7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kebutuhan Listrik Bagi Industri Pariwisata Industri pariwisata adalah kumpulan usaha pariwisata yang saling terkait dalam rangka menghasilkan barang dan/atau jasa bagi pemenuhan kebutuhan wisatawan dalam penyelenggaraan pariwisata. Dari difinisi Industri pariwisata seperti di atas hampir semua kegiatan usaha memerlukan listrik. Terdapat 13 jenis usaha pariwisata seperti: jasa transportasi wisata, jasa perjalanan wisata, jasa makanan dan minuman, penyediaan akomodasi, penyelenggaraan kegiatan hiburan dan rekreasi, Penyelenggaraan pertemuan, konferensi dan pameran, jasa informasi pariwisata, jasa konsultan pariwisata, jasa pramuwisata, wisata tirta dan spa. Untuk mensuport dari kesemua kegiatan usaha baik berupa jasa atau menghasilkan barang sudah tentu memerlukan listrik. Diantara ke 13 jenis usaha seperti di atas yang paling banyak memerlukan tenaga listrik adalah akomodasi. Akomodasi berupa hotel atau villa hampir 60 persen energi listriknya digunakan untuk pengkondisian udara dalam ruangan, 20 persen untuk peralatan dapur, 15 persen untuk penerangan dan 5 persen untuk yang lainnya. Guna menjaga kenyamanan wisatawan maka energi listrik yang stabil dan handal sangat diperlukan. 2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Surya Pembangkit Listrik Tenaga Surya adalah suatu teknologi pembangkit yang mengkonversikan energi foton dari surya menjadi energi listrik. Konversi ini terjadi pada panel surya yang terdiri dari sel-sel Photovoltaik. Sel-sel ini merupakan lapisan-lapisan tipis dari silicon (Si) murni dan bahan semikondukator lainnya.
8
Apabila bahan tersebut mendapat energi foton, akan mengeksitasi elektron dari ikatan atomnya menjadi elektron yang bergerak bebas dan akhirnya akan mengeluarkan tegangan listrik arus searah. Dengan hubungan seri-paralel, sel fotovoltaik dapat digabungkan menjadi modul dengan jumlah sekitar 40 sel, selanjutnya gabungan dari sekitar 10 modul akan membentuk suatu array Photovoltaik. PLTS memanfaatkan cahaya matahari untuk menghasilkan listrik DC (direct current), yang dapat diubah menjadi listrik AC (Alternating current) apabila diperlukan. PLTS pada dasarnya adalah pecatu daya dan dapat dirancang untuk mencatu kebutuhan listrik yang kecil sampai dengan besar, baik secara mandiri, maupun hibrid. Dengan metode desentralisasi (satu rumah satu pembangkit) maupun dengan metoda sentralisasi.
(a) (b) Gambar 2.1. (a) PLTS Stand Alone (b) PLTS Hybrid dengan Generator dan Wind Sumber : http://www.azetsurya.com/info.php.
2.2.1 Pembagian sistem PLTS Secara garis besar sistem kelistrikan tenaga surya dapat dibagi menjadi:
9
2.2.1.1 Sistem terintegrasi Sistem ini dapat diterangkan secara visual pada Gb.2.2. Seperti terlihat pada gambar ini, listrik yang dihasilkan oleh array dirubah menjadi listrik AC melalui power conditioner, lalu dialirkan ke AC load. AC load disini dapat berupa listrik yang diperlukan di perumahan atau kantor. Yang menjadi ciri utama dari sistem ini adalah dihubungkannya AC load ke jaringan distribusi listrik yang dimiliki oleh perusahaan listrik. Jadi apabila listrik yang dihasilkan oleh solar panel cukup banyak melebihi yang dibutuhkan oleh AC load maka listrik tersebut dapat dialirkan ke jaringan distribusi yang ada. Sebaliknya apabila listrik yang dihasilkan solar panel sedikit kurang dari kebutuhan AC load maka kekurangan itu dapat diambil dari listrik yang dihasilkan perusahaan listrik. Hal ini di banyak negara-negara industri maju secara peraturan telah memungkinkan.
Gambar. 2.2. Contoh sistem PLTS di Rumah Sumber: Contained Energi
Keterangan dari gambar 2.2 di atas adalah: 1. Solar panel 2. Power conditioner 3. Alat pendistribusi listrik
10
4. Alat pengukur banyaknya listrik yang di jual atau di beli. Keuntungan dari sistem ini adalah tidak diperlukan lagi baterai. Biaya baterai dapat dikurangi. Selain dari itu bagi rumah atau kantor yang memasang solar panel, mereka akan mendapatkan keuntungan dengan penjualan listrik. Persoalan yang dihadapi sekarang adalah soal teknis. Karena terhubungi dengan sistem distribusi, maka masalah keselamatan menjadi perhatian yang utama. Salah satu dari pemecahannya adalah membuat power conditioner yang mampu mendeteksi apabila terjadi kecelakaan dan mampu mengkontrol tegangan apabila terjadi perubahan tegangan di AC load dan beberapa soal teknis yang lain.
2.2.1.2 Sistem independensi
Selain sistem terintegrasi yang diterangkan di atas terdapat pula sistem independensi yang merupakan sistem yang selama ini banyak dipakai. Seperti terlihat dalam gambar di bawah ini sistem independensi dapat dibagi lagi yaitu yang dihubungkan dengan DC load dan yang dihubungkan dengan AC load.
Contoh dari sistem yang dihubungkan dengan DC load adalah pembangkit listrik untuk peralatan komunikasi. Misalnya peralatan komunikasi yang dipasang di pegunungan. Sedangkan yang dihubungakan dengan AC load adalah sistem pembangkit listrik untuk pulau-pulau yang terpencil. Dalam sistem ini, baterai memainkan peranan yang sangat vital. Bila ada kelebihan listrik yang dihasilkan, misalnya pada siang hari, listrik ini disimpan di baterai. Pada malam hari listrik yang disimpan ini dialirkan ke beban.
11
Gambar. 2.3. Sistem Independensi, DC load dan AC load Sumber: http://www.azetsurya.com/info.php
2.2.2 Komponen-komponen PLTS Untuk lebih mengetahui apa itu pembangkit listrik tenaga surya, maka dalam tulisan ini akan dijelaskan komponen-komponen yang dipakai dalam PLTS, dan trend teknologi yang ada seperti dibawah. 2.2.2.1 Sel surya ( photovoltaic ) Untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik dapat dilakukan dengan yang namanya sel surya atau solar cell. Apabila permukaan sel surya dikenai cahaya maka dihasilkan pasangan elektron dan hole. Elektron akan meninggalkan sel surya dan akan mengalir pada rangkaian luar sehingga timbul arus listrik. Arus listrik yang dihasilkan oleh sel surya dapat dimanfaatkan langsung atau disimpan dulu dalam baterai untuk digunakan kemudian.
12
Gambar. 2.4. Contoh sel surya Sumber: http://www.panelsurya.com/
Besarnya pasangan elektron dan hole yang dihasilkan, atau besarnya arus yang dihasilkan tergantung pada intensitas cahaya maupun panjang gelombang cahaya yang jatuh pada sel surya. Intensitas cahaya menentukan jumlah foton, makin besar intensitas cahaya yang mengenai permukaan sel surya makin besar pula foton yang dimiliki sehingga makin banyak pasangan elektron dan hole yang dihasilkan yang akan mengakibatkan besarnya arus yang mengalir. Makin pendek panjang gelombang cahaya maka makin tinggi energi fotonnya sehingga makin besar energi elektron yang dihasilkan, dan juga berimplikasi pada makin besarnya arus yang mengalir. Prinsip kerja sel surya adalah sebagai berikut: Cahaya yang jatuh pada sel surya menghasilkan elektron yang bermuatan positif dan hole yang bermuatan negative kemudian elektron dan hole mengalir membentuk arus listrik. Prinsip ini di kenal sebagai prinsip photoelectric. Sel surya dapat tereksitasi karena terbuat dari semikonduktor yang mengandung unsur silikon. Silikon ini terdiri atas dua jenis lapisan sensitif: lapisan negatif (tipe-n) dan lapisan positif (tipe-p). Karena sel surya ini mudah pecah dan berkarat sehingga sel ini dibuat dalam bentuk panelpanel dengan ukuran tertentu yang dilapisi plastik atau kaca bening yang kedap air dan panel ini dikenal dengan panel surya.
13
Gambar: 2.5. Menunjukan proses perubahan cahaya akan menjadi arus listrik Sumber: http://www.panelsurya.com/index.php/id/panel-surya-solar-cells/
Total pengeluaran listrik (wattage) dari sel surya adalah sebanding dengan Voltase/tegangan operasi dikalikan dengan arus operasi saat ini. Sel surya dapat menghasilkan arus dari voltase yang berbeda-beda. Hal ini berbeda dengan bateri yang menghasilkan arus dari voltase yang relatif konstan. Karakteristik output dari sel surya dapat dilihat dari kurva performansi, disebut I-V curve. I-V curve menunjukkan hubungan antara arus dan voltase (Ouaschning, 2005) .
14
Gambar 2.6.
Curva I-V
Gambar 2.7. Karakteristik daya yang di hasilkan watt/m2 Sumber : Ouaschning, 2005
Gambar di atas menunjukkan tipikal kurva I-V. Voltase (V) adalah sumbu horizontal. Arus (I) adalah sumbu vertical. Kebanyakan kurva I-V diberikan dalam standar Test Conditions 1000 watt per meter persegi radiasi (atau disebut satu matahari puncak/one peak sun hour) dan 25 derajat celcius suhu solar cell panel. Radiasi matahari di Bali bisa dilihat seperti tabel di bawah.
15
Tabel 2.1 Bali Sun Radiation Month
January February March April May June July August September October November December Annual
Temperatur Udara derajat C
Humidity relative %
Monthly Solar Radiation Kwh/m2
27,7 27,9 27,8 28,0 27,6 27,2 26,4 26,3 26,8 27,6 27,9 27,9 27,4
83,2 81,5 82,2 81,2 80,4 79,4 78,7 77,9 78,7 79,9 81,4 80,7 80,4
4,94 5,04 5,41 5,35 5,11 4,76 4,75 5,28 5,95 6,22 5,71 5,33 5,32
Sumber: Ngurah Rai Airport,2008
2.2.2.2 Modul photovoltaic Komponen utama sistem surya photovoltaic adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya phoptovoltaic. Untuk membuat modul photovoltaic secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul photovoltaic dapat dibuat dengan teknologi yang relative sderhana,sedangkan untuk membuat sel photovoltaic diperlukan teknologi tinggi. Modul photovoltaic tersusun dari beberapa sel photovoltaic
mempunyai
ukuran 10 cm x 10 cm yang dihubungkan secara seri atau pararel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya sekitar 60% dari biaya total. Jadi, bila modul sel surya bisa dibuat didalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya. Untuk itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi dengan sel-sel yang masih di inport.
16
Gambar: 2.8 Contoh modul photovoltaic Sumber: http://www.azetsurya.com/info.php
Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya photovoltaic adalah investasi awal yang besar. Untuk mendapatkan kapasitas yang lebih besar maka beberapa modul digabung akan membentuk array.
2.2.2.3 Battery charge regulator (BCR) Alat pengatur merupakan perangkat elektronik yang mengatur aliran listrik dari modul surya ke baterai dan aliran listrik dari baterai ke peralatan listrik inverter. Change-Discharge pengontrol melindungi baterai dari pengisian berlebihan dan melindungi dari pengiriman muatan arus berlebihan keinput terminal. BCR juga mempunyai beberapa indikator yang akan memberikan kemudahan kepada pengguna PLTS dengan memberikan informasi mengenai kondisi baterai sehingga pengguna PLTS dapat mengendalikan konsumsi energi menurut ketersediaan listrik yang terdapat didalam baterai. BCR sebagai pengatur system agar penggunaan listriknya aman dan efektif, sehingga semua komponen - komponen system aman
17
dari bahaya perubahan level tegangan. BCR yang digunakan kapasitasnya tergantung dari kapasitas daya modul surya.
2.2.2.4 Baterai Baterai berfungsi menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh modul surya sebelum dimanfaatkan untuk menggerakan beban. Ukuran baterai yang dipakai sangat tergantung pada ukuran panel dan load pattern. Ukuran baterai yang terlalu besar baik untuk efisiensi operasi tetapi mengakibatkan kebutuhan investasi yang terlalu besar. Sebaliknya ukuran baterai terlalu kecil dapat mengakibatkan tidak tertampungnya daya yang lebih. Baterai tersebut mengalami proses siklus menyimpan dan mengeluarkan, tergantung pada ada atau tidak adanya sinar matahari. Selama waktu adanya matahari, array panel menghasilkan daya listrik. Daya yang tidak digunakan dengan segera dipergunakan untuk mengisi baterai. Selama waktu tidak adanya matahari, permintaan daya listrik disediakan oleh baterai. Kapasitas bateri tergantung dari daya modul yang dikeluarkan dengan tegangan yang dikeluarkan 24 V,DC.
2.2.2.5 Inverter Inverter berfungsi untuk merubah arus dan tegangan listrik DC (direct current) yang dihasilkan array PV menjadi arus dan tegangan listrik AC (alternating current). Inverter yang digunakan adalah inverter dengan kapasitas tergantung dari kapasitas daya modul surya dengan tegangan keluaran AC 220 Volt.
18
2.2.3 Perhitungan teknis Rangkaian dari sel-sel yang disusun seri dan parallel tersebut dinamakan modul. Biasanya setiap modul terdiri dari 10-36 unit sel. Apabila tegangan, arus dan daya dari suatu modul tidak mencukupi untuk beban yang digunakan, maka modulmodul tersebut dapat dirangkai seri, parallel ataupun kombinasi keduanya untuk menghasilkan besar tegangan dan daya sesuai kebutuhan. Daya yang dihasilkan oleh panel surya maximum diukur dengan besaran wattpeak (wp), yang konversinya terhadap watthour (wh) tergantung intensitas cahaya matahari yang mengenai permukaan panel. Selanjutnya daya yang dikeluarkan oleh panel surya adalah daya panel di kalikan lamanya penyinaran. Untuk memperoleh besar tegangan dan daya yang sesuai dengan kebutuhan, sel-sel photovoltaic tersebut harus dikombinasikan secara seri dan parallel, dengan aturan sebagai berikut: 1. Untuk memperoleh tegangan keluaran yang dua kali lebih besar dari tegangan keluaran sel Photovoltaic, maka dua buah sel photovoltaic harus dihubungkan secara seri. 2. Untuk memperoleh arus keluaran yang dua kali lebih besar dari arus keluaran sel photovoltaic, maka dua buah sel fotovoltaik harus dihubungkan secara parallel. 3. Untuk memperoleh daya keluaran yang dua kali lebih besar dari daya keluaran sel photovoltaic dengan tegangan yang konstan maka dua buah sel fotovoltaik harus dihubungkan secara seri dan parallel.
19
2.2.4 Faktor pengoperasian sel surya Beberapa faktor dari pengoperasian sel surya agar mendapatkan nilai yang maksimum sangat tergantung pada: a. Ambient temperature udara Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperature sel tetap normal pada 25 derajat Celsius. Kenaikan temperature lebih tinggi dari temperature normal pada sel surya akan melemahkan tegangan Voc. Gambar 2.9 menunjukan setiap kenaikan temperature sel surya 10 derajat celcius dari 25 derajat celsius akan berkurang sekitar 0,4 % pada total tenaga yang di hasilkan atau akan melemah dua kali lipat untuk kenaikan temperature sel per 10 derajat Celsius.
Gambar 2.9 Karakteristik penurunan voltage terhadap kenaikan temperature Sumber : Ouaschning, 2005
20
b. Radiasi matahari Radiasi matahari di bumi pada lokasi yang berbeda akan bervariable dan sangat tergantung dengan keadaan sepektrum matahari ke bumi. Insolasion matahari akan banyak berpengaruh terhadap arus (I) dan sedikit terhadap tegangan (v). c. Kecepatan angin bertiup Kecepatan tiupan angin disekitar lokasi sel surya akan sangat membantu terhadap pendinginan temperature permukaan sel surya sehingga temperature dapat terjaga dikisaran 25 derajat Celsius. d. Keadaan atmosfir bumi Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara, kabut dan polusi sangat menentukan hasil maksimum arus listrik dari sel surya. e. Orientasi panel kearah matahari secara optimum Orintasi dari rangkaian panel kearah matahari secara optimum adalah sangat penting untuk menghasilkan energi yang maksimum. Selain arah orientasi sudut orientasi ( tilt engle ) dari panel juga sangat mempengaruhi hasil energi yang maksimum. Untuk lokasi yang terletak di belahan utara latitude, maka panel sebaiknya diorientasikan ke selatan. Begitu juga yang letaknya di belahan selatan latitude, maka panel sebaiknya diorientasikan ke utara. Walaupun panel diorientasikan ke barat atau ke timur akan tetap menghasilkan energi, tetapi tidak akan menghasilkan energi yang maksimum.
21
f. Posisi letak sel surya terhadap matahari (tilt engle) Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan modul surya secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum ± 1000 w/m2 atau 1 kw/m2. Untuk mempertahankan ke tegak lurusan antara sinar matahari terhadap panel surya dibutuhkan pengaturan posisi modul surya, karena sun altitude akan berubah setiap jam dalam sehari.
2.3. Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida Hibrid system atau Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida yang disingkat PLTH adalah gabungan atau integrasi antara dua atau lebih pembangkit listrik dengan sumber energi yang berbeda. Pada umumnya pembangkit listrik berbasis energi terbarukan dalam pengoperasiannya di hybrid dengan pembangkit listrik berbasis energi fosil. PLTH merupakan salah satu alternatip sistem pembangkit yang tepat diaplikasikan pada daerah-daerah yang sukar dijangkau oleh sistem pembangkit besar seperti jaringan PLN. PLTH juga merupakan solusi untuk mengatasi krisis BBM dan ketiadaan listrik di daerah terpencil, pulau-pulau kecil. Tujuan PLTH adalah mengkombinasikan keunggulan dari setiap pembangkit sekaligus menutupi kelemahan masing-masing pembangkit untuk kondisi-kondisi tertentu dan dapat dicapai keandalan suply, sehingga secara keseluruhan sistem dapat beroperasi lebih ekonomis dan efisien. PLTH ini memanfaatkan energi terbarukan sebagai sumber primer yang dikombinasikan dengan jala-jala PLN yang sudah ada. Dalam pengoperasian dari sistem pembangkit hibrid ini, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan antara lain :
22
a. Karakteristik beban atau fluktuasi pemakaian energi ( load profile ) yang mana selama 24 jam distribusi beban tidak merata untuk setiap waktunya. Load profile ini sangat mempengaruhi dalam penyediaan energi. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka kombinasi sumber energi antara sumber energi terbarukan dan disel generator atau PLN adalah jawabannya. b. Karakterisitik
pembangkitan
daya,
khususnya
dengan
memperhatikan potensi energi alam yang ingin dikembangkan. c. Karakteristik kondisi alam itu sendiri, seperti pergantian siang malam, musim dan lainnya. Pada umumnya PLTH bekerja sesuai urutan sebagai berikut: 1. Pada kondisi beban rendah, maka beban di supply 100% dari bateri dan PV modul, selama kondisi bateri masih penuh sehingga diesel/PLN tidak perlu dioperasikan. 2. Untuk beban diatas 75% beban inverter (tergantung seting parameter) atau kondisi bateri sudah kosong sampai level yang disyaratkan, diesel/PLN mulai beroperasi untuk mensuplai beban dan sebagian mengisi bateri sampai beban diesel mencapai 70-80% kapasitasnya (tergantung seting parameter). Pada kondisi ini hybrid controller bekerja sebagai charger (merubah tegangan AC menjadi tegangan DC) untuk mengisi bateri. 3. Pada kondisi beban puncak baik diesel maupun inverter akan operasi dua-duanya untuk menuju parallel sistem apabila kapasitas terpasang Diesel/PLN tidak mampu sampai beban puncak. Jika kapasitas
23
Diesel cukup untuk mensupli beban puncak, maka inverter tidak akan beroperasi parallel dengan genset. Semua proses kerja tersebut diatas diatur oleh System Command Unit yang terdapat pada hybrid controller. Proses control ini bukan sekedar mengaktifkan dan menonaktifkan diesel tetapi yang utama adalah pengaturan energi agar pemakaian BBM diesel menjadi efesien.
Gambar 2.10. Konfigurasi hibrida PLN dan PLTS
Sumber: http://www.azetsurya.com/info.php
PLTH yang memanfaatkan energi terbarukan dapat diklasifikasikan kedalam dua konfigurasi dasar, yaitu: sistem hibrida seri dan sistem hibrida parallel. (Rosyid, 2010)
2.3.1 PLTH Sistem Seri Semua pembangkit daya mensuplai daya DC kedalam baterai, setiap komponen harus dilengkapi dengan charge controller sendiri. Pada sistem ini, generator dan inverter harus didesain agar dapat melayani beban puncak. Pada system ini sejumlah besar energi yang dibangkitkan dilewatkan melalui baterai,
24
siklus baterai bank menjadi naik dan mengurangi efisiensi sistem, daya lsitrik dari genset di DC kan dan diubah kembali menjadi AC sebelum disupai ke beban sehingga terjadi rugi-rugi yang signifikan. Berikut ini adalah gambar konfigurasi
PLTH sistem seri.
Gambar 2.11. Konfigurasi sistem hibrida seri Sumber: Rosyid 2010.
2.3.2 PLTH Sistem Paralel Pada PLTH yang menggunakan sistem ini, beban disuply baik dari generator diesel maupun inverter secara parallel. Bi-directional inverter (BDI) digunakan untuk menjembatani antara baterai dan sumber AC. BDI dapat mengisi baterai dari generator diesel (AC-DC converter) maupun sumber energi terbarukan, juga dapat beraksi sebagai DC-AC converter, sumber ET dihubungkan pada sisi DC.
25
Gambar 2.12. Konfigurasi PLTH sistem paralel Sumber : Rosyid, 2010.
2.3.3. PLTS-Grid Connected Sistem PLTS-Grid Connected pada dasarnya adalah menggabungkan PLTS dengan jaringan listrik (PLN). Komponen utama dalam sistem PV grid-dihubungkan adalah inverter, atau Power Conditioning Unit (PCU). Inverter inilah yang berfungsi untuk mengubah daya DC yang dihasilkan oleh PLTS menjadi daya AC sesuai dengan persyaratan dari jaringan listrik yang terhubung (PLN).
PLN
BCR
Array
Inverter/ PCU
Battery
Gambar 2.13. Diagram Sistem PLTS-Grid Connected Sumber: Toko Surya,2008
Switch control
Load
26
Cara kerja sistem adalah: Selama modul surya menghasilkan listrik maka beban di supli oleh PLTS. Apabila beban yang dicatu melebihi kemampuan PLTS, maka listrik dari PLN akan masuk membantu. Untuk alasan keamanan, bila listrik dari PLN mati dan PLTS menghasilkan daya yang kurang dari beban yang ada, maka sistem otomatis akan mati. Hal ini mencegah terjadinya islading. Ukuran dari PLTS grid connected dapat beragam sesuai dengan kemampuan. Kapasitas yang tersedia dipasaran dari 30 watt sampai 3000 watt. Dengan design sistem bersifat modular, sistem seperti ini bisa dibuat menjadi ratusan MW atau tanpa batas, dengan cara menggabungkan sistem satu atau dengan yang lainnya. Keuntungan sistem modular ini adalah sistem bisa dibuat dari kapasitas kecil sampai kapasitas yang besar (Toko Surya,2008).
2.4 Aspek Ekonomi Terhadap PLTS
Pertimbangan aspek ekonomi pembangkit umumnya meliputi 3 lingkup besar, yaitu: (i) biaya investasi awal; (ii) biaya operasional; (iii) biaya perawatan pembangkit. Sifat ekonomis sebuah sistem pembangkit listrik dapat dilihat dari harga jual listrik untuk setiap kwh (kilo watt kali jam). Salah satu faktor yang mempengaruhi bahwa pembangkit listrik-ekonomis (harga jual listrik serendah mungkin untuk setiap kWh) adalah biaya bahan bakar. Secara ekonomis PLTS akan sangat dipengaruhi oleh beberapa hal seperti di bawah: 2.4.1 Kebijakan Energi Nasional di Indonesia Upaya
yang
dilakukan
pemerintah
Indonesia
untuk
mendorong
pengembangan dan pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan adalah dengan menerapkan kebijakan Feed-in Tariff (FiT). Kebijakan ini merupakan sebuah
27
mekanisme kebijakan yang dirancang untuk mendorong penerapan sumber-sumber energi terbarukan dan membantu mempercepat gerakan ke arah setara dengan harga jaringan (grid parity). Sejak tahun 2002, FiT sudah mulai diterapkan dalam skala terbatas, yaitu melalui Kepmen ESDM No. 1122 K/30/MEM/2002 tentang Pedoman Pengusahaan Pembangkit Tenaga Listrik Skala Kecil Tersebar (PSK Tersebar, kurang dari 1 MW), badan usaha atau koperasi dapat menjual listrik kepada PLN dari sumber energi terbarukan dengan harga tertentu. Untuk insentif fiscal sebagaimana diberlakukan dalam harga jual pembangkit listrik energi terbarukan diberikan tariff khusus. Sedang untuk insentif non fiscal, sebagaimana diatur dalam pp no 3 tahun 2005, pengembangan energi terbarukan tidak perlu diberlakukan proses tender. Rancangan undang-undang (RUU) energi yang disetujui DPR pada juli 2007 lalu diharapkan dapat menjadi acuan pemberian insentif. Salah satu pos insentif pajak yang menjadi prioritas adalah pengadaan peralatan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang sebagian besar diimpor dari luar negeri, (ESDM, 2006). Kepmen ini kemudian diperbaharui pada tahun 2009 dengan dikeluarkannya Peraturan Menteri ESDM Nomor 31 Tahun 2009 tentang harga pembelian tenaga listrik oleh PT PLN (Persero) dari pembangkit tenaga listrik yang menggunakan energi terbarukan skala kecil dan menengah atau kelebihan tenaga listrik. FiT mewajibkan perusahaan jaringan listrik nasional untuk membeli listrik yang dihasilkan dari sumber-sumber energi terbarukan seperti energi surya, energi angin, biomassa, panas bumi maupun air. Dalam draft Rancangan Peraturan Presiden Republik Indonesia tentang Kebijakan Energi Nasional (KEN) 2010-2050, pemerintah membuat kebijakan terkait energi surya. Kebijakan-kebijakan tersebut diantaranya menerapkan kebijakan penggunaan sel surya pada pemakai tertentu seperti industri besar,
28
gedung komersial, rumah mewah, serta PLN. Sejalan dengan itu, pemerintah juga akan menggalakkan industri sistem dan komponen peralatan instansi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), mewujudkan keekonomian PLTS, meningkatkan penguasaan teknologi PLTS dan surya termal dalam negeri melalui penelitian dan pengembangan serta pembelian lisensi.
2.4.2. Biaya Energi PLTS Biaya energi merupakan perbandingan antara biaya total per tahun dari sistem dengan energi yang dihasilkannya selama periode yang sama (Wengqiang dkk., 2004). Biaya energi mencakup dua jenis biaya, yaitu : 1. Biaya tetap, yang terdiri dari biaya komponen-komponen dan instalasi. 2. Biaya variabel, yang terdiri dari biaya operasi dan pemeliharaan. Dilihat dari sisi ekonomi, biaya energi PLTS berbeda dengan biaya energi untuk pembangkit konvensional (Nafeh, 2009). Hal ini karena biaya energi PLTS, dipengaruhi oleh biaya-biaya seperti 1. Biaya awal (biaya modal) yang tinggi. 2. Biaya pemeliharaan dan operasional rendah. 3. Biaya penggantian rendah (terutama hanya untuk baterai). Menurut Wengqiang dkk., (2004) dan Foster dkk., (2010), perumusan biaya energi adalah sebagai berikut : COE = Dimana : COE
IC x CRF + AOM ………………………..…………..(2.1) AKWH
= Cost of Energy / Biaya Energi ( $/kWh).
29
IC
= Biaya instalasi awal ($). Dimana biaya ini terdiri dari jumlah biaya semua komponen PLTS, ditambah dengan biaya instalasi.
CRF
= Faktor pemulihan modal, berdasarkan pada discount rate (i). Dimana CRF = [1- (1 + i)-n], dengan n adalah periode (umur) proyek.
AOM
= Biaya pengoperasian dan pemeliharaan tahunan ($/year).
AKWH = Energi yang dibangkitkan tahunan (kWh/year).
2.4.3 Waktu Pengembalian Investasi ( Payback period) Payback Period adalah periode lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan nilai investasi melalui penerimaan-penerimaan yang dihasilkan oleh proyek (investasi). Sedangkan Discounted Payback Period adalah periode pengembalian yang didiskonkan. Discounted Payback Period (DPP) dapat dicari dengan menghitung berapa tahun kas bersih nilai sekarang (NPV) kumulatif akan sama dengan investasi awal. Menurut Arifin dan Fauzi (1999) teknik DPP dirumuskan sebagai berikut : Discounted Payback period = Year before recovery +
𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑚𝑒𝑛𝑡 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑁𝑃𝑉 𝐾𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓
…………………………………………………………………………..……….(2.2) Dimana : Year before recovery = Jumlah tahun sebelum tahun pengembalian final Investment Cost
= Biaya investasi awal.
NPV Kumulatif = Jumlah kas bersih nilai sekarang per tahun.
30
Dimana :
NPV = �
𝑛
NCFt
t
𝑡=1 (1+i)
− II ……………………...…………..(2.3)
NCFt
= Net Cash Flow periode tahun ke-1 sampai tahun ke-n.
II
= Initial Investment ( Investasi awal).
i
= Discount factor.
n
= Umur investasi.
Semakin pendek payback period dari periode yang disyaratkan perusahaan maka proyek investasi tersebut makin bagus dan dapat diterima.
2.5 State of The Art Review on Application The Feasibility of Renewable Energy Perancangan Sistem Hibrid Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dengan JalaJala Listrik PLN Untuk Rumah Perkotaan. Dilakukan oleh Liem Ek Bien,Ishak Kasim dan Wahyu Wibowo, (2008). Dalam penelitian ini dirancang sistem PLTS mensupli sebesar 30 persen dari total energy listrik yang di butuhkan. Asumsi rugirugi pada system dianggap 15 persen. Dalam perhitungan insolasi matahari yang di pakai bulanan yang terendah adalah bulan januari yaitu 3,91 kwh/m2.dari penelitian ini didapatkan beberapa kesimpulan. 1. Sistem hibrid yang dirancang mempunyai prinsip kerja satu arah yaitu pada saat PLTS on maka PLN off dan begitu pula sebaliknya. 2. Sistem PLTS dirancang untuk memenuhi kebutuhan listrik rumah tangga sekitar 30 % dan selebihnya dari PLN. 3. Dalam perancangan PLTS ini diaplikasikan di Jakarta dengan menggunakan data insolasi matahari yang terendah sepanjang tahun agar PLTS secara kontinyu memenuhi kebutuhan listrik sekitar 30 %.
31
4. Pada system yang dirancang menggunakan switch controller yang berfungsi sebagai pengatur sumber pembangkit. 5. Semakin tinggi tingkat insolasi matahari, maka semakin besar energy listrik yang dihasilkan modol surya, sehingga makin besar pula beban listrik yang mampu dipasok system PLTS. G.J. Dalton, D.A. Lockington dan T.E. Baldock
(2009), melakukan
penelitian tentang Case Study Feasibility Analysis of Renewable Energy Supply Options for Small to Medium-Sized Tourist Accommodationst. Penelitian ini memanfaatkan beban listrik dari tiga akomodasi yang sudah menerapkan sistem hibrida energi terbarukan. Operasional karakteristik khusus, seperti operasional 24 jam, penyediaan kenyamanan dan tingkat kegagalan yang rendah adalah penilaian viabilitas energi terbarukan untuk sektor ini. Kriteria untuk Net Present Cost (NPC), faktor terbarukan dan waktu pengembalian modal menjadi penilaian yang utama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu pengembalian sistem hibrida dari energi terbarukan akan menjadi sekitar setengah jika harga solar meningkat dan karbon pajak dilaksanakan. Ini menunjukkan bahwa energi terbarukan layak secara teknis dan ekonomis dipergunakan untuk akomodasi pariwisata skala kecil dan menengah. Faisal Ahammed dan Abdullahil Azeem (2009), melakukan penelitian tentang An Economic Analysis of Solar PV Micro-Utility in Rural Areas of Bangladesh. Penelitian ini menganalisis kelayakan ekonomi PV Micro-Utility di Manikgang Bazaar Bangladesh, dengan menggunakan Net Present Value (NPV), Benefit Cost Ratio (BCR), Internal Rate of Return (IRR) dan Discounted Pay Back Period. Untuk mengatasi biaya investasi awal PV yang relatif mahal maka diperlakukan konsep pembayaran tarif harian untuk setiap pelanggan yang
32
terhubung ke Utility. Diasumsikan discount rate sebesar 10% untuk pertimbangan nilai waktu uang. Hasil analisis menunjukkan bahwa NPV lebih besar dari 0 (nol), sedangkan untuk BCR menunjukkan nilai lebih besar dari 1 (satu). Discount payback period pada penelitian ini juga menunjukkan bahwa pada tahun ke-11, biaya investasi proyek akan kembali. Dari tingkat diskonto terlihat bahwa IRR proyek lebih besar, adalah sebesar 14%, nilai lebih besar dari nilai biaya modal (10%). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa proyek PV Micro-Utility telah layak secara ekonomi. Al Fattah Faisal M, (2008), melakukan penelitian tentang Analisa Daya dan Heat Stress Pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan. Penelitian ini focus terhadap perubahan kuat arus, besar tegangan dengan variasi jarak, variasi sumber cahaya dan variasi dioptri lensa terhadap efek heat stress pada daya keluaran yang dihasilkan. Dalam penelitian ini di dapatkan nilai ISBB (heat stress) maksimum 27,5 derajat Celsius yang berarti normal, tidak melewatai ambang batas untuk beban kerja ringan yaitu 30,0 derajat Celsius. Disamping itu juga pada jarak 150 cm dari sumber cahaya, radiasi panas yang timbul tidak mengganggu lingkungan dan kesehatan karena paparan heat stress berkurang menjadi 25,7 derajat celsius.
