TUGAS PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) SKALA RUMAH TANGGA

5Berdasarkan data beban puncak sebesar 4042,5 Watt, direkomendasikan menggunakan inverter dengan daya 5000 Watt. Kapasitas yang lebih besar ini penting untuk menangani lonjakan arus sesaat saat peralatan dinyalakan.

Dari data diatas pilihan terbaik menggunakan baterai 48 V, karena dengan tegangan yang lebih tinggi arus yang mengalir akan lebih kecil, sehingga memungkinkan penggunaan kabel yang lebih kecil (diameter lebih tipis) untuk menghubungkan baterai ke inverter, yang mengurangi biaya dan mempermudah instalasi. Arus yang lebih rendah pada sistem 48 V menghasilkan kerugian energi (panas) yang lebih sedikit di kabel dan komponen sistem, sehingga meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan dan memperpanjang umur komponen. 

• Kebutuhan Energi Harian: Beban puncak 4042,5 W tidak berarti digunakan 24 jam. Kita asumsikan total pemakaian energi setara dengan beban puncak berjalan selama 5 jam.

• Kebutuhan Energi = 4042,5 Watt × 5 jam = 20.212 Wh atau 20,2 kWh per hari.

• Tegangan Sistem Baterai: Harus sama dengan tegangan inverter, yaitu 48 V.

• Hari Otonomi (Days of Autonomy): Kita tetapkan 2 hari sebagai cadangan energi jika tidak ada sinar matahari sama sekali (cuaca sangat mendung/hujan).

• Depth of Discharge (DoD): Untuk menjaga umur baterai, kita gunakan DoD sebesar 80% (0,8). 

Perhitungan Kapasitas Baterai

• Menghitung Kapasitas Total dalam Wh (Watt-hour): 

Kapasitas Wh = (Kebutuhan Energi Harian × Hari Otonomi) / (DoD) 

Kapasitas Wh = (20.212 Wh × 2) / (0,8)

Kapasitas Wh = 40.424 Wh / 0,8

Kapasitas Wh = 50.530 Wh

• Mengkonversi Kapasitas ke Ah (Ampere-hour): 

Kapasitas Ah = Kapasitas Wh / Tegangan Sistem 

Kapasitas Ah = 50.530 Wh / 48 V 

Kapasitas Ah = 1052 Ah

Kita bulatkan ke atas untuk kemudahan, sehingga kapasitas bank baterai yang dibutuhkan adalah 1500 Ah pada tegangan 48 V.

Spesifikasi Baterai yang Digunakan

Sangat jarang ada satu baterai 48V 1500Ah. Oleh karena itu, kita akan membangunnya dari baterai standar yang lebih kecil (misalnya 24V / 500Ah) yang dihubungkan secara seri dan paralel.

• Jenis Baterai yang Dipilih: Baterai Lithium Iron Phosphate (LiFePO4 atau LFP) 24V / 500Ah, Jenis ini dipilih karena bebas perawatan dan dirancang khusus untuk siklus pengisian-pengosongan PLTS.

• Konfigurasi Seri (untuk mencapai 48V):

Jumlah Seri = Tegangan Sistem / Tegangan Baterai Satuan

Jumlah Seri = 48 V / 24 V = 2 Baterai

• Konfigurasi Paralel (untuk mencapai 1500Ah):

Jumlah Paralel = Kapasitas Total Ah / Kapasitas Baterai Satuan

Jumlah Paralel = 1500 Ah / 500 Ah = 3 String Paralel

• Total Baterai yang Dibutuhkan:

Total Baterai = Jumlah Seri × Jumlah Paralel

Total Baterai = 2 × 3 = 6 Buah

Sistem ini membutuhkan bank baterai dengan kapasitas total 48V 1500Ah, yang terdiri dari 6 buah baterai 24V 500Ah jenis Baterai Lithium Iron Phosphate (LiFePO4 atau LFP). Baterai tersebut disusun dalam 3 string paralel, di mana setiap string terdiri dari 2 baterai yang terhubung secara seri.

Perhitungan Ukuran Panel

• Ukuran Panel = Kebutuhan Energi Harian / Rerata Matahari

• Ukuran Panel = 20,212 kWh / 5 jam

• Ukuran Panel = 4,04 kW atau 4042 Watt

Penerapan Faktor Keamanan

Ditambahkan faktor keamanan sebesar 1,25 untuk mengantisipasi berbagai kerugian sistem

• Kapasitas yang direkomendasikan = Ukuran panel x 1,25

• Kapasitas yang direkomendasikan = 4042 Watt x 1,25

• Kapasitas yang direkomendasikan = 5052 Watt

Penentuan Jumlah Panel

Jika ingin menggunakan panel berkapasitas 600 Watt per unit, maka jumlah yang dibutuhkan adalah:

• Jumlah Panel = Kapasitas yang direkomendasikan / kapasitas per panel

• Jumlah Panel = 5052 W / 600 W

• Jumlah Panel = 8,42 (dibulatkan menjadi 9)

Dengan menggunakan 9 panel surya berkapasitas 600 W, maka total kapasitas sistem terpasang menjadi

• Kapasitas Terpasang = Jumlah Panel x Kapasitas Panel

• Kapasitas Terpasang = 9 Panel x 600 W

• Kapasitas Terpasang = 5400 W

Rincian Anggaran Biaya

Analisis Break-Even Point

Sebelum melakukan perhitungan BEP,diperlukan beberapa nilai dasar dan asumsi perhitungan

• Total Investasi Awal: Rp 155.000.000

• Produksi Energi Harian: 20,2 kWh per hari

• Tarif Listrik PLN: Rp 1.699,53 per kWh

• Hari Operasional: 365 Hari

Setelah mengetahui beberapa nilai dasar,selanjutnya menghitung berapa banyak uang yang dapat dihemat setiap hari, bulan dan tahun dengan tidak membeli listrik dari PLN.

• Penghematan Harian:

Penghematan Harian = Produksi Energi Harian x Tarif Listrik PLN

Penghematan Harian = 20,2 kWh x Rp 1.699,53

Penghematan Harian = Rp 34.330,506

• Penghematan Bulanan:

Penghematan Bulanan = Penghematan Harian x 30 Hari

Penghematan Bulanan = Rp 34.330,506 x 30

Penghematan Bulanan = Rp 1.029.915

• Penghematan Tahunan:

Penghematan Tahunan = Penghematan Harian x 365 Hari

Penghematan Tahunan = Rp 34.330,506 x 365

Penghematan Tahunan = Rp 12.530.634,69

Berdasarkan hasil perhitungan, sistem PLTS ini dapat melakukan penghematan biaya sebesar 12,53 juta rupiah/tahun. Setelah mengetahui angka penghematan biaya, maka bisa dilanjutkan menghitung BEP yaitu dengan membagi nilai total investasi dengan penghematan tahunan.

• Rumus BEP:

BEP(Tahun) = Total Investasi Awal / Penghematan Tahunan

BEP = Rp 155.000.000 / Rp 12.530.634,69

BEP = 12,36 Tahun

Berdasarkan hasil perhitungan ekonomi terhadap investasi sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), dapat disimpulkan bahwa sistem mampu menghasilkan energi sebesar 20,2 kWh per hari dengan nilai penghematan biaya listrik sekitar Rp 12,53 juta per tahun. Dengan total investasi awal sebesar Rp 155.000.000, maka waktu pengembalian modal atau Break-Even Point (BEP) tercapai pada sekitar 12,36 tahun, atau dibulatkan menjadi ±12 tahun.

Hasil ini menunjukkan bahwa investasi PLTS termasuk dalam kategori investasi jangka panjang. Setelah melewati periode BEP, seluruh energi yang dihasilkan PLTS akan menjadi penghematan bersih sehingga sistem memberikan manfaat finansial yang signifikan pada tahun-tahun operasional berikutnya. Selain itu, perhitungan BEP ini juga mengindikasikan bahwa sistem PLTS memberikan keuntungan tidak hanya secara ekonomi, tetapi juga mendukung efisiensi energi dan keberlanjutan lingkungan.