,74

962,96

894,18

825,39

756,61

687,83

674,07

47.146,46

44.901,39

42.095,06

39.288,72

36.482,38

33.676,04

30.869,71

28.063,37

27.502,10

27.240,00

27.240,00

27.240,00

27.240,00

27.240,00

27.240,00

27.240,00

27.240,00

27.240,00

1,73

1,65

1,55

1,44

1,34

1,24

1,13

1,03

1,01

Cabang paralel

Ah keluaran PV

Ah keluaran baterai

Wh/hari inverter

Wh/hari beban

Rasio output inverter/beban

Jumlah total modul surya

Harga modul surya

Pajak pembelian modul surya

Biaya total modul surya

Biaya pembangunan sistem fotovoltaik

Biaya inverter

Biaya lain-lain

Biaya total pembangunan sistem fotovoltaik

= 98

= Rp 826.630.000,00

= Rp 82.663.000,00

= Rp 909.293.000,00

= Rp 139.891.230,77

= Rp 209.836.846,15

= Rp 139.891.230,77

= Rp 1.398.912.307,69

Dengan optimasi tersebut, dapat dilakukan penghematan sebagai berikut.

Jumlah total modul suryaHarga modul surya Pajak pembelian modul suryaBiaya total modul suryaBiaya pembangunan sistem fotovoltaikBiaya inverter Biaya lain-lainBiaya total pembangunan sistem fotovoltaik

= 168= Rp 1.401.960.000,00= Rp 140.196.000,00= Rp 1.542.156.000,00= Rp 237.254.769,23= Rp 355.882.153,85= Rp 237.254.769,23= Rp 2.372.547.692,31

Penghematan = Rp 2.372.547.692,31 - Rp 1.398.912.307,69 = Rp 973.635.384,62

Prosentase penghematan = (Rp 973.635.384,62/Rp 2.372.547.692,31) x 100%

= 41,04%

Anonim, Bab IV Studi Hidrogeokimia Airtanah pada Berbagai Kondisi Akuifer Bebas Kec Imogiri Kab Bantul Prov., Diakses dari http://www.scribd.com/doc/ 12406697/Bab-IV-Studi-Hidrogeokimia-Airtanah-pada-Berbagai-Kondisi-Akuifer-Bebas-Kec-Imogiri-Kab-Bantul-Prov-Yogyakarta, 20 Juli 2010.

Anonim, Dari Aspek Transfer Teknologi, Kelembagaan, dan Partisipasi Masyarakat Mei 2009, www.gtz.de Indonesia.

Anonim, Kecamatan Imogiri, Diakses dari www.googlemaps.com, 26 Mei 2010.

Atmospheric Science Data Center, Surface meteorology and Solar Energy, Diakses dari , 17 Mei 2010.

Deputi Bidang Tata Lingkungan, Memprakirakan Dampak Lingkungan Kualitas Udara, Kementrian Negara Lingkungan Hidup, Jakarta, 2007.

Dinas Sosial Kabupaten Bantul, Jumlah Penerima Blt Tahun 2009 Kabupaten Bantul, Diakses dari http://sosial.bantulkab.go.id/index/p/20, 17 Juli 2010.

El Bassam, Nassir dan Preben Maegaard, Integrated Renewable Energy for Rural Communities, Elsevier, Amsterdam, 2004.

F. Kreider, Jan, Solar Heating and Cooling Active and Passive Design, McGraw-Hill Company, New York, 1982.

H. Salimy, Djati, Ida N., Finahari, Elok S., dan Amitayani, Analisis Biaya Eksternal PLTU Batubara, D iakses dar i h t tp:// jurna l .s t tn-batan.ac . id/wp-content/uploads/2010/03/C-18, 10 Juli 2010.

Kabupaten Bantul, Peta Administrasi Kabupaten Bantul, Diakses dari http://bantulkab.go.id/data-publikasi/peta_adm_bantul.pdf, 12 Juni 2010.

Kurniawan, Dody, Pemenuhan Kebutuhan Air Bersih bagi Masyarakat di Perumnas Pucanggading, Tugas Akhir, Jurusan Perencanaan Wilayah dan Kota, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, 2008.

Menteri Pekerjaan Umum, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor : 18/PRT/M/2007 tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta, 2007.

Moussi, A., A. Saadi, A. Betka, dan G.M. Asher, Photovoltaic Pumping Systems Technologies Trends, Diakses dari http://www.larhyss.net/pdf/journal/2/9-Moussi.pdf, 25 April 2010.

DAFTAR PUSTAKA



Muhammad Fathoni, Andhy, Perancangan dan Analisa Ekonomi Solar Pumping System di Sumber Air Kaligede, Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah mada, 2010.

Paguyuban PAMDES, Proposal Dropping Air Bersih sebagai Aksi Pengurangan Risiko Bencana Kekeringan di Daerah Kabupaten Bantul, Paguyuban PAMDES Kabupaten Bantul Provinsi DIY, Bantul, 2009.

Pemerintah Republik Indonesia, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 16 Tahun 2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, Diakses dari http://www.bpkp.go.id/unit/hukum/pp/2005/016-05.pdf, 9 Maret 2010.

Purwitasari, Agni, Studi Kelayakan Sumber Mata Air Kali Bajak sebagai Pemenuhan Air Bersih Warga di Wilayah Kelurahan Karanganyar Gunung Kecamatan Candisari Semarang Tahun 2006, Skripsi, Jurusan Ilmu Kesehatan Masyarakat, Fakultas Ilmu Keolahragaan, Universitas Negeri Semarang, 2007.

Salim Dasuki, Agus, Arah Kebijakan, Program, dan Kegiatan Bidang Peningkatan Pembangunan Infrastruktur di Daerah Tertinggal, Diakses dari http://www.ceem.unsw.edu.au/content/user/Docs/3AgusSalimDasukiPVandKPDT.pdf, 4 April 2010.

Scott, Stephen, Civil Engineering Practice, ARNOLD, London, 1997.

Sugiyono, Agus, Analisis Pengambilan Keputusan untuk Perencanaan Pembangkit Tenaga Listrik, Diakses dari http://reocities.com/Athens/academy/1943/ paper/p0501.pdf, 7 Maret 2010.

Suryono, Komunikasi Pribadi, 7 April 2010.

W. Sinton, Christopher, Demonstration and Marketing of Photovoltaic Powered Water Pumping System in New York State, Diakses dari http://ceer.alfred.edu/ research/solarpumpingreport.pdf, 25 April 2010.



oleh : d supply system (wss) is proposed to fulfill the water · 1. dhanis woro fittrin selo nur...

Documents