Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : 29 - 36
ISSN 1978-2365
PERHITUNGAN NILAI FAKTOR EMISI CO2 DARI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO SISTEM TERISOLASI THE CALCULATION OF CO2 EMISSION VALUE FACTOR OF THE MICRO HYDRO POWER PLANT ISOLATED SYSTEM Adolf Leopold SM Sihombing(1), I Made Agus Dharma Susila, dan Medhina Magdalena Puslitbangtek Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi Jl.Ciledug Raya Kav 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan (1)
[email protected]
Abstrak Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) melalui tahapan-tahapan seperti konstruksi sipil, mekanikal-elektrikal dan pembangunan jaringan listrik. Setiap tahapan membutuhkan material dan energi yang berpotensi menghasilkan emisi CO2 baik secara langsung maupun tidak langsung. Studi kali ini bertujuan untuk menghitung emisi CO2 per satuan produksi listrik dari siklus hidup pembangunan PLTMH sistem terisolasi dengan menggunakan perangkat penakaran daur hidup atau Life Cycle Assessment (LCA) sesuai ISO 14040 dan 14044. LCA merupakan perangkat yang digunakan untuk melakukan evaluasi dampak lingkungan dari suatu sistem atau produk berdasarkan keseluruhan siklus hidupnya. Unit fungsional yang digunakan adalah gram-CO2/kWh. Studi kasus mengambil lokasi di PLTMH Tangsi Jaya dan PLTMH Maninili. Nilai perhitungan faktor emisi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) off-grid berdasarkan kondisi rill memiliki rentang antara 10,79 – 95,9 g-CO2/kWh. Kontruksi sipil merupakan kontributor emisi CO2 terbesar pada PLTMH offgrid yaitu sebesar 53-74%, dimana semen dan baja menjadi komponen penyumbang emisi utama pada tahapan kontruksi sipil. Kata kunci : faktor emisi CO2, pembangkit listrik mikrohidro, sistem terisolasi Abstract The construction of microhydro power plant (MHP) through stages such as civil construction, mechanical-electrical and electrical network construction. Each stage requires materials and energy that could potentially releases CO2 emissions, either directly or indirectly. This particular study is aimed to calculate the CO2 emissions per unit of electricity production from the life cycle of PLTMH isolated system by using Life Cycle Assessment (LCA) according to ISO 14040 and 14044. LCA is a tool for evaluating the environmental impacts of a system or product throughout its entire life span. Functional unit used is gram-CO2/kWh.. The case study took place in Tangsi Jaya MHP and Maninili MHP. The emission factor from off-grid system of micro hydro power plant (MHP) based on real condition has a range between 10.79 to 95.9 g-CO2/kWh. Civil construction is the largest contributor of CO2 emissions in PLTMH off-grid which is equal to 53-74% where cement and steel are the major emitter components in civil construction stage. Keywords: CO2 emission factor, microhydro power plant, isolated system Diterima : 30 Januari 2015, direvisi : 30 April 2015, disetujui terbit : 28 Mei 2015
29
Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : 45 - 52 MWh. Studi lainnya dilakukan oleh Andrew
PENDAHULUAN
Pascale dkk.5 di negara Thailand untuk pembangkit Peningkatkan rasio elektrifikasi pada lokasi
listrik tenaga air kapasitas 3 kW. Nilai faktor emisi
yang sulit dijangkau jaringan listrik PLN dapat
pada studi tersebut
sebesar 52,7 g-CO2/kWh.
dilakukan dengan mengembangkan sumber energi
Kontributor
dalam studi ini adalah
berdasarkan
jenis
pembuatan jaringan distribusi dan transmisi listrik
telah
yaitu sekitar 27% dari total emisi5.
teknologi
potensi energi
lokal.
Salah
terbarukan
satu yang
dikembangkan secara masif adalah pembangkit listrik
tenaga
mikrohidro
(PLTMH).
Secara
geografis, potensi sumber daya air untuk PLTMH tersedia
hampir
merata
di
seluruh
wilayah
Indonesia. Peluang pengembangan terlihat dari pemanfaatan yang baru mencapai 228 MW dari total potensi sebesar 450 MW1. Selain itu, Indonesia juga memiliki kemampuan melakukan
terbesar
Studi kali ini bertujuan untuk menghitung emisi CO2 per satuan produksi listrik dari siklus hidup pembangunan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) yang belum terhubung dengan jaringan listrik PLN (off-grid).
METODOLOGI
manufaktur komponen PLTMH seperti turbin dan
Metodologi yang digunakan pada studi
mampu menyediakan material kontruksi dalam
ini adalah penakaran daur hidup atau Life
negeri seperti baja dan semen. Beberapa komponen lainnya masih bergantung pada suplai dari luar seperti generator. Proses pembangunan PLTMH terdiri dari beberapa tahapan mulai dari kontruksi
Cycle Assessment (LCA) sebagaimana yang didefinisikan dalam ISO 14040 dan 14044. Langkah
pertama
dalam
LCA
adalah
sipil, mekanikal-elektrikal hingga pembangunan
menetapkan tujuan dan lingkup kegiatan yang
jaringan listrik. Setiap tahapan ini sedianya
akan dianalisis. Pada penelitian ini lingkup
menggunakan
kegiatan akan dibatasi mulai dari tahapan
material
memungkinkan
untuk
dan
energi
menghasilkan
yang emisi.
konstruksi
sipil, mekanikal elektrikal dan
Beberapa riset telah dilakukan di berbagai negara
jaringan tegangan rendah seperti pada Gambar
guna
dari
1. Langkah selanjutnya adalah melakukan
pembangunan PLTMH. Varun dkk , melakukan
inventaris data dan analisis perhitungan emisi
analisa guna menghitung penggunaan energi dan
CO2 yang dihasilkan [6,7].
menghitung
dampak
lingkungan 2
emisi CO2 dari PLTMH di India berdasarkan metode input-output ekonomi (IOE). Rentang nilai
Transportasi peralatan yang digunakan
emisi yang diperoleh sebesar 55-74 g-CO2/kWh.
selama tahapan kegiatan akan dimasukkan
Studi yang dilakukan di China oleh Qinfen Zhang
dalam perhitungan dengan pertimbangan jarak
dkk.3, menunjukkan rentang emisi gas rumah kaca dari pembangkit listrik tenaga air adalah 6-44 gCO2/kWh.
William
Steinhurst
dkk.4
dalam
bukunya berjudul Hydropower Greenhouse Gas Emissions meperlihatkan bahwa rentang emisi dari
tempuh berdasarkan distributor
menuju
lokasi pabrik atau lokasi
pembangkitan
PLTMH. Unit fungsional yang digunakan adalah 1 kWh listrik yang dihasilkan dari
pembangkit listrik tenaga air jenis run of river atau
pembangkit listrik tenaga mikrohidro. Emisi
non-tropical reservoir adalah 0,5-152 kg-CO2/
gas rumah kaca dihitung berdasarkan jumlah
30
Perhitungan Nilai Faktor Emisi CO2 Dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Sistem Terisolasi CO2 per kWh produksi listrik dalam durasi 20
bagai berikut: perawatan rutin selama 7 hari/
tahun
IPCC.
tahun, perbaikan (insidentil) selama 7 hari/
Analisa dampak lingkungan dalam studi ini
tahun dan perbaikan akibat bencana alam sela-
hanya difokuskan pada besar emisi Gas Rumah
ma 16 hari/tahun.
berdasarkan
ketentuan
dari
Kaca dalam satuan gram-CO2 / kWh pada dua lokasi yaitu PLTMH Tangsi Jaya di Jawa Barat dan PLTMH Maninili di Sulawesi Tengah.
Rumus
perhitungan
produksi
listrik
mengikuti persamaan sebagai berikut :
Produksi listrik yang akan digunakan dalam analisis adalah data produksi listrik
P = kapasitas pembangkit (kW)
berdasarkan
t = waktu produksi dalam periode waktu (jam)
perhitungan
perhitungan berdasarkan
teoritis pengamatan
dan dan
pengukuran pada kontrol panel. Produksi listrik teoritis
adalah
perhitungan
HASIL DAN PEMBAHASAN
yang
PLTMH Tangsi Jaya terletak di Dusun
menggambarkan jumlah listrik yang dapat
Tangsi
dihasilkan dari kondisi ideal suatu pembangkit
Kabupaten Bandung, Propinsi Jawa Barat.
berdasarkan potensi sumber air yang ada
PLTMH Tangsi Jaya memanfaatkan aliran
dengan waktu operasi selama 24 jam dalam
Sungai Ciputri dengan debit 0,459 m3/detik.
satu
berdasarkan
Tinggi jatuhan air (gross head) PLTMH Tangsi
pengamatan dan pengukuran pada kontrol
Jaya adalah 8 meter dengan perkiraan listrik
panel
yang dihasilkan sebesar 18 kW. Kapasitas ini
hari.
Produksi adalah
listrik
perhitungan
yang
Jaya,
menggambarkan jumlah listrik yang mampu
guna
dihasilkan
pelanggan.
oleh
pembangkit
berdasarkan
Kecamatan
memenuhi
Gunung
kebutuhan
Berdasarkan
Halu,
listrik
spesifikasi
71
teknis
kondisi nyata di lapangan. Waktu operasi pada
diatas, kemudian ditentukan jumlah kebutuhan
perhitungan
mempertimbangkan
material dan energi pada setiap tahapan
jumlah hari dalam setahun untuk melakukan
pekerjaan termasuk kebutuhan bahan bakar
ini
telah
perbaikan dan perawatan, dengan catatan se-
Gambar 1. Lingkup Analisis
31
Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : 45 - 52
yang
dipergunakan
dalam
transportasi
pengangkutan barang terlihat pada Tabel 1.
menampilkan jumlah produksi listrik dari tiap pembangkit.
Tabel 1. Inventori Kebutuhan Material dan
Terdapat perbedaan jumlah produksi listrik
Energi PLTMH Tangsi Jaya
berdasarkan hitungan teoritis dan pengamatan serta perhitungan pada kontrol panel. PLTMH Tangsi Jaya beroperasi selama 22-24 jam/hari. Ini
menunjukkan
bahwa
kecilnya
angka
produksi listrik pada lokasi tersebut lebih dikarenakan permintaan daya yang tidak pada kapasitas optimalnya. PLTMH Tangsi Jaya dari kapasitas 20 kW hanya termanfaatkan sebanyak 15 kW. PLTMH Maninili memiliki persentase terkecil dalam memaksimalkan daya yang dapat dihasilkan oleh pembangkit. Kapasitas
perencanaan
PLTMH
Maninili
sebesar 40 kW, akan tetapi hanya mampu dimanfaatkan sebesar 19 kW. Tabel 2. Inventori Kebutuhan Material dan Energi PLTMH Maninili PLTMH
Maninili
terletak
di
desa
Maninili, Kecamatan Tinombo, Kabupaten Parigi Moutong, Propinsi Sulawesi Tengah. PLTMH Maninili berkapasitas 40 kW dengan tinggi jatuh air (gross head) 15 meter dengan desain debit 0,425 m3/detik. PLTMH Maninili merupakan terhubung
pembangkit dengan
off-grid
Jaringan
yang
Tegangan
Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan Rendah (JTR). Hasil inventarisasi kebutuhan material dan energi pada setiap tahapan pekerjaan diperlihatkan pada Tabel 2. Data produksi listrik dari masing-masing pembangkit
akan
diekstrapolasi
guna
mendapatkan data produksi listrik selama kurun waktu 20 tahun. Tabel 3 berikut ini akan
32
Perhitungan Nilai Faktor Emisi CO2 Dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Sistem Terisolasi Kecilnya jumlah produksi listrik PLTMH Maninili selain disebabkan banyaknya warga yang
beralih
ke
listrik
PLN
penghasil emisi pada tahapan pembangunan jaringan listrik.
sehingga
Jaringan listrik pada PLTMH Maninili
mengurangi permintaan daya, juga dikarenakan
memberikan kontribusi emisi yang hampir
operasional PLTMH hanya selama 5 jam/hari
sama besar dengan tahapan konstruksi sipil.
dan diperuntukkan pada saat malam hari.
Hal ini disebabkan jarak antara PLTMH
Tabel 3. Produksi Listrik PLTMH Periode 20 Tahun
Maninili dengan pusat beban yang jauh, sehingga membutuhkan material yang lebih besar.
Tabel
4
berikut
ini
akan
memperlihatkan nilai emisi yang dihasilkan dari setiap unsur/tahapan dalam pembangunan PLTMH Terisolasi. Total emisi CO2 yang dihasilkan oleh masing-masing pembangkit
Gambar 2. Persentase Kontribusi Emisi CO2
adalah sebagai berikut : PLTMH Tangsi Jaya
Total nilai emisi CO2 tersebut kemudian dibagi
sebesar
PLTMH
dengan total produksi listrik guna memperoleh
Maninili sebesar 45.597,88 kg-CO2. Terlihat
nilai faktor emisi dalam satuan gram-CO2/kWh,
dalam Gambar 2 bahwa dari total emisi yang
yang angkanya spesifik untuk lokasi tempat
dihasilkan dalam suatu siklus hidup PLTMH,
dilakukannya studi. Nilai tersebut tidak dapat
tahapan konstruksi sipil memberikan kontribusi
digeneralisir ke semua PLTMH Terisolasi yang
sebesar 53% - 74%, tahapan mekanikal-
ada di Indonesia. Besar nilai faktor emisi
elektrikal sebesar (ME) 1,4% - 2,9%, tahapan
disajikan dalam Tabel 5. Apabila menggunakan
jaringan listrik (JTR) sebesar 21,8% - 42,8%,
nilai produksi listrik berdasarkan perhitungan
dan transportasi sebesar 1,7% - 2,1%. Material
teoritis, maka PLTMH Tangsi Jaya memiliki
yang berperan dalam menyumbang emisi CO2
nilai faktor emisi sebesar 8,19 g-CO2/kWh dan
pada tahapan konstruksi sipil antara lain :
PLTMH Maninili sebesar 7,09 g-CO2/kWh.
semen (60%-64%) dan besi baja (9%-22%).
Nilai faktor emisi ini menjadi besar jika nilai
Penggunaan tiang listrik dan kabel untuk
produksi listrik menggunakan perhitungan
tranmisi/distribusi
berdasarkan pengamatan pada kontrol panel,
26.331,19
kg-CO2
dan
merupakan
sumber
Tabel 4. Besar Emisi CO2 dari PLTMH Terisolasi
33
Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : 45 - 52
yaitu PLTMH Tangsi Jaya sebesar 10,79 g-
Andrew Pascale dkk.5 untuk PLTMH di
CO2/kWh dan PLTMH Maninili sebesar 95,9 g
Thailand (52,7 g-CO2/kWh). Studi kasus yang
-CO2/kWh.
dilakukan pada PLTMH Karmi dan Jakhna2 di
Fluktuasi nilai faktor emisi pada kedua
India
memperlihatkan
bahwa
tahapan
lokasi sangat dipengaruhi oleh produksi listrik
pekerjaan sipil memberikan kontribusi emisi
yang dihasilkan. Berdasarkan data pada Tabel
CO2 sebesar 60-67%, elektrikal-mekanikal
3, terlihat bahwa rasio antara produksi listrik
sebesar 25-31% dan jaringan listrik sebesar 7%
teoritis dan produksi listrik rill untuk PLTMH
dari
Tangsi Jaya (75,84%) jauh lebih besar bila
kontribusi yang berbeda diperlihatkan pada
dibandingkan
studi kasus yang dilakukan di Huai Kra Thing
dengan
PLTMH
Maninili
total
emisi
India
beroperasi lebih efisien dibandingkan PLTMH
memberikan
Maninili. Ketidakefisienan PLTMH Maninili
elektrikal-mekanikal
disebabkan beberapa hal seperti kurangnya
jaringan listrik sebesar 52,7%.
dikarenakan sebagian besar masyarakat telah beralih
menggunakan
listrik
PLN
serta
terbatasnya sumber daya air. Sebagai catatan di Maninili terdapat tiga bulan dalam setahun dimana suplai air untuk pembangkit berada dibawah debit minimum, sehingga mengurangi
kontribusi
pekerjaan sebesar
sebesar
Pola
sipil
25,61%,
22,21%
dan
William dkk.4 juga menjelaskan bahwa pembangkit
listrik
tenaga
mikrohidro
(PLTMH) menghasilkan emisi yang lebih kecil bila dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga fosil seperti pembangkit listrik tenaga gas alam (400-500 g-CO2/kWh) dan PLTU batubara (900-1200 g-CO2/kWh)
jam operasi pembangkit yang berdampak pada produksi listrik yang dihasilkan.
tahapan
dihasilkan.
(7,39%). Ini berarti PLTMH Tangsi Jaya
permintaan kebutuhan listrik dari PLTMH
dimana
yang
Beberapa faktor yang mempengaruhi besar nilai emisi pada tahapan kontruksi sipil
Tabel 5. Nilai Faktor Emisi di PLTMH Terisolasi (off-grid)
antara
lain
kondisi
topografi,
kapasitas
pembangkit dan desain kontruksi. Sedangkan besar emisi pada tahapan jaringan listrik dipengaruhi oleh radius antara pembangkit dan pusat beban. Faktor emisi CO2 akan menurun apabila kapasitas produksi listrik meningkat. Hal ini pulalah yang menjelaskan besarnya
Nilai faktor emisi pada kedua lokasi di Indonesia tersebut memberikan hasil yang lebih
rendah
bila
dibandingkan
KESIMPULAN
dengan 2
penelitian yang dilakukan Varun dkk. untuk PLTMH di India (55-74 g-CO2/kWh) dan
34
nilai faktor emisi CO2 di PLTMH Maninili.
Nilai Pembangkit
perhitungan Listrik
faktor
Tenaga
emisi
Mikrohidro
Perhitungan Nilai Faktor Emisi CO2 Dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Sistem Terisolasi (PLTMH) off-grid berdasarkan kondisi riil memiliki rentang antara 10,79 – 95,9 g-CO2/ kWh.
Nilai
perhitungan
ini
akan
teoritis,
berbeda
dengan
dikarenakan
kondisi
operasional pembangkit seperti kapasitas daya yang termanfaatkan dari pembangkit serta lama waktu (jam) operasi pembangkit. Kontruksi sipil merupakan kontributor emisi CO2 terbesar pada PLTMH off-grid yaitu sebesar 53-74%, dimana semen dan baja menjadi komponen penyumbang
emisi
utama
pada
tahapan
PLTMH
harus
kontruksi sipil. Pengembangan
memperhatikan dua faktor yaitu permintaan listrik
(demand)
dan
sumber
daya
air
(resources), dikarenakan faktor inilah yang menentukan kerja optimal PLTMH dalam memproduksi listrik.
[4]. William Steinhurst, Patrick Knight and Melissa Schultz., Hydropower Greenhouse Gas Emissions, Synapse, 2012, Halaman. 2. Sumber : www.synapse -energy.co. [5]. Andrew Pascale, Tania Urmee, Andrew Moore,. Life Cycle Assessmentof a Community Hydroelectric Power System in Rural Thailand. Renewable Energy Volume 36. No.11, Hal 2799-2808, November 2011. [6]. International Organization for Standardization Organization (ISO). 2006. Environmental management-Life cycle assessment-Principles and framework. ISO. [7]. International
Organization
for
Standardization Organization (ISO). 2006. Environmental
management-Life
cycle
assessment-Requirements and guidelines. ISO.
DAFTAR PUSTAKA [1]. Statistik Energi Terbarukan. Kementerian ESDM. Sumber : http://www.esdm.go.id/ publikasi/statistik/cat_view/58publikasi/240-statistik/355-statistik-energi -baru-terbarukan.htm. Tanggal download 4 Juli 2014. [2]. Varun, Bhat, Ravi Prakash., Life Cycle Analysis of Run-of River Small Hydro PowerPlants in India, The Open Renewable Energy Journal, 2008, Volume 1, Hal 11-16. [3]. Qinfen Zhang, Bryan Karney, Heater MacLean, Jingchun Feng., Life-Cycle Inventory of Energy Use and Greenhouse Gas Emissions for Two Hydropower Projects in China. Journal of Infrastructure Systems. Volume 13 No.4, Hal. 271-279,Desember 2007.
35
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN
