Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid

Pada PLTH, renewable energy yang digunakan dapat berasal dari energi matahari, angin, dan lain-lain yang dikombinasikan dengan Diesel-Generator Set sehingga menjadi suatu pembangkit yang lebih efisien, efektif dan handal untuk dapat mensuplai kebutuhan energi listrik baik sebagai penerangan rumah atau kebutuhan peralatan listrik yang lain seperti TV, pompa air, strika listrik serta kebutuhan industri kecil di daerah tersebut. Dengan adanya kombinasi dari sumber-sumber energi tersebut, diharapkan dapat menyediakan catu daya listrik yang kontinyu dengan efisiensi yang paling optimal.

Contoh sistem PLTH yang mengkombinasikan Tenaga Surya, Tenaga

Angin, dan Diesel Generator

I. Prinsip kerja PLTH Cara kerja Pembangkit Listrik Sistim Hybrida Surya Bayu

dan Diesel sangat tergantung dari bentuk beban atau fluktuasi pemakain energi (load profile) yang mana selama 24 jam distribusi beban tidak merata untuk setiap waktunya. Load profil ini sangat dipengaruhi penyediaan energinya. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka kombinasi sumber energi antara Sumber energi terbarukan dan Diesel Generator atau disebut Pembangkit Listrik Sistem Hibrida adalah salah satu solusi paling cocok untuk sistem pembangkitan yang terisolir dengan jaringan yang lebih besar seperti jaringan PLN.

Urutan kerja PLTH

1. Pada kodisi beban rendah, maka beban disuplai 100% dari baterai dan PV module, selama kondisi baterai masih penuh sehingga diesel tidak perlu beroperasi.

2. Untuk beban diatas 75% beban inverter (tergantung setting parameter) atau kondisi baterai sudah kosong sampai level yang disyaratkan, diesel mulai beroperasi untuk mensuplai beban dan sebagian mengisi baterai sampai beban diesel mencapai 70-80% kapasitasnya (tergantung setting parameter). Pada kondisi ini Hybrid Controller bekerja sebagai charger (merubah tegangan AC dari generator menjadi tegangan DC) untuk mengisi baterai.

3. Pada kondisi beban puncak baik diesel maupun inverter akan beroperasi dua-duanya untuk menuju paralel sistem apabila kapasitas terpasang diesel tidak mampu sampai beban puncak. Jika kapasitas genset cukup untuk mensuplai beban puncak, maka inverter tidak akan beroperasi paralel dengan genset.

Semua proses kerja tersebut diatas diatur oleh System Command Unit yang terdapat pada Hybrid Controller. Proses kontrol ini bukan sekedar mengaktifkan dan menonaktifkan diesel tetapi yang utama adalah pengaturan energi agar pemakain BBM diesel menjadi efisien. Parameter Pemakaian BBM dinyatakan dengan Specified Fuel Consumption (SFC),yaitu besar atau volume bahan bakar untuk dapat menghasilkan energi tertentu dari suatu diesel-generator. Nilai SFC tergantung efisiensi engine dan berapa persen daya yang dipikul oleh engine terhadap kapasitas maksimumnya, yang nilainya antara 0.25 - 0.5 liter/kWh. NIlai optimum diperoleh saat pembebanan genset 75%-80%

II. Contoh aplikasi PLTH a. embangkit listrik tenaga angin

Energi angin merupakan salah satu potensi energi terbarukan yang dapat memberikan kontribusi signifikan terhadap kebutuhan energi listrik domestik, khususnya wilayah terpencil. Pembangkit energi angin yang biasa disebut Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini bebas polusi dan sumber energinya yaitu angin tersedia di mana pun, maka pembangkit ini dapat menjawab masalah lingkungan hidup dan ketersediaan sumber energy. Namun dalam pemasagannya kita harus memperhatikan seberapa besar potensi angina di tempat bersangkutan.

Dari data Blueprint Energi Nasional, Departemen ESDM RI dapat dilihat bahwa potensi PLTB di Indonesia sangat menarik untuk dikembangkan karena dari potensi sebesar 9,29 GW, baru sekitar 0,5 GW yang dikembangkan, yang berarti baru sekitar 5,38%. Secara implisit, hal ini menyiratkan bahwa jumlah penelitian dan jumlah peneliti yang tertarik mengembangkan teknologi ini masih sangat sedikit. Prospek pengembangan teknologi ini masih sangat tinggi. Beberapa wilayah di Indonesia disinyalir dapat berkontribusi besar terhadap penggunaan pembangkit listrik tenaga angin diantaranya wilayah NTT, Maluku, dan beberapa wilayah Indonesia bagian timur.

Namun dari survey dan studi literatur dari Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), pengembangan teknologi Pembangkit listrik Tenaga Angin di Indonesia menghadapi beberapa masalah penting yang harus dipecahkan karena menghambat pengembangan dan mengurangi minat masyarakat untuk memakai energi angin ini, yaitu:

1. Rendahnya distribusi kecepatan angin di Indonesia. Daerah di Indonesia rata-rata hanya memiliki kecepatan angin pada kisaran 2,5 – 6 m/s.

2. Besarnya fluktuasi kecepatan angin di Indonesia. Yang berarti profil kecepatan angin selalu berubah secara drastis dengan interval yang cepat.Peta persebaran potensi angin Indonesia. Dapat dilihat

bahwa distribusi kecepatannya relatif rendah.Dengan rata-rata kecepatan angin yang rendah, generator

yang dipasang harus dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang rendah (yang kemungkinan terjadinya paling besar). Masalahnya, karena fluktuasi kecepatan angin di Indonesia cukup besar, kecepatan angin sering melonjak tinggi selama beberapa saat. Jika kita merancang generator untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin rendah, generator tidak akan kuat menahan kecepatan angin yang tinggi. Akibatnya generator akan rusak.

Maka dari itu, biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia tidak dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan rendah yang kemungkinan terjadinya paling besar tersebut. Biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang sedikit lebih tinggi daripada kecepatan rendah yang dimaksud tadi.

Namun solusi ini menghadapi masalah baru yaitu turbin tidak akan berputar dengan baik pada kecepatan yang sangat rendah (yang sering terjadi juga karena besarnya fluktuasi). Akibatnya daya tidak terbangkitkan pada kecepatan rendah. Maka sistem turbin angin di Indonesia sering tidak menghasilkan daya (karena kecepatan sangat rendah cukup sering terjadi).

b. Pembangkil Listrik Tenaga SuryaPembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Indonesia,

paling populer digunakan untuk listrik pedesaan (terpencil), system seperti ini populer dengan sebutan SHS (Solar Home System). SHS umumnya berupa system berskala kecil, dengan menggunakan modul surya 50-100 Wp (Watt Peak) dan menghasilkan listrik harian sebesar 150-300 Wh. Karena skalanya yang kecil, system DC (direct current) lebih disukai, untuk menghindari losses dan self consumption akibat digunakannya inverter.

Konfigurasi SHS seperti diagram dibawah ini:

Karena systemnya yang kecil dan dipasang secara desentralisasi (satu rumah satu pembangkit, sehingga tidak memerlukan jaringan distribusi) SHS ideal digunakan untuk listrik di pedesaan dimana jarak rumah satu dengan lainnya berjauhan, dan keperluan listriknya relatif kecil, yakni hanya untuk memenuhi kebutuhan dasar (lampu). Meskipun secara pengertian SHS dapat saja berupa system yang besar (sejauh masih digunakan untuk listrik rumah), namun kebanyakan orang cenderung tidak menggunakan istilah SHS untuk system yang menggunakan modul lebih besar dari 100Wp (atau produksi energi harian >400Wh). Kecilnya listrik yang dapat disediakan oleh SHS (kecil menurut definisi orang kota yang sering menggunakan listrik jauh diatas produksi SHS, padahal bagi orang desa listrik sejumlah itu sangat bermanfaat, karena dibandingkan lampu minyak tanah, yakni lampu teplok/petromak), ditambah lagi dengan relatif sulitnya mencari peralatan elektronik rumah tangga (TV, Radio/Tape dll) yang menggunakan system DC, membuat SHS tidak menarik untuk penggunaan di desa-desa dekat kota atau di perkotaan, dimana kebutuhan listrik sudah tidak melulu hanya untuk lampu penerangan.

Meskipun belum ada batasan yang jelas, PLTS yang menggunakan modul surya lebih dari 100Wp (Output energi >400Wh), dan oleh karenanya lebih memungkinkan digunakan system AC (Alternating current; karena listrik yang dapat digunakan setelah dikurangi losses dan self consumption inverter masih cukup memadai), dalam tulisan ini, termasuk dalam kategori PLTS skala menengah-besar. PLTS pada skala ini umumnya tidak lagi menggunakan system desentralisasi, tetapi menggunakan system sentralisasi ( dus menggunakan jaringan distribusi), dan dikombinasikan dengan system pembangkit lainnya.