Selasa, 29 Mei 2012


BATTERY : Konfigurasi pengkabelan
(wiring configuration)

Menanggapi beberapa permintaan yang lama tertunda untuk menuliskan seputar battery, khususnya untuk EBT (energi baru terbarukan). Battery merupakan salah satu peralatan utama pada PLT-EBT yang tidak terkoneksi dengan jaringan atau sering disebut off-grid systems. Sebenarnya tulisan ini juga berguna untuk sistem selain off-grid systems, bisa diaplikasikan untuk kebutuhan lainnya yang menggunakan battery. Disini akan dibahas khusus tentang konfigurasi batteries disertai beberapa contoh konfigurasi dalam bentuk gambar, dimulai dari konfigurasi yang paling sederhana.
1.  Sambungan Seri
Pada sambungan seri, tegangan total adalah hasil penjumlahan dari tegangan pada masing-masing battery. Namun kapasitas total battery (Ah) adalah sama seperti pada masing-masing battery (tidak dijumlahkan). Untuk lebih jelasnya, silahkan lihat contoh berikut :
Contoh 1 :

Untuk contoh 1, dapat dihitung sebagai berikut.
a. Tegangan total adalah 12 + 12 = 24 Volt
b. Kapasitass total adalah 100 Ah.

Contoh 2 :

Pada contoh 2 diatas bisa disimpulkan:
a. Total tegangan = 12+12+12+12 = 48 Volt
b. Kapasitas total = 100Ah (sama dengan kapasitas masing-masing Battery)

2.  Sambungan Paralel
Pada sambungan paralel, berlaku rumus sebagai berikut:
a. Total tegangan sama dengan masing-masing battery
b. Kapasitas total= Penjumlahan kapasitas dari semua battery yang disambung.
Perhatikan contoh berikut;
Contoh 1:

Sehingga hasil akhir dari sambungan diatas adalah
a. Total tegangan = 12 V (sama dengan tegangan pada masing-masing battery)
b. Kapasitas total = 100 + 100 = 200 Ah

Contoh 2:

Didapat nilai sebagai berikut;
a. Total tegangan = Tetap 12 V (sama dengan tegangan pada masing-masing battery)
b. Kapasitas total = 100 + 100 + 100 + 100 = 400 Ah

3.  Gabungan ( Seri - Paralel )
Pada pola sambungan ini, total tegangan merupakan hasil penjumlahan semua nilai tegangan dari battery yang disambung seri, sedangkan kapasitas total merupakan hasil penjumlahan semua battery yang dipasang secara paralel. untuk lebih jelasnya, silahkan dilihat beberapa contoh sebagai berikut:
Contoh 1:
Asumsi masing-masing battery mempunyai tegangan 12V dan kapasitas 100 Ah

Total tegangan adalah 12+12 = 24 V, dan
Kapasitas total adalah 100 Ah

Contoh 2: ( asumsi sama dengan contoh 1)

Total tegangan = 12+12 V = 24 V
Kapasitas Total = 100 + 100 = 200Ah

Contoh 3:

Total tegangan = 24 V
Kapasitas Total = 300 Ah

Contoh 4:

Total tegangan = 24 V
Kapasitas total = 400 Ah

Demikian penjelasan ringkas tentang konfigurasi pengkabelan pada battery, semoga bermanfaat dan menambah pengetahuan kita.

Penjelasan mengenai berapa besar energi yang disimpan, berbagai cara pengukuran battery, umur battery, berapa kapasitas battery yang sesuai kebutuhan dan masalah keamanan battery insya Alloh akan dibahas pada tulisan selajutnya.

Sumber : Materi Pelatihan Renac ( Renewables Academy), Berlin, Jerman, 2009

Musim Panas 2012 di JEPANG
“HEMAT atau PEMADAMAN”
(Efek PLT-Nuklir tidak beroperasi)

Efek gempa dan tsunami Jepang pada bulan Marert 2011 masih sangat terasa efeknya sampai sekarang, terutama hal yang berbau nuklir. Masyarakat yang trauma akan musibah PLTN Fukushima Daiichi, menghendaki untuk menghentikan semua PLTN di Jepang walaupun sudah dilakukan tes ulang dan perawatan rutin terhadap PLTN-PLTN di seluruh Jepang. Akhirnya pada tanggal 5 mei 2012, PLTN terakhir di Jepang di shut down sampai batas yang belum ditentukan yang menandai semua PLTN di Jepang tidak beroperasi lagi. Artinya Jepang akan kehilangan sekitar 30% energi listriknya, tentu ini adalah jumlah yang tidak sedikit. Untuk menutupinya, pembangkit konvensional dan berumur tua pun terpaksa harus diminta turun tangan, efisiensi rendah juga sudah tak dihiraukan. Walaupun para sesepuh dari kalangan pembangkit harus turun gunung, namun diperkirakan belum bisa memenuhi kebutuhan pada saat beban puncak khususnya muslim panas nanti atau musim dingin tahun depan.

Apa efek selanjutnya?? Tentu kita sudah dapat menebak, jika jumlah permintaan listrik/ beban yang lebih besar dari pada pembangkit-nya, tentu akan terjadi pemadaman. Kemudian, apa langkah berikutnya untuk menanggulangi masalah tersebut dalam waktu dekat? Jawab-nya adalah HEMAT. Pemerintah Jepang akan menganjurkan atau bahkan mendesak Industri dan masyarakat di Jepang untuk berhemat. Misalnya untuk wilayah barat Jepang, Kansai electric power meminta konsumen kalangan industri berat yang masuk daerah operasional-nya untuk menghemat listrik sampai 15%. Sedangkan untuk wilayah lainnya diminta untuk berhemat sekitar 5-10% dari penggunaan normal khususnya pada masa musim panas antara Juli-September. Pemerintah Jepang juga akan mencari jalan keluar agar penghematan tersebut tidak banyak mengganggu kegiatan ekonomi dan rumah tangga.

Salah satu contoh cara penghematan ala masyarkat Jepang adalah kampanye pada Juni tahun lalu“ Super Cool Biz”, dimana pekerja diminta memakai pakaian ala hawai, T-shirt dan sandal untuk menghemat penggunaan listrik untuk pendingin ruangan (AC). Sedangkan mulai bulan November, dianjurkan untuk memakai sweater yang tebal karena masuk musim dingin.

Saat ini adalah akhir bulan Mei dan akan memasuki musim panas pada bulan Juli nanti, penghematan harus dilakukan untuk menghindari pemadaman. Apakah program penghematan tersebut berhasil, apakah masyarakat Jepang betah hidup tanpa PLT-nuklir atau PLT-Nuklir akan beroperasi kembali, bagaimana strategi atau kebijakan selanjutnya untuk mengatasi krisis energi di Jepang. Kita tunggu kabar selanjutnya
Untuk saat ini :

"BERHEMAT atau PEMADAMAN"

Sumber : 
1. Japan urges citizens to cut down on electricity use, BBC, 18 Mei 2012.
2. Japan urges industry to cut energy use 15%, environmental and energy management news, 22 Mei 2012



JEPANG dibelah dengan 2 Sistem Jaringan Listrik
(Belajar dari tsunami 2011)

Gempa dan Tsunami besar di Fukushima Jepang pada tahun 2011 mengakibatkan berhentinya 6 reaktor PLTN di Fukushima Daiichi yang melayani listrik Jepang bagian Timur (Tokyo, Yokohama, Tohoku, Hokaido), sehingga mengakibatkan rolling blackout (pemadaman bergilir) di daerah timur Jepang. Disisi lain, Jepang bagian barat yang tidak terpengaruh dengan gempa dan tsunami pada saat itu masih memiliki cadangan daya. Namun sayang, kelebihan daya tersebut tidak bisa digunakan untuk membantu kekurangan daya di daerah timur secara maksimal. Mengapa demikian??

Tulisan ini mencoba untuk menjelaskan alasan utama mengapa kelebihan daya di bagian barat tidak bisa disalurkan secara maksimal ke bagian timur. Alasan utamanya adalah karena Jepang dipisah menjadi dua sistem jaringan listrik. Walaupun seluruh Jepang menggunakan tegangan outlet 100 V, namun kedua daerah tersebut beroperasi pada frekuensi yang berbeda, dimana bagian timur menggunakan standart frekuensi 50 Hz sedangkan bagian barat menggunakan frekuensi 60 Hz. Sebenarnya keduanya terhubung dengan 3 buah stasiun koverter frekuensi di Higashi-Shimizu, Shin Shinano dan Sakuma. Namun sayang, daya yang bisa dihandle sangat kecil dan terbatas dibanding kekurangan daya pada saat tsunami 2011 kemarin. 3 (tiga) stasiun konverter tersebut hanya bisa menyalurkan 1 GW, sedangkan kehilangan daya akibat bencana tsunami tahun 2011 adalah sebesar 9.7 GW sehingga transfer daya dari bagian barat tidak bisa membantu secara signifikan. Gambar stasiun konverter frekuensi di Sakuma dapat dilihat pada gambar 1.

 Gambar 1. Stasiun Konverter Frekuensi di Sakuma, Jepang

Nah, kota atau wilayah mana saja yang termasuk jaringan listrik Jepang bagian timur dan jaringan listrik bagian barat? Gambar 2 memperlihatkan peta wilayah jaringan listrik bagian barat dan bagian timur. Bagian barat ditandai dengan garis berwarna biru, sedangkan bagian timur ditandai dengan garis merah.

Gambar 2. Peta jaringan listrik Jepang wilayah barat dan timur

Mengapa bisa terjadi dalam satu negara terdapat 2 (dua) sistem jaringan listrik? salah satu jawabannya adalah karena kedua jaringan listrik tersebut dibangun oleh 2 perusahaan yang berbeda dengan pengadaan peralatan dari negara yang mempunyai sistem yang berbeda. Tokyo Electric Light Co yang berdiri pada tahun 1883 dan bertugas membangun jaringan listrik bagian timur membeli peralatan dari perusahaan AEG, Jerman pada tahun 1895, dimana Jerman menggunakan standart eropa dengan frekuensi 50 Hz. Sedangkan jaringan listrik Jepang bagian barat dibangun oleh Osaka Electric Lamp yang membeli peralatan dari GE (General Electric), Amerika yang menggunakan standart frekuensi sebesar 60 Hz. Itulah yang menyebabkan kedua wilayah mempunyai standart frekuensi yang berbeda sampai saat ini.

Pertanyaan selanjutnya, mengapa sekarang belum disamakan standartnya mengingat kejadian tsunami tersebut atau kejadian-kejadian sebelumnya? saya sendiri kurang tahu alasan pastinya, namun kemungkinan besar adalah masalah biaya/dana konversi yang sangat besar, karena harus mengganti dan/atau memodifikasi sebagian besar peralatan yang sudah ada.

Itulah penjelasan ringkas dan sederhana mengenai sistem jaringan listrik di Jepang. Semoga bermanfaat dan menambah pengetahuan kita tentang listrik.

Sumber :

  1. Martyn Williams, ' A legacy from the 1800s leaves Tokyo facing balckouts', March, 2011
  2. Mark Fischetti,' Japan's two incompatible power grids make disaster recovery harder', March, 2011
  3. naritama.org/report/jpower_sakuma.html

Senin, 28 Mei 2012


Menekan Biaya investasi : 
PLT-Surya tersambung ke Jaringan Listrik
(salah satu cara subsidi listrik lebih tepat sasaran)

PLTS ( pembangkit listrik tenaga surya) sudah sangat sering kita dengar. Namun pada umumnya, PLTS tersebut masih terpasang secara individual, artinya PLTS masih memerlukan battery untuk menyimpan energi  untuk digunakan pada saat malam hari ketika matahari tidak bersinar. Kita tahu bahwa battery memerlukan dana investasi yang besar, perawatan yang rutin serta efisiensi yang akan terus menurun. Selain itu sampah battery juga menimbulkan masalah lingkungan. Untuk mengurangi dana investasi dan ketergatungan terhadap battery, skema PLTS tersambung ke Jaringan Listrik ( di Indonesia : PLN) merupakan hal yang baru. Beberapa keuntungan PLTS tersambung ke jaringan listrik adalah:
  1. Biaya investasi dan perawatan sangat berkurang karena tidak perlu battery.
  2. Pada saat daya dari PLTS lebih besar daripada beban (penggunaan listrik rumah kita), kelebihan daya bisa disalurkan/dijual ke jaringan listrik. Jadi tagihan rekening listrik kita bisa berkurang.
  3. Lebih ramah lingkungan karena mengurangi sampah battery yang memerlukan perlakukan khusus dan kurang ramah terhadap lingkungan.

Selain keuntungan diatas, untuk kasus di Indonesia, jika didukung dengan regulasi yang tepat. Skema tersebut akan sangat membantu untuk penyaluran subsidi listrik yang tepat sasaran. Kok Bisa???
Alasannya : jika rumah tangga/organisasi/badan usaha yang dirasa tidak layak mendapat subsidi listrik dianjurkan untuk memasang PLTS pada bangunan-nya sehingga beban listrik PLN bisa dikurangi dan subsidi bisa dikurangi. Sehingga daya PLN bisa digunakan untuk menutupi kekurangan listrik dan meningkatkan ratio elektrifikasi kita, selain itu subsidi listrik lebih tepat sasaran.

Untuk memperjelas bagaimana skema PLTS tersambung ke jaringan listrik, gambar berikut memperlihatkan konfigurasi PLTS terkoneksi ke jaringan:


Instalasinya memerlukan beberapa hal, diantaranya:
   1. Panel Surya
   2. Papan instalasi kabel dan panel
   3. Inverter

Secara umum, cara kerja skema ini adalah panel surya akan menghasilkan tegangan  DC. Kemudian tegangan DC tersebut akan diubah oleh inverter menjadi tegangan AC sesuai spesifikasi jaringan listrik. Energi listrik ini akan digunakan untuk mensupply kebutuhan listrik rumah tangga/gedung. Jika ada kelebihan daya, akan dikirimkan ke jaringan listrik. Sedangkan jika terjadi kekurangan daya, kekurangan tersebut akan ditutupi oleh listrik dari jaringan PLN. Disini, meter listrik harus bisa menghitung berapa yang dikirim ke jaringan dan berapa daya dari jaringan yang diminta oleh pelanggan. Sehingga selisihnya itulah yang akan dibayar oleh pelanggan.

Namun, semua skema pasti mempunyai kekurangan atau kelemahan, termasuk PLTS terkoneksi ke jaringan listrik. Dibawah ini beberapa hal yang harus diperhatikan:
1. Safety/keselamatan
Hal yang penting diperhatikan adalah PV beroperasi pada tegangan DC, jika beroperasi diatas 300 V sebelum diubah menjadi standart tegangan AC, potensi terjadi kebakaran lebih besar dibanding tegangan AC. Jadi perlu wiring/pengaturan kabel yang bagus dan semestinya. Selain itu, pada saat jaringan listrik mati, inverter harus bisa mengatasi masalah ini, sehingga tidak menyebabkan kerusakan pada alat rumah tangga dll.

2.  Kualitas Listrik
Kualitas tegangan AC yang dihasilkan oleh PLTS harus disesuaikan dan mengikuti standart jaringan listrik. Selain itu, jika penetrasi PLTS sangat besar terhadap jaringan listrik (artinya daya PLTS dari banyak rumah tangga sangat besar), akan terjadi masalah pada tegangan di distribusi. Sekarang banyak penelitian tentang masalah tersebut dan bagaimana mengatasi-nya.

3.  Regulasi/Aturan jual beli listrik tingkat rumah tangga.
Harus ada regulasi yang jelas tentang aturan jual beli listrik sampai level rumah tangga. Selain itu harus dibuat standart khusus, jika ingin diterapkan secara besar-besaran.

Demikian penjelasan singkat tentang PLTS terkoneksi ke jaringan listrik. Semoga bermanfaat dan bisa membuat tulisan lanjutan yang lebih detail dari masing-masing point diatas.

Sumber : Connecting to the grid, A guide to distributed generation interconnection issues, IREC

Mengenal Kerja Microgrid Power System

Akhir-akhir ini, kata Microgrid semakin sering didengar dikalangan para engineer sistem tenaga listrik. Apa dan bagaimana microgrid bekerja? Disini kita coba membahas sedikit tentang microgrid.
Microgrid bisa disebut juga ‘jaringan mikro’, tentu yang dimaksud disini adalah jaringan mikro pada sistem tenaga listrik. Microgrid sangat berkaitan dengan Distributed Energy Resources (DER) yang didalamnya terdapat pembangkit terdistribusi, penyimpan energi (energy storage) yang lokasinya dekat dengan beban lokal. Salah satu keuntungan microgrid adalah meningkatkan ketahanan sistem.

Microgrid merupakan sistem yang terdiri dari minimal satu sumber energi yang terkoneksi dengan beban pada daerah yang relatif kecil. Dalam microgrid, sumber energi dan beban bisa terhubung maupun terputus ke jaringan distribusi (grid), tentu dengan gangguan pada beban yang seminimal mungkin, sehingga perlu perencanaan yang bagus untuk menghindari masalah tersebut.


Pada saat microgrid terputus dengan jaringan distribusi (grid) dimana interconnection switch dalam keadaan terbuka, microgrid harus mampu mensupply beban local dengan pembangkitnya sendiri karena pada kondisi ini jaringan listrik tidak bisa membantu men-suplly listrik ke beban, kondisi ini disebut islanded mode. Selain microgrid harus dapat memenuhi kebutuhan beban, microgrid juga harus bisa menjamin kualitas frekuensi dan tegangan, karena pada umunya akan terjadi ‘gangguan sesaat’ pada saat proses pergantian dari kondisi terkoneksi grid ke kondisi islanded mode. Besar dan lama gangguan sangat ditentukan kualitas teknologi switch-nya. Pada dasarnya ada empat teknologi yang sangat penting dalam microgrid yaitu Distributed generation (DG), Distributed Storage (DS), interconnection switches dan sistem control, dimana semuanya harus bekerja dengan baik dan sesuai harapan sehingga perlu desain yang bagus dan harga yang seminim mungkin tentunya. Topologi microgrid power system dapat dilihat pada gambar.
Untuk pembahasan lebih detail satu persatu teknologi utama pada microgrid tersebut yang meliputi : Distributed Generation, Distributed Storage, Interconnection switches dan Control system, akan dibahas pada pembahasan selanjutnya.

Sumber : Buku Power System, analysis and design, J.D Glover, M.S. Sarma dan T.J. Overbye

Kamis, 22 Januari 2009

Belajar menjadi reviewer paper internasional, mulai dari the 6th IFAC Symposium on Robust Control Design, ROCOND'09, di Haifa,Israel, June 16 -18,2009

Bermula dari membuka email yang masuk ditengah malam menjelang tidur, ada beberapa pesan dalam "Inbox" yang menarik untuk dibaca, namun diantara pesan tersebut ada yang terasa aneh dan mencuri perhatian. pesan tersebut berasal dari Dr. Warren E. Dixon.

Ada tawaran untuk menjadi salah satu reviewer pada program "The 6th IFAC Symposium on Robust Control Design, ROCOND'09, di Haifa,Israel, June 16 -18,2009".

Website: http://www.technion.ac.il/~rocond09/welcome.html

Membaca pesan ini, saya merasa tersanjung dan sekaligus kaget, apakah kapasitas saya sebagai Master student semester 4 mampu untuk menjalankan amanah ini?
Saya mulai berpikir, dan membaca paper yang dikirimkan dalam lampiran, dan setelah membaca, merenung dan meminta saran dari senior, akhirnya saya setuju dan mencoba belajar menjadi Reviewer di konferensi internasional yang saya anggap cukup bergengsi tersebut.

Sebenarnya pesan tersebut tidak tanpa alasan, karena saya pernah menjadi peserta " the 17th World Congress The International Federation of Automatic Control (IFAC)" di Seoul, Korea, July 6-11, 2008 yang merupakan konferensi bergengsi (setidaknya menurut saya dan dosen pembimbing) , konferensi ini diadakan setiap 3 tahun. Mungkin karena alasan tersebut, dan juga paper yang akan direview mempunyai kaitan dengan bidang yang saya tekuni sehingga saya dipilih menjadi salah satu kandidat reviewer. Apapun alasannya, amanah ini menjadi tantangan tersendiri.

Akhirnya, semoga dengan tantangan diatas, dengan sekuat tenaga, waktu dan pikiran. saya berusaha untuk sebaik mungkin mengemban amanah tersebut, juga menjadi awal yang baik sebagai reviewer, dan berlanjut di waktu mendatang, Amien.

Cuk Supriyadi

Senin, 19 Januari 2009

Tema Riset dan Tugas Akhir

Untuk menjalin kerjasama, saling berbagi pengetahuan dan membantu para mahasiswa yang tertarik pada studi stabilitas sistem tenaga dalam memilih tema Tugas akhir (Skripsi).

Dibawah ini saya daftar beberapa tema riset yang mungkin berguna bagi mahasiswa Teknik Elektro:

1. Aplikasi kendali berbasis Genetic Algorithm- Logika Fuzzy

  • Power System Stabilizer (PSS) pada sistem tenaga Single Machine Infinite Bus(SMIB)
  • Gabungan PSS-FACTS device
  • Stabilitas sistem tenaga Hybrid Wind-Diesel
  • Stabilitas sistem tenaga Hybrid Wind-Diesel-Microhydro
  • Stabilitas sistem tenaga Hybrid Wind-Diesel-fuel cell-Batteray
  • Aplikasi Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) pada single machine infinite bus
  • Aplikasi Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) pada Microgrid
  • dll

2. Aplikasi teori Robust control pada power system dan microgrid.

  • Aplikasi H-infinite loop shaping pada semua sistem point 1
  • Aplikasi Inverse additive uncertainty pada semua sistem point 1
  • Aplikasi Multiplicative system uncertainty pada semua sistem point 1

3. Kendali berbasis gabungan Genetic Algorithm - Robust control (point 2).
4. Kendali berbasis gabungan Particle Swarm Optimisation (PSO)-Robust control (point2 ).

Jika ada yang tertarik silahkan hubungi saya.
Bagi para pengajar atau peneliti yang memiliki bidang yang sama /berkaitan dan tertarik untuk menulis publikasi bersama, saya sangat senang untuk kolaborasi.

Semoga Bermanfaat

Cuk Supriyadi Ali Nandar
cuk_supriyadi@yahoo.co.id
http://cuksupriyadi.blogspot.com
Staff BPPT RI

Aplikasi SMES pada Hybrid Wind-Diesel Power Systems

Setelah mengenal apa manfaat energi alternatif dan sistem kerjanya secara umum. saya akan mencoba menjelaskan topik yang lebih spesifik yaitu masalah stabilitas di microgrid power system.
Namun sebelum itu, mari kita lihat beberapa literatur yang sudah membahas stabilitas di microgrid tersebut. Kita tahu bahwa pelanggan adalah raja yang harus dilayani dengan sebaik-baiknya oleh pedagang, begitu juga di power system. Sebagai penyedia jasa, kita harus berusaha agar daya yang dijual kepada pelanggan berkualitas tinggi. salah satu patokan bagus tidaknya pelayanan adalah stabilnya frekuensi. Frekuensi sistem tenaga harus dijaga agar stabil dan dalam spesifikasi teknis yang ditentukan sehingga peralatan-peralatan pelanggan bisa beroperasi dengan bagus, efisien dan awet.
Beberapa strategi/teknologi berikut bisa digunakan baik untuk mengoptimalkan daya antara pembangkit dan beban, maupun untuk mengendalikan frekuensi, seperti : dump load control (woodward,1980), priority switched-load control (Nacfair,1989), flywheel (Davies,1988), superconducting magnetic energy storage(Mitani et.al,1988), dan battery energy storage system (Bhatti,1995). Dump load control dapat menjaga frekuensi pada level yang diinginkan dengan cara mengatur bleeder load, dan kelebihan energi dibuang sebagai panas. Priority switched-load akan membagi beban sesuai dengan daya yang tersedia, tentunya dengan sistem prioritas. Superconducting magnetic dan battery energy storage system bisa mengurangi osilasi frekuensi, namun tidak mampu mengatur pembangkit dan beban untuk menurunkan penyimpangan frekuensi sampai level minimum. Battery bisa menjaga frekuensi dengan cara menyimpan energi dan melepasnya pada saat-saat dibutuhkan. namun battery mempunyai beberapa kelemahan karena efisiensi yang rendah, umur yang pendek dan memerlukan maintenance yang intensive dan mahal.

Dengan adanya beberapa literatur diatas, wawasan kita agak terbuka tentang teknologi yang dapat digunakan untuk meredam fluktuasi daya ataupun frekuensi pada microgrid. Saatnya kita lebih terfokus pada salah satu aplikasi diatas. Sebagai langkah awal, saya akan memberikan contoh sistem yang sederhana yaitu wind-diesel hybrid power system yang terdiri dari sumber tenaga angin sebagai sumber energi utama dan Diesel sebagai back-up jika ketersediaan angin terbatas untuk beberapa hari atau sampai beberapa minggu. Sebagai pendukung, kita instal Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) sebagai piranti penyimpan energi sekaligus sebagai peredam fluktuasi yang ditimbulkan oleh energi angin. oleh karena itu, kita perlu men-design sebuah kendali pada SMES untuk tujuan tersebut.

Konfigurasi Wind-Diesel hybrid power system yang dilengkapi dengan SMES dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 1. Konfigurasi dasar Wind-Diesel Hybrid power system dengan SMES

Kita lihat dibagian atas adalah Wind power dan bagian bawah adalah Diesel power, SMES diinstal dibagian Wind power untuk meredam fluktuasi frekuensi yang ditimbulkan oleh kecepatan angin yang tidak konstan. Sebenarnya Blade pitch control juga bisa digunakan untuk mengurangi fluktuasi frekuensi, namun masih ada kendala karena responnya yang lambat.

Kemudian, konfigurasi sistem pada gambar 1 diatas dapat dijabarkan dalam bentuk blok diagram dibawah ini:


Gambar 2. Blok diagram Wind-Diesel dan SMES.

Dengan blok diagram tersebut, kita bisa melakukan simulasi dan merancang kendalinya. salah satu cara-nya adalah dengan memakai persamaan state space. Anda bisa menghitung sendiri persamaan state space-nya dari blok diagram diatas.
Data sistem dari Wind-diesel tersebut adalah:

Selanjutnya, kita fokuskan lagi ke struktur SMES dan kendalinya yang terlihat pada gambar 3 berikut:


Gambar 3. SMES dan Kendalinya

Gambar 3 diatas dibagi menjadi 2 bagian, pertama SMES itu sendiri yang dimodelkan sebagai sistem orde 1 (mitani et. al,1988), dan blok kedua adalah kendali-nya, pada kasus ini kita menggunakan lead-lag controller orde 1, struktur kendali ini bisa diganti dengan PID, Fuzzy atau yang lainnya.

Tugas kita berikutnya adalah merancang kendalinya sehingga didapat kendali yang handal, harga yang murah dan awet. Disini saya menggunakan Genetic Algorithm (GA) untuk mencari parameter kendali SMES yang optimal, dengan objective function-nya adalah 4 kondisi pada H_infinite Loop shaping. Setelah GA dijalankan dengan 100 iterasi, didapat hasil proposed SMES dibawah ini:
Untuk menguji kehandalan kendali diatas, kita bandingkan dengan konvensioal SMES pada referensi [6].
Kita lanjutkan dengan simulasi untuk melihat kehandalan masing-masing kendali baik proposed SMES, SMES [6] maupun sistem tanpa menggunakan SMES.

1. Step respon ketika beban dan daya wind power dinaikkan 0.01 pu kW
Gambar 4. Step respon wind power
Gambar 5. Step respon terhadap beban

2. Respon terhadap wind power acak

Gambar 6. Wind power secara acak
Gambar.7 Sistem respon terhadap perubahan wind power

3. Respon terhadap perubahan beban
Gambar 8. Perubahan Beban
Gambar 9. Sistem respon terhadap perubahan beban.

4. Respon terhadap perubahan beban dan wind power

Gambar. 10. Sistem respon terhadap perubahan wind dan beban

Gambar. 11. Sistem respon terhadap perubahan wind dan beban
saat parameter Kfc diturunkan 30 %

Dilihat dari hasil simulasi diatas, kita dapat simpulkan bahwa SMES dapat mengurangi fluktuasi frekuensi, dan dengan menggunakan teori robust control, kehandalan proposed SMES lebih teruji ketika sistem berubah salah satu paramternya. seperti pada gambar 11.

Referensi


[1] Bhatti TS, Al-Ademi AAF, Bansal NK. Load frequency control of isolated wind diesel hybrid power systems. Energy Conv and Manag 1997; 39(9), 829-837.

[2] Bhatti TS, Al-Ademi AAF, Bansal NK. Dynamics and control of isolated wind-diesel power systems. Int J Energy Res 1995; 19, 729-740.

[3] Tripathy SC, Kalantar M, Rao ND. Dynamic and stability of a wind stand-alone power system. Energy Conv and Manag. 1993; 34, 627-640.

[4] Das D, Aditya SK, Kothari DP. Dynamics of diesel and wind turbine generators on an isolated power system. Int J Elect Power & Energy Syst 1999; 21(3), 183-189.

[5] Mitani Y, Tsuji K, Murakami Y. Application of superconducting magnetic energy storage to improve power system dynamic performance. IEEE Trans.Power Syst 1988; 3(4):1418-1425.

[6] Tripathy SC. Dynamic simulation of hybrid wind-diesel power generation system with superconducting magnetic energy storage. Energy Conv and Manag. 1997; 38(9), 919-930.

[7] Tripathy SC, Kalantar M, Balasubramanian R. Dynamic and stability of wind and diesel turbine generators with superconducting magnetic energy storage unit on an isolated power system. IEEE Trans on Energy Conv 1991, 6(4), 579-585.

[8] Skogestad S, Postlethwaite. Multivariable feedback control: analysis and design. 2nd edition. John Wiely: 2005.



Semoga bermanfaat

Cuk Supriyadi

Wind-Hydrogen Hybrid Power System

Tenaga angin merupakan salah satu sumber energi yang terbarukan dan juga energi yang bersih lingkungan karena relatif tidak menimbulkan emisi udara. Namun masalah kunci dari sumber tenaga ini adalah ketidak kontinyu-an energi dari alam itu sendiri. sehingga banyak cara atau metode yang dikembangkan untuk menanggulangi masalah tersebut, salah satunya adalah dengan menggunakan sebagian energi yang dihasilkan untuk memproduksi hidrogen melalui proses elektrolisis air. Kemudian hidrogen ini disimpan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik pada saat beban puncak atau kondisi dimana pembangkit listrik tenaga angin tersebut kekurangan daya untuk memenuhi permintaan beban. Energi yang tersimpan dalam bentuk hidrogen dapat di ubah kembali menjadi tenaga listrik dengan teknologi fuel cell ataupun dengan teknologi mesin bakar (combustion engine) yang terhubung dengan generator listrik.
Sistem pembangkit gabungan antara energi angin dan hidrogen ini sering disebut Wind-Hydrogen hybrid power system seperti terliahat pada gambar diatas. Banyak negara yang mengembangkan sistem ini seperti Australia, Inggris, Amerika, Denmark, Scotlandia dll
Teknologi ini sangat berguna untuk memanfaatkan sumber daerah lokal yang lokasinya tidak terjangkau oleh sistem transmisi karena masalah beaya (cost).
Persoalan lain yang perlu diatasi adalah teknologi penyimpanan hidrogen, sperti masalah penggetasan/ embrittlement bahan yang digunakan di sistem tenaga (power system).

Sumber : Wikipedia

Oleh : Cuk Supriyadi, Staff BPPT RI

Negeri Terkaya Energi Panas Bumi

Berdasarkan data Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Republik Indonesia, Kita memiliki potensi energi panas bumi sebesar 27.000 MW yang tersebar di 253 lokasi atau mencapai 40% dari cadangan panas bumi dunia. Dengan kata yang lebih ekstrim, kita merupakan negara dengan sumber energi panas bumi terbesar di Dunia. Peta potensi panas bumi dinegara kita dapat dilihat di gambar berikut.

Namun, ironisnya hanya sekitar kurang dari 4 % yang baru dimanfaatkan. Oleh karena itu, untuk mengurangi krisis energi nasional kita, pemerintah melalui PLN akan melaksanakan program percepatan pembangunan pembangkit listrik nasional 10.000 MW tahap ke-II yang salah satu prioritas sumber energi-nya adalah panas bumi (Geothermal). Untuk lebih mudah melihat progress pengembangan energi panas bumi di Indonesia sampai april 2008, kita dapat melihat wilayah pengembangan panas bumi berikut (untuk memperbesar gambar, silahkan klik gambar)


Kemudian, untuk mengenal lebih dalam tentang pembangkit listrik tenaga panas bumi, kita sebaiknya tahu tentang apa itu panas bumi dan bagaimana cara pengembangannya sehingga menghasilkan energi listrik.


Apa langkah awal dalam mempersiapkan konservasi energi panas bumi?
pertama yang harus kita lakukan adalah studi tentang sistem panas bumi terutama karaktersitik sumber panas bumi. Kita mulai dari dapur magma. magma sebagai sumber panas akan menyalurkan panas yang cukup signifikan ke dalam batuan-batuan pembentuk kerak bumi. makin besar ukuran dapur magma, tentu akan makin besar sumber daya panasnya dan semakin ekonomis untuk dikembangkan.

Selanjutnya adalah kondisi Hidrologi, kita tahu bahwa yang dimanfaatkan pada pembangkit listrik adalah uap air dari panas bumi dengan suhu dan tekanan tertentu. sehingga kondisi hidrologi merupakan salah satu faktor penentu dalam hal ketersedian air. sehingga sumber pemasok air harus diperhatikan dalam pengembangan energi panas bumi, biasanya sumber pemasok berasal dari air tanah, air connate, air laut, air danau, es atau air hujan.

kemudian yang perlu diperhatikan juga adalah volume batuan dibawah permukaan bumi yang mempunyai cukup porositas dan permeabilitas untuk meloloskan fluida sumber energi panas bumi yang terperangkap didalamnya, yang sering disebut sebagai Reservoir, dan reservoir dapat digolongkan menjadi 3 golongan berikut ini:
  1. Entalpi rendah, suhu kurang dari 125 derajat celcius dengan rapat spekulatif 10 MW/km2 dan konversi energi 10%
  2. Entalpi sedang, suhu antara 125 dan 225 derajat celcius dengan rapat spekulatif 12.5 MW/km2 dan konversi energi 10%
  3. Entalpi tinggi, suhu > 225 derajat celcius dengan rapat spekulatif 15 MW/km2 dan konversi energi 15%
selain hal-hal diatas, kita juga harus memperhitungkan umur panas bumi, walaupun termasuk energi terbarukan, namun bukan berarti panas bumi memiliki umur tidak terbatas , sehingga perhitungan umur panas bumi juga merupakan hal yang sangat penting terutama dalam hitungan keekonomiannya. Ada beberapa metode untuk menghitung umur panas bumi, namun tidak dibahas disini.

Setelah kita mengerti tentang studi awal pemanfaatan panas bumi, kita lanjutkan bahasan tentang teknologi dan prinsip kerja pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP).

Secara garis besar, Teknologi pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat dibagi menjadi 3(tiga).
pembagian ini didasarkan pada suhu dan tekanan reservoir.

1. Uap Kering (dry steam)
skema pembangkit listrik dry steam dapat dilihat pada gambar dibawah

Teknologi ini bekerja pada suhu uap reservoir yang sangat panas ( >235 derajat celcius), dan air yang tersedia di reservoir amat sedikit jumlahnya.
seperti terlihat digambar, cara kerja teknologi ini adalah sebagai berikut, uap dari sumber panas bumi langsung masuk ke turbin melalui pipa. kemudian turbin akan memutar generator untuk menghasil listrik. teknologi ini merupakan teknologi yang tertua yang telah digunakan pada Lardarello, Italia pada tahun 1904.

2. flash steam
Silahkan lihat pada gambar

Teknologi ini bekerja pada suhu diatas 182 derajat celcius pada reservoir, cara kerjanya adalah dengan menyemprotkan cairan ke dalam tangki yang bertekanan lebih rendah sehingga cairan tersebut menguap dengan cepat menjadi uap yang memutar turbin dan generator akan menghasilkan listrik. Air panas yang tidak menjadi uap akan dikembalikan ke reservoir melalui injection wells.

3. Binary cycle
Gambar dibawah ini menggambarkan Teknologi Binary-cycle
Teknologi ini menggunakan suhu uap reservoir yang berkisar antara 107-182 derajat celcius. Cara kerjanya adalah sebagai berikut, uap panas di alirkan ke salah satu pipa di heat exchanger untuk menguapkan cairan di pipa lainnya yang disebut pipa kerja. pipa kerja adalah pipa yang langsung terhubung ke turbin, uap ini akan menggerakan turbin yang telah dihubungkan ke generator. dan hasilnya adalah energi listrik.
Cairan di pipa kerja memakai cairan yang memiliki titik didih yang rendah seperti Iso-butana atau Iso-pentana. keuntungan teknologi binary-cycle adalah dapat dimanfaatkan pada sumber panas bumi bersuhu rendah, selain itu teknologi ini tidak mengeluarkan emisi. kerena alasan tersebut teknologi ini diperkirakan akan banyak dipakai dimasa depan.
sedangkan teknologi 1 dan 2 diatas menghasilkan emisi carbondioksida, nitritoksida dan sulfur, namun 50x lebih rendah dibanding emisi yang dihasilkan pembangkit minyak.

Setelah tahu teknologi pembangkit listrik tenaga panas bumi, selanjutnya kita dapat membuat kesimpulan tentang keuntungan dan kelemahan PLTP.

Keuntungan:
  1. Bebas emisi (binary-cycle).
  2. Dapat bekerja setiap hari baik siang dan malam
  3. Sumber tidak fluktuatif dibanding dengan energi terbarukan lainnya(angin, Solar cell dll)
  4. Tidak memerlukan bahan bakar
  5. Harga yang kompetitive

Kelemahan
  1. Cairan bersifat Korosif
  2. Effisiensi agak rendah, namun karena tidak perlu bahan bakar, sehingga effiensi tidak merupakan faktor yg sangat penting.
  3. Untuk teknologi dry steam dan flash masih menghasilkan emisi walau sangat kecil

Demikian sekilas pembahasan tentang potensi panas bumi dan pemanfaataannya sebagai pembakit listrik. Semoga bermanfaat

Cuk Supriyadi Ali Nandar
Staff Pusat Teknologi Industri Manufaktur
BPPT Pusat
Jakarta


Referensi
1. Website Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral RI, www.esdm.go.id
2. Danny Z.Herman, "POTENSI PANAS BUMI DAN PEMIKIRAN KONSERVASINYA" Sub Direktorat Konservasi - DIM
3. DOE Geothermal Energy Technical Site
4. Masashi Shibaki,"Geothermal Energy for Electric Power" December 2003

Sekilas tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Solar cell atau sel surya merupakan lembaran yang terdiri dari bahan semikonduktor yang berfungsi mengubah cahaya matahari (surya) menjadi energi listrik. setelah menjadi energi listrik, kita bisa memanfaatkannya untuk berbagai kebutuhan seperti penerangan, televisi dll maupun untuk usaha.
mengenai biaya, sistem pembangkit listrik tenaga surya ini membutuhkan beaya awal yang relatif besar, selain karena harga panel sel surya yang masih mahal, juga efisiensinya masih relatif rendah. sehingga masih sedikit yang memanfaatkannya. Namun akhir-akhir ini banyak orang yang tertarik menggunakan sel surya karena dengan cepatnya teknologi semikonduktor, sel surya menjadi lebih murah, efisiensi lebih tinggi dan kapasitas lebih besar, juga keuntungan ramah lingkungan. selain itu, tidak adanya investasi dibahan bakar, sangat memungkinkan dalam jangka panjang sel surya mampu bersaing dengan sumber energi BBM atau bahkan lebih murah.
Untuk instalasi/pemasangan sel surya dirumah-rumah, sel surya dapat diletakkan diatap rumah, kemudian dengan perantara inverter, bisa langsung disambung ke beban dan ke baterai penyimpan standar 12 V dengan kapasitas disesuaikan dengan kebutuhan. pada siang hari baterai akan menyimpan energi dari sel surya untuk digunakan pada malam harinya. Sel surya juga dapat digunakan untuk menghemat rekening listrik, jika pemakai masih berlangganan listrik ke PLN, karena dengan alat tertentu, penggunaan listrik PLN hanya digunakan jika daya dari sel surya tidak mencukupi kebutuhan. untuk sistem yang paling sederhana, sel surya dapat menghasilkan daya sekitar 4 lampu pijar (1 lembar panel sel surya ada yang berkapasitas 50Wp dan 80Wp) dan sistem ini dapat dikembangkan sesuai dengan kebutuhan pemakai dengan menambah panel-panel sel surya. contoh instalasi sel surya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 1. contoh instalasi sel surya dengan sistem individu

Bagaimana dengan perawatan?
Perawatan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) lebih sering diperlukan pada baterai, jika penggunaan dan perawatan sesuai dengan aturan, rata-rata umur baterai bisa awet sampai 5 tahun, sedangkan biaya perawatan lainnya cenderung sedikit dan murah.

Sebagai contoh aplikasi sel surya diperumahan:
Lokasi :
Official BPPT House - Pondok indah
Kapasitas :
PV Module 2000 Wp
Inverter 5 kVA
Baterai 24 kWh

Selamat mencoba.

Cuk san
Staff BPPT Pusat Jakarta

Pomodelan Wind Power

Gambar1. stand-alone wind power generation

Pemodelan sistem di berbagai bidang sangatlah penting untuk keperluan analisa kehandalan, analisa kegagalan, analisa kestabilan dan lain-lain. begitu juga didalam power system, masing-masing komponen perlu dimodelkan sebelum diaplikasikan. Salah satu komponen power system yang sangat familiar adalah pembangkit listrik tenaga angin (PW).
mengingat pentingnya pemodelan, dalam tulisan ini akan dibahas sekilas tentang pemodelan wind speed dan wind power generation dengan rujukan dari beberapa Journal internasional.

1. Wind speed model
Pemodelan kecepatan angin juga penting karena Daya dari PW sangat tergantung pada kecepatan angin itu sendiri. kecepatan angin dapat dimodelkan dengan 4 komponen(Dong-Jiang,2008) yaitu
a. Base wind component
merupakan kecepatan dasar dari angin tersebut dan dapat diformulasikan dengan fungsi :
Vb=Kb
dimana Kb adalah konstan yang selalu diasumsikan sebagai rata-rata wind power

b. Gust wind component

c. Ramp wind component
d. Noise wind component
dan total kecepatan angin merupakan hasil penjumlahan dari semua komponen diatas.

2. Wind power generation

keluaran daya dari wind generator dapat dinyatakan dengan fungsi non linear dari power coefficient yang terdiri atas fungsi blade pitch angle dan tip speed ratio.
fungsi tip speed ration dapat dijabarkan sebagai berikut
kemudian power coefficient bisa dinyatakan dengan fungsi dibawah ini
Akhirnya, kita mendapatkan mechanical power dari wind generator berikut ini
Jadi daya yang dihasilkan oleh wind generator ditentukan oleh berat jenis angin, luas daerah yang dilalui baling-baling dan kecepatan angin.

Demikian, pemodelan wind power secara sederhana.

Semoga bermanfaat


Cuksan
Staff BPPT pusat Jakarta

Gambaran umum : Hybrid Wind-Diesel-Fuel cell-Photovoltaics-Storage

Tidak adanya pembatasan dalam penggunaan energi fosil (BBM) dimasa lalu mengakibatkan semakin menipisnya persediaan sumber energi BBM itu sendiri, juga polusi dan kerusakan lingkungan diberbagai belahan dunia menyebabkan pemanasan global yang sudah mengawatirkan. untuk mengurangi masalah itu, akhir-akhir ini banyak para peneliti dan para pengajar diperguruan tinggi yang tertarik melakukan penelitian tentang pengembangan energi alternative yang ramah lingkungan. masih mahal dan rendahnya efisiensi energi terbarukan menjadikan riset ini semakin menarik untuk ditindaklanjuti. Penelitian yang tidak kalah menarik adalah pengkajian tentang gabungan system pembangkit listrik dari berbagai sumber energi terbarukan seperti Photovolatic system (PV) dan Pembangkit listrik tenaga angin (PW) dll untuk mengurangi penggunaan BBM.
Hybrid/ Kombinasi antara berbagai sumber energi terbarukan sangat potensial untuk memenuhi permintaan beban didaerah terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik. namun Hybrid system ini harus didukung oleh bagusnya koordinasi dan pengendalian energi diantara sumber-sumber energi tersebut tentunya. Mimpi ini akan segera terwujud dengan berhasilnya penelitian untuk menekan beaya pembangunan pembangkit listrik tenaga angin yang sudah mampu bersaing dengan pembangkit tenaga BBM, juga Fuel cell (FC) yang mempunyai efisiensi yang tinggi, rendah polusi, flexibel dalam instalasinya dan berbagai keuntungan lainnya. disamping itu dengan majunya perkembangan riset di bidang teknologi semikonduktor, sehingga menghasilkan effisensi Photovoltaic (PV) semakin tinggi, harga semakin murah dan kapasitas yang semakin besar dibanding teknologi yang lama. walau jika dibanding dengan tenaga angin (PW), PV masih memiliki kelemahan karena rendahnya effisiensi di konversi energinya, power density dan harga yang lebih mahal.
Selain itu energy storage system juga sangat penting di hybrid system untuk menyerap dan melepas energi pada waktu-waktu yang diperlukan. salah satu energy storage system adalah Flywheel energy storage system (FESS) yang bekerja dengan pemanfaatn energi kinetik melalui flywheel, sehingga FESS lebih sering disebut " The kinetic energy storage". keuntungan FESS adalah besarnya kapasitas penyimpanan, effisiensi konversi yang tinggi sekitar 80-90% , awet dan bebas polusi. selain itu, kecepatan respon yang singkat membuat FESS sangat bagus untuk meredam fluktuasi yang disebabkan oleh berubah-ubahnya daya dari PW atau energi lainnya. selain FESS, Hybrid system juga memerlukan Batteray energy storage system (BESS) yang dilengkapi dengan rectifier circuit, dan DC-AC inverter karena berfungsi menyinpan energi dalam bentuk arus searah (DC). BESS lebih banyak digunakan pada saat system kekurangan daya.
Seperti kita ketahui bahwa ketidakpastian ketersediaan energi terbarukan sangat tinggi, karena dipengaruhi oleh faktor alam seperti terjadi awan/mendung atau tidak adanya angin dalam beberapa hari, akan mengakibatkan kurangnya pasokan daya ke beban atau pelanggan, sehingga untuk mengatasi itu perlu di pasang Genset Diesel (DEG) dalam kondisi stand by, agar kebutuhan daya selalu terpenuhi.
Dengan menggabung semua system diatas maka terbentuklah system gabungan dengan nama Hybrid Wind-Diesel-PV-FC-FESS/BESS system. agar lebih mudah dalam memahaminya, hybrid power system dari berbagai sumber energi diatas dapat dilihat pada konfigurasi dibawah ini.




Gambar 1. Konfigurasi Hybrid power system generation

Sedangkan blok diagram dapat dilihat di bawah ini




Gambar 2. Blok diagram Hybrid power system generation

Demikianlah sedikit tentang gambaran umum Hybrid Wind-Diesel-Fuel cell system. semoga bermanfaat dan menambah ketertarikan untuk mengembangkan energi terbarukan.

Cuk san

Apa Menariknya Belajar Microgrid Power System?


Keterbatasan bahan bakar minyak (BBM) membuat semakin mahalnya harga BBM tersebut. Kenaikan harga BBM yang tidak diikuti dengan kenaikan daya beli masyarakat akan menimbulkan masalah yang sangat kompleks mulai dari masalah ekonomi, sosial dan keamanan. Untuk mengurangi beban penggunaan BBM, ada beberapa energi alternatif yang sekarang banyak dilakukan riset baik dari segi harga keekonomiannya maupun dari segi keefektifannya.

Sekarang ini banyak peneliti dan para pengajar yang tertarik pada riset tentang renewable energy seperti tenaga angin, tenaga surya, tenaga mikro hidro dll. Banyak keuntungan yang diperoleh dari renewable energi diantaranya adalah aspek ramah lingkungan, namun ada beberapa alasan yang mengapa energi ini masih sedikit diterapkan dari total energi yang dikonsumsi masyarakat dunia, termasuk Indonesia. Diantara alasan tersebut adalah masih mahalnya beaya investasi awal yang sulit dijangkau oleh masyarakat Indonesia yang notabene memiliki daya beli yang relative rendah.

Tidak hanya masalah investasi awal, masalah pengoperasian dan pengendaliannya juga perlu perlakuan khusus dibanding dengan pembangkit listrik yang konvensional. Seperti kita ketahui bahwa sumber energy terbarukan sangat fluktuatif dan sulit diprediksi secara pasti, sehingga tenaga yang dihasilkanpun akan ikut berfluktuatif terhadap waktu, sebagai contoh tenaga angin, kecepatan angin akan berubah-ubah sangat cepat terhadap waktu, sehingga jika dirubah menjadi listrik akan menghasilkan output yang fluktuatif baik tegangan, frekuensi maupun power.

Sedangkan di pihak user (pelanggan), diharapkan terjaminnya kestabilan tegangan dan frekuensi sehingga disinilah pentingnya pengendali yang bagus dan handal. sedangkan untuk mengatasi ketidakpastian power (daya) yang dihasilkan, diperlukan sumber tenaga lain seperti pembangkit listrik tenaga diesel yang diparalel dengan nya sehingga system seperti ini sering disebut Hybrid Wind-diesel power generation. Selain diesel, ada beberapa alternatif lain yang bisa dikoneksikan dengan system tersebut diantaranya adalah tenaga surya, fuel cell, microhydro dll. sehingga jika system tersebut membentuk suatu jaringan kecil itulah yang disebut microgrid power generation, yang masing-masing sumber tenaga tersebut juga mempunyai karaktersitik yang berbeda-beda pula.

Bagimana cara koneksinya, skema kontrolnya dan kapan masing-masing sumber energi digunakan?
Apa yang dilakukan ketika terjadi kelebihan sumber energy atau sebaliknya?
Apa saja peralatan pendukungnya?
Berapa beaya per KWh-nya untuk masing-masing jenis pembangkit?
Itulah yang membuat penelitian microgrid semakin menarik.

Cuk supriyadi
*Power System Dynamic and Stability
*Energy terbarukan
Staff Pusat Teknologi Industri Manufaktur
BPPT Pusat Jakarta

Potensi PLTMH di Indonesia


Dari berbagai sumber

Seperti kita ketahui bahwa salah satu aspek penting dalam perhitungan pertumbuhan perekonomian dan kesejahteraan suatu negara adalah tingkat pertumbuhan listriknya. Berdasarkan data Departemen Energi dan Sumber Daya Alam Republik Indonesia, kapasitas terpasang pembangkit listrik di Indonesia saat ini adalah sebesar 29.705 MW dengan sumber energi primer untuk pembangkit tenaga listrik berupa batubara sebesar 48,8%, gas (17,0%), BBM (11,4%), Panas Bumi (6,1%), Hidro (9,1%), dan lainnya seperti biofuel, batubara hybrid sebesar 7%.

Deangan kapasitas terpasang sebesar itu, ratio elektrifikasi negara kita saat ini masih sekitar 64,3% dan ratio desa berlistrik sebesar 91.9%. Adapun sasaran kelistrikan adalah tercapainya ratio elektrifikasi sebesar 65,3% pada tahun 2009, 67,2% pada tahun 2010 dan 100% diseluruh Indonesia sebelum Hari Ulang Tahun Kemerdekaan RI ke 75 di tahun 2020 . Sedang ratio desa berlistrik diharapkan tercapai 100% pada tahun 2010.

Namun anehnya, dengan rendahnya ratio elektrifikasi ini, penggunaan energi di Indonesia tergolong boros. Ini bisa diukur dari angka intensitas energi. Dibandingkan dengan negara pengimpor energi seperti Jepang, misalnya, penggunaan energi di Indonesia jauh lebih boros. Sedangkan bila dibandingkan dengan negara-negara ASEAN misalnya Philipina, intensitas energi Indonesia masih lebih besar. Menguatnya harga minyak mentah belakangan ini menjadi momentum untuk meningkatkan efisiensi penggunaan atau konsumsi energi dan mengoptimalkan sumber energi lain terutama energi terbarukan, salah satu energi terbaharukan yang sangat potensial adalah Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).
Menurut data departemen ESDM RI, Potensi tenaga air tersebar hampir di seluruh Indonesia dan diperkirakan mencapai 70.000 MW, sementara pemanfaatanya baru sekitar 6 persen dari potensi yang ada. Padahal PLTMH sangatlah menguntungkan untuk daerah yang mempunyai potensi air dengan beberapa kelebihan sebagai berikut

Keunggulan :
a. Potensi energi air yang melimpah;
b. Teknologi yang handal dan kokoh sehingga mampu beroperasi lebih dari 15 tahun;
c. Teknologi PLTMH merupakan teknologi ramah lingkungan dan terbarukan;
d. Effisiensi tinggi (70-85 persen).

Namun, menurut Dirut PLN selama 10 tahun terakhir tidak ada pembangkit baru yang menggunakan tenaga air, padahal energi air atau hydro memiliki potensi cukup besar. Tetapi hingga sekarang baru sekitar 3.529 MW (6%) tenaga listrik yang telah dimanfaatkan berasal dari 203 unit bendungan air. Dari jumlah itu, kontribusi terhadap pasokan listrik ke sistem masih sangat kecil. Artinya, sebagian besar pasokan listrik berasal dari energi minyak dan batu bara yang selalu memerlukan biaya cukup besar.

Untuk itu, rencana tahap kedua proyek 10.000 MW akan dibangun 10 bendungan baru untuk memenuhi 7.000 MW. strategi tersebut didukung oleh murahnya biaya operasional untuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yaitu Rp 140 untuk menghasilkan satu kWh. Pembangkit yang menggunakan batu bara memakan biaya Rp 500 per kWh. Adapun pembangkit bertenaga diesel berbiaya Rp 3.000 per kWh. Daerah yang berpotensi untuk dibangun bendungan baru di antaranya Nanggroe Aceh Darussalam, Sumatera Barat, dan beberapa provinsi di Jawa.

Ayo kembali ke alam…Kembangkan renewable energy bersama..

Proyek Pembangunan Listrik Nasional Tahap Kedua

Dari berbagai sumber

Setelah proyek percepatan pembangunan pembangkit listrik tahap I yang menurut jadwal akan selesai tahun 2009, pemerintah akan melanjutkan pembangunan pembangkit listrik tahap II yang direncanakan memakan kurun waktu 5 tahun dari 2009 hingga 2013 dengan kapasitas 10 ribu MW. Pelaksanan proyek ini diperkirakan baru berjalan pada era kabinet baru mendatang. ini diungkapkan oleh Menteri ESDM Purnomo Yusgiantoro seusai rapat koordinasi dengan Wakil Presiden Jusuf Kalla di Jakarta (4 juni 2008). Sedangkan dana yang yang dibutuhkan mencapai sekitar Rp 100 triliun. Pola pendanaan proyek ini banyak ditanggung oleh swasta dengan persentase pendanaan sekitar 80% yang sedang dimatangkan apakah memerlukan Letter of Support dari menteri keuangan atau tidak. sedang sisa dana yang dibutuhkan sebesar 20% akal ditanggung oleh PT.PLN.
Direktur Utama PLN Fahmi Mochtar mengatakan, proyek akan dibiayai melalui penerbitan global bond dan perbankan dari dalam dan luar negeri. Menurut dia, pihaknya telah menandatangani kesepakatan pinjaman dengan Bank of China dan China Exim Bank untuk proyek tersebut.

Mengenai Jenis pembangkit yang akan dibangun, rencana 30 persen sumber energi utama proyek menggunakan batu bara. Proyek ini tersebar di 35 lokasi di Indonesia, yang sebagian besar dibangun diluar pulau Jawa yaitu 25 lokasi dan 10 lokasi lainnya berada di Pulau Jawa dengan alasan beban pembangkit listrik batu bara di Jawa sudah cukup tinggi. Nantinya, kebutuhan listrik di Jawa akan disalurkan melalui transmisi dari luar Jawa .
Selain batu bara, rencana proyek ini juga akan menggunakan sumber energi dari panas bumi, air, dan energi terbarukan. Potensi panas bumi dalam negeri sekitar 27.000 MW. Potensi energi air mencapai 60.000 MW. sampai sekarang PLN masih menghitung potensi energi terbarukan.

Energy terbarukan?
Bersama kita Bisa

Cuk san
Staff BPPT Pusat Jakarta

PLTU batubara



Seperti kita ketahui bahwa PLTU batu bara merupakan jenis pembangkit terbesar yang dikembangkan oleh pemerintah Indonesia (PLN) untuk mengatasi kekurangan pasokan listrik dan untuk mengurangi ketergantungan BBM pada PLTD (Diesel). Ini tercermin pada program percepatan listrik nasional tahap pertama dan kedua, walaupun porsinya dikurangi di tahap kedua.
Untuk itu, saya ingin menulis secara singkat sistem kerja PLTU batubara yang saya ketahui dan berdasar pada referensi. Prinsip kerja PLTU batubara secara umum dapat dilihat pada gambar diatas, silahkan klik gambar untuk memperjelas atau memperbesarnya.

Keterangan gambar :
1. Cooling tower
2. Cooling water pump
3. Transimission line 3 phase
4. Transformer 3-phase
5. Generator Listrik 3-phase
6. Low pressure turbine
7. Boiler feed pump
8. Condenser
9. Intermediate pressure turbine
10. Steam governor valve
11. High pressure turbine
12. Deaerator
13. Feed heater
14. Conveyor batubara
15. Penampung batubara
16. Pemecah batubara
17. Tabung Boiler
18. Penampung abu batubara
19. Pemanas
20. Forced draught fan
21. Preheater
22. combustion air intake
23. Economizer
24. Air preheater
25. Precipitator
26. Induced air fan
27. Cerobong

Prinsip kerja PLTU batubara secara singkat adalah sebagai berikut :

1. Batubara dari luar dialirkan ke penampung batubara dengan conveyor (14) kemudian dihancurkan dengan the pulverized fuel mill (16) sehingga menjadi tepung batubara.

2. Kemudian batubara halus tersebut dicampur dengan udara panas (24) oleh forced draught fan (20) sehingga menjadi campuran udara panas dan bahan bakar (batu bara).

3. Dengan tekanan yang tinggi, campuran udara panas dan batu bara disemprotkan kedalam Boiler sehingga akan terbakar dengan cepat seperti semburan api.

4. Kemudian air dialirkan keatas melalui pipa yang ada dinding Boiler, air tersebut akan dimasak dan menjadi uap, dan uap tersebut dialirkan ke tabung boiler (17) untuk memisahkan uap dari air yang terbawa.

5. Selanjutnya uap dialirkan ke superheater(19) untuk melipatgandakan suhu dan tekanan uap hingga mencapai suhu 570°C dan tekanan sekitar 200 bar yang meyebabkan pipa ikut berpijar merah.

6. Uap dengan tekanan dan suhu yang tinggi inilah yang menjadi sumber tenaga turbin tekanan tinggi (11) yang merupakan turbin tingkat pertama dari 3 tingkatan.

7. Untuk mengatur turbin agar mencapai set point, kita dapat menyeting steam governor valve (10) secara manual maupun otomatis.

8. Suhu dan tekanan uap yang keluar dari Turbin tekanan tinggi (11) akan sangat berkurang drastis, untuk itu uap ini dialirkan kembali ke boiler re-heater (21) untuk meningkatkan suhu dan tekanannya kembali.

9. Uap yang sudah dipanaskan kembali tersebut digunakan sebagai penggerak turbin tingkat kedua atau disebut turbin tekanan sedang (9), dan keluarannya langsung digunakan untuk menggerakkan turbin tingkat 3 atau turbin tekanan rendah (6).

10. Uap keluaran dari turbin tingkat 3 mempunyai suhu sedikit diatas titik didih, sehingga perlu di alirkan ke condensor (8) agar menjadi air untuk dimasak ulang.

11. Air tersebut kemudian dialirkan melalui deaerator (12) oleh feed pump (7) untuk dimasak ulang. awalnya dipanaskan di feed heater (13) yang panasnya bersumber dari high pressure set, kemudian ke economiser (23) sebelum di kembalikan ke tabung boiler(17).

12. Sedangkan Air pendingin dari condensor akan di semprotkan kedalam cooling tower (1) , dan inilah yang meyebabkan timbulnya asap air pada cooling tower. kemudian air yang sudah agak dingin dipompa balik ke condensor sebagai air pendingin ulang.

13. Ketiga turbin di gabung dengan shaft yang sama dengan generator 3 phase (5), Generator ini kemudian membangkitkan listrik tegangan menengah ( 20-25 kV).

14. Dengan menggunakan transformer 3 phase (4) , tegangan dinaikkan menjadi tegangan tinggi berkisar 250-500 kV yang kemudian dialirkan ke sistem transmisi 3 phase.

15. Sedangkan gas buang dari boiler di isap oleh kipas pengisap(26) agar melewati electrostatic precipitator (25) untuk mengurangi polusi dan kemudian gas yg sudah disaring akan dibuang melalui cerobong (27)

Begitulah cerita singkat prinsip kerja PLTU batubara.
semoga bermanfaat

sumber : Wikipedia