Nurul Huda

Latar Belakang

Saat ini, rasio elektrifikasi nasional berada pada angka 72.95% dari seluruh jumlah rumah tangga yang berjumlah 62 juta rumah tangga. Artinya masih ada sekitar 27% jumlah rumah tangga di Indonesia yang belum dapat menikmati tenaga listrik. Pemerintah telah mempunyai program untuk meningkatkan rasio elektrifikasi hingga mencapai 80% dari seluruh rumah tangga di Indonesia pada akhir tahun 2014. Diharapkan pada tahun 2031 jumlah rumah tangga yang teraliri listrik akan mencapai 100%[1].

Energi listrik mempunyai peranan penting bagi negara dalam menunjang pembangunan di segala bidang dan meningkatkan kesejahteraan rakyat. Konsumsi energi listrik Indonesia diprediksi meningkat dengan pertumbuhan rata – rata 11% per tahun[2]. Peningkatan konsumsi energi listrik ini tidak lepas dari pertumbuhan ekonomi yang diwujudkan sebagai Produk Domestik Bruto (PDB) dan populasi yang juga meningkat. Tahun 2010 tercatat bahwa PDB Indonesia berada pada angka 2.311 triliun rupiah atau mengalami peningkatan 6,1% per tahun. Sedangkan populasi penduduk Indonesia di tahun 2010 sebesar 237,6 juta jiwa[3]. Artinya seiring dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan penduduk, permintaan kebutuhan energi listrik semakin meningkat.

Peningkatan konsumsi energi listrik di Indonesia akan mengganggu keamanan energi nasional jika tidak diimbangi dengan pasokan energi yang cukup. Saat ini, pasokan sumber energi listrik yang diproduksi PLN berasal dari gas alam 32.138,47 GWh (24,3%), batubara 54.950,57 GWh (41,5%), minyak 41.846,27 GWh (31,6%), tenaga air 10.315,55 GWh (7,8%), dan 3.487,39 GWh (2,6%) berasal dari panas bumi[4]. 90% sumber energi listrik berasal dari bahan bakar fosil.

Disisi lain, Kementerian ESDM dalam buku Indonesia Energy Outlook 2010 memperkirakan bahwa sumber cadangan minyak bumi Indonesia hanya akan bertahan dan mampu mencukupi kebutuhan selama 12 tahun kedepan dan gas alam hanya bertahan 32 tahun lagi. Jika tidak diantisipasi sejak dini, keamanan energi listrik nasional di masa datang akan menjadi ancaman serius bagi masyarakat Indonesia.

Energi surya menjadi salah satu solusi untuk meningkatkan ketahanan energi listrik nasional. Tercatat bahwa Indonesia memiliki rata – rata intensitas radiasi matahari sebesar 4.8 kWh/m2.hari dengan variasi bulanan sekitar 9%. Namun demikian, tidak mudah menerapkan energi surya untuk penyediaan tenaga listrik. Masalah utama adalah tingginya investasi untuk mengaplikasikannya. Oleh karena itu, penulis mencoba memberikan solusi penyelesaian permasalahan diatas.

Konsumen PLN Kelas Rumah Tangga

Konsumen rumah tangga PLN dibagi atas 3 kelas, yaitu kelas R-1 (kecil) dengan daya 220 VA – 3,3 kVA, kelas R-2 (menengah) dengan daya 3,5 kVA – 5,5 kVA, dan R-3 (besar) dengan daya > 6,6 kVA. Berdasarkan data statistik PLN 2011, jumlah pelanggan dan energi terjual tercantum dalam tabel berikut

Golongan Tarif	Pelanggan	Energi Terjual (MWh)	Rata – rata konsumsi per pelanggan (MWh/tahun)
R-1	41.867.936	58.275.799,72	1,39
R-2	572.923	4.337.254,21	7,57
R-3	135.959	2.495.910,02	18,35

Tabel 1 Jumlah Pelanggan dan konsumsi listrik berdasarkan golongan tariff

Dari data diatas nampak bahwa pelanggan R-2 dan R-3 merupakan konsumen yang paling banyak mengkonsumsi listrik. Pelanggan R-2 mengkonsumsi 7,57 MWh/ tahun (630 kWh/bulan) atau 7 kali pelanggan R-1. Pelanggan R-3 mengkonsumsi 18,35 MWh/ tahun (1,52 MWh/bulan). Jika kita mengacu pada surat Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral 30 tahun 2012 tentang Tarif Tenaga Listrik, biaya listrik per bulan yang harus dikeluarkan oleh ketiga golongan tarif adalah sebagai berikut (asumsi menggunakan listrik pra bayar untuk memudahkan perhitungan dan masing – masing golongan diambil kVA tertinggi) :

Golongan Tarif	Tarif Pra Bayar (Rp./kWh)	Konsumsi Listrik per Bulan (kWh)	Biaya per Bulan (Rp)
R-1	893	100	89.300
R-2	1.009	630	635.670
R-3	1.342	1.520	2.039.840

Tabel 2 Biaya Konsumsi Listrik per Bulan berdasarkan Golongan Tarif

 

Perancangan Desain Solar Home System untuk Konsumen Rumah Tangga Besar PLN

Dengan mempertimbangkan jumlah energi yang dikonsumsi oleh konsumen rumah tangga besar per bulan adalah 18 kali golongan R-1, maka penulis mengajukan gagasan dibuatnya Solar Home System untuk konsumen rumah tangga besar PLN. Penulis menganggap bahwa golongan R-3 memiliki kemampuan finansial yang tinggi untuk dapat membangun sistem tenaga listrik secara mandiri.

Solar Home System merupakan sistem tenaga listrik mandiri yang memanfaatkan matahari sebagai sumber energinya. Sistem ini terdiri atas panel surya sebagai converter energi photon yang dibawa oleh cahaya tampak matahari menjadi energi listrik, baterai yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik, inverter sebagai pengubah arus DC menjadi AC, charge controller yang berfungsi mengendalikan tegangan tinggi pada saat waktu puncak, dan energy meter yang berfungsi mengukur energi yang dihasilkan.

Perhitungan Demand

Perhitungan demand didasarkan pada kebutuhan energi golongan R-3 per hari (diambil dari data statistik PLN 2011). Pelanggan R-3 rata – rata membutuhkan 50,6 kWh/hari dengan kapasitas daya 6,6 kVA. Dengan mempertimbangkan adanya energi loss pada PV sebesar 50%, maka energi yang dihasilkan dari PV adalah sebesar 2 x 50,6 kWh = 101,2 kWh. Jadi PV harus menghasilkan 101,2 kWh/ hari dengan kapasitas daya 6,6 kVA.

Perhitungan Perlengkapan Sistem

Panel Surya

Dengan mengasumsikan waktu kerja efektif panel surya dalam 1 hari adalah 4 jam dan permintaan energi sebesar 101,2 kWh, dan panel yang digunakan adalah 210 Wp maka :

Daya maksimal yang dihasilkan = 101,2  kWh / 4 h = 25,3 kWp

Jumlah panel = 25,3 kWp / 210 Wp = 120 panel

Baterai

Dengan mengasumsikan hujan secara terus menerus selama 3 hari berturut – turut, maka :

Energi baterai = 50,6 kWh * 3 = 151,8 kWh

Dengan menganggap kapasitas baterai tidak boleh kurang dari 0,5, tegangan baterai 12 V, dan efisiensi baterai 85%, maka :

Kapasitas baterai = 151,8 kWh / (0,5 x 0,85 x 12 V) = 29,8 kAh

Jika digunakan baterai dengan spesifikasi 12V 100Ah, maka jumlah baterai yang dibutuhkan :

Jumlah baterai = 298 buah baterai.

Inverter

Sebagaimana disebutkan diatas, jumlah kapasitas daya adalah sebesar 6,6 kVa (6,6kW). Dengan menganggap efisiensi inverter adalah 70%, maka daya yang harus dihasilkan oleh inverter:

Daya inverter = 1,3 x 6,6 kW = 8,58 kW

Jika digunakan inverter 900W 12V to 220V, maka jumlah inverter yang dibutuhkan:

Jumlah inverter = 8,58 kW / 900 W = 10 buah inverter

Charge Controller

Charge controller berfungsi untuk memutus arus ketika tegangan puncak terjadi. Charge controller bervariasi berdasarkan produknya. Ada yang 20A, 40 A, 50 A, dan  lainnya. Angka ini menunjukkan jumlah arus yang dapat dikendalikan oleh sebuah charge controller.

Jumlah arus yang harus dikendalikan = Total short circuit current PV array x 1,3

Jumlah arus yang harus dikendalikan = 7,5 A x 120 x 1,3 = 1170 A 

Jika digunakan charge controller 50 A, maka:

Jumlah charge controller = 1170 A / 50 A = 24 buah charge controller

 

Energy Meter

Energi meter berfungsi untuk mengukur energi yang dihasilkan dan energi yang dikonsumsi agar pengguna dapat mengontrol penggunaan energi.

Perhitungan Biaya

Instalasi Sistem

Nama Barang	Jumlah	Harga Satuan (Rp)	Total Harga (Rp)
Panel Surya 210 Wp	120	2.100.000	252.000.000
Baterai Panasonic VRLA 12 V 100 Ah	298	2.000.000	596.000.000
Inverter 12 V to 220V 900 W	10	1.100.000	11.000.000
Charge Controller	24	1.500.000	36.000.000
Energy Meter	1	1.000.000	1.000.000
TOTAL			896.000.000

Konstruksi Sipil

Nama Barang	Jumlah	Harga Satuan (Rp)	Total Harga (Rp)
Rumah Tenaga	1 paket	5.000.000	5.000.000
TOTAL			5.000.000

Maintenance

Nama Barang	Jumlah	Harga Satuan (Rp)	Total Harga (Rp)
Maintenance setiap 2 bulan	150 kali	500.000	75.000.000
TOTAL			75.000.000

Total biaya yang harus diinvestasikan adalah Rp. 976.000.000

Analisis

Terdapat 50 juta masyarakat Indonesia berpenghasilan 20 juta rupiah per bulan[5]. Jika diambil asumsi bahwa pendapatan minimal konsumen R-3 adalah sebesar 20 juta rupiah per bulan, maka implementasi Solar Home System bagi konsumen R-3 sangat dimungkinkan.

Rancangan desain Solar Home System diatas dapat dihandalkan karena telah memperhatikan berbagai faktor. Misalkan saja efisiensi panel sebesar 70 % Wp, jam kerja efektif panel selama 4 jam, efisiensi baterai sebesar 85%, antisipasi tidak ada sinar matahari selama 3 hari berturut – turut, dan efisiensi inverter sebesar 70%. Lifetime Solar Home System  yang dapat dijamin adalah 25 tahun. Dengan investasi 911 juta rupiah, konsumen R-3 akan membayar listrik Rp 976.000.000 / 300 bulan = Rp 3.300.000/bulan. Biaya listrik yang harus dikeluarkan tiap bulannya memang 60 % lebih mahal dibandingkan dengan biaya listrik menggunakan PLN. Namun konsumen R-3 tidak lagi dihawatirkan oleh isu kenaikan TTL dan pemadaman bergilir.

Pemerintah dapat memberikan intensif 15% kepada pelanggan R-3 yang bersedia menerapkan Solar Home System. Dengan adanya intensif ini, pelanggan R-3 hanya membayar listrik Rp 2.805.000/bulan. Meningkat 37,5 % lebih mahal dibandingkan dengan biaya listrik menggunakan PLN.

Pemerintah sebagai pemangku kebijakan sudah seharusnya menerapkan kebijakan untuk mewajibkan implementasi Solar Home System bagi konsumen rumah tangga kelas besar (R-3). Disamping konsumsi energinya yang berjumlah 18 kali konsumen R-1, pendapatan per bulannya sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya secara mandiri. Jika saja pemerintah berhasil menerapkan implementasi ini kepada 135.959 pelanggan R-3, maka Negara telah menghemat 2.495.910,02 MWh atau 2.495,91 GWh. Tentu jumlah energi sebesar ini dapat didistribusikan kepada masyarakat lain yang belum menikmati listrik, sehingga rasio elektrifikasi akan semakin meningkat.

Referensi

[1,2,4] Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. 2012. Rancangan Undang – Undang Ketenagalistrikan Nasional 2012-2013.

[3] Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. 2010. Indonesia Energy Outlook 2011.

[5] http://www.tempo.co/read/news/2013/01/27/090457172/50-Juta-Orang-Indonesia-Bergaji-Rp-20-Juta-Sebulan

Perusahaan Listrik Negara. 2011. Statistik PLN 2011.

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. 2012. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral 30 tahun 2012 tentang Tarif Tenaga Listrik.

http://www.freesunpower.com/system_sizing.php

http://pv.energytrend.com/pricequotes.html

http://www.voltageconverters.com/220_volt_power_inverters.html

http://anekapanel.com/categories/BATTERY-SOLAR/

http://www.futurlec.com/Solar_Charge_Controller.shtml

http://www.which.co.uk/energy/creating-an-energy-saving-home/guides/how-to-buy-solar-panels/is-solar-pv-a-good-investment/