Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif berbasis studi kasus di PLTD Legon Bajak, Karimunjawa, untuk mengevaluasi kelayakan sistem hybrid PLTS-PLTD-Baterai. Metode penelitian melibatkan pengumpulan data meteorologi, data teknis PLTD, dan data beban energi, yang kemudian digunakan untuk simulasi menggunakan perangkat lunak PVsyst dan HOMER. Tujuan utama adalah merancang strategi optimasi biaya dan keandalan sistem hybrid dengan fokus pada pemodelan, analisis, dan optimasi sistem pembangkit listrik yang mengintegrasikan energi surya dan diesel. Data yang dianalisis mencakup iradiasi matahari, suhu lingkungan, kapasitas mesin diesel, konsumsi bahan bakar, dan profil konsumsi listrik harian. Hasil analisis di PVsyst diintegrasikan ke HOMER untuk optimasi sistem secara menyeluruh, yang menghasilkan rekomendasi konfigurasi sistem hybrid PV-Diesel yang optimal dari segi biaya, keandalan, dan dampak lingkungan.