Perpustakaan Digital ITB

Sawah tadah hujan memiliki ketergantungan tinggi terhadap curah hujan sehingga rentan mengalami kekurangan air ketika terjadi perubahan pola musim atau defisit curah hujan. Pada wilayah pertanian yang belum memiliki akses jaringan listrik, kebutuhan energi untuk pemompaan air umumnya dipenuhi menggunakan pompa berbahan bakar diesel. Penggunaan diesel memiliki keterbatasan berupa ketergantungan terhadap ketersediaan bahan bakar, biaya operasional yang tinggi, serta emisi gas rumah kaca. Sistem agrivoltaik portabel berbasis photovoltaic dan baterai dapat menjadi alternatif penyedia energi irigasi yang lebih bersih dan fleksibel untuk lahan pertanian off-grid. Namun, evaluasi sistem tersebut tidak cukup hanya mempertimbangkan jumlah energi yang dihasilkan atau biaya energi, karena sistem juga harus mampu memanfaatkan energi secara efektif, memenuhi kebutuhan beban secara andal, dan memberikan kelayakan investasi selama umur proyek. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi kinerja teknis, keandalan, biaya energi, dan kelayakan investasi sistem agrivoltaik portabel berbasis PV-baterai untuk irigasi sawah tadah hujan seluas 0,5 ha. Sistem yang dikaji terdiri atas modul PV berkapasitas 0,9 kWp, baterai lithium iron phosphate berkapasitas sekitar 4,1 kWh, inverter 3 kW, pompa irigasi AC berdaya 1,5 kW, dan lampu UV LED 50 W sebagai beban tambahan pertanian. Profil beban energi dibentuk berdasarkan kebutuhan air tanaman melalui perhitungan evapotranspirasi tanaman, curah hujan efektif, perkolasi, kebutuhan irigasi bersih, volume air, waktu operasi pompa, dan konsumsi energi pompa. Simulasi dilakukan menggunakan PVsyst dengan resolusi waktu satu jam pada tiga skenario iklim-beban, yaitu optimistis, moderat, dan pesimistis. Empat orientasi modul PV turut dievaluasi, yaitu East-West, North, North-East, dan North-West. Hasil pemodelan menunjukkan bahwa kebutuhan energi harian pada skenario optimistis, moderat, dan pesimistis masing-masing sebesar 1,25 kWh/hari, 2,51 kWh/hari, dan 4,75 kWh/hari. Nilai tersebut menghasilkan kebutuhan energi tahunan sebesar 456,76 kWh/tahun, 916,25 kWh/tahun, dan 1.347,87 kWh/tahun. Pada skenario optimistis, seluruh kebutuhan energi dapat dipenuhi dengan Solar Fraction sebesar 1,00 dan Probability of Loss of Load sebesar 0%, tetapi sistem menghasilkan energi tidak termanfaatkan yang relatif tinggi. Peningkatan ii kebutuhan beban pada skenario moderat dan pesimistis meningkatkan rasio utilisasi energi dari sekitar 34% menjadi 55% dan 78%. Namun, peningkatan utilisasi tersebut disertai meningkatnya energi tidak terpenuhi dan risiko kehilangan beban. Pada skenario moderat, Solar Fraction berada pada rentang 0,941 hingga 0,949 dengan PLOL sebesar 2,14% hingga 3,94%. Pada skenario pesimistis, Solar Fraction menurun menjadi 0,842 hingga 0,847, sedangkan PLOL meningkat menjadi 7,83% hingga 19,35%. Pengaruh orientasi modul terhadap performa sistem relatif kecil dibandingkan pengaruh perubahan kebutuhan beban. Meskipun demikian, orientasi North-West secara konsisten menghasilkan energi tersalur yang lebih tinggi dan energi tidak terpenuhi yang lebih rendah pada kondisi beban tinggi. Analisis ekonomi dilakukan menggunakan umur proyek 25 tahun, tingkat diskonto 6%, biaya investasi awal sebesar Rp33.250.000, biaya operasi dan pemeliharaan sebesar Rp498.750 per tahun, serta penggantian baterai dan inverter pada tahun ke- 10 dan ke-20. Levelized Cost of Energy dihitung berdasarkan energi yang benarbenar dimanfaatkan oleh pengguna. Hasil perhitungan menunjukkan LCOE sebesar Rp10.214/kWh pada skenario optimistis, Rp5.661/kWh pada skenario moderat, dan Rp4.325/kWh pada skenario pesimistis. Seluruh nilai tersebut lebih rendah dibandingkan benchmark biaya energi diesel. Meskipun skenario pesimistis menghasilkan LCOE terendah, kondisi tersebut tidak otomatis menjadi pilihan terbaik karena memiliki tingkat kehilangan beban yang lebih tinggi. Analisis investasi dilakukan menggunakan dua skenario nilai layanan energi. Skenario A menghasilkan Net Present Value sebesar Rp68,46 juta, Internal Rate of Return sebesar 26,66%, Simple Payback Period selama 3,49 tahun, dan Discounted Payback Period selama 4,04 tahun. Skenario B menghasilkan NPV sebesar Rp22,27 juta, IRR sebesar 14,02%, SPP selama 5,85 tahun, dan DPP selama 7,43 tahun. Kedua skenario memenuhi kriteria kelayakan investasi karena menghasilkan NPV positif dan IRR yang lebih tinggi daripada tingkat diskonto. Namun, Skenario A memberikan tingkat profitabilitas dan ketahanan investasi yang lebih baik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem agrivoltaik portabel berpotensi menjadi alternatif penyedia energi irigasi off-grid yang lebih ekonomis dibandingkan diesel. Keputusan implementasi sistem perlu mempertimbangkan biaya energi, tingkat pemanfaatan energi, keandalan suplai, dan kelayakan investasi secara bersamaan.