TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Teknologi DG yang Dapat Dikembangkan di Indonesia
Beberapa jenis teknologi DG yang dapat dikembangkan di Indonesia adalah mikrohidro, bahan bakar nabati, biomassa, energi angin, tenaga surya, energi hybrid (angin dan surya), pasang surut, dan panas bumi.
2.4.1 Pembangkit listrik tenaga mikrohidro
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan energi air sebagai penggeraknya, misalnya saluran irigasi, sungai atau air terjun dengan cara memanfaatkan tinggi terjunnya (head) dan jumlah debit airnya. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sebagai sumber daya penghasil listrik memiliki kapasitas aliran maupun ketinggian ter-tentu. Semakin besar kapasisitas aliran maupun ketinggiannya maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Pembangkit tenaga mikrohidro bekerja dengan cara memanfaatkan semak-simal mungkin energi potensial air. Energi ini secara perlahan diubah menjadi energi kinetik saat melalui nosel yang ditembakkan untuk memutar sudut-sudut turbin. Energi mekanis dari putaran turbin akhirnya diubah menjadi energi listrik melalui putaran generator.
Karena besar tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pa-da tinggi jatuh pa-dan debit air, maka total energi yang tersedia pa-dari suatu reservoir air merupakan energi potensial air.
8
2.4.2 Teknologi bahan bakar nabati
Biofuel adalah bahan bakar yang diproduksi dari sumber-sumber hayati, disebut juga BBN. Secara umum biofuel dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis bahan bakar, yaitu biodiesel, bioethanol, dan biooil. Pengelompokan ini dapat dikatakan merujuk pada jenis-jenis BBM konvensional dari sumber energi tak terbarukan yang ingin digantikan dengan biofuel. Biodiesel dimaksudkan sebagai pengganti solar (high-speed diesel) dan minyak diesel industri (industrial diesel oil). Bioethanol yaitu etanol yang dihasilkan dari biomassa dimaksudkan sebagai bahan bakar pengganti bensin. Sedangkan biooil dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah dan minyak bakar (marine fuel oil).
Mengingat adanya keragaman bahan baku (sisi hulu) dan keragaman bentuk akhir bahan bakar serta segmentasi penggunaannya, bagian terpenting yang harus dilakukan dalam studi kelayakan teknis bahan bakar nabati adalah screening rute produksi. Dalam melakukan identifikasi dan screening rute produksi, kajian di-lakukan dari mulai tahapan penanaman, pengolahan bahan baku, pemroduksian, penggunaan, hingga dampaknya terhadap lingkungan. Tujuan dari screening ini adalah memilih rute produksi yang paling layak secara tekni ekonomis.
Identifikasi dan screening rute produksi untuk oil processing plant dan bio-diesel plant lebih ditekankan pada upaya untuk menyusun rute konversi produksi bahan bakar hayati khususnya pure plant oil dan biodiesel.
Biodiesel adalah suatu sumber daya yang dapat diperbaharui berasal dari minyak nabati, penggunaanya untuk menggantikan solar dari minyak bumi yang merupakan bahan bakar yang dominan untuk mesin diesel. Pertumbuhan penggu-naan biodiesel turnbuh dengan cepat terutama dalam bidang transportasi. Disam-ping itu biodisel dapat juga digunakan sebagai bahan bakar untuk generator.
Manfaat utama dari biodiesel adalah mengurangi emisi udara yang berbahaya bagi lingkungan dalam pengoperasian pembangkit energi listrik.
Keuntungan dan kerugian pembangkit listrik yang mengunakan minyak naba-ti antara lain:
a. Keuntungan
i. Ketersediaan bahan baku memadai seperti: kelapa sawit, jarak, singkong, jagung, dan tebu untuk bioethanol dan biodiesel.
ii. Bisa diandalkan sebagai pengganti solar dan bensin.
9
b. Kekurangan:
i. Jalur konversi yang panjang untuk menghasilkan energi listrik.
ii. Membutuhkan tenaga ahli untuk proses konversi dari bahan baku menjadi biodiesel dan bioethanol.
iii. Sebahagian besar bahan bakunya berasal dari bahan pangan.
iv. Meningkatkan beban lingkungan karena adanya perkebunan mono kultur sehingga dapat mengurangi produktifitas tanah dan mengganggu keseim-bangan ekosistem.
2.4.3 Pembangkit listrik tenaga biomassa
Biomassa adalah sebutan yang diberikan untuk material yang tersisa dari tanaman atau hewan seperti kayu dari hutan, material sisa pertanian serta limbah organik manusia dan hewan. Energi yang terkandung dalam biomassa berasal dari matahari. Melalui fotosintesis, karbondioksida di udara di transformasi menjadi molekul karbon lain (misalnya gula dan selulosa) dalam tumbuhan. Energi kimia yang tersimpan dalam dalam tanaman dan hewan (akibat memakan tumbuhan atau hewan lain) atau dalam kotorannya dikenal dengan nama bio-energi.
Ketika biomassa dibakar, energi akan terlepas, umumnya dalam bentuk panas. Karbon pada biomassa bereaksi dengan oksigen di udara sehingga mem-bentuk karbondioksida. Apabila dibakar sempurna, jumlah karbondioksida yang dihasilkan akan sama dengan jumlah yang diserap dari udara ketika tanaman tersebut tumbuh. Oleh karena itu kecepatan regenerasi biomassa merupakan salah satu hal terpenting yang menentukan layak tidaknya untuk dimanfaatkan.
Secara umum keuntungan dan kerugian pembangkit listrik biomasa yaitu:
a. Keuntungan :
i. Sumber energi yang murah dan memanfaatkan limbah tanaman seperti kayu dari hutan, material sisa peitanian serta limbah organik manusia dan hewan.
ii. Dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti batubara.
10
b. Kerugian :
i. Lokasi ketersediaan biomasa tersebar sehingga susah dilakukan pengumpu-lan dalam jumlah yang banyak.
ii. Kontiniutas ketersediaan biomasa tidak terjamin.
2.4.4 Pembangkit listrik tenaga surya
Energi matahari merupakan sumber energi penting sejak dahulu kala, dimu-lai cara memanfaatkan yang primitif sampai teknologi photovoltaic. Matahari melepas 95% energinya sebagai cahaya yang bisa dilihat dan sebagian lagi seba-gai yang tidak terlihat sepeiti sinar inframerah dan ultra-violet. Sebaseba-gai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat diklasifikasikan berturut-turut sebagai berikut: untuk kawasan barat dan timur Indonesia dengan distribusi penyinaran di Kawasan Barat In-donesia (KBI) sekitar 4,5 kW h/m2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 10%;
dan di Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kW h/m2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 9%. Dengan demikian, potensi energi surya rata-rata Indonesia sekitar 4,8 kW h/m2 atau hari dengan variasi bulanan sekitar 9%.
Kelebihan dan kekurangan dari penggunaan energi panas matahari antara lain:
a. Kelebihan :
i. Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy).
ii. Penggunaan energi panas rnatahari tidak menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.
b. Kerugian :
i. Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga surya tidak efektif di-gunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu yang lama.
ii. Pada musim dingin, pipa-pipa pada sistem pemanas ini akan pecah karena air di dalamnya membeku.
11
iii. Membutuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya digunakan untuk pertanian, perumahan, dan kegiatan ekonomi lainya. Hal ini karena rapat energi matahari sangat rendah.
iv. Sistem hanya bisa digunakan pada saat matahari bersinar dan tidak bisa digunakan ketika malam hari atau pada saat cuaca berawan.
2.4.5 Pembangkit listrik tenaga angin
Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar motor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Energi kinetik dari angin ditangkap melalui turbin angin (kincir angin) yang diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya dikonversikan menjadi energi listrik melalui generator listrik. Kelebihan dan keku-rangan pembangkit listrik tenaga angin (PLTA) antara lain:
a. Kelebihan :
i. Teknologi yang ramah Lingkungan (environmental friendly) dan tidak ru-mit.
ii. Mudah dalam pengoperasianya dan tidak memerlukan perawatan khusus.
b. Kekurangan :
i. Butuh biaya yang cukup besar untuk investasi awal.
ii. Lokasinya tertentu, didaerah yang kecepatan angin cukup untuk memutar baling-baling.
iii. Kecepatan angin yang fluktuatif tergantung pada musim.
2.4.6 Pembangkit listrik tenaga pasang surut
Gerakan naik dan turun air laut yang luas rnenunjukkan adanya sumber tenaga yang tidak terbatas. Jika beberapa bagian dari tenaga yang besar sekali ini dialihkan ke tenaga listrik, tentu akan menjadi sumber penting bagi tenaga air. Jika perbedaan tinggi ini dimanfaatkan guna mengoperasikan turbin, tenaga
12
air pasang itu dapat dialihkan pada tenaga listrik. Pada dasarnya, hal ini tidak terlalu sukar karena air pada waktu pasang, berada pada tingkatan yang tinggi dan dapat disalurkan ke dalam kolam untuk disimpan pada tingkatan tinggi di situ.
Air tersebut juga dapat dialirkan kembali ke laut waktu air surut melalui turbin-turbin, yang berarti memproduksi tenaga. Karena tingkatan permukaan air di kolam tinggi dan permukaan laut rendah, terdapatlah perbedaan perbandingan tinggi air, yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin-turbin.
2.4.7 Pembangkit listrik tenaga panas bumi
Energi panas bumi adalah energi yang dihasilkan oleh tekanan panas bu-mi. Energi ini dapat digunakan untuk menghasilkan listrik, sebagai salah satu bentuk dari energi terbarukan. Air panas alam bila bercampur dengan udara karena terjadi fraktur atau retakan maka selain air panas akan keluar juga uap panas (steam). Air panas dan steam inilah yang kemudian dimanfaatkan seba-gai sumber pembangkit tenaga listrik. Agar panas bumi (geothermal) tersebut bisa dikonversi menjadi energi listrik tentu diperlukan pembangkit (power plants).
Pembangkit yang digunakan untuk mengonversi fluida geothermal menjadi tena-ga listrik secara umum mempu-nyai komponen yang sama dentena-gan power plants lain yang bukan berbasis geothermal, yaitu terdiri dari generator, turbin sebagai penggerak generator, heat exchanger, chiller, pompa, dan sebagainya.
2.5 Pemasangan (Interkoneksi) DG
Secara garis besar, interkoneksi pada DG terbagi atas tiga komponen, yaitu:
2.5.1 Sumber energi utama
Hal ini menunjuk pada teknologi DG sebagai sumber energi seperti energi surya, angin, mikrohidro, pasang surut dan biomassa. Setiap teknologi DG memi-liki karakter yang berbeda-beda dala menghasilkan energi, misalnya tipikal energi yang dihasilkan oleh PV dan fuel cell berupa direct current atau wind turbin yang tipikal energinya berupa energi mekanis (dihasilkan dari putaran pada turbin).
13
Gambar 2.1 Interkoneksi DG
2.5.2 Power converter
Power converter dalam interkoneksi, berfungsi untuk mengubah energi dari sumber energi utama (prime energy resources) menjadi energi dengan level frekuen-si tertentu (50Hz - 60Hz). Secara garis besar, ada 3 kategori power converter yang digunakan dalam interkoneksi, yaitu :
a. Generator sinkron b. Generator induksi
c. Static power converter
Generator sinkron dan generator induksi mengkonversi putaran energi meka-nis ke dalam tenaga listrik dan sering disebut dengan routing power converter.
Static power converter (biasa dikenal dengan inverter) tersusun atas solid-device seperti transistor. Pada inverter, transistor mengkonversi energi dari sumber men-jadi energi dengan frekuensi 50-60Hz dengan switching (switch on-off). Teknologi DG yang dijual di pasaran, kebanyakan telah diintegrasikan dengan power con-verter masing-masing. Misalnya fuel cell yang telah diintegrasikan dengan inver-ter. Power converter memiliki efek yang besar terhadap DG pada sistem distribusi.
Oleh sebab itu dibutuhkan peralatan interkoneksi untuk menjamin keamanan dan kestabilan operasi. Generator sinkron, generator induksi dan inverter memberikan respon yang sangat berbeda terhadap variasi kondisi dari sistem tenaga.
14
2.5.3 Sistem interface dan peralatan proteksi
Peralatan ini ditempatkan sebagai penghubung antara terminal output dari power converter dan jaringan primer. Komponen interkoneksi ini biasanya ter-diri atas step-up transformer, metering kadang ditambahkan controller dan relay proteksi. Dalam komponen ini terkadang terdapat communication link untuk mengontrol kondisi pada sistem.