DESAIN MICROGRID DENGAN SUMBER EBT UNTUK MEMENUHI BEBAN KRITIS DI P.PRAMUKA

(1)

1

>>> www.b2tke.bppt.go.id <<<

SEMINAR NASIONAL B4T

DESAIN MICROGRID DENGAN SUMBER EBT UNTUK

MEMENUHI BEBAN KRITIS DI P.PRAMUKA

26 Agustus 2020

Danang Yogisworo*1_{, Hamzah Hilal}2_{, Andriansyah Priyadi}3_,

Sudirman Palaloi4_{, M.M. Sarinanto}5_{, Andhika Prastawa}6

1,2,3,4,5_{B2TKE-BPPT, Gedung 620, Kawasan Puspiptek, Tangerang}

Selatan, 15314, +62217560916.

6_{PPIMTE-BPPT, Gedung 720, Kawasan Puspiptek, Tangerang}

(2)

2

1. PENDAHULUAN

1.1. Pulau Pramuka

A. Kab. Adm. Kep. Seribu, DKI Jakarta

B. ± 44 km dari Dermaga Ancol

C. Luas ± 16,73 ha

D. populasi ± 2000 jiwa.

(3)

3

1. PENDAHULUAN

1.2. Sistem kelistrikan & kendala

P. Pramuka dipasok melalui jaringan

listrik kabel laut 20 kV yang ditarik dari

sistem di daratan.

Meskipun demikian terdapat beberapa

kendala kualitas daya seperti:

i. tegangan yang lebih rendah dari

seharusnya;

ii. tegangan yang merosot tajam

tiba-tiba dan berulang.

Sumber gambar: PT. PLN (PERSERO) UNIT DISTRIBUSI DISTRIBUSI

(4)

4

1. PENDAHULUAN

1.3. Peran Strategis dan Beban Kritis

Sebagai pusat pemerintahan Kab. Adm.

Kepulauan Seribu, Pulau Pramuka memiliki

peran strategis dengan adanya objek-objek

vital dengan beban kritis seperti

Kantor Bupati _{SMAN 69}

Sumber gambar: http://www.beritajakarta.id

(5)

5

1. PENDAHULUAN

1.4. Metodologi

i.

Melakukan survey lokasi sekaligus melakukan pengukuran kelistrikan pada

titik-titik tertentu;

ii. Melakukan survei literatur terhadap metode-metode yang sudah diterapkan

sebelumnya untuk melistriki daerah terpencil;

iii. Analisis keseimbangan antara suplai dan kebutuhan energi listrik dengan

kriteria:

1) pemenuhan beban kritis

2) perbaikan kualitas daya

3) pengurangan konsumsi BBM

Dengan tetap memenuhi persyaratan:

1) ketersediaan lahan

2) kekuatan konstruksi

3) faktor keindahan

(6)

6

2. BAHAN DAN METODE

2.1. Sistem Kelistrikan P. Pramuka

LBS LBS LBS.F LBS.F LBS LBS S P A R E S P A R E S P A R E SWGR 20 kV TRANSFORMER 2 630 KVA 20 kV/380 V GENSET

EPR Sea Cable 3x120 mm2 From Panggang Island

250 A 250 A 250 A 250 A

Regent s Office Load

Residential Load

Hospital Load

Public Street Lighting Load

TR 4 x NYY 1 x 240 mm2 TR NFYGbY 4 x 120 mm2 G Y R G Y R A 800 A 5 A Vm 0-80 0 A 0-50 0 V MCC B 3 P, 80 0 A COS 2 RAK TR 2 GENSET 250 A 250 A 250 A 250 A Residential Load 1 Residential Load 2 Residential Load 3 Residential Load 4 TR 4 x NYY 1 x 240 mm2 TR NFYGbY 4 x 120 mm2 G Y R G Y R A 800 A 5 A Vm 0-80 0 A 0-50 0 V MCCB 3 P, 80 0 A COS 1 RAK TR 1 TRANSFORMER 1 630 KVA 20 kV/380 V T M 3 x N 2 XSY 1 x3 5 mm2

(7)

7

2. BAHAN DAN METODE

Microgrid

adalah sekelompok

beban

yang saling terkoneksi dengan

sumber

daya energi terdistribusi yang dengan jelas mendefinisikan batas

listrik yang bertindak sebagai entitas tunggal yang dapat di

kontrol

terhadap

grid

. Koneksi

microgrid

dapat terhubung dan terputus dari

grid

yang

memungkinkannya beroperasi dalam mode

grid-connected

atau

island

.

Sumber: The U.S. Department of Energy’s Microgrid Initiative

Sumber gambar: Michael Stadler

2.2. Teknologi Microgrid

(8)

8

2. BAHAN DAN METODE

2.3. Sumber EBT dan Piranti HOMER

Sumber energi yang digunakan pada desain

microgrid

ini adalah sumber

energi baru terbarukan (EBT) dengan teknologi PV, maka diperlukan data:

a) data iradiasi sinar surya (IS),

b)

clear sky insolation clearness indeks

(CI),

c) temperatur udara (T).

Data yang tersedia kemudian disimulasikan

untuk menghasilkan desain

microgrid

dengan

target optimasi nilai LCOE yang paling ekonomis

menggunakan piranti lunak (

software

) HOMER

v2.86 beta.

(9)

9

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Hasil Pengukuran

20,000.0 40,000.0 60,000.0 80,000.0 100,000.0 120,000.0 140,000.0 160,000.0 180,000.0 10 :2 3: 00 13 :3 7: 00 16 :5 1: 00 20 :0 5: 00 23 :1 9: 00 02 :3 3: 00 05 :4 7: 00 09 :0 1: 00 12 :1 5: 00 15 :2 9: 00 18 :4 3: 00 21 :5 7: 00 01 :1 1: 00 04 :2 5: 00 07 :3 9: 00 10 :5 3: 00 14 :0 7: 00 17 :2 1: 00 20 :3 5: 00 23 :4 9: 00 03 :0 3: 00 06 :1 7: 00 09 :3 1: 00 Po w er (W , V ar , V A ) Time

Load Profile Transformer #2 on Saturday - Tuesday 09 - 12 March 2019 P[W] Q[var] S[VA] Uave[V] Saturday, 09/03/2019 Sunday, 10/03/2019 Tuesday, 12/03/2019 Monday, 11/03/2019 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 10 :2 7: 00 13 :0 0: 00 15 :3 3: 00 18 :0 6: 00 20 :3 9: 00 23 :1 2: 00 01 :4 5: 00 04 :1 8: 00 06 :5 1: 00 09 :2 4: 00 11 :5 7: 00 14 :3 0: 00 17 :0 3: 00 19 :3 6: 00 22 :0 9: 00 00 :4 2: 00 03 :1 5: 00 05 :4 8: 00 08 :2 1: 00 10 :5 4: 00 13 :2 7: 00 16 :0 0: 00 18 :3 3: 00 21 :0 6: 00 23 :3 9: 00 02 :1 2: 00 04 :4 5: 00 07 :1 8: 00 09 :5 1: 00 D ay a (W , V ar , V A) Waktu

Load Profile Kantor Bupati Kepulauan 1000

P[W] Q[var] S[VA] Sunday, 10/03/2019 Monday, 11/03/2019 Saturday, 09/03/2019 Tuesnday, 12/03/2019 10,000.0 20,000.0 30,000.0 40,000.0 50,000.0 60,000.0 10 :3 7: 01 12 :5 2: 01 15 :0 7: 01 17 :2 2: 01 19 :3 7: 01 21 :5 2: 01 00 :0 7: 01 02 :2 2: 01 04 :3 7: 01 06 :5 2: 01 09 :0 7: 01 11 :2 2: 01 13 :3 7: 01 15 :5 2: 01 18 :0 7: 01 20 :2 2: 01 22 :3 7: 01 00 :5 2: 01 03 :0 7: 01 05 :2 2: 01 07 :3 7: 01 09 :5 2: 01 12 :0 7: 01 14 :2 2: 01 16 :3 7: 01 18 :5 2: 01 21 :0 7: 01 23 :2 2: 01 01 :3 7: 01 03 :5 2: 01 06 :0 7: 01 08 :2 2: 01 10 :3 7: 01 Po wer (W , V ar , V A ) Time

Load Profile Hospital on Saturday - Tuesday 09 - 12 March 2019 P[W] Q[var] S[VA] Saturday, 09/03/2019 Sunday, 10/03/2019 Tuesday, 12/03/2019 Monday, 11/03/2019 5,000.0 10,000.0 15,000.0 20,000.0 25,000.0 30,000.0 35,000.0 09 :0 5: 00 09 :2 0: 00 09 :3 5: 00 09 :5 0: 00 10 :0 5: 00 10 :2 0: 00 10 :3 5: 00 10 :5 0: 00 11 :0 5: 00 11 :2 0: 00 11 :3 5: 00 11 :5 0: 00 12 :0 5: 00 12 :2 0: 00 12 :3 5: 00 12 :5 0: 00 13 :0 5: 00 13 :2 0: 00 13 :3 5: 00 13 :5 0: 00 14 :0 5: 00 14 :2 0: 00 14 :3 5: 00 14 :5 0: 00 Po w er ( W , V ar , V A ) Time

Load Profile Senior High School on Monday 11 March 2019

P[W] Q[var] S[VA]

Profil Beban Kantor Bupati

Profil Beban Trafo 2 _{Profil Beban RSUD}

(10)

10

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

(11)

11

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

(12)

12

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

(13)

13

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

(14)

14

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.6. Rangkuman Aliran Kas

Battery

(15)

15

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

(16)

16

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

1. P. Pramuka sebagai pusat adm. & pemerintahan Kab. Kepulauan Seribu memiliki beberapa fasilitas strategis seperti Kantor Bupati, RSUD, dan SMAN 69 memerlukan kelangsungan suplai dan kualitas listrik untuk mengoperasikannya.

2. Persoalan keandalan dan kualitas energi listrik di P. Pramuka dapat diperbaiki dengan menerapkan teknologi microgrid dengan suplai sumber EBT, sekaligus mengurangi konsumsi BBM.

3. Sistem microgrid yang terdiri atas PV sebesar 200 kWp, penyimpan energi jenis lithium-ion

berkapasitas 180 kWh, dan genset ukuran 150 kWh serta sistem kontrol, didesain sedemikian rupa berlokasi di sekitar beban kritis yang akan dilayani microgrid dan panel hubung jaringan bawah laut PLN,

4. Optimasi dengan peranti lunak HOMER v2.86 beta memberikan hasil analisis ekonomi LCOE sebesar 0,381 $/kWh dan NPC sebesar $4.859.241, dengan fraksi EBT sebesar 27%. Pemanfaatan EBT ini berpotensi mengurangi penggunaan BBM sebanyak 123.158 liter/tahun atau setara dengan pengurangan emisi gas CO₂ sebanyak 324.318 kg/tahun.

(17)

17

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.2. Saran

Penerapan

microgrid

di P. Pramuka sebagaimana diusulkan pada

makalah ini perlu juga memperhatikan

1. faktor estetika untuk lebih menarik lagi wisatawan mengunjungi

pulau ini.

2. faktor konstruksi juga perlu diperhatikan untuk mengantisipasi

terjadinya angin kencang maupun korosi

(18)

18

5. DAFTAR PUSTAKA

1. https://id.wikipedia.org/wiki/Pulau_Pramuka, diakses 25 Juli 2020.

2. https://bit.ly/33DlXNE, diakses 25 Juli 2020.

3. Olivares DE, Mehrizi-Sani A, Etemadi AH, Canizares CA, Iravani R, Kazerani M, et al. Trends in microgrid control. IEEE Trans Smart Grid 2014;5:1905–19. http:// dx.doi.org/10.1109/TSG.2013.2295514.

4. Dan T. Ton & Merrill A. Smith, The U.S. Department of Energy’s Microgrid Initiative, http://dx.doi.org/10.1016/j.tej.2012.09.013, diakses 26 Juli 2020

5. Michael Stadler & Adib Naslé, Planning And Implementation Of Bankable Microgrids, https://doi.org/10.1016/j.tej.2019.05.004, diakses 26 Juli 2020

6. https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/, diakses 20 Maret 2020.

7. Eka Nurdiana, et al, Sistem PLTS Rooftop 10 Kwp Berbasis Smart Grid Untuk Implementasi Demand Response, Prosiding Simposium Nasional Rekayasa Aplikasi Perancangan Dan IndustrI (RAPI) XVII, 17 Desember, Surakarta, Indonesia, 2018.

8. Hamzah Hilal, et al, Turning Renewable Energy be a Dispatchable Electric Generation through Energy

Management System Technology: Sumba Smart Micro Grid Case, Proceeding The 4th IEEE Conference on Power Engineering and Renewable Energy, 4th ICPERE, 29-31 October 2018 , Solo, Indonesia

(19)

>>> www.b2tke.bppt.go.id <<<