BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN
DATA DAN PEMBAHASAN
4.3 Konfigurasi dan Analisis Optimasi Pembangkit Listrik
4.3.2 Analisa Konfigurasi Sistem Optimal
Dari hasil simulasi yang dilakukan dengan memberikan input konfigurasi sistem dan data komponen yang dipakai di dalamnya, maka dihasilkan beberapa perbandingan dari parameter yang telah ditentukan sebelumnya. Dalam hasil simulasi yang dilakukan oleh Homer Energy, dapat dilihat konfigurasi sistem teroptimal. Hasil Konfigurasi teroptimal yang didapat yaitu tanpa menggunakan wind turbin dikarenakan selain biaya modal untuk membangun wind turbin yang lebih besar, penyebab lainnya yaitu potensi kecepatan Angin di Pulau Ketapang kurang efektif sebagai pembangkit listrik tenaga Angin untuk menggerakkan wind turbine, dimana diketahui potensi kecepatan angin rata-rata di Pulau Ketapang dalam 1 tahun hanya sebesar 2,355 m/s sedangkan kecepatan yang dibutuhkan rata rata wind turbin yang dijual di luar negeri atau dalam negeri mempunyai spesifikasi dapat memutar wind turbin (start-up) dengan minimal kecepatan 3 m/s. Maka untuk merancang sebuah pembangkit listrik menggunakan wind turbin yang optimal di lokasi penelitian maka memerlukan type wind turbin yang mempunyai spesifikasi untuk dapat memutar wind turbin dengan kecepatan yang sangat rendah.
Pada penelitian ini mengggunakan Wind Turbin tipe HY-1000 dengan nilai daya 1000 W (1kW) dengan membutuhkan kecepatan angin sebesar 12 m/s untuk menghasilkan daya yang optimal. Namun Wind Turbine HY-1000 ini mempunyai spesifikasi start-up kecepatan angin yang rendah dibanding jenis wind turbin yang lain yaitu sebesar 2 m/s, sehingga dengan kecepatan angin sebesar 2 m/s turbin dapat menghasilkan energi istrik. Hubungan besarnya daya keluaran pada Wind Turbin dengan kecepatan angin dapat dilihat padaTabel 4.11 Di bawah ini.
Gambar 4.17 Grafik Produksi Wind Turbin HY-1000
Berdasarkan data kecepatan angin di Pulau Ketapang serta memperhatikan kurva daya dan grafik produksi dari wind turbin maka daya maksimum yang akan dibangkitkan oleh wind turbin hanya sebesar 0.40 kW atau sebesar 400 Watt itupun terjadi untuk hari-hari tertuntu karna kecepatan angin yang tidak stabil, selain itu pada grafik produksi dapat
rata-rata kecepatan angin di Pulau Ketapang dalam 1 tahun sangat kecil. Hasil dari simulasi optimalisasi sistem pembangkit PLTH total produksi dari Wind Turbin hanya sebesar 109 kWh per tahun (produksi 0% dari seluruh total pembangkit), sedangkan total Produksi dari PV sebesar 57,720 kWh per tahun (produksi 100% dari seluruh pembangkit).
Gambar 4.18 Produksi listrik pada masing-masing pembangkit
Dari gambar diatas konsumsi beban listrik sebesar 26,697 kWh per tahun, sehingga dengan menggunakan PV saja sebenarnya sudah bisa untuk memenuhi kebutuhan listrik penduduk Pulau Ketapang. Berdasarkan apa yang sudah di sebutkan sebelumnya dan mengacu kepada konfigurasi terbaik sistem yaitu memiliki Net Present Cost (NPC) paling kecil, maka untuk membuat sistem pebangkit listrik dari sumber energi terbarukan yang cocok untuk kondisi di Pulau Ketapang yaitu hanya menggunakan PV. 4.3.3 Hasil Pembangkit Sistem Optimal
Dari hasil kalkulasi perangkat lunak Homer yang didapat berdasarkan input data pada setiap perancangan masing-masing komponen yang digunakan dalam sistem pembangkit, dalam hal ini hasil sistem pembangkit teroptimal adalah menggunakan pembangkit yang bersumber dari PV 30 kW, 120 battery S6CS25P, Converter 30 kW. Dari hasil kalkulasi HOMER akan diperoleh hasil kelistrikan pada sistem berupa produksi listrik, konsumsi beban listrik, Quantity (kuantitas). Adapun hasil kelistrikan pada sistem pembangkit teroptimal adalah seperti pada Gambar 4.19 di bawah ini.
Gambar 4.19 Daya dan Produksi Listrik dari Sistem PV
Pada gambar di atas tampak bahwa total daya yang dihasilkan pembangkit sebesar 57,720 kWh/tahun, yang merupakan (100%) dari jumlah daya produksi PV array. Dengan konsumsi listrik sebesar 26,718 kWh/tahun (100%). Excess electricity atau kelebihan energi dari sistem ini adalah sebesar 21,068 kWh/tahun (36.5%), dengan kata lain energi listrik tidak digunakan yang dihasilkan sistem Surya sebesar 36.5% (21,068 kWh/tahun).
Produksi listrik tidak selalu sama untuk setiap bulannya. Karena pembangkit utama listrik adalah PV, maka akan sangat dipengaruhi oleh intensitas radiasi matahari. Dapat dilihat pada gambar 4.19 bahwasannya ketika musim panas produksi listrik yang dibangkitkan akan lebih besar daripada ketika musim penghujan. Begitupun sebaliknya pada musim penghujan akan lebih sering terjadi penurunan intensitas rasiasi matahari yang disebabkan karena sering adanya mendung maupun hujan.
Gambar 4.20 Grafik produksi PV dan konsumsi listrik
Pada grafik diatas merupakan grafik produksi energi dari PV yang telah dibangkitkan dan konsumsi listrik (beban listrik) oleh system di Dusun Pulau Batu, Pulau Ketapang tertampil dalam Gambar 4.20. Kolom atas merupakan kolom dimana produksi listrik dari PV dibangkitkan (warna kuning), dan (warna Biru) merupakan grafik beban listrik.
Pada kolom atas, garis kuning menunjukan produksi listrik yang dibangkitkan oleh PV mulai dari jam 06:00 sampai dengan jam 18:00, dari grafik diketahui PV belum menggunakan battery sehingga ketika malam hari grafik PV akan menjadi nol untuk itu PV harus menggunakan battery agar bisa menyimpan energi yang dihasilkan PV bisa digunakan pada malam hari.
Gambar 4.21 Grafik input battery dan output inverter
Dari grafik (warna hijau) merupakan input battery, (warna biru) dikolom atas merupakan beban listrik, dan (warna ungu) di kolom bawah merupakan output inverter. Dapat dilihat yaitu pada saat PV (warna kuning) menghasilkan produksi listrik di jam 06:00 sampai 18:00, maka dari produksi PV tersebut akaan disimpan ke battery, kemudian keluaran dari battery masih menghasilkan output DC dan di konversikan ke AC (wana Ungu) menggunakan inverter untuk mensuplay beban listrik penduduk di Dusun Pulau Batu Pulau Ketapang. pada saat PV tidak memproduksi listrik di jam 18:00 ,maka untuk produksi listrik di topang sepenuhnya dengan menggunakan battery dalam penyediaan energi listrik untuk mensuplay beban listrik.
Pada gambar 4.19 Unmet electric load atau listrik yang belum terpenuhi sebesar 0.000571 kWh/yr (0.0%) dan Capacity shortage atau kekurangan kapasitas sebesar 0,00 Kwh/yr (0,0%). Kekurangan energi listrik sebesar 0,000571 kWh/yr dengan (0,0%) tersebut dapat dikatakan tidak ada atau masih dikatakan dalam batas kebutuhan listrik masih terpenuhi. Dapat dilihat pada gambar 4.23 grafik tentang kekurangan energi listrik pada sistem.
Gambar 4.22 Grafik kekurangan energi listrik
Grafik diatas menunjukkan tidak ada kekurangan listrik atau Unmet Load (warna merah) selama 1 tahun pada sistem pembangkit, sehingga artinya dari hasil sistem pembangkit dapat memenuhi kebutuhan listrik (beban listrik) selama 1 tahun ataupun setap harinya selama 24 jam. Namun dalam sebuah sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) sangat berpengaruh pada intensitas cahaya matahari sehinga pada saat cuaca mendung maka produksi PV juga akan rendah sehingga kondisi pengisian (charge) battery akan berpengaruh atau tidak akan maksimal seperti pada Gambar 4.23 Grafik hubungan produksi listrik dengan kondisi pengisian battery.
Pada grafik di atas adalah contoh sampel dari kondisi radiasi matahari yang kecil sehingga produksi energi listrik dari PV rendah (warna kuning) yaitu terjadi berturut-turut di bulan November pada tanggal 18, 20 dan 21, dengan kondisi tersebut sehingga juga mempengaruhi kondisi charge battery (warna hitam) dapat dilihat pada grafik di atas. Sehingga pada saat kondisi cuaca musim penghujan yang ekstrim (lebih dari 4 hari cuaca mendung) untuk mengatasi ketersediaan energi pada battery maka pengoperasian pembangkit dalam mensuplay beban tidak dilakukan selama 24 jam. Namun kemungkinan terjadinya cuaca hujan ekstrim di lokasi penelitian sangat kecil, mengingat bedasarkan dari melihat data intensitas cahaya matahari pada lokasi penelitiaan.
Dengan aplikasi Surya sebagai salah satu pembangkit yang mengaplikasikan renewable energy. Keunggulan dari renewable energy adalah pasokan energi yang akan terus selalu ada dan emisi gas buangnya yang ramah lingkungan dan mengurangi pemakaian sumber daya fosil yang semakin hari semakin menipis.
Perancangan sistem Surya ini memiliki konfigurasi yang dihasilkan pembangkit Surya/Diesel memiliki renewable fraction yang dihasilkan adalah 1.00, artinya 100% pembangkit energi pada Dusun Pulau Batu, Pulau Ketapang menggunakan energi terbarukan. Renewable fraction yaitu rasio dari pembangkit energi terbarukan. Sehingga efeknya emisi yang dihasilkan tidak ada.
