Pengembangan Program Irigasi Berbasis Energi Surya di Cibalong Kabupaten Tasikmalaya

Lokasi: 
Penanggung Jawab: 
Pro f. Dr. Zaki Su’ud M. Eng
Nomor Pegawai: 
196212121987031004
Email Penanggung Jawab: 
Tahun Pelaksanaan: 
2014
Sumber Pembiayaan: 
Program Pengabdian kepada Masyarakat Tahun 2014 Institut Teknlogi Bandung
Informasi Tim Pelaksana: 

Prof. Dr. Zaki Su’ud M.Eng (ketua) 

Nuri Trianti MS (mahasiswa S3 Fisika ITB) 

Wasis Triono (Teknisi) 

Indah Rosidah Maemunah (mahasiswa S2 Fisika ITB) 

Mitra Lokal :   

Bapak Misbah (Sekaligus menjadi petugas yang akan memantau kela

ncaran sistem dan 

melaporkan ke tim di ITB bila ada masalah) 

Bapak Ajengan Zarkasih (Ajengan di Pesantren Miftahul Ulum) 

Himpunan kerukunan tani setempat (Kelompok Tani Al‐Barokah)

Latar Belakang Masalah yang ditangani: 

Lahan pertanian di daerah Cibalong Tasikmalaya beberapa tahun ke belakang tidak dapat dioptimalkan produksi hasil panen karena sistem irigasi yang terkendala. Ada beberapa faktor yang menyebabkan kurang optimalnya system irigasi lahan pertanian, antara lain:

Lahanpertanian yangposisinya lebih tinggi daripada sumber air (sungai)

Sumber mata air yang semakin sedikit dan debit sumber air yang terlalu

rendah untuk mengairi lahan pertanian

Untuk daerah‐daerah pertanian seperti ini maka pengembangan energi alternatif sangatlah penting guna meningkatkan ketersediaan air sehingga pertanian dapat berjalan baik. Bila upaya ini berhasil dampak positifnya adalah urbanisasi ke kota‐ kota besar dapat dikurangi sekaligus meningkatkan daya tahan pangan. Energi alternatif diperlukan untuk menjamin ketersediaan air secara murah dan mudah.

Ada beberapa mekanisme mengangkat air ke tempat yang lebih tinggi:

Pertama menggunakan pompa hidram(teknologi tepat guna) untuk secara langsung mendorong air ke tempat yang lebih tinggi menggunakan derasnya aliran air sungai. Hanya saja metoda ini memiliki kendala pada aspek fleksibilitas ketinggiantempat, jarak, dsb,

Alternatif kedua bila aliran sungai cukup deras atau medan sungai miring sehingga ada cukup beda ketinggian di sungai atau ada air terjun maka dapat digunakan system pembangkit nano hidro untuk menghasilkan listrik yang kemudian digunakan untuk memompa air ke atas menuju pusat penampungan air irigasi untuk didistribusikan ke lahan‐lahan pertanian/perkebunan disekitarnya.

Alternatif ketiga bila aliran sungai bersifat tenang maka harus digunakan energy surya atau angin untuk menghasilkan listrik yang kemudian digunakan untuk memompa air ke atas menuju pusat penampungan irigasi

untuk kemudian didistribusikan ke lahan‐lahan pertanian.

Dalam kajian ini untuk daerah Cibalong yang telah dilakukan survey maka kondisi ketiga yang cocok dan khususnya penggunan energy surya sebagai sumebr energy untuk memompa air ke lahan‐lahan pertanian yang letaknya di atas sungai

Kondisi Masyarakat sebelum Pelaksanaan: 

Pertanian di kawasan Cibalong ini pernah memproduksi hasil panen samapi 3 kali dalam 1 tahun. Namun, kondisi ini menurun terus seiring dengan banyaknya penebangan pohon sehingga cadangan air tanah berkurang. Hal tersebut mengakibatkan penurunan hasil panen dengan frekuensipanen yang hanya 1 kali dalam 1 tahun.

Lingkup Pelaksanaan : 

Pembangunan sistem irigasi berbasis energi surya daerah Cibalong Tasikmalaya

Sosialisasi program sistem irigasi berbasis energi surya kepada masyarakat yang memiliki lahan petanian

Penjagaan dan perawatan alat dan sistem irigasi berbasis energi surya

Deskripsi dan Foto Kegiatan: 

Secara umum, pompa air tenaga surya memiliki komponen yakni :
1. Panel Listrik Tenaga surya : digunakan untuk menghasilkan listrik
2. MPPT (Maximum Power Point Tracker) : Sistem control yang berfungsi menstabilkan putaran motor dengan mengukur kombinasi tegangan dana arus sehingga walaupun sumber cahaya matahari tidak stabil, air dapat mengalir melalui pompa sacera stabil (Sebagai Kontroler)

Perlengkapan lain yang diperlukan untuk instalasi pompa air tenaga surya adalah reservoir air/tanki/bak tamping, pipa distribusi, dan pondasi atau bangunan untuk penempatan pompa. Spesifikasi dan jumlah komponen yang diperlukan tergantung dari kondisi di lokasi, misal kedalaman air tanah dan debit air yang diperlukan.

Pompa terdiri daribeberapa jenis yaitu :

1.Floating Pump : digunakan jika terdapat sumber air permukaan/ sumur gali/sungaidan mengapung di atas permukaan air

2.Surface Pump : digunakan jika terdapat sumber air permukaan/ sumur gali/sungai tetapi pompa ingin diletakkan diataspermukaan tanah

3.Subsumersible Pump : digunakan jika sumber air berasal dari sumur bor / air bawah tanah

4. Lineshaft Pump : digunakan jika sumber air berasal dari sumur bor / air bawah tanah tetapi pemakai ingin pompanya saja yang masuk ke dalam sumber air, sedangkandriver headdan motor pompa tetap di atas tanah

Ada sejumlah alternative untuk mengimplementasikan system suplai air irigasi untuk daerah dengan sumber air yang ber ada di bawah lahan pertanian. Secara umum kita dapat menggunakan gambar berikut:

                                          Gambar 2. Bagan umum system p emompaan air ke lahan irigasi menggunakan tenaga surya

Dalam syste m di atas komponen utama adalah panel surya, penyimpan energy sementara, inverter DC ke AC, serta pompa air. Panel surya menghasilkan energy listrik DC namun dayanya tergantung pada sinar matahari yang masuk. Selain itu arah sudut datang sinar matahari juga akan menentu kan besarnya energy listrik yang dihasilkan. Tera khir perlu juga diperhatikan bahwa panel surya memiliki karakteristik I‐V yang harus dijadikan acuan untuk dapat mendayagunakan energy dari panel s urya ini secara optimal.

Untuk system penyimpan energy sementara dapat digunakan aki (accumulator) atau super capacitor. Bila digunakan aki maka kapasitas penyimpanan akan lebih besar dan memiliki lebih banyak opsi u ntuk modus pengoperasian. Kele mahannya adalah bahwa aki m emiliki usia pakai yan g relative terbatas yaitu sekitar 1‐3 tahun. Di sisi lain super capacitor dipandang lebih lapa w aktu pema kaiannya namun kapasitas penyimpanannya terbatas. Super capacitor hanya efektif untuk mengatasi fluktuasi suplai listrik dalam jangka pendek dan memberikan fleksibilitas modus operasi yang lebih terbatas.

Inverter DC ke AC berfungsi untuk mengubah arus DC menjadi arus AC sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan pompa air conventional yang menggunakan listrik AC. Bila hanya digunakan pompa air DC maka inverter DC ke AC ini tak perlu digunakan. Inverter ada yang dari jenis sinus murni dan ada yang menggunakan model gelombang sinus yang dimodifikasi (tak murni). Untuk kasus dalam penelitian ini disarankan utuk menggunakan Inverter DC ke AC yang menghasilkan gelombang sinus murni karena di sini digunakan pompa air yang mengandung motor listrik sehingga bila digunakan inverter yang bukan sinus murni dikhawatirkan mengganggu pengoperasian pompa air secara optimal.

Pompa air merupakan salah satu komponen kunci dalam system yang dikaji di sini. Pompa air secara umum ada dua kategori yaitu pompa air DC dan pompa air conventional yang menggunakan listrik AC. Pompa air DC memiliki kelebihan dapat digunakan secara langsung dengan menghubungkannya ke keluaran panel surya. Namun pompa ini relative terbatas ketersediannya ditinjau dari sisi spare parts, opsi daya yang tersedia, dll. Adapun pompa konvensional yang sering digunakan dalam industry dan rumah tangga umumnya menggunakan listrik AC. Untuk menggunakan pompa ini dengan system panel surya kita memerlukan tambahan perangkan inverter.

Setelah mempertimbangkan karakteristik masing‐masing komponen system pompa air dengan memanfaatkan energy surya di atas maka dapat dirumuskan system yang diharapkan dapat bersifat sangat optimal. Di sini akan dijabarkan system pompa air dengan energy surya yang dioptimasi untuk berbagai kondisi di lapangan. Perhatikan gambar 9 berikut. Pada gambar ini ditunjukkan bahwa panel surya dapat digerakkan mengikuti arah datangnya sinar matahari. Dengan cara ini maka efektivitas panel surya meningkat signifikan terutama pada saat pagi dan siang/sore. Diharapkan system ini dapat meningkatkan efektivitas energy 25‐40%. Selanjutnya digunakan sejumlah modus pengoperasian baik dengan baterai/aki maupun super capacitor, selain itu pompanya ada beberapa buah yang masing‐masing dapat dikontrol secara terpisah. Pada saat energy surya sedang mencapai puncaknya maka seluruh pompa dapat difungsikan dan digunakan super kapasitor untuk penyangka kecilnya. Bila energy berlebih da pat disimpan di aki. Pada saat padi dan sore atau bila kondisi berawan m aka pompa masih dapat dioperasikan dan bila perlu dengan bantuan energy yang disimpan di aki. Dengan demikian suplai air ke tangki penampungan dapat terus berjalan sepanjanghari.

                                                                             Gambar 3. Skema Perancangan Sistem

Gambar 4. (a) Sum ber Air Sungai, (b) Sumber Air Mata Air, (c) Lahan Pertanian, (d) Solar Panel 2400Wp dan Kontrol unit, (e) Bak Penampungan Air, dan (f) Bak Penyaluran Air

 

Testimoni: 

Terdapat Beberapa pendapat masyarakat terkait pelaksanaan program pengabdian masyarakat di kabupaten Tasikmalaya ini, salah satu diantaranya adalah Pak Misbah, yang berisibeberapa poin, diantaranya:

Lahan pertanian saat ini menjadi jauh lebih produktif dibanding dua tahun sebelumnya

Pemanfaatan sumber mata air dan sungai yang ada menjadi jauh lebih efektif dengan adanyapenggunaan selsurya dalam proses sistemirigasi lahan.

Sistem irigas ini dapat mengairi lahan peranian setidaknya mencapai 15 Ha

Beberapa penduduk yang memiliki lahan disekitar Bak 1 dan Bak 2 minta diberi pengairan agar lahan mati yang mereka miliki dapat dijadikan pertanian

Lahan disekitar bak 3 dapat panen 2 kali dari yang sebelumnya1 kali