Utami, Erna (2025) Optimisasi Kebutuhan Air Irigasi Pada Sistem Hybrid PV – PHS Menggunakan Algoritma Stokastik. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
![[thumbnail of 7022221025-Doctoral.pdf]](http://repository.its.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
7022221025-Doctoral.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (7MB) | Request a copy |
Abstract
Sistem penyimpanan air pompa PV untuk irigasi merupakan metode yang menyediakan solusi inovatif yang menggabungkan teknologi pembangkit listrik tenaga surya (Fotovoltaik/PV) dengan pompa. Sistem ini menjamin pasokan air yang berkelanjutan dan penggunaan energi terbarukan yang efisien. Namun, pengoperasian dan desain sistem penyimpanan air pompa PV menghadirkan permasalahan yang kompleks, khususnya masalah optimasi. Volume tangki dan jumlah pompa merupakan dua karakteristik penting yang memengaruhi kinerja sistem. Tantangan utamanya terletak pada penyeimbangan antara total biaya operasional Total Annual Cost (TAC) dengan ketersediaan air yang cukup. Oleh karena itu, studi ini bertujuan untuk menangani trade-off antara dua tujuan yang saling bertentangan tersebut secara simultan. Metode yang digunakan mencakup simulasi performa sistem menggunakan perangkat lunak PVSYST, penerapan standar IEC 62253:2011, dan pemodelan optimasi berbasis data kebutuhan air aktual tanaman padi. Serta analisis yang digunakan adalah Differential Evolution (DE) algorithm multi-objektif untuk optimasi. Analisis mendalam terhadap data terkait kapasitas tangki, jumlah pompa, TAC, dan hari kekurangan air sangat penting untuk memahami hubungan antara variabel-variabel tersebut serta menentukan strategi optimasi yang tepat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konfigurasi multi-pompa dengan kapasitas tangki yang dioptimalkan dapat meningkatkan efisiensi irigasi hingga 27% dan menurunkan kebutuhan kapasitas PV hingga 44%. Selain itu, konfigurasi optimal sistem seimbang dengan kapasitas tangki 15–30 m³ dan tiga pompa diidentifikasi sebagai rentang yang mendekati optimal, menawarkan kompromi antara efisiensi biaya serta keandalan. Konfigurasi ini secara umum menghasilkan TAC kurang dari Rp 42 juta dan hari kekurangan ≤ 5 hari, yang dapat diterima untuk irigasi sawah, terutama untuk tanaman padi. Ditemukan bahwa peningkatan kapasitas tangki meningkatkan TAC dengan korelasi positif sebesar 0,972. Serta Algoritma DE mampu menghasilkan konfigurasi desain yang tidak hanya efisien dan berkelanjutan, tetapi juga layak secara tekno-ekonomi dibandingkan PSO dan GA.
=====================================================================================================================================
A PV water pump storage system for irrigation is an innovative solution that combines solar (photovoltaic/PV) power generation technology with pumps. This system ensures a continuous water supply and efficient use of renewable energy. However, the operation and design of a PV water pump storage system present complex challenges, particularly optimization issues. Tank volume and the number of pumps are two critical characteristics that influence system performance. The main challenge lies in balancing the total operational cost (TAC) with sufficient air availability. Therefore, this study aims to address the trade-off between these two conflicting objectives simultaneously. The methods used include system performance simulation using PVSYST software, implementation of the IEC 62253:2011 standard, and optimization modeling based on data regarding the water requirements of actual rice crops. The analysis used a multi-objective Differential Evolution (DE) algorithm for optimization. In-depth analysis of data related to tank capacity, number of pumps, TAC, and air shortage days is crucial to understanding the relationship between these variables and determining an appropriate optimization strategy. The results indicate that a multi-pump configuration with optimized tank capacity can increase irrigation efficiency by up to 27% and reduce PV capacity requirements by up to 44%. Furthermore, a balanced optimal system configuration with a tank capacity of 15–30 m³ and three pumps was identified as near-optimal spacing, offering a compromise between cost efficiency and ventilation. This configuration generally results in a TAC of less than IDR 42 million and a shortage of ≤ 5 days, which is acceptable for paddy irrigation, especially for rice crops. Increasing the tank capacity leads to a positive correlation of 0.972 with an increase in TAC. The DE algorithm can also generate design configurations that are efficient, sustainable, and techno-economically feasible compared to PSO and GA.
| Item Type: | Thesis (Doctoral) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | Optimisasi, Pompa Air panel Surya, Penyimpanan Air (tangki), Irigasi, Analisis Trade- Off; Optimization, PV-Pump, Water Storage System, Irrigation, Trade-off Analysis |
| Subjects: | T Technology > T Technology (General) T Technology > T Technology (General) > T57.84 Heuristic algorithms. T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1087 Photovoltaic power generation |
| Divisions: | Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20001-(S3) PhD Thesis |
| Depositing User: | Erna Utami |
| Date Deposited: | 18 Dec 2025 00:50 |
| Last Modified: | 18 Dec 2025 00:50 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/129022 |
Actions (login required)
 |
View Item |