Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TECHNOPEX-2020 Institut Teknologi Indonesia ISSN: 2654-489X
57
ANALISIS PENGARUH IMPELENTASI BAPV (BUILDING ATTACHED
PHOTOVOLTHAIC) PADA BANGUNAN APARTEMEN
Rizky Rahmadaniar ¹⁾ , Titieandy Lie, S.Ars, MT 2⁾ 1,2) Program Studi Arsitektur, Institut Teknologi Indonesia
E-mail: [email protected]
Abstrak
Penggunaan sumber energi konservatif seperti bahan bakar fosil saat ini terus bertambah dan dapat habis
dengan seiring berjalannya waktu serta proses pembuatan bahan bakar fosil dapat merusak lingkungan
sekitar. Penggunaan listrik pada bangunan hunian yang merupakan tempat tinggal dapat terbilang tinggi
untuk sebagian orang yang mayoritas menghabiskan harinya dirumah membuat penggunaan Perusahaan
Listrik Negara (PLN) menjadi tinggi pula, sehingga dibutuhkan alternatif sumber energi lain yang dapat
menghemat penggunaan listrik dan lebih ramah lingkungan. Adapun alternatif energi terbarukan
(renewable energy) seperti penggunaan sistem tenaga surya dengan salah satunya melalui penerapan solar
panel (photovoltaic) yang membutuhkan sinar matahari sebagai sumber energi tidak akan habis termakan
waktu dan tidak merusak lingkungan, berbeda dengan bahan bakar fosil. Tujuan dilakukannya penelitian
ini adalah untuk melihat pengaruh energi matahari melalui Building Attached photovoltaic (BAPV)
sebagai tambahan sumber energi listrik selain PLN dalam rangka penghematan listrik pada bangunan
apartemen. Metode yang digunakan adalah metode kuantitatif untuk perhitungan secara garis besar
penggunaan listrik dan komparatif untuk membandingkan sebelum dan sesudah penerapan solar panel
pada bangunan hunian tersebut. Hasil analisis yang didapat adalah penerapan solar panel sebagai
tambahan sumber energi listrik terbukti dapat mengurangi beban listrik PLN pada bangunan apartemen.
Kata Kunci: Apartemen, Building Attached Photovoltaic (BAPV), Energi terbarukan (renewable energy),
Solar panel
Pendahuluan
Latar Belakang
Penggunaan energi konvensional saat ini masih mendominasi. Sedangkan energi bahan bakar
tersebut seperti minyak, batu bara dan gas alam semakin terbatas. Jika penggunaan energi konvensional
masih terus mendominasi, akan ada beberapa permasalahan yang timbul, salah satunya adalah cadangan
energi fosil yang terus berkurang, dan permasalahan mengenai emisi karbondioksida akibat pembakaran
fosil [5].
Sehingga Energi Baru Terbarukan (EBT) menjadi salah satu bidang prioritas penelitian dalam
buku Rencana Induk Riset Nasional, untuk menghadirkan energi yang dapat meminimalisir bahkan
menghilangkan dampak buruk pada lingkungan sekitar.
Salah satu EBT yang mulai banyak dipergunakan pada bangunan adalah tenaga surya, yaitu
dengan penerapan solar panel (Photovoltaic). Sinar matahari yang berlimpah terutama di negara
Indonesia sangat disayangkan jika tidak dimanfaatkan. Meskipun mulai banyak diterapkan pada
bangunan dengan konsep ramah lingkungan, penerapan solar panel sebagai tambahan energi listrik masih
jarang ditemui, terutama di Indonesia karena membutuhkan modal awal yang besar jika menggunakan
solar panel dalam skala banyak. Namun, sebenarnya modal awal tersebut dapat termasuk ke dalam
investasi jangka panjang karena bangunan akan menjadi lebih hemat dalam penggunakan energi listrik
dibanding dengan bangunan yang tidak menggunakan solar panel.
TECHNOPEX-2020 Institut Teknologi Indonesia ISSN: 2654-489X
58
Tujuan
Tujuan dari dilakukannya penelitian ini diantaranya untuk:
a. Menunjukan penerapan photovoltaic (PV) pada bangunan dapat menghemat sumber daya listrik
yang digunakan pada bangunan apartemen.
b. Membandingkan antara sebelum dengan sesudah penambahan penerapan sumber listrik lain
yaitu photovoltaic (PV) atau solar panel.
Lingkup dan Batasan Pembahasan
Lingkup bahasan adalah mengenai penerapan Building Attached Photovoltaic (BAPV) pada
bangunan apartemen dengan batasan perhitungan secara kasar untuk perbandingan tanpa/dengan
penggunaan photovoltaic (PV) pada bangunan apartemen.
Studi Pustaka
Konsumsi listrik pada bangunan apartemen terbilang tinggi, terlebih lagi apartemen untuk kelas
menengah ke atas. Kebutuhan listrik hunian berdasarkan buku Mechanical, Electrical and Equipment,
untuk hunian terbagi menjadi 3 kategori kelas masyarakat [4], yakni:
Tabel 1. Kategori hunian berdasarkan kelas masyarakat dengan kebutuhan listrik
Kelas Masyarakat Kebutuhan Tegangan Listrik
Kelas bawah (Low class) 200W – 450W
Kelas menengah ke atas (Middle-high class) 450W – 2200W
Kelas atas (High class) 2200W – 3500W
Angka tersebut dikalikan dengan banyaknya unit, ditambah dengan fungsi lain pada bangunan
apartemen.
Salah satu prinsip bangunan hijau pada buku Green Architecture Design for Sustainable Future
yaitu hemat energi (conserving energy) disebutkan bangunan yang baik harus memperhatikan pemakaian
energi sebelum dan sesudah bangunan dibangun. Salah satu penerapannya adalah dengan memanfaatkan
energi matahari sebagai sumber listrik pada bangunan dengan penerapan solar panel.
Penerapan solar panel pada bangunan salah satunya disebut dengan Building Attached
Photovoltaic yang disingkat dengan BAPV adalah sistem solar panel yang ditambahkan/dipasang pada
suatu bangunan dengan struktur terpisah. Adapun sistem lain dari penerapan solar panel disebut Building
Integrated Photovoltaic (BIPV) adalah penerapan solar panel yang juga berfungsi sebagai struktur
langsung/utama dari kulit bangunan. Telah dilakukan penilaian komparatif antara sistem BAPV dan
BIPV. Dan penelitian tersebut membuktikan bahwa kirnerja dari sistem BAPV lebih baik daripada sistem
BIPV [1].
Untuk dapat menghitung jumlah daya yang dihasilkan oleh penerapan solar panel (photovoltaic)
adalah dengan menentukan jenis solar panel yang digunakan. Buku Solar Electricity Handbook (2017)
menyatakan bahwa terdapat 2 jenis (bahan) solar panel yang umum digunakan [2], yaitu:
● Amorphious (thin-film) solar panel menghasilkan daya sekitar 60 Wp/m². Biasa digunakan dalam
penerapan skala kecil dan efsiensinya lebih rendah dibanding jenis kristal. ● Crystalline solar panel menghasilkan daya sekitar 160 Wp/m². Lebih cocok digunakan dalam
penerapan skala besar. Ada 2 macam solar panel kristal, yaitu Polycrystalline dan
TECHNOPEX-2020 Institut Teknologi Indonesia ISSN: 2654-489X
59
Monocrystalline. Polycrystalline dinilai tahan lama dan lebih murah dibanding dengan
Monocrystalline.
Gambar 1. Jenis solar panel
Metodologi Penelitian
Dalam penelitian ini, penulis menggunakan metode kuantitatif dan komparatif. Metode dari
analisis kuantitatif dan komparatif ini digunakan untuk membandingkan antara data pustaka, kemudian
hasil analisis dapat digunakan untuk menunjukan penambahan penggunaan solar panel dapat menghemat
energi listrik yang digunakan pada bangunan apartemen.
Hasil dan Pembahasan
1. Jumlah Kebutuhan Listrik
Adapun analisis data yang diperlukan sebelum menuju kepada hasil dan pembahasan
penghematan listrik. Untuk dapat menentukan kebutuhan listrik pada hunian tanpa keterangan
jumlah penggunaan listrik untuk tiap barang yang menghasilkan listrik, adalah dengan mengetahui
kategori bangunan apartemen yang diperuntukan untuk tingkatan kelas masyarakat apa. Seperti
pada bangunan apartemen yang dijadikan sebagai contoh penerapan solar panel ini yaitu
diperuntukan untuk masyarakat menengah ke atas (middle-high class) dengan kebutuhan tegangan
listrik berkisar antara 450W sampai dengan 2200W.
2. Perkiraan Perhitungan Tarif Pemakaian Listrik PLN
Perhitungan pemakaian listrik dihitung berdasarkan kebutuhan perjam (kWh = kilo Watt
per hour). Dengan maksimal atau batas kebutuhan listrik untuk kelas menengah ke atas berdasarkan
pernyataan Grondzik dkk, yaitu 2200 Watt:
1000 Watt = 1 kWh
Watt = VA, maka 2200 Watt = 2200 VA
2200 Watt = 2,2 kWh
Maka berdasarkan satuan tersebut, jumlah penggunaan listrik dalam (perjam) adalah 2,2 kWh.
Untuk dapat menghitung besar tagihan listrik, diperlukan daftar tarif listrik dari PLN.
TECHNOPEX-2020 Institut Teknologi Indonesia ISSN: 2654-489X
60
Gambar 2. Tarif listrik PLN bulan Oktober–Desember 2020
Berdasarkan gambar 2, dengan batas daya 2200 VA, tarif yang dikenakan untuk biaya
pemakaian listrik PLN perjam adalah Rp1.444,70,-/kWh. Agar dapat mengetahui tarif listrik dari
penggunaan PLN untuk per unit apartemen dengan rumus sederhana sebagai berikut:
Tabel 2. Perkiraan tarif listrik PLN perunit apartemen
Tagihan listrik per unit apartemen
Penggunaan
listrik/jam
(unit)
Tarif listrik perhari Tarif listrik perbulan
2200 W = 2,2
kWh
= 2,2 kWh x 24 jam x
Rp1.444,70
= 52,8 kW x Rp1.444,70
= Rp76.280,16
= 52,8 kWh x 30 hari x
Rp1.444,70
= 1.584 kW x Rp1.444,70
= Rp2.288.404,8
Maka, tarif listrik perbulan yang dikeluarkan untuk pemakaian listrik PLN tanpa solar panel
adalah berkisar Rp2.288.404,8,- /unit apartemen (maksimal). Jika dalam 1 bangunan apartemen
terdapat 220 unit, maka total daya listrik untuk 220 unit apartemen (belum termasuk fasilitas umum)
adalah 348.480 kW yaitu Rp503.449.056,- per bulan.
Menurut Bappenas pada buku Panduan Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS), standar kebutuhan listrik fasilitas umum/sosial adalah 60Watt/m². Agar dapat mengetahui
besar kebutuhan listrik pada fasilitas dalam apartemen, berikut tabel fasilitas umum beserta luasan
dan waktu pemakaian:
TECHNOPEX-2020 Institut Teknologi Indonesia ISSN: 2654-489X
61
Tabel 3. Perkiraan tarif listrik untuk fasilitas umum dalam apartemen
Nama
Ruang
Luas
ruang
(m²)
Besar daya
yang
dibutuhkan
(kWh)
Waktu
pemakaian
(jam/perhar
i)
Kebutuhan daya
(kW x waktu
pemakaian/hari)
Gym 250 15 6 90
Café 220 13,2 10 132
Kolam
renang
370 22,2 10 222
Minimarket 100 6 15 90
Playground 80 4,8 6 28,8
Klinik 70 4,2 12 50,4
Salon 80 4,8 10 48
Ruang
serbaguna
400 24 5 120
Total 94,2 781,2
Tabel diatas menunjukan besar daya yang dihasilkan untuk fasilitas umum. Untuk dapat
menghitung kebutuhan tarif dalam sebulan, yaitu 781,2 x 30 hari = 23.480 kW dikalikan dengan
tarif Rp1.444,70 yaitu menjadi Rp33.849.321,- perbulan.
Total kebutuhan keseluruhan listrik untuk 220 unit apartemen menengah ke atas dengan
beberapa fasilitas umum tersebut adalah sekitar 371.960 kW seharga Rp537.370.612,-/bulan.
3. Perhitungan jumlah daya yang dihasilkan oleh solar panel
Jika perencanaan dengan pemakaian solar panel (Photovoltaic) dapat menghemat pemakaian
listrik PLN sebesar 18% per hari dari keseluruhan daya yaitu 2.231,4 kW sehingga total daya
yang dihemat sebesar 2.231.496 W, maka:
● Menggunakan solar panel jenis Polycrystalline yang mengasilkan daya 160 Wp/m²,
dengan efektivitas matahari di negara tropis seperti Indonesia yang rata-rata 5 jam dalam sehari,
sehingga: 160 Watt x 5 = 800 Watt/m²/hari. ● Daya yang ingin dihemat sebesar 2.231,4 kW (2.231.496 W/800) sehingga
membutuhkan 2.789,37 m² solar panel 4. Penempatan solar panel (photovoltaic) pada bangunan apartemen
Dengan total luas solar panel agar dapat memenuhi 18% per hari dari keseluruhan daya
yaitu seluas 2.789,37 m², berikut ilustrasi penempatan solar panel pada bangunan apartemen:
Gambar 3. Penerapan solar panel pada bagian atap bangunan
TECHNOPEX-2020 Institut Teknologi Indonesia ISSN: 2654-489X
62
Gambar 4. Penerapan solar panel pada sisi barat dan timur bangunan
Perencanaan solar panel terdapar pada warna biru tua bergaris dibagian atap dan dinding
barat dan timur apartemen. Pada bagian dinding barat dan timur bangunan, mempunyai luasan yang
sama untuk penempatan solar panel yaitu 590m² (dikalikan 2 sehingga menjadi 1.164m²).
Sedangkan dibagian atap mempunyai luasan 1.690m². Sehingga total dari keseluruhan luas
penempatan solar panel adalah 2.854m². Dengan luasan tersebut, bangunan dapat menghemat daya
sampai dengan 2.283.000 W atau 2.283 kW per hari.
5. Perbandingan penggunaan solar panel dengan tanpa solar panel
Berikut perbandingan penggunaan listrik PLN tanpa penambahan PLTS, dan penggunaan
listrik PLN dengan penambahan PLTS per hari:
Tabel 4. Perbandingan tarif listrik PLN tanpa dan dengan solar panel
Dengan solar panel Tanpa solar panel
kW 10.114,2 12.397,2
W 10.114.200 12.397.200
Rp 14.611.984,74 17.910.234,84
Selisi
h Rp
3.298.250,1 x 30 hari =
98.947.503
Keterangan; Daya maksimal yang dapat dihemat sebesar 2.283 kW per hari
Kesimpulan
Dari hasil penelitian di atas pada salah satu proyek bangunan apartemen, maka dapat
disimpulkan beberapa hal berikut:
1. Pengaplikasian solar panel pada desain lebih besar dibandingkan kebutuhan daya solar panel
pada perencanaan, yaitu 2.854 m² > 2.789,37 m².
2. Dengan penerapan solar panel, terbukti dapat menghemat penggunaan listrik PLN hingga 17%
per hari pada keseluruhan daya sehingga mengurangi pengeluaran untuk pembayaran listrik pada
bangunan apartemen tersebut paling besar sebanyak 2.283 kW/hari, jika perbulan sekitar 68.490
kW/bulan atau seharga Rp98.947.503,-/bulan.
Daftar Pustaka
[1] Aaditya, G., Rao, R.R. & Mani, M. 2017. Integrability Comparison between BIPV and BAPV in
Tropical Conditions: A Bangalore Case - study. 2017 IEEE 44th Photovoltaic Specialist
Conference (PVSC). IEEE, hal.604–607
TECHNOPEX-2020 Institut Teknologi Indonesia ISSN: 2654-489X
63
[2] Boxwell, Michael. 2017. Solar Electricity Handbook. United Kingdom: GreenStream Publishing.
[3] Brenda & Robert Vale. 1991. Green Architecture Design for Sustainable Future. London:
Thames & Hudson.
[4] Grondzik, Walter T., and friends. 2009. Mechanical, Electrical and Equipment for Building. New
Jersey: John Willey & Sons, Inc.
[5] Harun, E.H., dkk. 2015. Potensi Hybrid Energy di Kabupaten Bone Bolango dan Kabupaten
Gorontalo. SETRUM – Volume 4, No. 2. Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri
Gorontalo, Indonesia.
[6] Inch, Tetra Tech ES. 2018. Panduan Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Jakarta
[7] PT. Perusahaan Listrik Negara. 2020. Penetapan Penyesuaian Tarif Listrik (Tarif Adjustment)
Bulan Oktober-Desember 2020.