ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI PENGGUNAAN ... · ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI...
Transcript of ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI PENGGUNAAN ... · ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI...
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
i
ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI PENGGUNAAN
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DI KAMPUS
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SKRIPSI
Oleh:
RUBEN BAYU KRISTIAWAN
K2514056
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli 2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ii
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iii
ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMI PENGGUNAAN
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DI KAMPUS
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
Oleh:
RUBEN BAYU KRISTIAWAN
K2514056
Skripsi
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Pendidikan pada Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli 2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
MOTTO
“ The fear of the Lord is the start of knowledge: but the foolish have no use for
wisdom and teaching. “
( Proveb 1 : 7 )
“ When my father and my mother are turned away from me, then the Lord will be
my support. “
( Psalms 27 : 10 )
The LORD is my strength and my shield; in Him my heart trusts, and i am helped;
my heart exults, and with my song i give thanks to Him.
( Psalms 28 : 7 )
I can do all things through Christ who strengthens me.
(Phillipians 4 : 13)
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
PERSEMBAHAN
Segala Pujian dan ucapan syukur bagi Tuhan Yesus Kristus karena dengan
kasih dan karuniaNya, akhirnya dapat kupersembahkan karya ini untuk:
Ayah
Terimakasih untuk setiap impian yang telah dititipkan dan pelajaran untuk
berjuang sampai garis akhir.
Ibu dan adik
Terimakasih untuk setiap motivasi dan doa yang selalu diberikan.
Ibu dosen Indah Widiastuti.
Terimakasih untuk motivasi dan bimbingan yang tidak hentinya.
Keluarga besar Pendidikan Teknik Mesin 2014
Terimakasih atas segala hal yang telah dilalui selama masa studi, semangat
dan kerjasama yang telah dipupuk bersama untuk memperjuangkan
impian.
Almamaterku
Terimakasih atas kesempatan untuk dapat menimba ilmu sehingga saya
dapat menyelesaikan studi dan semoga bermanfaat untuk kedepannya.
Sahabatku
Terimakasih untuk doa dan dukungan seluruh sahabat yang kukasihi.
Nadia Hana C.
Terimakasih atas dukungan dan semangat yang diberikan selama ini.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
ABSTRAK
Ruben Bayu Kristiawan. K2514056. ANALISIS KELAYAKAN TEKNIK DAN EKONOMIS PENGGUNAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DI
KAMPUS UNIVERSITAS SEBELAS MARET. Skripsi, Surakarta : Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Juli 2018.
Institusi pendidikan tinggi harus berkontribusi dalam mengatasi masalah
permintaan energi berbasis fosil di Indonesia. Institusi pendidikan tinggi dapat
berkontribusi dalam mengurangi konsumsi energi dengan menerapkan kebijakan
green campus dan mengembangkan sistem energi terbarukan, termasuk
menciptakan instalasi tenaga surya/photovoltaic skala menengah di kampus.
Penelitian ini menganalisis kelayakan pengembangan pembangkit listrik photovoltaic (PV) di Kampus V UNS Pabelan. Analisis techno-economic dari
sistem energi surya yang diusulkan dianalisis menggunakan perangkat lunak
HOMER. Parameter yang digunakan sebagai analisis kelayakan teknis adalah
profil beban listrik, PV area, serta spesifikasi komponen yang digunakan. Aspek
ekonomi dari rancangan proyek dianalisis berdasarkan parameter standar, yaitu
metode NPC (Net Present Cost) dan IRR (Internal Rate of Return). Studi
kelayakan dari pembangkit energi photovoltaic dilakukan berdasarkan umur
proyek yaitu 25 tahun.
Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa profil kebutuhan listrik di
kampus V UNS Pabelan adalah sebesar 543kWh/hari dengan beban puncak
81,62kWh. Area yang dapat dimanfaatkan sepenuhnya sebagai luas modul adalah
seluas 946 . Sistem pembangkit yang paling efisien dan layak secara teknis dikembangkan di wilayah kampus V UNS Pabelan adalah sistem pembangkit
listrik tenaga surya yang terhubung dengan jaringan listrik konvensional atau yang
biasa disebut sistem PV-Grid dengan kapasitas 150kW. Namun, secara ekonomis
saat ini sistem PV-Grid tidak lebih ekonomis dari pembelian listrik dari jaringan
konvesional dengan harga listrik Rp.900,00/kWh. Sistem PV-Grid menjadi paling
ekonomis pada harga listrik Rp.1.400,00/kWh. Akhirnya, hasil penelitian ini dapat
digunakan sebagai preferensi oleh pemangku kepentingan dan pembuat kebijakan
yang relevan dalam mengembangkan sistem energi terbarukan yang terhubung
dengan jaringan konvensional di kampus.
Kata Kunci : Kelayakan teknis, kelayakan ekonomi, photovoltaic, sistem energi
terbarukan, grid-connected.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
ABSTRACT
Ruben Bayu Kristiawan. K2514056. TECHNICAL AND ECONOMICAL FEASIBILITY ANALYSIS OF PHOTOVOLTAIC POWER INSTALLATION IN
SEBELAS MARET UNIVERSITY CAMPUSES. Thesis, Surakarta: Teacher
Training and Education Faculty, Sebelas Maret University, July 2018.
Higher education institutions should contribute those address the
challenge of fossil-based energy supply in Indonesia. Institutions can take
position to reduce energy consumption by applying green campus policies and
developing renewable energy system, including creating medium-scale solar
power installations on campus. The research presents the feasibility analysis of photovoltaic power
generation plants development in Sebelas Maret University Campuses. The
techno-economic analysis of the proposed solar energy system is analyzed using
HOMER software. Parameters used as technical feasibility analysis are electrical
load profile, PV area, and specification of components used. The economic
aspects of the plant are analyzed based on standard parameters, the NPC (Net
Present Cost) and IRR (Internal Rate of Return) methods. The feasibility study of
photovoltaic energy generation is based on the project's age of 25 years.
The results of this study indicate that the profile of electricity needs on
campus V UNS Pabelan is 543kWh / day with a peak load of 81.62kWh. The area
that can be fully utilized as a modules area is 946 . The most efficient and technically feasible generating system developed in the campus area of V UNS
Pabelan is a 150kW PV-Grid System. However, the current economical PV-Grid
system is not more economical than purchasing electricity from utility grid with
electric price IDR 900 / kWh. The PV-Grid system becomes the most economical
at the price of electric IDR 1,400 / kWh. Finally, results of the research can be
used as the preference for the relevant stakeholders and policymakers in
developing the grid-connected renewable energy system in a campus.
Keywords: Technical feasibility, economical feasibility, photovoltaic, renewable
energy system, grid-connected.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
KATA PENGANTAR
Pujian dan ucapan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus
Kristus yang telah memberikan kasih karuniaNya berupa akal budi, hikmat, ilmu
pengetahuan, kesehatan dan keselamatan, sehingga karena kehendak dan
perkenanaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis
Kelayakan Teknik dan Ekonomi Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga
Surya di Kampus Universitas Sebelas Maret.”
Skripsi ini disusun untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan
Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti menyadari bahwa
terselesaikannya skripsi ini tidak lepas dari doa, bantuan, bimbingan dan arahan
berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada
:
1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu
Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Dr. Suharno, ST., MT., Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret
Surakarta. Serta selaku Dosen Pembimbing II, yang selalu memberikan
pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
3. Dr. Indah Widiastuti, ST., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing Akademik
sekaligus Dosen Pembimbing I, yang selalu memberikan motivasi dan
bimbingan tanpa henti dalam penyusunan skripsi ini.
4. Seluruh dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan
dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah
memberikan ilmu yang berguna bagi saya.
5. Bapak Yakobus Widodo dan Ibu Maria Sri Wahyuni, selaku orang tua yang
selalu memberi doa dan menjadi motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
6. Cahyo, Yuniar, Bayu, Dixky dan Sholikun, selaku teman satu tim bimbingan
skripsi yang selalu saling memberikan bantuan, kerja sama, masukan dan
motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
7. Teman-teman mahasiswa PTM FKIP UNS angkatan 2014 yang selalu saling
menguatkan dan saling mendukung untuk terus semangat dalam mengerjakan
dan menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan dan masih
jauh dari sempurna dikarenakan keterbatasan peneliti. Oleh karena itu, peneliti
berharap saran, kritik dan masukan yang membangun dari para pembaca sekalian
demi lebih baiknya penelitian selanjutnya. Akhirnya, penulis berharap semoga
skripsi ini dapat bermanfaat dan memberikan tambahan wawasan dan ilmu
pengetahuan bagi pembaca sekalian. Amin.
Surakarta, Juli 2018
Penulis
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i
HALAMAN PERNYATAAN ............................. Error! Bookmark not defined.
HALAMAN PERSETUJUAN ............................. Error! Bookmark not defined.
HALAMAN PENGESAHAN .............................. Error! Bookmark not defined.
MOTTO........................................................................................................... iii
PERSEMBAHAN ........................................................................................... vii
ABSTRAK .................................................................................................... viii
ABSTRACT ...................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ....................................................................................... x
DAFTAR ISI .................................................................................................. xii
DAFTAR TABEL ...........................................................................................xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................xvi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
A. Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah ................................................................................. 3
C. Pembatasan Masalah ................................................................................ 3
D. Rumusan Masalah .................................................................................... 4
E. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4
F. Manfaat Penelitian ................................................................................... 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS ...... 6
A. Kajian Pustaka ......................................................................................... 6
B. Kerangka Berpikir ...................................................................................15
C. Hipotesis .................................................................................................16
BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................17
A. Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................................17
B. Metode Penelitian....................................................................................17
C. Teknik Pengumpulan Data .......................................................................18
D. Prosedur Penelitian ..................................................................................29
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiii
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................31
A. Hasil Penelitian .......................................................................................31
1. Profil Beban Listrik ...............................................................................31
2. Photovoltaic Area .................................................................................32
3. Spesifikasi Komponen ...........................................................................35
4. Hasil Simulasi HOMER .........................................................................38
B. Pembahasan ............................................................................................42
1. Analisis Teknik .....................................................................................43
2. Analisis Ekonomi ..................................................................................44
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN ............................................46
A. Simpulan.................................................................................................46
B. Implikasi .................................................................................................46
C. Saran ......................................................................................................47
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................48
LAMPIRAN ....................................................................................................51
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Komponen Sistem PV ..................................................................... 36
Tabel 4. 2 Hasil Optimasi Sistem ..................................................................... 38
Tabel 4. 3 NPC pada Sistem PV-Grid menggunakan Baterai ............................. 41
Tabel 4. 4 Komparasi Ekonomi ........................................................................ 41
Tabel 4. 5 Hasil Optimasi Sistem dengan Harga Listrik Rp.1.400,00/kWh ........ 46
Tabel 4. 6 Komparasi Ekonomi Listrik Harga USD 0.1/kWh ........................... 46
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 2.1 Susunan sel surya ........................................................................... 8
Gambar 2.2 Grid-Connected dengan jaringan konvensional ................................ 9
Gambar 2.3 Hybrid-Connected dengan pembangkit EBT .................................. 10
Gambar 2.4 Stand Alone system ....................................................................... 10
Gambar 3.1 Diagram Alur Permodelan HOMER .............................................. 23
Gambar 3.2 Input Lokasi ................................................................................. 24
Gambar 3.3 Input Desain Pembangkit .............................................................. 25
Gambar 3.4 Contoh desain On-grid tanpa baterai. ............................................ 25
Gambar 3.5 Input spesifikasi komponen (Panel) ............................................... 26
Gambar 3.6 Input spesifikasi komponen (Baterai) ............................................ 26
Gambar 3.7 Memilih hasil analisis yang akan di tampilkan ............................... 27
Gambar 3.8 Contoh hasil diagram produksi listrik bulanan ............................... 27
Gambar 3.9 Contoh hasil diagram Cash Flow................................................... 28
Gambar 3.10 Contoh hasil tabel analisis sensitivitas dan optimalisasi sistem ..... 28
Gambar 3.11 Diagram Alur Penelitian ............................................................. 29
Gambar 4. 1 Profil Beban Listrik Harian .......................................................... 32
Gambar 4. 2 Profil Beban Listrik Bulanan ........................................................ 32
Gambar 4. 3 Denah Kampus V UNS ................................................................ 33
Gambar 4. 4 Sudut Kemiringan Modul ............................................................. 34
Gambar 4. 5 Susunan Array. ............................................................................ 34
Gambar 4. 6 Tampak Samping Pemasangan Modul .......................................... 35
Gambar 4. 7 Pemasangan Modul Pada Gedung Atap Radius ............................. 35
Gambar 4. 8 Spesifikasi Baterai ....................................................................... 38
Gambar 4. 9 Produksi Harian Panel Surya ........................................................ 39
Gambar 4. 10 Pembelian Listrik dari Jaringan .................................................. 40
Gambar 4. 11 Penjualan Listrik ke Jaringan...................................................... 40
Gambar 4. 12 Produksi Energi Bulanan ............................................................ 40
Gambar 4. 13 NPC Setiap Komponen .............................................................. 42
Gambar 4. 14 NPC Jaringan Listrik Konvensional ............................................ 44
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
Lampiran 1: HOMER Energy Licenses ............................................................ 51
Lampiran 2 Input Lokasi Penelitian................................................................. 51
Lampiran 3 Input Profil Beban Listrik ............................................................. 51
Lampiran 4 Profil Beban Listrik Kampus V UNS ............................................ 52
Lampiran 5 Biaya Kebutuhan Listrik Kampus V Tahun 2017 .......................... 53
Lampiran 6 Pemilihan Jenis Modul PV ........................................................... 53
Lampiran 7 Spesifikasi Modul Trina Duomax PEG 14 .................................... 54
Lampiran 8 Spesifikasi Modul Trina Duomax PEG 14 .................................... 54
Lampiran 9 Input Spesifikasi Modul PV.......................................................... 55
Lampiran 10 Pemilihan Jenis Baterai .............................................................. 55
Lampiran 11 Input Spesifikasi Baterai ............................................................. 55
Lampiran 12 Input Spesifikasi Converter / Inverter ......................................... 56
Lampiran 13 Input Spesifikasi Jaringan Konvensional / Grid ........................... 56
Lampiran 14 Input Parameter Ekonomi ........................................................... 56
Lampiran 15 Input System Optimization Parameter ......................................... 57
Lampiran 16 Daftar Biaya Komponen dan Jasa ............................................... 57
Lampiran 17 Biaya Pemasangan PV per-Baris (1.6kW) ................................... 58
Lampiran 18 Output Time Series 1 .................................................................. 58
Lampiran 19 Output Time Series 2 .................................................................. 59
Lampiran 20 Output Time Series 3 .................................................................. 59
Lampiran 21 Proyeksi Pemasangan Panel Surya .............................................. 60
Lampiran 22 Susunan Modul PV..................................................................... 60
Lampiran 23 Denah Pemasangan PV di Kampus V UNS Pabelan .................... 61
Lampiran 24 Kebutuhan Listrik Tahun 2017 ................................................... 62
Lampiran 25 Report Simulasi HOMER ........................................................... 63
Lampiran 26 Surat Permohonan Izin Penyusunan Skripsi ................................ 74
Lampiran 27 Surat Permohonan Izin Penelitian ............................................... 75
Lampiran 27 Surat Izin Penyusunan Skripsi ...................................................756