LAPORAN AKHIR

INOVASI TEKNOLOGI SMART GRID

BALAI BESAR TEKNOLOGI KONVERSI ENERGI

BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI

2017

i

DAFTAR ISI

halaman DAFTAR ISI i DAFTAR GAMBAR ii DAFTAR TABEL iii 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan Dan Sasaran 3 1.3 Sistem Kerekayasaan 3 2 PELAKSANAAN DAN HASIL KEGIATAN 6 2.1 Pelaksanaan Kegiatan 6 2.1.1 Penerapan smart grid for urban electrification di gedung energy kawasan

puspiptekdengan teknologi EBT PV 10 kWroof top 6

2.1.2 Smart grid for rural electrification 7 2.2 Hasil Kegiatan 8 2.2.1 Penerapan smart grid for urban electrification di gedung energy kawasan

puspiptekdengan teknologi EBT PV 10 kW roof top 8

2.2.1.1 Desain smart grid for urban elecectrification 8 2.2.1.2 Implementasi smart micro grid 10 kW PV roof top 21 2.2.1.3 Kajian dynamic pricing dan demand respond 27 2.2.2 Smart grid for rural electrification 31 2.2.2.1 Kerjasama Kyudenko dalam rangkan penerapan EMS 31 2.2.2.2 Penambahan kapasitas daya array PV sebesar 200 kWp 39 3 ANALISA CAPAIAN KINERJA 44 3.1 Pemetaan Hasil Kegiatan 44 3.2 Kendala 46 3.3 Pengaruh Efisiensi Sumber Daya 46 4 KESIMPULAN DAN SARAN 48 4.1 Kesimpulan 48 4.2 Saran 49 5 REFERENSI 50

ii

DAFTAR GAMBAR

halaman Gambar 1 Sistem kerekayasaan 4 Gambar 2 Layout Atap Gedung Energi 625 8 Gambar 3 Calon Lokasi PV rooftop 40 kWp (Lokasi A Gedung 625 Sayap Selatan) 9 Gambar 4 Calon Lokasi PV rooftop 50 kWp di lokasi B & C 9 Gambar 5 Draft konseptual design power sharing gedung 625 13 Gambar 6 Intensitas iradiasi matahari bulanan di Gedung Energi 625 Serpong 14 Gambar 7 Intensitas iradiasi matahari pada satu hari 14 Gambar 8 Penentuan Sudut Kemiringan dengan PVsyst 15 Gambar 9 Beban Penerangan di Lantai 2 Gedung Energi B2TKE 16 Gambar 10 Jumlah Panel Surya dan MPPT Controller 16 Gambar 11 Grafik Bayangan Setiap tanggal 21 dalam Setahun 18 Gambar 12 Shading Bulan Mei 2017 pada pukul 17.30 18 Gambar 13 Shading Bulan Desember 2016 pada pukul 18.0 19 Gambar 14 Plot lintasan matahari di Gedung Energi 625 Puspiptek 19 Gambar 15 Tampak Susunan Modul Surya di Gedung Energi 625 Serpong 20 Gambar 16 Desain Penambahan kapasitas PV rooftop 90 kWp 20 Gambar 17 Layout PV 10 Kw Roof top 21 Gambar 18 Inverter 22 Gambar 19 Baterai 22 Gambar 20 Ruang control 23 Gambar 21 Panel 24 Gambar 22 Sistim dalam kondisi normal 24 Gambar 23 Kondisi Grid Fault, Siang Hari 25 Gambar 24 Kondisi Grid Fault, Malam Hari 26 Gambar 25 Foto-foto material 27 Gambar 26 Kinerja smart grid PV 10 kWp roof top 27 Gambar 27 Konfigurasi komunikasi pada Smart Grid 30 Gambar 28 Spyder untuk pemrograman Python 31 Gambar 29 Konfigurasi Energy Management System di Sumba 34 Gambar 30 Jalur komunikasi untuk data dan kontrol pada EMS Sumba 34 Gambar 31 Rak converter 35 Gambar 32 Converter 35 Gambar 33 Inverter 36 Gambar 34 Konfigurasi Battery Controller 37 Gambar 35 Konfigurasi Battery Storage 37 Gambar 36 SCADA EMS Kyudenko yang menampilkan informasi terkait kondisi

kelistrikan di SMG Sumba 38

Gambar 37 Peresmian pengoperasian teknologi EMS 39 Gambar 38 Area pemasangan PLTS 500 kWp (existing) 42 Gambar 39 Area pemasangan PLTS 200 kW (baru) + 500 kWp (existing) 42 Gambar 40 PLTS 200 kWp dan assesorisnya 43 Gambar 41 Capaian hasil kegiatan smart micro grid Sumba 45

iii

DAFTAR TABEL

halaman Tabel 1 Peran personil yang terlibat dalam program 4 Tabel 2 Kondisi lahan PLTS 10 Tabel 3 Kata kunci yang digunakan dalam penulisan syntax 31 Tabel 4 Pemetaan hasil kegiatan smart grid di kawasan PUSPIPTEK 44 Tabel 5 TRL Smart Microgrid di kawasan PUSPIPTEK 44 Tabel 6 Pemetaan hasil kegiatan smart grid di Sumba 45 Tabel 7 TRL Smart Microgrid Sumba 46

1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini penduduk dunia telah mencapai 7 milliar orang dengan tingkat pertumbuhan sekitar

0,7% setiap tahunnya. Pada tahun 2050 diperkirakan populasi penduduk dunia akan mencapai

9,1 miliar dan diantaranya sebanyak 70% akan tinggal diperkotaan, hal ini menyiratkan

bahwa penduduk di perkotaan akan tumbuh sekitar 1,5% per tahun. Tingkat urbanisasi yang

cepat ini dapat memberikan peluang, tetapi juga menghadapi sejumlah tantangan berat

kedepannya. Sebuah perkotaan juga berperan aktif dalam perubahan ilkim. Peluangnya adalah

terciptanya perkotaan baru yang lebih efisien dengan mengoptimalka nkegiatan ekonomi,

konsumsi energy dan dampak lingkungan atau lebih dikenal dengan “smart city”. Tantangan

pertumbuhan penduduk, urbanisasi dan perubahan iklim serta semakin berkurangnya

cadangan sumber daya alam yang dimiliki mengharuskan para penghuni bumi ini untuk dapat

bertahan hidup dan berkembang selama beberapa decade mendatang. Mengurangi emisi gas

rumah kaca untuk mencegah bencana akibat perubahan iklim menjadi proses yang sulit dan

mahal. Dengan konsep smart city diharapkan akan terwujud sebuah perkotaan yang hemat

energy dengan infrastruktur perkotaan yang efisien sehingga dapat mendukung kegiatan

perekonomian yang optimal dan lingkungan yang nyaman.

Dalam konsep kota pintar atau “smart city”, penggunaan energi diusahakan seminimal

mungkin dan memanfaatkan sumber energi baru dan terbarukan serta meminimalisir emisi

karbon. Sistem distribusi yang handal serta kemampuan mensuplai sendiri untuk waktu yang

cukup lama, akan meminimalisir biaya investasi transmisi dalam kapasitas yang besar dari

sebuah pembangkit yang memiliki rentang jarak distribusi yang cukup jauh. Solusi untuk

masalah transmisi dan distribusi saat ini lebih dikenal dengan teknologi smart grid.

Smart grid adalah suatu jaringan listrik yang menggunakan teknologi digital dan

teknologi maju lainnya untuk memantau dan mengelola transportasi listrik dari sumber

pembangkitan listrik untuk memenuhi perubahan kebutuhan listrik dari pelanggan. Suatu

smart grid secara cerdas mengintegrasikan kegiatan semua pelanggan dalam rangka

memberikan suplai listrik secara efisien, berkesinambungan, ekonomis dan aman.

Smart grid memakai produk inovatif dan bersama-sama melayani dengan monitoring,

kontrol, komunikasi dan self-healing technologies untuk:

a. Memfasilitasi lebih baik hubungan dan operasi dari semua generator dan teknologi.

b. Memberikan keleluasaan kepada pelanggan untuk menentukan bagian dari optimisasi

2

operasi dari sistem.

c. Menyediakan pelanggan dengan informasi dan pilihan untuk suplai.

d. Secara signifikan mengurangi dampak lingkungan dari sistem suplai listrik seluruhnya.

e. Menyediakan level peningkatan kehandalan dan kemanan suplai.

Penyebaran smart grid harus memasukkan tidak hanya pertimbangan teknologi, pasar

dan komersial, dampak lingkungan, pengaturan, penggunaan standar, Information and

Communication Technologies (ICT) dan strategi migrasi tapi juga syarat sosial dan kebijakan

pemerintah.

Smart grid adalah kombinasi dari subsets dari berbagai elemen ke dalam solusi

terintegrasi untuk memenuhi tujuan bisnis dari pemain utama seperti solusi smart grid yang

memerlukan penggabungan untuk keperluan pemakai.

Teknologi smart grid merupakan teknologi yang memanfaatkan kemajuan teknologi

komunikasi, komputer dan cyber untuk pengendalian dan pegoperasian sistem tenaga listrik

dalam distribusi energi listrik. Implementasi smart grid dalam semua aspek kelistrikan dapat

memberikan keuntungan, apabila jumlah pembangkit terbarukan serta unit penyimpan yang

terdistribusi dan terintegrasi meningkat maka emisi CO2 menurun, efisiensi akan meningkat

sehingga biaya operasional menurun, keandalan akan meningkat melalui optimalisasi jaringan

karena memiliki kemampuan mengoreksi diri atau memperbaiki sendiri.

Penerapan teknologi smart grid dapat dilakukan pada sistem kelistrikan kotabesar di

Indonesiaseperti Jakarta (Jabotabek). Sistem kelistrikan Jakartamemiliki beban yang paling

bervariasi dibandingkan dengan kota lainnya, mulai dari rumah tangga, sektor komersial, dan

sektor industri. Peningkatanbeban pada sektor komersial dan industri, serta kebutuhan

keandalan yang tinggi dari sistem tenaga listrik dan kebebasan memilih jenis layanan listrik

meningkat, memperlihatkan secara teoritis bahwa teknologi smart gridlayak ditimbang untuk

diterapkan di Jakarta (Jabotabek).

Di dunia kelistrikan saat ini pengembangan produk dan pengembangan sistem di

bidang smart grid sedang giat-giatnya digalakkan oleh negara manapun dibelahan dunia.

Demikian pula dengan Indonesia, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi saat ini sedang

melakukan “PEREKAYASAAN TEKNOLOGI SMART GRID”, yang akan

diimplementasikan dengan membangun Demo Plant Smart Grid for Smart City di kawasan

PUSPIPTEk – Serpong(smart grid for urban electrification).

Kegiatan laian yang dilakukan adalah melanjutkan pengkajian kinerja dan fungsi dari

sistem smart griduntuk menjadi bahan analisis setelah semua perangkat yang membentuk satu

sistem sudah terpasang semuanya seperti pada smart micro grid Sumba untuk elektrifikasi

3

pedesaan.

1.2 Tujuan Dan Sasaran

Tujuan kegiatan adalah:

a. Melakukan kajian pengembangan teknologi smart grid for smart city pada kawasan

Puspiptek, Serpong (urban electrification) sebagai kawasan yang mandiri akan energi

listrik dan menjadi area percontohan teknologi smart microgrid.

b. Melakukan pengembangan teknologi smart grid dan kajian kinerja pada demo plant smart

micro grid Sumba untuk rural electrification.

Sedangkan sasaran kegiatan adalah:

a. Terlaksananya penerapan smart grid for urban electrification di Gedung Energy Kawasan

Puspiptekdengan teknologi EBT PV 10 kW roof top, dan lanjutan desain smart grid.

b. Terbangunnyateknologi Energy Management System untuk peningkatan kestabilan daya

output PV ke jaringan listrik.

1.3 Sistem Kerekayasaan

Sistim kerekayasaan program smart grid 2017 sesuai dengan DIPA yang diberikan disusun

sedemikian rupa seperti dapat dilihat pada gambar 1 yang melibatkan 39 personil baik yang

berasal dari unit kerja B2TKE sendiri maupun dari unit kerja lain di BPPT, dan peran personil

yang terlibat dalam program diberikan pada tabel 1.

4

Gambar 1 Sistem kerekayasaan

Tabel 1 Peran personil yang terlibat dalam program

Nama NIP Peran WBS/WP Jabatan

Fungsional Unit Kerja Deputi

0 1 2 6 7 8 10 11

1 Prof. Dr. Ir. Hamzah Hilal, MSc. 195811301982121001 KP WBS 00 Peneliti Utama B2TKE TIEM

2 Ir. Riza, M.Eng 19681126 198801 1 001 CE WBS 00 Peneliti B2TKE TIEM

3 Ir. Nur Aryanto Aryono 196310031991031003 PM WBS 00 Perekayasa Utama B2TKE TIEM

4 Dr. Ir. Marzan A. Iskandar 195805181985121001 Ass CE WBS 00 Peneliti Utama B2TKE TIEM

5 Ir. Sudirman Palaloi, MT 19670617 199211 1 001 Ass CE,

L WBS 00 Peneliti B2TKE TIEM

6 Dr. Ir. Muhammad Amirullah

Makmunsyah Oktaufik 196010191986031003 Ass CE WBS 00 Perekayasa Utama B2TKE TIEM

7 Supriyadi, SE 197607282007101001 Ass PM WBS 00 Fungsional Umum B2TKE TIEM

8 Ir. Ifanda, M.Sc 196405041985031005 GL WBS 1 Perekayasa Madya B2TKE TIEM

9 Dr. Ir. Kholid Akhmad, MSc. 196204011988121001 GL WBS 2 Perekayasa Madya B2TKE TIEM

10 Dr. Ir. Ferdi Armansyah 196511141986081001 GL WBS 3 Perakayasa Madya B2TKE TIEM

11 Suhraeni Syafei, ST 19840719 200901 2 004

L,

ES 2.2.2,

ES .32.2

WP 2.2,

WP 3.2, Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

12 Rohi Adu Wenyi, ST 19630626 198503 1 004 L,

ES 2.1.2 WP 2.1,

Teknisi Litkayasa

Penyelia B2TKE TIEM

13 Moeljono 19691011 198906 1 001 L WP 1.3 Peneliti Madya PTIK TIEM

14 Anita Faradilla, ST 19890303 201212 2 002 L, WP 1.4, Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

15 Yuli Astriani, ST 19820404 201402 2 001 L, WP 2.2, Fungsional Umum B2TKE TIEM

5

Nama NIP Peran WBS/WP Jabatan

Fungsional Unit Kerja Deputi

0 1 2 6 7 8 10 11

16 Prasetyo Aji, S.Si. 199007312014021003

L,

ES 1.3.2,

ES 3.3.1

WP 2.3,

WP 1.3,

WP 3.3

Fungsional Umum B2TKE TIEM

17 Zulramadhanie, ST 19860526 201012 1 002 L,

ES 1.2.1

WP 1.1,

WP 3.1,

WP 1.2

Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

18 Louis 19610403 198510 1 001 ES 3.1.1 WP 3.1 Teknisi Litkayasa

Penyelia B2TKE TIEM

19 Ir. Joko Santoso, MSc 196602121993011001 L WP 3.2 Fungsional Umum B2TKE TIEM

20 Fariz Maulana Rizanulhaq, ST 19881023 201212 1 001 L,

ES 2.1.2, WP 2.1, Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

21 Setya Sunarna, A.Md 19750821 200901 1 005 L,

ES 1.4.3, WP 1.4, Perakayasa Umum B2TKE TIEM

22 Ir. Suryo Busono, MSc. 195506131983091001 ES 3.1.7, WP 3.1, Peneliti Madya B2TKE TIEM

23 Eka Nurdiana, S.Si 19900818 201402 2 002

ES 1.1.1,

ES 2.2.3,

ES 3.1.2,

WP 1.1,

WP 2.2,

WP 3.1,

Fungsional Umum B2TKE TIEM

24 Abduh Aziz Basharah, S.T 199107082015031001 ES 1.1.2,

ES 2.3.2,

WP 1.1,

WP 2.3 Fungsional Umum B2TKE TIEM

25 Dionysius Aldion Renata, S.Kom 198912112014021004

ES 1.2.2,

ES 2.3.3

ES 3.3.2

WP 1.2,

WP 2.3

WP 3.3

Fungsional Umum

B2TKE TIEM

26 Mochamad Arief Albachrony, ST 19840503 200801 1 003 ES 1.3.3 WP 1.3 Fungsional Umum B2TKE

TIEM

27 Harnum Annisa Prafitria, S.Si 19890430 101012 2 005 ES 1.3.4 WP 1.3 Fungsional Umum PTIK

TIEM

28 Edy Prabowo 19611023 198510 1 001 ES 1.4.1, WP1.4, Teknisi Litkayasa

Penyelia

B2TKE TIEM

29 Hartadhi, ST 19861126 201503 1 002 ES 2.1.1 WP 2.1 Fungsional Umum B2TKE TIEM

30 Toha Zaky, ST, MT 19850806 200901 1 001 ES 2.2.1,

ES 1.2.3

WP 1.2,

WP 2.2 Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

31 Asih Kurniasari, ST 19880114 201402 2 003 ES 1.3.1,

ES 2.3.1,

WP 1.3,

WP 2.3, Fungsional Umum B2TKE TIEM

32 Windy Deliana Khairani, S.Komp 198609042014022001 ES 1.3.5 WP 1.3 Fungsional Umum B2TKE TIEM

33 Muhammad Akbar Hipi, ST 19870411 201402 1 003 ES 3.1.2 WP 3.1 Fungsional Umum B2TKE TIEM

34 Heru Eka Prawoto 19810101 200810 1 001 ES 3.1.3, WP 3.1, Teknisi Litkayasa

Pelaksana Pemula B2TKE TIEM

35 Lily Sapinah, SE 19770602 200910 2 001 ES 3.1.6, WP 3.1, Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

36 Budi Ismoyo, ST 198308222009121001 ES 3.3.3 WP 3.3 Perekayasa Pertama B2TKE

TIEM

37 Danang Yogisworo, ST., M. Eng. 198011032009011003 ES 3.2.4 WP 3.2 Perekayasa Muda B2TKE TIEM

38 Wulan Erna Komariah, ST, MT 198410112008012007 ES 2.1.3,

ES 1.3.5

WP 2.1,

WP 1.3 Perekayasa Pertama B2TKE TIEM

39 Zaenudin, SE 197502232007101003 ES 1.1.4,

ES 1.2.4

WP 1.1

WP 1.2 Fungsional Umum B2TKE TIEM

6

II. PELAKSANAAN DAN HASIL KEGIATAN

2.1 Pelaksanaan Kegiatan

2.1.1 Penerapan smart grid for urban electrification di gedung energy kawasan

puspiptekdengan teknologi EBT PV 10 kWroof top

Kegiatan yang dilakukan adalah:

a. Desain smart grid for urban elecectrificationdititikberatkan padaDesain engineering rinci

terhadap lanjutan penerapan smart micro grid dengan EBT PV roof top untuk mendukung

smart urban electrification di Kawasan Puspiptek dilakukan dengan terlebih dahulu

mempelajari desain 10 KW PV roof top sebelumnya, kemudian dilakukan secara

bereturut-turut:

• Survey lokasi untuk 90 kW PV roof top di gedung energi.

• Menentukan kapasitas inverter dan baterai yang diperlukan.

• Menentukan fitur-fitur smnart grid yang akan diterapkan.

• Menganalisis penerapan PV dengan software PVSyst.

• Melakukan desain smart grid PV 90 kW roof top dengan beban kritis dan fitur-fitur

yang ditentukan.

• Membuat rancangan anggaran biaya.

b. Implementasi smart micro grid 10 kW PV roof top untuk menjaga kestabilan daya yang

disuplai ke jaringan dan menjaga beban kritis dapat terlayani walaupun terjadi gangguan

pada jaingan dilakukan dengan cara:

• Mereview dan merevisi bila perlu desain smart micro grid PV 10 roof top tahun 2016

dan membuat rencana anggaran biaya yabng diperlukan.

• Menyiapkan kerangka Acuan Kerja yang dilengkapi dengan spesifikasi teknis untuk

keperluan tender.

• Melakukan monitoring pelaksanaan pekerjaaan instalasi smart micro grid 10 lW PV

roof top.

• Melakukan komissionong dan test terhadap instalasi smart micro grid yang telah

dibangun.

• Melakukan kajian kinerja smart micro grid.

c. Kajian dynamic pricing dan demand respond dielakukan dengan cara:

• Melakukan pengukuran parameter kelistrikan pada panel listrik dengan menggunakan

smart meter.

7

• Menganalisis hasil pengukuran untuk ditransformasi menjadi besaran harga listrik.

• Melakukan simulasi tarif listrik dinamis yang didasarkan pada beban (time of use).

• Melakukan formulasi dan algorithma demand respond yang dikaitkan dengan tarif

listrik dinamis.

2.1.2 Smart grid for rural electrification

a. Kajian normalisasi baterai dilakukan dengan cara:

• Mereview desain baterai yang terintergrasi dengan teknologi Energy management

System Kyudenko.

• Melakukan penerapan teknologi baterai untuk smart micro grid Sumba.

• Melakukan komisioning, dan testing, dan pongolahan data.

• Melakukan analisis kinerja baterai dengan teknologi Energy Management System

(EMS).

b. Optimasi Pengoperasian dan Pengkondisian Sistem PV dilakukan dengan cara:

• Mereview system wiring PV

• Mempelajari kinerja array PV jenis thin film a-Si/µc-Si, terkait instalasi dan indikasi

PID, serta usaha perbaikan.

• Melakukan pengujian system PV SMGS.

c. Modifikasi sistem kontrol PV, Smart Genset, dan Baterai dilakukan dengan cara:

• Mereview disain sistem kontrol SMG Sumba terkini, dan modifikasinya dari sistem

existing.

• Mempelajari sistem Kontrol teknologi EMS Kyudenko.

• Mempelajari sofware, prinsip kerja, interface sistem kontrol SMG.

8

2.2 Hasil Kegiatan

2.2.1 Penerapan smart grid for urban electrification di gedung energy kawasan

puspiptekdengan teknologi EBT PV 10 kW roof top

2.2.1.1 Desain smart grid for urban elecectrification

a. Survey lokasi untuk 90 kW PV roof top di gedung energi. Dari hasil survei untuk lokasi

PV roof top diperoleh kondisi atap Gedung Energi 625 PUSPIPTEK rata-rata baik. Pada

sekitar atap gedung, terdapat dinding yang membatasi dan mempunyai tinggi sekitar 1 m

pada bagian sisi kiri dan kanan. Untuk bagian depan terdapat pembatas dinding antar

gedung dengan tinggi sekitar 2,5 m. Selain itu juga terdapat PV existing dan beberapa

kompresor AC. Layout atap Gedung Energi 625 dapat dilihat pada gambar 2. Sedangkan

calon lokasi untuk 90 kW diberikan pada gambar 3 dan 4.

Lokasi A : Gedung 625 Sayap Selatan / Diatas Lab.Monitoring.

Lokasi B : Gedung 625 diatas Ruang Pertemuan .

Lokasi C: Gedung 625 Diatas Lab.LPKSF

Lokasi D :Gedung 625 Sayap Utara / PTSEIK

Gambar 2 Layout Atap Gedung Energi 625

9

Gambar 3 Calon Lokasi PV rooftop 40 kWp (Lokasi A Gedung 625 Sayap Selatan)

Gambar 4 Calon Lokasi PV rooftop 50 kWp di lokasi B & C

Spesifikasi atap sebagai berikut :

• Beton : fc’ = 30 Mpa (K-350), Mempunyai kekuatan tekan 350 kg/cm2 pada umur

beton 28 hari dengan kubus beton 15x15x15 cm

• Tulangan : D > 10 BJTD 40, fy = 400 Mpa

D < 10 BJTP 24, fy 240 Mpa

Atap mempunyai jenis baja tulangan deformasi (ulir) untuk diameter lebih dari 10 mm

dengan tegangan leleh 40 kN/cm2 , kekuatan tarik minimum 57 kN/cm2 dan perpanjangan

minimum 16%. Sedangkan untuk yang berdiameter kurang dari 10 mm memiliki jenis

baja tulangan polos dengan tegangan leleh 24 kN/cm2, kekuatan tarik minimum 39

kN/cm2 dan perpanjangan minimum 18 %. Lebih jelasnya, kondisi lahan PLTS

ditampilkan pada tabel 2.

10

Tabel 2 Kondisi lahan PLTS

No Kondisi Keterangan Keterangan kelayakan

1 Kondisi Lokasi

PLTS

Pada Atap gedung, dengan lahan

sekitar gedung berupa area hijau dan

tidak banyak gedung-gedung tinggi

Layak

2 Jenis Atap

PLTS

Lapisan beton dengan kekuatan k-

350 dengan spesifik tulangan

menggunakan baja ulir dan baja

polos.

3 Luas Atap

PLTS

31.5 m x 13.8 m(atap terbatas,

namun cukup)

4

Kondisi Jalan

Menuju Lokasi

PLTS

Kondisi jalan sangat baik, dengan

standar jalan menuju gedung kantor

b. Kapasitas inverter dan baterai yang diperlukan. Sstem yang didesain akan mengguakan 2

(dua) unit inveter masing-masing kapasitas 50 kW, sedangkan baterai diadakan hanya

untuk membuat perekayasaan manajemen dalam skala kecil.

Konfigurasi sistem PLTS yang akan digunakan adalahAC Coupling. Inverter yang diakan

digunakan harus memenuhi spesifikasi sesuai konfigurasi tersebut. Inverter digunakan

untuk mengubah arus searah dari modul surya menjadi arus bolak balik dan selanjutnya

akan didistribusikan ke beban listrik gedung dan ke jaringan listrik PLN. Inverter yang

digunakan harus mempunyai fleksibilitas yang memungkinkan penambahan jumlah

inverter ketika ada kenaikan permintaan daya. Inverter yang digunakan juga harus

mempunyai kemampuan untuk bisa beroperasi paralel ketika kebutuhan daya meningkat

didaerah tersebut dan mempunyai kemampuan untuk bisa diintegrasikan (hybrid) dengan

listrik PLN atau pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan lainnya seperti

energi angin atau bahkan dengan PLTD.

Hal ini dilakukan mengingat PLTS hybrid ini dapat menjadi back up untuk beban kritis

yang ada di gedung jika suplai dari PLN. Apabila inverter yang ditawarkan berupa

inverter produk dalam negeri, maka wajib melampirkan salinan tanda sah capaian Tingkat

Komponen Dalam Negeri (TKDN) yang diterbitkan oleh Kementerian Perindutrian

Republik Indonesia dan akan menjadi nilai tambah.

11

Untuk konfigurasi AC Coupling, inverter yang digunakan 2 (dua) jenis yaitu inverter on-

grid (solar inverter) dan inverter off-grid (battery inverter). Kedua inverter harus dapat

terkoneksi dan berkomunikasi. Hal ini memungkinkan komunikasi antar inverter on-grid

dan off-grid yang terpisah-pisah dengan jarak yang jauh. Dengan fitur ini, semua inverter

dapat berkomunikasi. Dengan mengubah frekuensi AC, inverter juga harus mempunyai

kemampuan untuk dapat meregulasi fluktuasi beban atau frequency-shift power control

(FSPC).

Pada siang hari, seluruh energi yang dihasilkan oleh modul surya akan dialirkan langsung

oleh inverter on-grid langsung ke jaringan listrik PLN dan beban yang ada di gedung

perkantoran. Jika beban yang dilayani lebih kecil dari energi yang dihasilkan oleh modul

surya, maka kelebihan energi tersebut akan dipakai untuk mengisi (charging) baterai atau

disalurkan ke jaringan PLN. Pada saat baterai dalam kondisi penuh, maka inverter off-grid

akan secara otomatis menghentikan suplai ke baterai. Sebaliknya, jika beban yang

dilayani lebih besar dari energi yang dihasilkan, maka inverter off-grid akan

mengkonversi energi yang tersimpan pada baterai (discharging) untuk melayani

beban.Spesifikasi On-Grid Inverter (Solar Inverter):

• Daya output total : minimum daya output total disesuaikan dengan kapasitas

output pembangkit (PLTS)

• Jumlah inverter : menyesuaikan dengan daftar kuantitas dan harga

• Tegangan output : 3/ N/ PE; 230/ 400 VAC, 50 Hz, fasa tiga

• Gelombang output: sinus murni

• Efisiensi : ≥ 97% (maksimum)

• Sistem proteksi : over load, short circuits, over temperature, over/under

voltage, reverse polarity

• Indikator (LCD display) : Inverter Voltage dan Current, Inverter Frequency, Load

Current dan Load Voltage

• Inverter harus dapat bekerja secara paralel (parallel operation/ stacking)

• Dilengkapi dengan management control untuk mengatur energi yang masuk dan

keluar dari inverter.

• Dilengkapi dengan fitur data logger dan communication/ interface untuk komunikasi

data dengan Remote Monitoring System

• Indeks proteksi : IP65

12

• Garansi produk : minimal 5 (lima) tahun (factory warranty terms wajib

dilampirkan)

c. Fitur-fitur smnart grid yang akan diterapkan adalah scenario power sharing dan

monitoring daya yang disalurakan pada jaringan untuk mengetahui apakah jaringan

tersebut berbeban lebih.

Skenario power sharing dijelaskan sebagai berikut:

• Skenario 1 – melibatkan genset

o Pada saat suplai dari grid ada, maka pembangkit EBT yang dilengkapi dengan

gridtie inverter akan meng-injeksi output dayanya ke jaringan listrik di gedung

625, genset dalam kondisi OFF. Sementara itu baterai akan di-charge oleh grid,

dengan terlebih dahulu melihat kondisi SOC baterai apakah baterai perlu di

charge.

o Pada saat suplai dari grid tidak ada maka yang pertama dikondisikan adalah baterai

dan inv-batt akan mensuplai beban kritis. Dari skenario 1 ini akan terdapat 2

pilihan desain, yaitu:

Hanya menggunakan genset sebagai backup power. Kapasitas genset sebesar

500kVA sehingga bisa digunakan untuk mensuplai beban keseluruhan gedung

625.Inv-batt bisa tetap dioperasikan dengan catatan jaringan beban kritis

terpisah dengan jaringan yang disuplai oleh genset, atau genset dioperasikan

dengan mode parallel dengan referensi dari inv-batt. Atau inv-batt lepas, dan

beban kritis di suplai oleh genset, genset bekerja dengan mode off gird.

Kombinasi genset dan pembangkit EBT. Pada mode ini inverter PLTS juga

dikondisikan menyala dengan menggunakan referensi kerja dari inv-batt.

Genset berkeja dengan mode parallel. Jika suplai baterai telah habis, maka

inverter PLTS lepas terlebih dahulu, sedangkan genset akan bekerja dengan

mode off grid. Selanjutnya inverter kembali menyala dengan menggunakan

referensi tegangan dan frekuensi (P & Q) dari genset.

• Skenario 2 – tanpa melibatkan genset

o Pada saat suplai dari grid ada, maka pembangkit-pembangkit EBT akan

menginjeksi outputnya ke jaringan listrik di gedung 625 melalui grid tie

inverternya masing-masing. Baterai di-charge oleh grid dengan memperhatikan

kondisi SOC baterai.

13

o Pada saat terjadi outage. Karena kapasitas total dari pembangkit EBT lebih kecil

dari total beban, maka perlu didefinisikan terlebih dahulu beban mana yang

dianggap prioritas untuk disuplai.

Sesuai dengan rencana bahwa tahun 2017 juga akan dipasang baterai kapasitas 10

kWh dengan inverternya 3 kW, maka baterai ini akan terhubung dengan beban

kritis, sehingga ketika terjadi outage maka beban kristis akan segera disuplai oleh

baterai (akan terjadi beberapa detik beban tidak tersuplai karena transisi waktu

yang dibutuhkan oleh inv-batt untuk ON mensuplai beban).

Selanjutnya inv PV akan bekerja dengan menggunakan referensi tegangan dan frekuensi

dari output inv-batt.

Skema adanya baterai dan PV PLTS yang dikondisikan untuk bekerja pada kondisi

islanding membutuhkan konfigurasi koneksi yang khusus antara inv-batt, inverter PLTS

dan beban seperti ditunjukkan pada gambar 5.

Grid PLN Tegengan Menengah (TM)

Panel TM

Trafo 20 kV / 380 V 3 Phase

Panel ATS

Panel SDP

INVBidirectional

Baterai BebanKritis

INVGrid Tie

PLTS Fuel Cell

INVGrid Tie

BebanPrioritas

DieselGenset

Sinyal Referensi

Beban

Gambar 5 Draft konseptual design power sharing gedung 625

d. Aanalisis penerapan PV dengan software PVSyst.Analisis dengan menggunakan software

PVsyst secara rinci diberikan sebagai berikut:

• Hubungan iradiasi matahari terhadap pemakaian energi listrik.Berdasarkan pada hasil

simulasi software PVsyst, intensitas iradiasi global matahari (kWh/m2/bulan) bulanan

di Gedung Energi B2TKE Serpong ditunjukkan oleh gambar 6. Gambar tersebut

menunjukkan bahwa irradiasi global paling tinggi terjadi pada Maret dan paling

rendah pada Januari 2017.

14

Gambar 6. Intensitas iradiasi matahari bulanan di Gedung Energi 625 Serpong

Pada gambar 7 dapat dilihat iradiasi global matahari (kWh/m2) yang diukur oleh tim

survei energy surya pada 2 Mei 2017, dimana terlihat iradiasi mencapai maksimum

pada jam 10 siang dan mencapai nilai 900 kWh/m2.

Gambar 7 Intensitas iradiasi matahari pada satu hari

• Kapasitas PLTS. Langkah-langkah dalam perhitungan kapasitas PLTS yang akan

didesain dengan bantuan software PVsyst adalah dengan memasukkan data lokasi dan

komponen-komponen lain PLTS yang mungkin belum tersedia pada pilihannya.

Lokasi dan komponen-komponen ini dimasukkan melalui menu "Database". Lokasi

adalah Gedung Energi No. 625 B2TKE Serpong yang didefinisikan dengan

memasukkan koordinat (latitude dan longitude) serta perintah kepada PVsyst untuk

meng-import data meteo Gedung Energi No. 625 B2TKE Serpong dari website NASA

15

SSE. Sementara komponen-komponen PLTS dimasukkan dengan terlebih dahulu

mengetahui spek pabrikannya.

Kemudian simulasi "Grid Connected" sistem dilakukan dengan memasukkan lokasi

gedung yang akan di analisis melalui menu "Site and Meteo". Selanjutnya arah dan

kemiringan panel surya ditentukan melalui menu "Orientation". Pada menu

"Orientation" harga optimal kemiringan panel dicari dengan cara trial-and-error,

yaitu kemiringan panel dicari dengan menukar-nukarkan sudut kemiringan (dari tinggi

ke rendah) tertinggi pada harga global on collector plane maksimum seperti pada

gambar 8.

Gambar 8 Penentuan Sudut Kemiringan dengan PVsyst

Selanjutnya beban didefinisikan melalui menu "User Needs" dengan mengambil beban

dari tabel "Beban Bulanan Gedung" dan didefinisikan sebagai beban tetap bulanan

setiap tahunnya. Rata – rata beban setiap tahun ditunjukkan oleh gambar 9.

16

Gambar 9 Beban Penerangan di Lantai 2 Gedung Energi B2TKE

Selanjutnya komponen seperti Panel Surya, MPPT Controller dan Baterai, dipilih

pada menu sistem dengan mengambil data dari yang telah terlebih dahulu dimasukkan

melalui menu "Database". Pilihan komponen PLTS dilakukan seperti yang

ditunjukkan pada gambar 10.

Gambar 10 Jumlah Panel Surya dan MPPT Controller

17

• Analisis shading. Hasil simulasi dengan PVsyst diketahui bahwa untuk jarak antar

baris panel surya (pitch) sebesar 0,02 m, bayangan antar baris tidak pernah terjadi

sepanjang tahun. Shading terbesar terjadi di pagi dan sore hari di bulan Desember

akibat dari bayangan dari dinding atap. Akibat dari shading yang ditimbulkan tersebut,

PLTS kehilangan daya paling banyak sekitar 1% saat matahari terbit dan terbenam

dibulan Juni. Sementara pada kondisi matahari terik di siang hari, shading tidak

pernah terjadi. Grafik simulasi shading dengan PVsyst ditunjukkan oleh gambar 11

sampai dengan gambar 13.

18

Gambar 11 Grafik Bayangan Setiap tanggal 21 dalam Setahun

Gambar 12 Shading Bulan Mei 2017 pada pukul 17.30

19

Gambar 13 Shading Bulan Desember 2016 pada pukul 18.00

Plot lintasan matahari sepanjang tahun yang menunjukkan lama penyinaran matahari

di Gedung Energi 625 Puspiptek ditunjukkan pada gambar 14. Gambar tersebut

menunjukkan bahwa lama penyinaran matahari di Gedung Energi 625 Puspiptek

mencapai 12 jam per hari.

Gambar 14 Plot lintasan matahari di Gedung Energi 625 Puspiptek

e. Desain smart grid PV 90 kW roof top.Dari perhitungan PVsyst diketahui bahwa setiap

grup terdiri atas 16 seri dan 2 paralel = 32 panel surya. Perkiraan jumlah panel surya

paralel didasarkan pada kapasitas arus maksimum MPPT Solar Battery Charger yaitu

17.22 A, sementara setiap string (16 seri) panel surya memiliki kapasitas arus hubung

singkat 9,18 A. Desain susunan modul surya ditunjukkan pada gambar 15.

20

Gambar 15 Tampak Susunan Modul Surya di Gedung Energi 625 Serpong

Dari Tata Letak PLTS Gedung Energi 625 Serpong, diperoleh bahwa lahan yang tersedia

sebesar 13 m x 31 m mencukupi luasnya. Namun untuk menghindari bayangan,

pemasangan PLTS tidak terlalu dekat dengan dinding atap, untuk menyesuaikan agar

bayangan dapat diminimalisir.

Sistem PLTS yang diusulkan dibangun di Gedung Energi 625 PUSPIPTEK, Serpong,

Tangerang Selatanmerupakan sistem PLTS Grid-Connected, dapat dilihat pada gambar

16.

Gambar 16 Desain Penambahan kapasitas PV rooftop 90 kWp

21

f. Rancangan anggaran biaya. Biaya yang diperlukan untuk mengadakan, memasang dan

testing smart grid PV 90 kW roof top adalah sebesar Rp. 1.569.622.000. Sedangkan biaya

yang diperlukan untuk pengadaan, memasang dan testing 2 unit inverter adalah sebesar

Rp. 165.000.000.

2.2.1.2 Implementasi smart micro grid 10 kW PV roof top

a. Review dan Revisi desain smart micro grid PV 10 roof top dan rencana anggaran biaya

yang diperlukan diberikan sebagai berikut:

• Sistem Photovoltaic (PV) (gambar 17), Sistem Photovoltaic terdiri dari 40 unit modul

panel surya Canadian solar tipe CS6p-265P dengan daya nominal 265 Wp, yang

dibagi menjadi 2 string @ 20 modul panel. Tegangan operasi 30.2 VDC x20 per string

– 600 VDC.

Mounting panel terbuat dari bahan aluminium dan hot dip galvanized steel yang

tahan terhadap cuaca dan korosi. Fondasi struktur menggunakan ballast beton

wiremesh yang di-design untuk menghindari terjadinya perubahan posisi panel PV

dari tiupan angin dan faktor eksternal lainnya.

Instalasi kabel sistem PV dilakukan menggunakan konektor MC4 dan kabel DC khusus

solar dengan ukuran 6mm2.

Gambar 17 Layout PV 10 Kw Roof top

22

• Inverter (gambar 18), Inverter on-grid yang digunakan adalah SMA Tripower

TL10000 dengan kapasitas 10250 W. Inverter dilengkapi dengan komunikasi

Speedwire/Modbus berbasis ethernet

Gambar 18 Inverter

• BateraI (gambar 19). Sistem Inverter terdiri dari 3 unit SMA Sunny Island 3.0M untuk

masing-masing fasa. Baterai pada sistem ini menggunakan 2 unit Lithium-ion

Hoppecke Sun Power Pack Premium dengan kapasitas total 10 kWh. Sebagai

kelengkapannya, terdapat komponen fuse pengaman khusus baterai.

Hybrid inverter mengambil data parameter baterai dari BMS (Battery Management

System) melalui komunikasi data digital CANbus. SI master dilengkapi dengan

komunikasi Speedwire/Modbus berbasis Ethernet.

Gambar 19 Baterai

23

• Ruang control (gambar 20). Console operator terdiri dari 1 set PC Workstation yang

dilengkapi dengan UPS, 4 unit TV 40”, serta koneksi internet. Pada control room,

diadakan dua set meja dan kursi console serta satu set IP kamera indoor.

Seluruh komponen PLC yang digunakan menggunakan merk Crevis dengan sistem

operasi berbasis Codesys. Kelengkapan sistem ini antara lain Modbus TCP adapter,

modul digital input, modul digital output, modul analog input, PSU, serta ethernet

switch.

Sistem Scada dikembangkan menggunakan software Atvise SCADA dengan

fitur antara lain: monitoring status komponen smartgrid, rekaman produksi

energi sistem PV, serta integrasi dengan Smart-meter BPPT serta sistem

monitoring cuaca. Data dapat diexport dalam bentuk excel untuk laporan.

Sistem moniting cuaca yang digunakan adalah Davis Vantage Pro 2 Plus. Sistem

ini dilengkapi dengan Modbus gateway dan WeatheLink Cable sehingga dapat

diintegrasikan dengan sistem SCADA.

Gambar 20 Ruang control

24

• Panel (gambar 21)

Gambar 21 Panel

• Cara Kerja Sistem

o Kondisi Normal. Dalam kondisi normal (gambar 22), PV inverter akan supply

daya ke grid. Dengan kondisi beban yang ada pada saat ini, surplus daya di-export

ke jaringan PLN. Jika baterai kurang dari 100%, Hybrid Inverter akan charge

baterai sampai penuh.

Gambar 22 Dalam kondisi normal

o Kondisi Grid Fault, Siang Hari (gambar 23). Dalam kondisi PLN padam, Hybrid

inverter akan mendeteksi under frequency dan memutus interkoneksi dengan

PLN. Di saat yang sama, PV inverter akan mendeteksi grid fault dan masuk ke

kondisi off dengan waktu tunggu 30 detik sebelum mencoba sinkronisasi ke grid

kembali.

25

Hybrid inverter akan membentuk grid setelah 5 detik dan mencatu daya ke beban.

Setelah waktu tunggu selesai, PV inverter kembali sinkron dengan grid. Dengan

kondisi beban yang ada sekarang, output PV akan secara otomatis menyesuaikan

dengan pemakaian.

Gambar 23 Kondisi Grid Fault, Siang Hari

o Kondisi Grid Fault, Malam Hari (gambar 24). Dalam kondisi PLN padam, Hybrid

inverter akan mendeteksi under frequency dan memutus interkoneksi dengan

PLN. Dengan kondisi PV inverter off karena tidak ada matahari, maka berlaku

skema Load Shedding.

Skema load shedding berfungsi agar baterai tidak terpakai sampai habis karena

dapat merusak atau mengurangi umur baterai. Skema ini memiliki 4 tingkatan

dengan 4 setpoint SOC (State of Charge) baterai. Jika nilai SoC lebih rendah dari

setpoint 1 maka beban 1 akan dimatikan oleh sistem, dan seterusnya.

26

Gambar 24 Kondisi Grid Fault, Malam Hari

• Biaya yang dibutuhkan untuk pengadaan dan instalasi termasuk testing adalah sebesar

Rp. 1,255,000,000. Rincian pemanfaatan anggaran ini dapat filihat secara jelas pada

Kerangka Acuan Kerja yang dilengkapi dengan spesifikasi teknis untuk keperluan

tender.

• Dalam pelaksanaan pekerjaan pengadaan dan inslalasi PV 10 kWp roof top, perekaya

BPPT secara aktif melakukan monitoring pelaksanaan pekerjaaan instalasi yang

dilanjutkan dengan komissioning dan pelatihan pengoperasian smart grid dengan

system PV 10 kWp roof top. Ftot-foto material dapat dilihat pada gamabr 25,

sedangkan kinerja sistem diberikan pada gambar 26.

a. Modul PV, mounting, dan ballast b. Control Room beserta seluruh material yang di-supply

27

c. Sesi training dan praktek operasi d. Overview Smart Meter

Gambar 25 Foto-foto material

Gambar 26 Kinerja smart grid PV 10 kWp roof top

2.2.1.3 Kajian dynamic pricing dan demand respond

Pengelolaan system kelistrikan memerlukan kesetimbangan antara pasokan dan kebutuhan daya

listrik secara optimal dengan mempertimbangkan sumber-sumber energy yang tersedia secara

kontinu. Salah satu mekanisme untuk menjaga kesetimbangan system kelistrikan tersebut adalah

dengan menerapkan dynamic pricing. Bila pasokan energy listrik yang bersumber dari energy

murah lebih rendah dari kebutuhan, maka harga energy listrik secara otomatis menjadi mahal.

Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi mendukung penerapan Smart Grid

pada system kelistrikan. Meluasnya jaringan internet memungkinkan transparansi harga produksi

energy listrik sehingga konsumen dapat memantau harga listrik dari waktu ke waktu secara real

time. Ketersediaan sinyal harga ini membuka kesempatan bagi konsumen untuk bereaksi terhadap

dinamika harga listrik ini dengan cara mengurangi beban listrik pada saat harga listrik mahal.

Penerapan Smart Grid juga membantu penyerapan energy listrik dari sumber terbarukan

seperti matahari dan angin karena Smart Grid membuat kebutuhan akan energy listrik menjadi

lebih elastic sehingga dapat menyesuaikan dengan pasokan yang dinamis juga. Peralatan listrik di

28

rumah atau gedung yang telah dilengkapi dengan perangkat smart meter akan mampu beradaptasi

dengan kondisi kelistrikan di jaringannya. Peralatan listrik ini akan dikategorikan menjadi dua

kelompok,yaitu: kritikal dan non-kritikal.

Tujuan laporan ini adalah menjelaskan kegiatan observasi dari kelompok Kajian Dynamic

Pricing dan Demand Response pada penggunaan Bahasa Pemrograman Python yang akan

digunakan sebagai alat bantu dalam simulasi dynamic pricing. Penguasaan pada Bahasa

Pemrograman Python akan membantu staff engineer untuk memahami mekanisme/algoritma

pricing untuk diterapkan dalam mekanisme penentuan harga listrik, yang penjelasannya diberikan

sebagai berikut:

a. Paparan. Smart Grid merupakan jaringan system tenaga listrik (dari hulu hingga hilir) yang

menggunakan teknologi system digital untuk memonitoring dan memenaje mentransfer energy

listrik dari semua sumber pembangkit untuk memenuhi kebutuhan beban. Smart grid memakai

produk inovatif dan bersama-sama melayani dengan pemonitoran, kontrol, komunikasi dan self

healing technologies untuk memfasilitasi hubungan dan operasi dari semua generator dan

teknologi yang lebih baik, Selain itu memberikan keleluasaan kepada pelanggan untuk

menentukan bagian dari optimisasi operasi dari sistem. Smart Grid juga menyediakan

informasi dan pilihan bagi pelanggan untuk suplai dan mengurangi dampak lingkungan serta

meningkatkan kehandalan dan keamanan suplai. Dalam paradigm Smart Grid, Demand

Response sangat penting dan salah satu kunci pendekatan. Program demand response banyak

dilakukan pada sector residensial dibandingkan ke kawasan komersial maupun industry

dikarenakan peralatan di perumahan lebih rentan terhadap perubahan tariff harga seperti

mesincuci, pengering, pompa air dan lainnya.

b. Klasifikasi Demand Response. Demand Response menurut Federal Energy Regulatory

Commission adalah perubahan penggunaan energy listrik oleh pengguna dari pola penggunaan

normal biasanya sebagai respon untuk merubah harga listrik setiap saat, atau untuk

pembayaran insentif yang didesain untuk menginduksi energy listrik yang lebih rendah di saat

harga pasar sedang tinggi atau di saat ketidakstabilan sistem. Demand response dapat

memberikan pengaruh seperti:

• Program efisiensi energy dimana DR mengurangi konsumsi, umumnya di saat beban

puncak.

• Program respon harga, dalam program ini terjadi pemindahan konsumsi energy listrik dari

waktu dimana harganya tinggi ke waktu yang harga listriknya rendah.

29

• Peak Shaving, Program ini memerlukan banyak respon selama jam beban puncak dan

focus pada pengurangan penggunaan saat beban puncak.

• Realibility Response, membutuhkan durasi respon tercepat dan terpendek.

• Regulation Response, secara berkelanjutan mengikuti perintah dari menit ke menit dari

jaringan untuk menyeimbangkan antara sistem beban dan pembangkitan.

Demand response sendiri diklasifikasikan menjadi dua yaitu berbasis intensif dan berbasis

harga. Program berdasarkan tariff, menyediakan pengguna dengan perubahan beban dengan

intensif, ada beberapa pendekatan yaitu sebagai control beban langsung, pembatasan beban

dan penawaran permintaan (demand bidding). Sedangkan program berbasis harga, tidak

berurusan dengan demand response, yang manamerupakan alternative harga listrik.

Demand response menyediakan kesempatan kepada konsumen untuk memainkan perannya

dalam operasi dari jaringan listrik dengan mengurangi atau mengubah penggunaan listrik

mereka saat kondisi respon puncak terhadap jangkauan basis waktu atau bentuk lain seperti

intensif. Demand Reponse terus tumbuh dan berkembang. Di dalam demand response sendiri

ada beberapa hal yang patut dimengerti seperti:

• Time of Use (ToU)

• Direct Load Control (DLC)

• Critical Peak Pricing (CPP)

• Peak Time Rebate (PTR)

• Real Time Pricing (RTP)

• Flat Price

• Block Rate Tariff

• Variable Peak Pricing (VPP)

30

Gambar 27 Konfigurasi komunikasi pada Smart Grid.

c. Pendekatan melalui Pemrograman Python. Bahasa pemrograman Python merupakan

bahasa interpretative multiguna. Python lebih menekankan pada keterbacaan kode agar

lebih mudah untuk memahami sintaks. Hal ini membuat Python sangat mudah dipelajari

baik untuk pemula maupun untuk yang sudah menguasai bahasa pemrograman lain.

Bahasa ini muncul pertama kali pada tahun 1991, dirancang oleh seorang bernama Guido

van Rossum. Sampai saat ini Python masih dikembangkan oleh Python Software

Foundation. Bahasa Python mendukung hamper semua system operasi, bahkan untuk system

operasi Linux, hamper semua distronya sudah menyertakan Python di dalamnya. IDE

(Integrated Development Environment) dari Python memiliki fungsi adalah memberikan

fasilitas kepada programmer saat membuat program seperti source code editor build

automation tools dan debugger. Software Anaconda dapat didownload

dihttps://www.continuum.io/downloads. Di dalam instalasi anaconda terkandung Ipython,

jupyter dan spyder yang nantinya akan digunakan untuk membuat simulasi demand response.

Spyder sendiri (gambar 21) merupakan Scientific Python Development Environment dimana

software ini adalah salah satu IDE yang memiliki kemampuan yang sangat baik (power full)

untuk pemrograman python dengan adanya edit lanjutan, pengujian interaktif, debugging dan

fitur introspeksi. Spyder juga merupakan numerical computing environment dimana dapat

mensupport Ipython dan python libraries yang popular seperti NumPy (aljabar linier), Scipy

(pemrosesan sinyal dan gambar) atau matplotlib (plotting interaktif 2D/3D).

31

Gambar 28 Spyder untuk pemrograman Python.

Di dalam Python terdapat kata kunci yang digunakan untuk pemrograman. Ada33 kata

kunci yang digunakan dalam penulisan syntax python. Kecuali True, False dan None, semua

kata kunci menggunakan huruf kecil. Kata kunci yang digunakan dalam penulisan syntax di

antaranya (tabel 3).

Tabel 3 Kata kunci yang digunakan dalam penulisan syntax

2.2.2 Smart grid for rural electrification

2.2.2.1 Kerjasama Kyudenko dalam rangkan penerapan EMS

Dalam rangka untuk meningkatkan kinerja sistem smart micro grid (SMG) Sumba yang pada

saat ini kurang berfungsi dengan maksimal, maka B2TKE-BPPT mengadakan kerja sama

dengan pemerintah Jepang melalui Kementerian Lingkungan Hidup. Selanjutnya

Kementerian Lingkungan Hidup Jepang menunjuk Kyudenko Corporatian untuk

melaksanakan kegiatan tersebut pada tahun 2017 yang secara teknis pelaksanaannya di

lapangan dimulai pada sekitar bulan Agustus. Kyudenko memperkenalkan teknologi energy

32

management systems (EMS) untuk diintegrasikan dengan sistem SMG eksisting. Telah

diketahui bersama bahwa sejak dibangunnya sistem SMG Sumba pada tahun 2012 di desa

Bilacenge, Kabupaten Sumba Barat Daya, pulau Sumba, belum dapat dioperasikan secara

optimal sesuai disain awal karena ada beberapa kendala teknis. Beberapa kendala tersebut

adalah:

a. Kapasitas daya listrik pada jala-jala di daerah Kabupaten Barat Daya masih sangat

terbatas, khususnya pada malam hari, sehingga tidak mampu untuk charging baterai VRB

pada sistem SMG yang membutuhkan charging pada setiap saat (khususnya malam hari).

b. Untuk mengoperasikan smart genset sistem SMG Sumba yang letaknya cukup jauh dari

sistem kontrol di Bilacenge, membutuhkan sarana komunikasi data yang memadai. Pada

saat itu diperlukan komunikasi satelit menggunakan VSAT yang biaya sewa setiap

bulannya cukup mahal, sehingga memberatkan kegiatan di PTKKE-BPPT (pda saat itu).

c. Sering terjadinya trip (mati listrik) pada sisi jala-jala yang disebabkan oleh masalah teknis

(diesel PLN yang sering rusak, beban yang tidak seimbang, dll.) maupun masalah non

teknis (sering terjadi pohon tumbang mengenai kawat jala-jala, kurangnya bahan bakar,

dll..

d. PLN tidak bersedia menyiapkan BBM untuk 2 unit Smart Genset yang merupakan bagian

(sub-sistem) dari sistem SMG Sumba karena merasa bukan milik PLN.

Oleh karena itu secara prinsip, batere VRB belum pernah dioperasikan dalam suatu

system SMG sesuai disain yang telah ditetapkan. Pada akhirnya sub-sistem PV dengan

kapasitas daya 500 kWp dioperasikan terkoneksi langsung dengan jala-jala membentup sistem

PV on Grid. Karena kapasitas daya PV 500 kW terlalu besar untuk kondisi jala-jala di daerah

Kab. Sumba Barat Daya yang hanya mempunyai beban dasar pada siang hari sekitar 1,5 MW,

maka keluaran sub-sistem PV dibatasi pada angka 30% atau sekitar 165 kW.

Kondisi yang cukup memprihatinkan terjadi pada sistem SMG dimana sejak awal

2017, 3 unit inverter sub-sistem PV mengalami kerusakan dari total 5 unit. Dan pada akhirnya

pada pertengan tahun, sekitar Juli 2017 hanya 1 unit inverter yang dapat dioperasikan yang

hanya mampu mendeliveri daya listrik ke jala-jala sekiat 36 kW. Dengan demikian kehadiran

pihak Kyudenko-Japan untuk menerapkan teknologi EMS kepada sub-sistem PV pada SMG

Sumba merupakan waktu yang sangat tepat.

Secara umum lingkup pekerjaan karena adanya kerjasama penerapan teknologi EMS

Kyudenko yang diterapkan pada sistem SMG Sumba dijabarkan sebagai berikut.

33

a. Mempelajari cara kerja PV converter, karakteristik input-output, kapasitas tegangan dan

daya input-output, dan kontrol kendalinya.

b. Mempelajari prinsip kerja PV inverter, teknologi yang digunakan pada konversi DC/AC,

batasan input tegangan, kapasitas daya terpasang, dan jumlah modul yang digunakan.

c. Mempelajari karakteristik listrik battery VRLA Kyudenko, karakteristik charging-

discharging, pengaruh temperatur terhadap life time, kapasitas daya, disain koneksi dan

system sensornya.

d. Mempelajari prinsip kerja dari battery controller yang mengatur 2 unit blok battery

Kyudenko dengan kapasitas total sekitar 1150 kWh. Begitu juga parameter-parameter

kontrol dari sensor yang digunakan.

Hasil pekerjaan dijelaskan sebagai berikut:

a. Konfigurasi EMS. Energy Management System menghasilkan daya dari pembangkit listrik

tenaga surya dan battery yang dikontrol oleh Smart Power Management System (SPM)

berupa sirkuit DC.

Secara garis besar EMS Sumba terdiri dari 3 komponen yaitu Smart Meter Control

System (SMC), Smart Power Management System (SPM), dan Battery Monitoring Unit

(BMU) seperti dapat dilihat pada gambar 22. EMS menerima input daya listrik yang

dihasilkan dari 4 group panel surya dengan kapasitas masing-masing group adalah 100

kw, arus listrik dari setiap group pv tersebut oleh PV Converter yang berkapasitas 25kW

distabilkan menjadikan arus DC 380 V. Listrik yang keluar melaui PV Converter

dikendalikan oleh SPM untuk mengisi storage battery atau menuju inverter untuk

dialirkan ke beban, begitu juga dari battery menuju inverter juga melalui SPM. Terdapat

juga 2 buah AC/DC Converter yang bertugas menerima arus dari generator untuk backup

power.

Ada 12 unit storage battery yang dikendalikan oleh SPM di mana setiap SPM

menangani 6 storage battery. Setiap unit battery memiliki kapasitas 96 kW, di mana

masing-masing terdiri dari 2 x 2v x 24 cell. Setiap unit battery ditangani oleh 3 battery

controller yang terdiri dari 1 master battery controller, dan 2 slave battery controller yang

berkapasitas10 kW. Batery Monitoring Unit (BMU) bertugas untuk memantau status daya

yang tersediadi dalam battery. Monitoring dilakukan oleh BMU bedasarkan data yang

dikirim oleh cellsensor yang terpasang pada setiap unit battery. Arus listrik dari SPM

menuju ke inverteruntuk diubah menjadi arus AC 3 phase 380 V untuk digunakan

menyuplai beban.

34

Gambar 29 Konfigurasi Energy Management System di Sumba

b. Jalur Komunikasi pada Energy Management System Sumba. Komunikasi antara SMC,

SPM, dan BMU di dalam EMS Sumba menggunakan kabel LAN, sedangkan komunikasi

antara PV Converter dan Baterry Controller dalam SPM melaluiprotokol CAN. Smart

meter yang terpasang pada inverter (6 buah) juga saling berkomunikasi menggunakan

kabel LAN (gambar 30).

Gambar 30 Jalur komunikasi untuk data dan kontrol pada EMS Sumba

c. Konfigurasi PV Converter. Ada 16 unit PV Converter yang masing-masing memiliki

kapasitas 25 kW. PV Converter bertugas menstabilkan arus yang dihasilkan dari panel

35

surya menjadi 380 Volt DC. Dari 16 unit PV Converter dibagi menjadi 4 group, di mana

setiap grupnya terdiri dari 1 master dan 3 slave (gambar 31).

Gambar 31 Rak converter

Dari setiap group panel surya menyuplai daya sebesesar 100 kW yang terbagi ke

dalam PV Converter berkapasitas daya 25 kW untuk distabilkan, kemudian dari PV

Converter, arus listrik yang dihasilkan dari PV Converter menuju ke Supply Power

Management (gambar 32).

Gambar 32 Converter

d. Konfigurasi Inverter. Listrik yang keluar melaui PV Converter dikendalikan oleh SPM

untuk mengisi storage battery atau menuju inverter untuk dialirkan ke beban, begitu juga

dari battery menuju inverter juga melalui SPM. Terdapat juga 2 buah AC/DC Converter

untuk backup power dari generator (gambar 33).

36

Gambar 33 Inverter

e. Konfigurasi Battery Controller. Setiap unit battery ditangani oleh 3 battery controller yang

terdiri dari 1 master battery controller, dan 2 slave battery controller yang berkapasitas

10kW. Batery Monitoring Unit (BMU) berfungsi untuk memantau status daya yang

tersedia di dalam battery. Monitoring dilakukan oleh BMU bedasarkan data yang dikirim

oleh cell sensor yang terpasang pada setiap unit battery. Arus listrik dari SPM menuju ke

inverter untuk diubah menjadi arus AC 3 phase 380 V untuk digunakan menyuplai beban

(gambar 34).

37

Gambar 34 Konfigurasi Battery Controller

f. Konfigurasi Battery Storage. Ada 12 unit storage battery yang dikendalikan oleh SPM di

mana setiap SPM menangani 6 storage battery. Setiap unit battery memiliki kapasitas 96

kW, di mana masing-masing terdiri dari 2 x 2V x 24 cell (1 unit 48 cell), (gambar 35).

Gambar 35 Konfigurasi Battery Storage

38

g. SCADA, menampilkan informasi terkait kondisi kelistrikan di SMG Sumba dan

algorithmanya (gambar 36). Dari gambar tersebut, SMG dapat menyuplai ke grid sekitar

176 kW yang berasal dari EMSsebesar 148.2 kW dan Inverter 5 (eksisting) sebesar 36,2

kW. Listrik dari PV yang dihasilkansebesar 113.7 kW dengan radias matahari 830W/m2

Gambar 36 SCADA EMS Kyudenko yang menampilkan

informasi terkait kondisi kelistrikan di SMG Sumba.

h. Persemian pengoperasian teknologi EMS. Ka. BPPT didampingi Setama BPPT dan

beberapa Deputi pada 19 Desember 2017 telah meresmikan pengoperasian teknologi

Energy Management System (EMS) yang dipasang pada Smart Micro Grid Sumba

(gambar 37). Turut hadir dan menyaksikan peresmian tersebut adalah Yoshiaki Tanaka

(Senior Executive Officer Kyudenko), Wakil Bupati Pemkab Sumba Barat Daya, PLN

NTT yang diwakli oleh Kepala Area Jaringan Sumba, beberapa staf Ditjen EBTKE

Kementrian ESDM, Founder PJCI. Teknologi EMS yang diresmikan pengoperasiannya

ini dilengkapi dengan Smart Metering Control System (SMC), Smart Power Management

(SPM) dan Battery Monitoring Unit (BMU) serta Communication and Control Power

Supply System (CCPS)mampu mensuplai energi listrik secara konstan dan stabil ke

jaringan listrik PLN Sumba 200 kW sampai 300 kW pada selang waktu sekitar 6-7 jam

setiap harinya dengan sumber Photovoltaic sebesar 400 kWp.

39

Gambar 37 Peresmian pengoperasian teknologi EMS

2.2.2.2 Penambahan kapasitas daya array PV sebesar 200 kWp

Pilot project demo plant Smart Micro Grid (SMG) di Kabupaten Sumba Barat Daya dengan

kapasitas daya sel surya 500 kWp telah dilaksanakan pembangunannya sejak 2011 oleh

BPPT. Kegiatan ini merupakan langkah awal dari upaya untuk mengadopsi dan menguasai

teknologi smart grid. Targetnya adalah memberikan sarana dalam pengkajian penerapan

teknologi smart microgrid, yang sekaligus kajian pengoperasian sistem kelistrikan dengan

kontribusi yang optimal dari sumber-sumber energi terbarukan, khususnya sumber energi dari

sel surya (atau sel fotovoltaik), yang tersebar dalam sistem ketenagalistrikan, sekaligus

meningkatkan kualitas daya pada jala-jala (jaringan PLN). Konsep rancang bangun dari demo

plan ini adalah untuk memungkinkan penetrasi sistem fotovoltaik(PV) dengan tingkat yang

tinggi, yang pada umumnya penetrasi energi terbarukan non-dispatchable dibatasi hingga

20% dari beban dasar PLN setempat.

40

Setelah dioperasikan sejak 2014, memang harus diakui selama proses pengoperasian

demo plant ini belum dapat dilaksanakan secara optimal karena banyak ditemui kendala-

kendala teknis. Namun demikian demo plant ini juga telah memberikan kontribusi yang

cukup besar terhadap penyediaan enegi listrik di Kab. Sumba Barat Daya. Dari hasil yang

tercatat pada kWh meter ekport-impor dan kWh meter pada peralatan inverter, maka demo

plan ini telah mensuplai energi listrik ke jala-jala PLN sekitar 400 MWh. Nilai ini setara

dengan sekitar 133 kilo liter BBM, apabila diasumsikan setiap liter BBM dengan

menggunakan Genset seperti yang digunakan oleh PLN setempat, akan menghasilkan 3 kWh.

Oleh karena itu setelah dikaji dan dianalisis, maka ada beberapa yang perlu diperbaiki untuk

dioptimalkan. Dalam usaha lebih mengoptimalkan kinerja demo plant SMG Sumba ini, BPPT

bekerja sama dengan pemerintah Jepang melalui Kyudenko Corporation. Direncanakan

pengembangan sistem ini akan mampu mensuplai daya listrik yang kontinu pada angka

sekitar 400 kW pada selang waktu sekitar 6-8 jam perharinya. Kondisi ini dapat dicapai

apabila kapasitas daya fotovoltaik terpasang sekitar 400 kWp. Perlu diketahui bahwa

kapasitas daya fotovoltaik riil saat ini yang ada di SMG Sumba, berdasarkan hasil pengukuran

arus-tegangan (I-V curve) pada string array PV (data sampling) menunjukkan kinerja output

dayanya telah mengalami derating sekitar 43% dari kapasitas daya awal terpasang. Hal ini

berarti dari kapasitas 400 kW yang disepakati bersama pihak Kyudenko, pada saat ini nilai

riilnya hanya berkisar pada angka 175 kWp - 200 kWp. Oleh karena itu untuk memenuhi

daya keluaran hingga 400 kW diperlukan ada penambahan kapasitas daya fotovoltaik baru

yang harus terpasang, yakni pada kisaran 200 kWp. Untuk mendukung kebutuhan tersebut

maka Kepala BPPT melalui Kepala B2TKE untuk menyusun kerangka acuan kerja (KAK):

Pengembangan Sistem SMG Sumba Melalui Penambahan Kapasitas Daya Array PV Jenis

Silikon Kristalin Sebesar 200 kWp beserta instalasinya di Desa Bilacenge, Kabupaten Sumba

Barat Daya, yang rencananya akan dibiayai dari anggaran biaya tambahan melalui Anggaran

Pendapatan dan Belanja Negara Tambahan (APBNP) tahun anggaran 2017.Total biaya yang

dibutuhkan sekitar Rp. 3.500.000.000,-

Maksud dan tujuan dari kegiatan pengembangan sistem SMG Sumba melalui

penambahan kapasitas daya array PV jenis silikon kristalin sebesar 200 kWp adalah sebagai

berikut:

a. Memberikan jaminan kepada pihak Kyudenko yang bekerja sama dengan BPPT melalui

B2TKE dalam pengembangan SMG Sumba bahwa daya array PV yang terpasang akan

41

mampu memberikan daya keluaran hingga 400 kW.

b. Memberikan jaminan kepada PT.PLN Persero setempat bahwa sistem SMG Sumba

nantinya akan mampu memberikan daya listrik yang kontinyu hingga 400 kW pada

rentang waktu sekitar 4 hingga 6 jam per-harinya.

c. Memperbaiki (meningkatkan) kualitas daya pada sistem kelistrikan di daerah kabupaten

Sumba Barat Daya, baik pada sisi ketersediaan daya maupun stabilitas frekwensi

(tegangan) pada jala-jala PLN setempat.

Lingkup kegiatan ini meliputi:

a. Pengadaan dan pengiriman komponen-komponen array PV ke lokasi SMG Sumba di desa

Bilacenge, Kabupaten Sumba Barat Daya.

b. Pembangunan pondasi dan instalasi penyangga modul PV.

c. Penyusunan & pemasangan modul PV dalam unit string array PV berikut wiring (koneksi

kabel)

d. Pembangunan pondasi dan instalasi combiner box

e. Penarikan kabel array PV ke combiner box (bus DC).

f. Penarikan kabel DC (kapasitas besar) dari combiner box ke ruang kontrol

g. Instalasi grounding array PV terhubung pada busbar DC negativedengan nilai resistansi <

1 Ω (dalam bentuk mesh grounding).

Saat ini luas instalasi modul existing PLTS 500 kWp sebesar 134m x 93 m - 12.462

m2. Ini berarti bahwa setiap 100 kWp menempati sekitar 2500 m2. Oleh karena itu untuk

pemasangan PLTS 200 kWp setidaknya membutuhkan luasan area sekitar 5000 m2. Namun

karena modul poly/monocrystalline Silicon, tentu space yang digunakan jauh lebih kecil .

Modul PLTS yang akan dipasang dengan kapasitas 200 kWp berdampingan dengan modul

PLTS existing. Oleh karena itu luasan tersebut disamping membutuhkan lahan baru juga

akan menempati setidaknya 2500 meter lahan modul PLTS existing yang akan dipindahkan,

selama ini kurang optimum. Sehingga hanya membutuhkan lahan bari sekitar 2000 m – 2000

meter. Lahan yang dibutuhkan sudah tersedia seperti pada gambar 38 dan 39.

42

Gambar 38 Area pemasangan PLTS 500 kWp (existing).

Gambar 39 Area pemasangan PLTS 200 kW (baru) + 500 kWp (existing).

Tepat akhir tahun anggaran 2017, instalasi photovltaic sebesar 200 kWp di lokasi

Smart Micro Grid Sumba dari dana APBNP untuk mendukung operasi teknologi EMS sudah

selesai (gambar 40). Direncanakan untuk melakukan test penyambunga output PV tersebut ke

sistem EMS pada 17 Januari 2018.

43

Gambar 40 PLTS 200 kWp dan assesorisnya

44

III. ANALISA CAPAIAN KINERJA

3.1 Pemetaan Hasil Kegiatan

Pemetaan hasil kegiatan smart grid dapat dilakukan antara capaian dengan tahun ini dengan

tahun-tahun sebelumnya dapat dilihat sbb:

a. Smart Microgrid di kawasan PUSPIPTEK (tabel 4)

Tabel 4 Pemetaan hasil kegiatan smart grid di kawasan PUSPIPTEK

2016 2017

Desain Smart Micro Grid Teknologi EBT

10 kW PV rooftop di Gedung Energi

PLTS tahap I sebesar 10 kW dengan Feature:

pelayanan beban kritis dan prioritizing

demand respond

TRL Smart Microgrid di kawasan PUSPIPTEK dapat dilihat pada table 5.

Tabel 5 TRL Smart Microgrid di kawasan PUSPIPTEK

No 0 1 2 3 4 5 ( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau

terpenuhi )

1 x Peralatan, proses, metode dan desain teknik telah diidentifikasi

2 x Proses dan prosedur fabrikasi peralatan mulai diujicobakan

3 x

Perlengkapan proses dan peralatan test / inspeksi diujicobakan didalam lingkungan

produksi

4 x Draft gambar desain telah lengkap

5 x

Peralatan, proses, metode dan desain teknik telah dikembangkan dan mulai

diujicobakan.

6 x Perhitungan perkiraan biaya telah divalidasi (design to cost)

7 x Proses fabrikasi secara umum telah dipahami dengan baik

8 x Hampir semua fungsi dapat berjalan dalam lingkungan/kondisi operasi

9 x Prototipe lengkap telah didemonstrasikan pada simulasi lingkungan operasional

10 x Prototipe sistem telah teruji pada ujicoba lapangan

11 x Siap untuk produksi awal (Low Rate Initial Production- LRIP)

S 0 0 0 2 7 2

S 80.0%

Indikator TKT 7 = TERPENUHI

45

b. Smart Micro Grid Sumba (table 6)

Tabel 6 Pemetaan hasil kegiatan smart grid di Sumba

2012 2013 2014 2015 2016 2017

- Sistem

beropera

si tanpa

VRB

PLTS

dioperasikan

oleh staf PLN

Sistem siap

dioperasikan

PV-diesel

Instalasi PV-

diesel point

to point

access

Pengujian

PV-diesel

point to

point

access.

Disain

system

EMS

Uji coba

teknologi EMS

Gambar 41 Capaian hasil kegiatan smart micro grid Sumba

Realisasi Kinerja pada tahun ini sebagai tahap lanjutan dari apa yang telah dihasilkan

pada tahun lalu, adalah terlaksananya demo plant baik demo plant smart grid 10 kWp PV di

Serpong maupun demo plant teknologi EMS di Sumba dapat dicapai dengan baik..

Realisasi kinerja pada tahun ini berupa terlaksananya demo plant baik demo plant

smart grid 10 kWp PV di Serpong maupun demo plant teknologi EMS di Sumba telah

berhasil dilakukan dan sesuai dengan standar yang berlaku secara Nasional dengan

tersambungnya sistem ke jaringan PLN.

TRL Smart Microgrid Sumba dapat dilihat pada table 7.

46

Tabel 7 TRL Smart Microgrid Sumba

No 0 1 2 3 4 5 ( 0=tidak terpenuhi; 1=20%; 2=40%; 3=60%; 4=80%; 5=100% atau terpenuhi )

1 x Bentuk, kesesuaian dan fungsi komponen kompatibel dengan sistem operasi

2 x Mesin dan peralatan telah diuji dalam lingkungan produksi

3 x Diagram akhir selesai dibuat

4 x Proses fabrikasi diujicobakan pada skala percontohan (pilot-line atau LRIP)

5 x Uji proses fabrikasi menunjukkan hasil dan tingkat produktifitas yang dapat diterima

6 x Uji seluruh fungsi dilakukan dalam simulasi lingkungan operasi

7 x

Semua bahan/ material dan peralatan tersedia untuk digunakan dalam produksi

8 x Sistem memenuhi kualifikasi melalui test dan evaluasi (DT&E selesai)

9 x Siap untuk produksi skala penuh (kapasitas penuh).

0 0 0 0 6 3

86.7%

Indikator TKT 8 = TERPENUHI

3.2 Kendala

Tidak ada kendala yang temui, namun keberhasilan/peningkatan kinerja kegiatan inovasi

teknologi Smart Grid dapat dicapai karena beberapa faktor pendukung antara lain:

a. BPPT memiliki SDM yang kompeten dalam bidang pengembangan teknologi smart grid.

b. BPPT memiliki teknologi dan fasilitas yang mendukung pengembangan teknologi smart

grid.

c. Dukungan dari pihak manufaktur komponen yang diterapkan pada Pilot Plant.

d. Pembelajaran (Lesson Learned) yang diperoleh dari pelaksanaan pengujian yang

berulang, sehingga dapat semakin memahami profil dan karakteristik peralatan/komponen

dari teknologi smart grid yang sebelumnya belum diketahui secara pasti.

3.3 Pengaruh Efisiensi Sumber Daya

Analisis atas efisiensi penggunaan sumberdaya

a. Analisis efisiensi penggunaan sumber daya manusia. Untuk pelaksanaan instalasi dan uji

operasi dilakukan dengan jumlah personil yang optimal sesuai kebutuhan.

b. Analisis efisiensi penggunaan sumber daya keuangan. Penggunan anggaran dilakukan

seefektif mungkin sehingga terget bisa diselesaikan sesuai jadwal.

c. Analisis efisiensi penggunaan sumber daya laboratorium dan peralatan. Sumberdaya

laboratorium diperlukan untuk mengetahui karakteristik PV yang digunakan, sedangkan

peralatan ukur yang digunakan sudah terpasang pada sistem yang bisa dipantau dari jauh.

47

d. Efisiensi Penggunaan Mesin dan Peralatan. Penggunaan mesin dan peralatan adalah objek

dari kegiatan ini, dimana efisiensi dari operasi Mesin dan Peralatan Pilot Plant merupakan

target analisis dan evaluasi dalam kegiatan ini.

Dalam rangka pencapaian target kinerja yang ditetapkan, terdapat beberapa program /

kegiatan yang dilaksanakan meliputi:

a. Peningkatan kompetensi SDM melalui program pelatihan yang didanai melalui program

Riset Pro Kementrian RistekDIKTI.

b. Pemeliharaan fasilitas demo plant sesuai dengan ketersediaan anggaran.

48

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

a. PV rooftop 90 kWp yang akan didesain adalah PV rooftop on grid yang digunakan untuk

meningkatkan kapasitas PV rooftop yang dilaksanakan tahun ini.

b. Lokasi PV rooftop 90 KWP dapat diimplemetasikan di lokasi A sebesar 40 kwp dan

lokasi B dan C sebesar 50 kwp.

c. Untuk Sistem control/SCADA mengunakan PV rooftop 10 kWp yang akan dilaksanakan

tahun ini.

d. Hasil simulasi dengan PVsyst diketahui bahwa untuk jarak antar baris panel surya (pitch)

sebesar 0.02m, bayangan antar baris tidak pernah terjadi sepanjang tahun. Shading

terbesar terjadi di pagi dan sore hari di bulan Desember. Akibat dari shading yang

ditimbulkan tersebut, PLTS kehilangan daya paling banyak sekitar <1% .

e. Weather Station memiliki Spektrum penyebaran frekuensi Vantage Pro2 radio

mentransmisikan dan menerima data hingga 1.000 kaki (300 m) garis pandang apabila

ingin mendapatkan data yang lebih banyak sebaiknya dipasang diradius 300 m. Gedung

621 dan gedung 622.

f. Test kinerja smart micro grid dengan PV 10 kWp roopf top menunjukkan hasil yang

sesuai dengan desain, dimana apabila terjadi gangguan pada sisi grid, maka dapat

dilakukan islanding denga suplai dari sistem baterai untuk melayani beban kritis dan load

shadding. Bila kapasitas baterai mengalami penurunan, maka sebagain beban akan

diputukan dan apabila penuruna berlanjut maka beberapa beban lagi akan mengalami

pemutusan. Bila kapasitas baterai terus mengalami penurunan, mkaka diharapkan genset

dapat mensuplai beban dan mengisi baterai.

g. Instalasi Teknologi EMS di SMGS kerjasama dengan Kyudenko telah selesai dan

diresmikan pada tanggal 19 Desember 2017.

h. Pengujian EMS di SMGS dapat mentransfer daya ke jaringan dengan konstan sehingga

tidak menganggu kestabilan jaringan. Hasil pengujian yang ditampilkan pada SCADA,

SMG dapat menyuplai ke grid sekitar 176 kW yang berasal dari EMSsebesar 148.2 kW

dan Inverter 5 (eksisting) sebesar 36,2 kW. Listrik dari PV yang dihasilkansebesar 113.7

kW dengan radias matahari 830W/m2

i. Instasalasi modul PV tambahan sebesar 200 kWp dengan anggran APBNP diharapkan

dapat meningkatkan output smart micri grid Sumba ke jaringan PLN Sumba.

49

4.2 Saran

a. Diperlukan simulasi flow energy dengan mengunakan software etap untuk menghindari

reverse power apabila PLN padam dan suplai listrik mengunakan genset.

b. Diperlukan control tambahan untuk mengetahui status suplai listrik apakah dari PLN atau

dari genset. Apabila status suplai listrik dari genset, suplai listrik dari PV dialihkan ke

gedung 620 karena digedung tersebut tidak memiliki backup power selain menghindari

reverse power karena kapasitas pv sudah 100 kWp atau lebih dari 50% pengunaan listrik

rata-rata di gedung 625 sebesar 180 kW.

c. Perlu mencari opsi lain untuk komunikasi data sehingga data yang ditampilkan oleh

SCADA yang ada di SMGS dapat pula dilihat untuk dilakukan monitoring dan

pengendalian di kantor BPPT Serpong.

d. Perlu mendalami kinerja teknologi EMS yang ada di SMGS baik perkomponen

pendukung smart grid maupun secara terintegrasi.

50

V. REFERENSI

[1] Technical Document GL100

[2] Technical Document: GL200

[3] Program Manual Smart Grid 2017.

[4] A Guide for Effective Deployment “SMART GRIDS AND RENEWABLES”, The

International Renewable Energy Agency (IRENA), November 2013

[5] SMARTGRIDS - Clouds, Communications, Open Source, and Automation, Edited By

David Bakken Washington State University School of Electrical Engineering and

Computer Science © 2014 by Taylor & Francis Group, LLC

[6] SMART GRID TECHNOLOGY AND APPLICATIONS, © 2012 John Wiley & Sons,

Ltd

[7] Energy Management and Control System: Desired Capabilities and Functionality, ©2008

PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY (PNNL) prepared for UNITED

STATES DEPARTMENT OF ENERGY US DoE)

[8] Ali Keyhani, Mohammad N. Marwali, Min Dai, “Integration of Green and Renewable

Energy in Electric Power Systems”, Copyright © 2010 by John Wiley & Sons, Inc. All

rights reserved.

[9] Nordman, Mikal and Matti Lehtonen, 2001, “TETRA Radio In Monitoring and Control of

Secondary Substations,” IEEE Developments in Power System Protection Conference,

Publication No. 479

Realisasi (Rp.) % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1. Prototype Smart Micro Grid

dengan PVG 10 kWp Di Kawasan

PUSPIPTEK

8. Pilot plant pemanfaatan

teknologi EMS di SMGS

3. Alih teknologi EMS dari

Kyudenko, Jepang

Kegiatan: (5864.001)

Keterangan nomor 1-24 adalah sebagai berikut : 1. Rekomendasi 5. Pengujian 9. Prototype 2. Advokasi 6. Jasa operasional 10. Survei 3. Alih Teknologi 7. Pilot Project 4. Konsultasi 8. Pilot plant

Petunjuk Pengisian Kolom Tabel di atas :

B. ANGGARAN Diisi dengan jumlah DIPA, PNBP dan PHLN sesuai pagu serta realisasinya untuk per kegiatan C. SDM, diisi dengan jumlah tenaga peneliti D. LUARAN, nomor 1-24 merupakan indikator kinerja hasil/luaran kegiatan, diisi jumlah dari masing-masing indikator yang dicapai pada satu tahun anggaran. E. KETERANGAN, Untuk masing - masing luaran sebutkan kode dan uraikan data dan informasi lebih detail.

A. KEGIATAN, diisi dengan nama kegiatan yang ada dibawah unit kerja yang bersangkutan (yang sesuai dengan program unit kerja).

11

1

1

PENGKAJIAN DAN

PENERAPAN

TEKNOLOGI

Inovasi Teknologi Smart

Grid

HASIL PELAKSANAAN KEGIATAN/SUB KEGIATAN TAHUN ANGGARAN 2017

FORM A

No. KODE KEG DAN NAMA KEGIATAN (lampiran 4)

ANGGARAN (dlm ribuan)SDM (org,) BIDANG

LUARAN

KETERANGANPagu (Rp.)

PROGRAM:

(081.06.5864) DIPA 2,323,271,000 2,273,929,000 98

INOVASI TEKNOLOGI SMART GRID

ModulPV, mounting, dan ballast Smart Grid Di

Kawasan PUSPIPTEK

Control Room Smart Grid Di Kawasan PUSPIPTEK

Kinerja Smart Grid Di Kawasan PUSPIPTEK

Algorithma Teknologi EMS di SMGS

Kinerja teknologi EMS di SMGS

PV tambahan 200 kWp di SMGS

Deskripsi : Dalam konsep kota pintar atau “smart city”, penggunaan energi diusahakan seminimal mungkin dan memanfaatkan sumber energi baru dan terbarukan serta meminimalisir emisi karbon. Sistem distribusi yang handal serta kemampuan mensuplai sendiri untuk waktu yang cukup lama, akan meminimalisir biaya investasi transmisi dalam kapasitas yang besar dari sebuah pembangkit yang memiliki rentang jarak distribusi yang cukup jauh. Solusi untuk masalah transmisi dan distribusi saat ini lebih dikenal dengan teknologi smart grid.

Smart grid memakai produk inovatif dan bersama-sama melayani dengan monitoring, kontrol, komunikasi dan self-healing technologies untuk: a. Memfasilitasi lebih baik hubungan dan operasi dari semua

generator dan teknologi. b. Memberikan keleluasaan kepada pelanggan untuk

menentukan bagian dari optimisasi operasi dari sistem. c. Menyediakan pelanggan dengan informasi dan pilihan

untuk suplai. d. Secara signifikan mengurangi dampak lingkungan dari

sistem suplai listrik seluruhnya. e. Menyediakan level peningkatan kehandalan dan kemanan

suplai. Di dunia kelistrikan saat ini pengembangan produk dan

pengembangan sistem di bidang smart grid sedang giat-giatnya digalakkan oleh negara manapun dibelahan dunia. Demikian pula dengan Indonesia, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi saat ini sedang melakukan “PEREKAYASAAN TEKNOLOGI SMART GRID”, yang akan diimplementasikan dengan membangun Demo Plant Smart Grid for Smart City di kawasan PUSPIPTEk – Serpong(smart grid for urban electrification).

Kegiatan lain yang dilakukan adalah melanjutkan pengkajian kinerja dan fungsi dari sistem smart griduntuk menjadi bahan analisis setelah semua perangkat yang membentuk satu sistem sudah terpasang semuanya seperti pada smart micro grid Sumba untuk elektrifikasi pedesaan. Tujuan : a. Melakukan kajian pengembangan teknologi smart grid for

Bidang Lokasi Durasi Tahun ke

: Energi : Jakarta : Jan-Des 2017 : 3

Unit Kerja Koordinator Peneliti Utama Peneliti Alamat Telepon/fax E-mai

MSc, Ir. Nur Aryanto Aryono, cs : Gedung 625, klaster energy, kawasan PUSPIPTEK Serpong, Tangerang Selatan, Banten, Indonesia

: 021-7579.1366/7579.1366 : sekretariatb2tke@gmail.com

Dana DIPA Dana mitra Nama mitra kerja Pengguna

: Rp. 2.323.271.000 :Rp. : :

smart city pada kawasan Puspiptek, Serpong (urban electrification) sebagai kawasan yang mandiri akan energi listrik dan menjadi area percontohan teknologi smart microgrid.

b. Melakukan pengembangan teknologi smart grid dan kajian kinerja pada demo plant smart micro grid Sumba untuk rural electrification

Sasaran a. Tersedianya detail engineering design smart grid for smart

city Kawasan Puspiptek. a. Tersedianya kelayakan operasi smart micro grid yang

mengintegrasikan energi terbarukan di Sumba khususnya PV untuk rural electrification.

Kegiatan : a. Kajian penerapan smart grid for smart city di kawasan

Puspiptek, Serpong. b. Optimasi kinerja smart micro grid Sumba Hasil Kegiatan : a. 1 Prototype Smart Micro Grid dengan PVG 10 kWp Di

Kawasan PUSPIPTEK b. 1 Pilot plant pemanfaatan teknologi EMS di SMGS c. 1 Alih teknologi EMS dari Kyudenko, Jepang

: B2TKE : Prof. Dr. Hamzah Hilal : Ir. Riza MEng. : Dr. Kholid Akhmad MSc, Ir Ifanda