Bertitik tolak dari hasil kajian mengenai potensi sumber energi terbarukan, neraca energi, kelayakan finansial pemanfaatan sumber energi terbarukan, dampak lingkungan, dan keterkaitan antar elemen dalam pengeloaan energi di Nusa Penida, maka disusun model pengelolaan energi berwawasan lingkungan di Nusa Penida yang diberi nama Model Renewable Energy Nusa Penida disingkat dengan RE-Nusa. Model tersebut terdiri atas 3 submodel, yaitu (1) submodel potensi sumber energi terbarukan, (2) submodel neraca energi, dan (3) submodel dampak lingkungan. Hasil kajian mengenai kelayakan finansial dan keterkaitan antar elemen merupakan faktor kondisional (yang juga dapat dijadikan komponen kebijakan) dalam simulasi model. Struktur model RE-Nusa disajikan pada Lampiran 14 sedangkan koefisien dan persamaan masing-masing variabel disajikan pada Lampiran 15.
9.1.1. Submodel Potensi Sumber Energi Terbarukan
Potensi sumber energi terbarukan di Nusa Penida yang terdiri atas tenaga angin, radiasi matahari, dan bahan bakar nabati disamping diprediksi secara kumulatif, juga perlu diprediksi variasinya antar waktu. Sebagaimana dikemukakan pada Bab Potensi Sumber Energi Terbarukan, bahwa baik kecepatan angin dan lama peninaran maupun produktivitas tanaman jarak pagar bervariasi pada setiap bulannya.
Bertitik tolak dari variasi kecepatan angin dan karakteristik PLTB yang mengalami penurunan efisiensi teknis secara periodik, maka dinamika kedua elemen tersebut juga diakomodasi dalam mendeskripsikan potensi tenaga angin sebagai sumber energi.
Mengacu kepada lama penyinaran dan rata-rata radiasi matahari, maka prakiraan potensi radiasi matahari sebagai sumber energi di Nusa Penida pada setiap bulannya tidak sama. Besar energi listrik yang dihasilkan dari pemanfaatan radiasi matahari tentu sangat tergantung kepada lama penyinaran dan kapasitas PLTS yang dibangun.
Untuk mendeskripsikan potensi BBN sebagai sumber energi, dinamika produksi tanaman jarak pagar dipengaruhi oleh variasi musim antar bulan, potensi lahan, dan rendemen minyak dari biji jarak pagar sangat berperan.
Dinamika yang terbentuk sebagai hasil integrasi berbagai elemen tersebut direpresentasikan melalui submodel Potensi Sumber Energi Terbarukan ( Gambar 9.1).
Ke ce p a t a n An g in Simp u l An g in Te n a g a An g in Ra d ia si Ma t a h a ri La ma Pe n yin a ra n Ko n ve rsi Te n a g a An g in Te n a g a Ma t a h a ri Lu a s La h a n
Pro d u ksi Bij i Ja ra k Re n d e me n Min ya k
Pro d u ksi BBN
Ko n ve rsi List rik BBN List rik BBN Ko n ve rsi vo lu me Po t e n si Te n a g a Ala m Te n a g a BBN Pe n g e mb a n g a n Ta n Ja ra k Lu a s Ta n Ja ra k Pe rke mb a n g a n Lu a s Ta n Ja ra k Pt e n si La h a n Ha rg a b ij i Ja ra k Pro d u kt ivit a s Ja ra k Pe n in g ka t a n Pro d u kt ivit a s Au xilia ry_ 1 Potensi Lahan
Gambar 9.1 Submodel potensi sumber energi terbarukan.
Sub model potensi sumber energi terbarukan dibangun berdasarkan persamaan matematik sebagai berikut :
TB = KA*KTA*JSA ...(9.1) Dimana :
TB = tenaga angin KA = kecepatan angin KTA = konversi tenaga angin JSA = jumlah simpul angin
TM = LP*IRM ...(9.2) Dimana :
TM = tenaga matahari LP = lama penyinaran
BBN = PBJ*RMJ*VMJ ...(9.3) Dimana :
BBN = bahan bakar nabati PBJ = produksi biji jarak RM = rendemen minyak jarak VMJ = konversi volume minyak jarak
PBJ = PVJ*LLJ ...(9.4) Dimana :
PVJ = produktivitas jarak LLJ = luas lahan usahatani jarak
PVJ = (FrPPVJ * PVJ) ...(9.5)
LLJ = (FrPLJ * LLJ) ...(9.6) Dimana :
FrPPVJ = fraksi pertumbuhan produktivitas jarak FrLLJ = fraksi pertumbuhan luas lahan usahatani jarak
Data dasar yang digunakan untuk mendeskripsikan potensi sumber energi terbarukan disajikan pada Tabel 9.1.
Tabel 9.1. Data dasar untuk mendeskripsikan potensi sumber energi terbarukan
No. Peubah Data
Dasar
Tahun Dasar
Sumber Data
1. Intensitas radiasi matahari (w/m2) 800 - Rostyono,1998
2. Rendemen minyak jarak pagar (%) 25 - Hambali, et al. 2007
3. Produktivitas awal jarak pagar
(kg/ha)
200 2009 PUSLITBANGBUN, 2006
4. Program pengembangan tanaman jarak (ha)
1.000 -
9.1.2. Submodel Neraca Energi
Submodel neraca energi merepresentasikan integrasi antar elemen di sisi permintaan, antara lain perkembangan jumlah konsumen (rumah tangga dan komersial)
dan tingkat penggunaan listrik per unit konsumen, dan di sisi penyediaan antara lain perkembangan daya yang dihasilkan oleh PLTD, PLTB, dan PLTS pendukung unit jaringan listrik Nusa Penida. Struktur submodel neraca energi disajikan pada Gambar 9.2. Be ba n Punca k U J N usa N e r a ca Listr ik N usa D a y a Ma m pu U J N usa Da ya PLTD Da ya PLTD Ku t a mp i Da ya PLTD Ju n g u t Ba t u Da ya Me sin K1 Da ya me sin K2 Da ya Me sin K3 Da ya me sin K4 Da ya Me sin K5 Da ya me sin K6 -8 Da ya Me sin J1 Da ya Me sin J2Da ya Me sin J3 % Pe n u ru n a n Da ya DAYA PLTB % Pe n u ru n a n Da ya PLTB % Pe n u ru n a n Efisie n si Mo d u l Pe n u ru n a n Da ya PLTB Da ya PLT Su rya Pe n u ru n a n Da ya PLT Su rya Pe n u ru n a n Da ya PLTD Pe n a mb a h a n PLT Su rya Pe n a mb a h a n PLTB 1 -2 Pe n a mb a h a n Da ya PLTD Da ya PLTD Te rp a ka i Sa vin g Da ya PLTD N e r a ca Me sin K1 O ut PLT An g in 1 PLT An g in 2 PLT An g in 3 -9 Ka p a sit a s PLT Su rya Pe n a mb a h a n PLTB3 -9 Ra t e _ 2 PLT An g in 1 0 -1 7
Gambar 9.2 Sruktur submodel neraca energi.
Sub model neraca energi dibangun berdasarkan persamaan matematik sebagai berikut : NL = DM-BP ...(9.7) Dimana : NL = neraca listrik DM = daya mampu BP = beban puncak
BP = 2e-05t5 – 0,000t4 + 0,009t3 – 0,205t2 + 15,70t + 1351 ...(9.8) Dimana : t = waktu
DM = DTD + DTB + DTM ...(9.9) Dimana :
DTD = daya pembangkit listrik tenaga diesel DTB = daya pembangkit listrik tenaga angin DTM = daya pembangkit listrik tenaga matahari
Data dasar yang digunakan untuk mendeskripsikan neraca energi disajikan pada Tabel 9.2.
Tabel 9.2. Data dasar untuk mendeskripsikan neraca energi
No. Peubah Data
Dasar
Tahun Dasar
Sumber Data
1. Daya mesin K1 (kW) 400 2007 PLN UJ Nusa Penida
2. Daya mesin K2 400 2007 PLN UJ Nusa Penida
3. Daya mesin K3 600 2007 PLN UJ Nusa Penida
4. Daya mesin K4 0 2007 PLN UJ Nusa Penida
5. Daya mesin K5 65 2007 PLN UJ Nusa Penida
6. Daya mesin K6-8 280 2007 PLN UJ Nusa Penida
7. Daya mesin J1 180 2007 PLN UJ Nusa Penida
8. Daya mesin J2 15 2007 PLN UJ Nusa Penida
9. Daya mesin J3 130 2007 PLN UJ Nusa Penida
10. Kapasitas PLT Angin 1 dan 2 (kW) 80 2007 Observasi lapang
11. Kapasitas PLT Angin 3-9 (kW) 560 2009 Observasi lapang
12. Kapasitas PLT Surya (kW) 32,4 2009 Observasi lapang
9.1.3. Submodel Dampak Lingkungan
Dalam mendesain model RE-Nusa, dampak lingkungan pemanfaatan sumber energi terbarukan dijadikan satu submodel yang merepresentasikan integrasi berbagai elemen dalam proses pembangkitan energi listrik yang bersumber dari tenaga alam, meliputi tenaga angin, matahari, dan BBN yang dalam hal ini adalah minyak jarak pagar. Penentuan koefisien hubungan antar elemen didalam sub model dan dengan elemen submodel lain di dalam model pengelolaan energi, diturunkan (derived) dari hasil pengukuran dan analisis laboratorium. Struktur submodel dampak lingkungan disajikan pada Gambar 9.3.
Ja m p e rb u la n Ko n t rib u si PLTB Ko n t rib u si PLTS DAYA PLTB % Emisi PLTS % Emisi PLTB % Emisi CO BBN List rik PLTS Pe rb u la n List rik PLTB Pe rb u la n Ko n t rib u si BBN % Pe n u ru n a n Emisi CO Pe n g h e ma t a n So la r Ko n ve rsi So la r % Pe n u ru n a n Emisi NOx % Pe n u ru n a n Emisi SOx % Pe n u ru n a n Pa rt ike l % Emisi NOx BBN % Emisi SOx BBN % Emisi Pa rt ike l BBN Ko n s Aw a l CO Ko n s Aw a l NOx Ko n s Aw a l SOx Ko n s Aw a l Pa rt ike l Pe n u ru n a n Ko n s Pa rt ike l Pe n u ru n a n Ko n s SOx Pe n u ru n a n Ko n s NOx Pe n u ru n a n Ko n s CO Da ya PLT Su rya List rik BBN Pro d UJ Nu sa Ra t e Pe rt u mb Pro d Pe rt u mb Pro d List rik
He ma t Bia ya BBM Ha rg a So la r List rik PLTB Pe rt a h u n List rik PLTS Pe rt a h u n List rik BBN Pe rt a h u n Jml Emisi CO2 Emisi CO2 Pe r kW h Emisi CO2 RE-Nu sa
Emisi CO2 Ta h u n a n RE-Nu sa
Emisi CO2 Ta h u n a n So la r
Pe n u ru n a n CO2
Gambar 9.3 Struktur submodel dampak lingkungan.
Sub model dampak lingkungan dibangun berdasarkan persamaan matematik sebagai berikut :
PKCO = KACO – PPCO ...(9.10) Dimana :
PKCO = penurunan konsentrasi CO KACO = konsentrasi awal CO PPCO = % penurunan emisi CO
PKNO = KANO – PPNO ...(9.11) Dimana :
PKNO = penurunan konsentrasi NOx KANO = konsentrasi awal NOx PPNO = % penurunan emisi NOx
PKSO = KASO – PPSO ...(9.12) Dimana :
PKSO = penrunan konsentrasi SOx KASO = konsentrasi awal SOx PPSO = % penurunan emisi SOx
PKP = KAP – PPP ...(9.13) Dimana :
PKP = penrunan konsentrasi partikel KAP = konsentrasi awal partikel PPP = % penurunan emisi partikel
PPCO = (FrCOTB*KLTB) + (FrCOTS*KLTS) + (FrCOBN*KLBN)..(9.14) Dimana :
FrCOTB = fraksi penurunan emisi CO pembangkit listrik tenaga angin KLTB = kontribusi produksi listrik tenaga angin
FrCOTS = fraksi penurunan emisi CO pembangkit listrik tenaga matahari KLTS = kontribusi produksi listrik tenaga matahari
FrCOBN = fraksi penurunan emisi CO BBN terhadap solar KLBN = kontribusi produksi listrik BBN
KLTB = LTB/LUJ * 100% ...(9.15)
KLTS = LTS/LUJ * 100% ...(9.16)
KLBN = LBN/LUJ * 100% ...(9.17) Dimana :
LTB = produksi listrik tenaga angin LTS = produksi listrik tenaga matahari LBN = produksi listrik BBN
PPNO = (FrNOTB*KLTB) + (FrNOTS*KLTS) + (FrNOBN*KLBN)..(9.18) Dimana :
FrNOTB = fraksi penurunan emisi NOx pembangkit listrik tenaga angin FrNOTS = fraksi penurunan emisi NOx pembangkit listrik tenaga matahari FrNOBN = fraksi penurunan emisi NOx BBN terhadap solar
PPSO = (FrSOTB*KLTB) + (FrSOTS*KLTS) + (FrSOBN*KLBN)...(9.19) Dimana :
FrSOTB = fraksi penurunan emisi SOx pembangkit listrik tenaga angin FrSOTS = fraksi penurunan emisi SOx pembangkit listrik tenaga matahari FrSOBN = fraksi penurunan emisi SOx BBN terhadap solar
PPP = (FrPTB*KLTB) + (FrPTS*KLTS) + (FrPBN*KLBN)...(9.20) Dimana :
FrPTB = fraksi penurunan emisi partikel pembangkit listrik tenaga angin FrPTS = fraksi penurunan emisi partikel pembangkit listrik tenaga matahari FrPBN = fraksi penurunan emisi partikel BBN terhadap solar
Data dasar yang digunakan untuk mendeskripsikan penurunan beban lingkungan disajikan pada Tabel 9.3.
Tabel 9.3. Data dasar untuk mendeskripsikan penurunan beban lingkungan
No. Peubah Data
Dasar
Tahun Dasar
Sumber Data
1. Emisi CO2 PLTD-solar (kg/kWh) 1,10 2007
2. Selisih Emisi CO-BBN terhadap solar (%) 25,00 2007 Data primer
3. Selisih Emisi SOx-BBN terhadap solar (%) 50,00 2007 Data primer
4. Selisih Emisi NOx-BBN terhadap solar (%) 70,65 2007 Data primer
5 Selisih Emisi partikel-BBN terhadap solar (%) 35,77 2007 Data primer
6 Konsentrasi awal CO (µg/m3) 483,019 2007 PPLH UNUD
7 Konsentrasi awal SOx (µg/m3) 37,231 2007 PPLH UNUD
8 Konsentrasi awal NOx (µg/m3) 22,326 2007 PPLH UNUD