Telah diuji pada Tanggal 5 Juni 2013

Telah diuji pada Tanggal 5 Juni 2013

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota

: Prof. Dr. Tulus M.Si : 1. Dr. Sutarman, M.Sc 2. Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc 3. Dr. Marwan Ramli, M.Si

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

OPTIMALISASI PERENCANAAN ENERGI BERKELANJUTAN

TESIS

Saya mengakui bahwa tesis ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing dituliskan sumbernya

Medan, Juni 2013 Penulis,

Awaludin Fitra

i Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Dunia telah depenuhi dengan masalah global warning yang merujuk ke masalah ketidakefisien energi. Dalam penelitian ini, peneliti akan menggunakan model dasar dari pemodelan oprimisasi aliran energi untuk mengevaluasi produksi Distributed Gene- ration dan perlakuan di dalam pengefisienan energi. Tujuan dari metodologi yang dilakukan adalah mengekploitasi sumber energi utama, sumber daya dan engergi pemanasan, bahan bakar dan area terakhir yang digunakan. Kerangka model telah dimasukkan ke dalam penjelasan dari DG dan pengembangan pengefisian energi. Selanjutnya sebuah dekripsi mendetail dari sumber daya di hadirkan untuk mengatur penghematan energi di sektor umum dengan masalah masalh yang umum. Dengan tujuan untuk mengurangi efek terhadap lingkungan dan biaya operationa, proses optimisasi berikut memberikan pengaturan generasi yang layak diantaranya adalah generasi perluasan dan DG and pengoptimalan difusi dari teknologi pengefisienan energi. Kata kunci: Optimisasi, Perencanaan energi, Distributed Generation (DG), Model.

ii Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

The world is plaqued with global warming problem due to energy inefficiency. In this paper we address a model based on energy how optimisation model for evaluating the contribution of distributed-generation (DG) production and energyef ?ciency actions. The proposed methodology details exploitation of primary energy sources, power and heat generation, emissions and end-use sectors. The model framework has been enhanced to include a description of DG contributions and energy-ef?ciency improvements. In particular, a detailed description of the power grid has been made to take account of different voltage levels in electricity production and energy demand. The presence of mandatory energy-saving targets in the civil sector is considered under suitable constraints. By aiming to reduce environmental impact and operational costs, the following optimisation process provides feasible generation settlements between large-scale generation and DGs, and optimal diffusion of energy-efficiency technologies. Keyword: Optimization, Energy planning, Distributed generation, Modeling

iii Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR Syukur Allhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah menitipkan ilmu serta melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul: Optimalisasi Perencanaan Energi Berkelanjutan. Dan tidak lupa salawat dan salam kepada junjungan Nabi Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabatnya. Tesis ini merupakan salah satu persyaratan penyelesaian studi program studi Magister Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc(CTM), Sp.A(K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti Program Magister Matematika di FMIPA Universitas Sumatera Utara, dan juga sebagai pembimbing-II pada penulisan tesis ini yang berkat dorongan dan bantuan beliau sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Bapak Prof. Dr. Herman Mawengkang, Ketua Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara. Bapak Prof. Dr. Saib Suwilo, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara dan juga sebagai PembandingII yang memberikan saran dan kritik dalam penyempurnaan tesis ini. Bapak Prof. Dr. Tulus, M.Si, Pembimbing-I yang telah memberikan bimbingan, arahan dan ilmu pengetahuan dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak Dr. Marwan Ramli, M.Si, Pembanding-II yang memberikan saran dan kritik dalam penyempurnaan tesis ini. Bapak / Ibu Dosen Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmunya selama masa perkuliahan.

iv Universitas Sumatera Utara

Ibu Misiani, S.Si, staf administrasi Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara yang banyak membantu proses administrasi. Ucapan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada ayahanda dan Ibunda Drs. Khalidin Musa dan Sinarwaty serta Istri tercinta Mira Gustina yang telah mencurahkan kasih sayang dan dukungan moril dan material kepada penulis. Terima kasih juga kepada adik-adik penulis M. Fauzi Ridwan, Amd, Farid Akhsani, S.Si, Nuruddin Iksan, Rahmad Natsir dan buat seluruh keluarga yang telah membantu, memberikan semangat dan dorongan kepada penulis hingga penulisan tesis ini selesai. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara khususnya angkatan reguler tahun 2011 ganjil, dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu pada tesis ini. Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dan bantuan yang telah diberikan.

Medan, Juni 2013 Penulis, Awaludin Fitra

v Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP Awaludin Fitra lahir di Medan tanggal 18 Juli 1983. Ayah bernama Drs. Khalidin Musa dan Ibu Sinarwati, merupakan anak pertama dari lima bersaudara. Tahun 1989 masuk Sekolah Dasar di SD Kemala Bhayangkari 1 Medan dan lulus tahun 1995. Tahun 1995 melanjutkan pendidikan ke Sekolah Menengah Pertama di SLTP Kemala Bhayangkari 1 Medan, lulus tahun 1998. Tahun 1998, melanjutkan pendidikan Sekolah Menengah Umum di SMU Kemala Bhayangkari 1 Medan, lulus tahun 2001. Pada Tahun 2003 melanjutkan ke perguruan tinggi Jurusan Matematika, Program Studi Pendidikan Matematika, FMIPA Universitas Negeri Medan dan lulus pada tahun 2010. Tahun 2011, penulis berkesempatan untuk melajutkan Program Magister pada Program Studi Magister Matematika FMIPA Universitas Sumatera Utara. Menikah dengan Mira Gustina pada tanggal 17 Februari 2013. Dan sekarang mengajar bidang studi matematika di SMP Kemala Bhayangkari 1 Medan.

vi Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN

i

ABSTRAK

ii

ABSTRACT

iii

KATA PENGANTAR

iv

RIWAYAT HIDUP

vi

DAFTAR ISI

vii

DAFTAR TABEL

x

DAFTAR GAMBAR

xi

BAB 1 PENDAHULUAN

1

1.1 Latar Belakang

1

1.2 Perumusan Masalah

2

1.3 Tujuan Penelitian

3

1.4 Manfaat Penelitian

3

1.5 Metode Penelitian

3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

4

2.1 Defenisi Distributed Generation (DG)

4

2.2 Distributed Generation

5

2.3 Teknologi DG di Indonesia

6

2.3.1 Sejarah perkembangan DG

6

2.3.2 Aplikasi teknologi DG

7

2.4 Teknologi DG yang Dapat Dikembangkan di Indonesia 2.4.1 Pembangkit listrik tenaga mikrohidro

7 7

vii Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Teknologi bahan bakar nabati

8

2.4.3 Pembangkit listrik tenaga biomassa

9

2.4.4 Pembangkit listrik tenaga surya

10

2.4.5 Pembangkit listrik tenaga angin

11

2.4.6 Pembangkit listrik tenaga pasang surut

11

2.4.7 Pembangkit listrik tenaga panas bumi

12

2.5 Pemasangan (Interkoneksi) DG

12

2.5.1 Sumber energi utama

12

2.5.2 Power converter

13

2.5.3 Sistem interface dan peralatan proteksi

14

2.6 Keuntungan Distributed Generation

14

2.7 Perencanaan Energi

14

2.8 Energi Terbarukan

17

2.9 Teknologi Energi Terbarukan di Indonesia

18

2.9.1 Panas bumi

18

2.9.2 Mikrohidro

18

2.9.3 Surya

20

2.9.4 Biomassa

21

2.9.5 Tenaga air

24

2.10 Model Optimasi

24

BAB 3 PROGRAM INTEGER

26

3.1 Program Linear

26

3.2 Program Integer

26

3.3 Metode Solusi Dalam Integer Programming Pendekatan Pembulatan

27

3.4 Pendekatan Grafik

30

viii Universitas Sumatera Utara

3.5 Pendekatan Gomory (Cutting Plane Algoritm)

30

3.6 Kendala Gomory dalam(Pure Integer Programming)

31

3.7 Metode Branch dan Bound

31

BAB 4 MODEL OPTIMALISASI ENERGI BERKELANJUTAN 4.1 Energi Perencanaan Prosedur Optimasi

35 35

BAB 5 KESIMPULAN

42

5.1 Kesimpulan

42

DAFTAR PUSTAKA

44

ix Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

Halaman

2.1

Data kapasitas dan rating DG

4

3.1

Solusi integer optimum

29

3.2

Optimum masalah liniear programming

31

x Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Nomor

2.1

Judul

Interkoneksi DG

Halaman

13

xi Universitas Sumatera Utara

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Energi memegang peranan penting dalam mencapai tujuan masyarakat moderen. Banyak hal yang terjadi dengan ketiadaan energi seperti perkembangan ekonomi yang lamban, kekurangan air bersih, makanan yang didinginkan dan obat-obatan, tidak adanya telepon, radio, televisi. Beberapa negara berkembang menghadapi pertumbuhan penduduk yang jauh melebihi yang direncanakan, sehingga banyak negara yang tersisa tidak memiliki sumber energi yang cukup. Sistem energi telah mengalami perkembangan yang pesat di tandai dengan 3 area utama (Hunt dan Shuttleworth 1996). Dalam sektor energi yang paling penting adalah listrik dan gas alam telah berubah menjadi bisnis di pasar bebas (K. de dan Felipe 2005). Hal ini terjadi pemisahan perusahaan energi disektor listrik, dimana kegiatan pembangkit, transmisi dan distribusi telah terpisah. Kesadaran masyarakat terhadap lingkungan yang disebabkan oleh pembangkit listrik terus berkembang dengan pesat, bersamaan dengan kepentingan teknologi DG berdasarkan sumber energi terbarukan (RES) dan kogenerasi. Pendistribusian generasi adalah sebagai pendekatan teknologi skala kecil untuk memproduksi energi listrik yang dapat digunakan hingga habis. Teknologi DG mengandung generator modular (dan energi yang diperbaharui) dan memiliki manfaat yang potensial untuk fasilitas DG berada dipusat beban (Ackermann et.al., 2001). Sumber energi yang digunakan dalam fasilitas DG dapat dibagi menjadi sumber energi yang dapat diperbaharui dan yang tidak dapat diperbaharui. Sumber energi yang tidak dapat diperbaharui dapat digunakan untuk peralatanperalatan yang tidak digunakan dan sistem mikro turbin, dan bahan bakar fosil seperti gas alam, bensin atau produk-produk yang dihasilkan dari proses kedua energi tersebut, dengan tujuan membuat sumber energi yang tidak dapat dibakar dan sumber energi yang dapat diperbaharui (Jenkins et. al., 2000). Pada umumnya sumber energi terdiri dari angin, aliran air, panas bumi, energi matahari dan energi gelombang laut. Perencanaa energi harus memperhitungkan faktor-faktor politik, sosial dan faktor lingkungan dan harus dilakukan dengan mempelajari sumber energi primer 1 Universitas Sumatera Utara

2 untuk memperhitungkan eksploitasi yang optimal. Perencanaan energi dibidang elektrik telah diganti dalam konteks liberalisasi produksi energi dimana pasar elektrik ada. Namun perencanaan energi adalah alat yang sangat berguna untuk menunjukkan konsekuensi dari kebijakan energi yang membantu dalam pengambilan keputusan untuk memilih strategi yang paling cocok untuk meningkatkan teknologi DG yang berdampak terhadap lingkungan dan berpengaruh terhadap masyarakat. Penyebaran fasilitas DG memilki masalah teknis dan operasional. Secara khusus, jaringan distribusi tegangan menengah merupakan jalan untuk membawa daya listrik dari tinggi ke rendah. Perlakuan kementrian ESDM dalam sistem energi, terutama untuk instalasi yang menggunakan sumber energi yang tidak terbatas (misalnya panel surya dan turbin angin), dapat mempengaruhi dari perangkat proteks dan menyebabkan fluktuasi daya transmisi jaringan, dalam hal ini memerlukan studi tambahan dalam perangkat perlindungan jaringan dan pengontrolan yang fleksibel. Manajemen permintaan bertujuan untuk mengurangi penggunaan energi melalui penghematan energi. Perlu dibedakan antara penghemat energi dan upaya perbaikan energ yang efisiensi. Di sisi lain, tindakan hemat energi merupakan tindakan pelanggan dalam penggunaan energi lebih bertanggung jawab, misalnya memberi perhatian lebih banyak untuk penggunaan peralatan rumah tangga, atau menggunakan energi hanya bila diperlukan (misalnya mematikan lampu dan menggunakan air panas seperlunya). Di sisi lain, upaya untuk memperbaiki energi yang efisiensi adalah tindakan yang biasanya menyebabkan peningkatan efesiensi energi yang dapat diukur dan dapat dibuktikan, yang merupakan peningkatan efesiensi energi mengakibatkan perubahan teknologi dan ekonomi. Efisiensi energi berkaitan dengan perbandingan antara kinerja output, jasa, barang atau energi dan energi input. Penggunaan peningkatan efisiensi energi dan peningkatan penghematan energi menghasilkan penghematan energi primer yang dapat membantu untuk mengurangi pemasukan energi dan mengurangi efek rumah kaca.

1.2 Perumusan Masalah Adapun rumusan masalah adalah penggunaan sumber energi yang dapat diperbaharui dan dioptimalkan pendistribusian sumber energi.


3 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis kontribusi DG dan tindakan pengefisienan energi disaat perencanaan energi berkelanjutan dilakukan.

1.4 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam masalah yang berkaitan memodelkan pengoptimalan penggunaan energi di berbagai bidang.

1.5 Metode Penelitian Metode penelitian ini bersifat literatur dan kepustakaan dengan menggunakan informasi berbagai jurnal. Langkah-langkah yang digunakan adalah: 1. Menjelaskan perencanaan energi berkelanjutan 2. Menjelaskan model optimalisasi perencanaan energi berkelanjutan 3. Memodifikasi model optimalisasi


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Defenisi Distributed Generation (DG) CIGRE telah mendefinisikan distributed generation sebagai semua unit pembangkit dengan kapasitas maksimal berkisar sampai 50 MW dan dipasangkan ke jaringan distribusi. IEEE mendefinisikan Distributed Generation sebagai pembangkitan yang menghasilkan energi dalam kapasitas yang lebih kecil dibandingkan pusat-pusat pembangkit konvensional dan dapat dipasangkan hampir pada setiap titik sistem tenaga listrik. IEA mendefinisikan Distributed Generation sebagai unit-unit yang menghasilkan energi pada sisi konsumen atau dalam jaringan distribusi lokal. Semua definisi di atas menunjukkan bahwa pembangkitan dengan skala kecil yang dihubungkan ke jaringan distribusi dapat dianggap sebagai bagian dari DG. Selain itu, pembangkitan yang dipasangkan dekat dengan sisi beban atau konsumen juga dapat dikatakan sebagai distributed generation. DG dapat juga didefinisikan sebagai pembangkit tenaga listrik pada jaringan distribusi atau pada sisi jaringan pelanggan. Maksimum rating dari DG yang dapat dikoneksikan pada jaringan distribusi tergantung dari kapasitas jaringan distribusi, yang berkolerasi dengan tingkat tegangan dalam jaringan distribusi tersebut. Misalnya DG dengan kapasitas pembangkit 100 150 MW tidak dapat dihubungkan pada tingkat tegangan 110kV karena terkendala masalah teknis. Rating dari kapasitas pembangkit DG dapat dilihat pada tabel 2.1 (Ackermann, et.al., 2001) Tabel 2.1 Data kapasitas dan rating DG Kapasitas DG Daya Terpasang (MW) Mikro 1 Watt < 5 kW Kecil 5 kW < 5 MW Sedang 5 MW < 50 MW Besar 50W < 300 MW

4 Universitas Sumatera Utara

5 2.2 Distributed Generation Beberapa publikasi yang ada sekarang tentang distributed generation menunjukan bahwa DG merupakan suatu fenomena baru dan berkembang secara signifikan hampir di seluruh dunia. Namun, analisis dari Lembaga Energi Information Administration di Amerika Serikat menunjukkan bahwa implementasi DG telah berkembang secara drastis pada akhir tahun 1980-an dan pertengahan tahun 1990-an. Sebenarnya, perkembangan DG dalam tahap awal telah dimulai ketika DG digunakan sebagai co-generator. Penggunaan co-generator dimulai pada masa tahun 1960-an dan banyak dikembangkan pada lokasi-lokasi industri dengan memanfaatkan panas dari gas buang kondensor (output thermal dari alat pemanas berdaya besar). Pasar untuk DG terus berkembang. Unit-unit DG terus diuji pada konsumenkonsumen perumahan, industri dan sebagainya sebagai salah satu sumber energi listrik yang masyarakat butuhkan. Disisi lain, keuntungan dari DG menunjukkan potensi yang besar. Dengan perubahan struktur energi listrik yang terus berkembang, saat ini DG telah dimanfaatkan sebagai pembangkitan siaga yang memberi keuntungan pada sistem tenaga listrik sebagai sumber energi pada beban puncak, kehilangan daya pada sistem dan meningkatkan kualitas daya para konsumen. Beberapa perkembangan terus dilakukan dan membuat DG tidak hanya mungkin dilakukan tetapi suatu potensi yang diharapkan. Perkembangan DG di masa sekarang didukung oleh dua isu utama dalam sistem tenagan listrik pada masa sekarang yaitu : 1. Perubahan kebijakan energi listrik di seluruh dunia dari sistem monopoli menjadi sistem yang lebih kompetitif terkhusus pada sektor pembangkit yang memungkinkan keragaman dalam kepemilikan aset pembangkit sehingga akan adanya persaingan yang mendorong harga energi listrik menjadi lebih murah. 2. Kebijakan lingkungan yang berkelanjutan yang mengharapkan DG dapat membantu mengurangi gas emisi terutama emisi karbon. Pemanfaatan energi DG harus mendorong pengurangan ernisi karbon karena umumnya teknologi DG memiliki emisi karbon yang rendah bahkan ada yang emisi karbonnya nol seperti photovoltaic (sel surya).


6

2.3 Teknologi DG di Indonesia 2.3.1 Sejarah perkembangan DG Perkembangan teknologi DG di Indonesia telah berkembang sejak lama seiring dikeluarkannya Peraturan Pemerintah Nomor 10 Tahun 1989 Tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Energi yang mengijinkan pembelian terhadap kelebihan energi listrik (excess power). Teknologi DG yang banyak digunakan pada masa itu adalah teknologi cogeneration. Bahkan menurut data penelitian Energy and Electricity (EERDC), kapasitas terpasang teknologi cogeneration telah mencapai 834 MW pada tahun 1997. Perkembangan teknologi DG terus berkembang dengan memfaatkan pembangkit listrik skala kecil (mikrohidro) yang dikelola oleh pihak PLN atau swasta (Independent Power Producer). Sejak tahun 2002, teknologi DG di Indonesia dikenal sebagai Pembangkit Listrik Skala Kecil Tersebar seperti yang tertuang dalam Pe- raturan Pemerintah Nomor 30 tahun 2002. Melalui PP Nomor 31/2009, Pemerintah juga mendorong penggunaan sumber energi baru, terbarukan dan energi primer yang yang lebih efisien untuk pembangkit tenaga listrik, dan diberikan kesempalan bagi Pembangkit Skala Kecil Swasta dan Koperasi (PSKSK) untuk menjual tenaga listriknya kepada PLN. Harga jual tenaga listrik dari PSKSK adalah harga pada titik interkoneksi dengan Sistem PLN dan harga jual ini disesuaikan setiap tahunnya berdasarkan perhitungan biaya marginal Sistem PLN. Dewasa ini, skema pemanfaatan teknologi DG di Indonesia dibagi atas 2, yaitu: 1. Skema IPP (Independent Power Producer) Skema ini berisi perjanjian dimana teknologi DG harus mengirim tenaga listriknya ke sistem PLN secara kontiniu (24 jam). Skema ini biasanya memiliki kontrak dalam jangka waktu yang lama (minimal 15 tahun) dan dapat diperpanjang sesuai kebutuhan alas kesepakatan bersama. 2. Skema Pembelian Excess Power (Kelebihan Tenaga Listrik) Skema ini berisi perjanjian dimana teknologi DG mengirim kelebihan tenaga listriknya ke


7 sistem PLN pada waktu-waktu tertentu (biasanya pada Waktu Beban Puncak). Skema ini biasanya memiliki kontrak jangka pendek (1 tahun) dan dapat diperpanjang sesuai kebutuhan atas kesepakatan bersama.

2.3.2 Aplikasi teknologi DG Pemanfaatan teknologi DG yang telah banyak dikembangkan di Indonesia adalah teknologi pembangkitan mikrohidro walaupun dewasa ini yang cukup signifikan adalah pembelian kelebihan energi listrik (excess power) dari pihak industri-industri besar (PLTU). Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan aplikasi tekonologi DG berupa pembangkitan mikrohidro yang telah terkoneksi pada jaringan distribusi di daerah Sumatera Utara. 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 tertentu. Semakin besar kapasisitas aliran maupun ketinggiannya maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Pembangkit tenaga mikrohidro bekerja dengan cara memanfaatkan semaksimal 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 pada tinggi jatuh dan debit air, maka total energi yang tersedia 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 dilakukan 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 biodiesel 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 penggunaan biodiesel turnbuh dengan cepat terutama dalam bidang transportasi. Disamping 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 nabati 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 keseimbangan 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 membentuk 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 pengumpulan 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, dimulai cara memanfaatkan yang primitif sampai teknologi photovoltaic. Matahari melepas 95% energinya sebagai cahaya yang bisa dilihat dan sebagian lagi sebagai yang tidak terlihat sepeiti sinar inframerah dan ultra-violet. Sebagai 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 Indonesia (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 digunakan 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 kekurangan pembangkit listrik tenaga angin (PLTA) antara lain: a. Kelebihan : i. Teknologi yang ramah Lingkungan (environmental friendly) dan tidak rumit. 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 turbinturbin, 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 bumi. 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 sebagai 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 tenaga listrik secara umum mempu-nyai komponen yang sama dengan 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 memiliki 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 frekuensi 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 mekanis 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 menjadi energi dengan frekuensi 50-60Hz dengan switching (switch on-off). Teknologi DG yang dijual di pasaran, kebanyakan telah diintegrasikan dengan power converter masing-masing. Misalnya fuel cell yang telah diintegrasikan dengan inverter. 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 terdiri atas step-up transformer, metering kadang ditambahkan controller dan relay proteksi. Dalam komponen ini terkadang terdapat communication link untuk mengontrol kondisi pada sistem. 2.6 Keuntungan Distributed Generation Dalam banyak penelitian, DG dapat beradaptasi dengan perubahan ekonomi dalam cara yang fleksibel karena ukurannnya yang kecil dan konstruksi yang lebih sederhana dibandingkan dengan pusat-pusat pembangkit konvensional. Menurut IEA, penilaian ekonomi atas nilai fleksibiltas DG sangat memungkinkan dan layak (2002). Sebagian besar DG memang sangat fleksibel dalam beberapa hal seperti operasi, ukuran, dan kemajuan teknologi. Selain itu, DG dapat meningkatkan keandalan sistem tenaga listrik. Dalam pemasangannya di jaringan distribusi, DG ditempatkan dekat dengan daerah beban dan beberapa keuntungan dalam pemakaian DG : a. DG memberi keandalan yang lebih tinggi dalam pemanfaatan daya. b. DG sebagai sumer energi lokal dapat membantu untuk penghematan daya listrik pada jaringan transmisi dan distribusi. c. Dibandingkan dengan power plants, DG memiliki efesiensi yang lebih tinggi dalam penyaluran daya. Selain itu, bila dikoneksikan pada jaringan, DG dapat meningkatkan efesiensi sistem karena DG membantu mengurangi rugi-rugi pada sistem. Dalam memproduksi energi listrik, DG bersifat ramah lingkungan. Emisi yang dihasilkan dari produksi energi listrik oleh DG tergolong rendah, bahkan mendekati nol. 2.7 Perencanaan Energi Dalam melakukan perencanaan energi terdapat beberapa hal yang harus dilakukan sehingga diperoleh perencanaan energi yang terpadu, berikut langkahlangkah perencanaan energi yang bisa dilakukan:


15 1. Menyusun skenario pertumbuhan ekonomi. Pola pembangunan ekonomi menentukan kebutuhan akan energi, sementara faktor harga dan ketersediaan energi dapat membentuk struktur dan pertumbuhan ekonomi. Data yang diperlukan di sini adalah komposisi dan pertumbuhan PDB atau PDRB masing-masing sub-sektor ekonomi, termasuk sektor pertanian dan pedesaan. Pembangunan ekonomi memiliki sejumlah ketidakpastian, karena itu harus dikembangkan beberapa skenario ekonomi misalnya digunakan asumsi skenario pertumbuhan ekonomi tinggi, sedang atau rendah. Struktur ekonomi perlu diuraikan dalam bentuk tabel input output atau matriks akuntansi nasional. Sektor ekonomi utama yang perlu diperhatikan adalah industri, komersial, pertanian, transportasi, perumahan dan pedesaan. Setiap sektor terdiri dari berbagai konsumen utama yang menggunakan beragam sumber daya energi. Untuk itu unit pengukuran yang sama harus dikonsolidasikan pada setiap sektor. Tujuan utamanya adalah menghasilkan pola pertumbuhan permintaan energi berdasarkan pemakai akhir dan sektor dalam bentuk agregat. 2. Menyusun proyeksi permintaan energi. Cara paling sederhana memproyeksikan permintaan energi adalah dengan menghubungkan tingkat konsumsi energi saat ini dengan aktivitas dan tingkat pertumbuhan ekonomi. Faktor yang mempengaruhi permintaan energi ke depan seperti inovasi teknologi selama periode perencanaan, kemungkinan substitusi, harga energi dunia dan sebagainya. Dalam konteks ini perlu dibedakan antara konsumsi energi, yaitu total sumber daya energi yang habis dipakai dengan kegunaan energi, yaitu net energi yang sesungguhnya digunakan oleh peralatan pemakai akhir. Perbedaan keduanya menunjukkan hilangnya total sumber daya energi dalam proses konversi. Faktor-faktor dominan perencanaan energi, diantaranya peranan harga relatif, pengaruh perubahan teknologi, potensi substitusi antar energi, potensi substitusi antar faktor dan dampak interaksi energi/ekonomi. Harga relatif mengukur kelangkaan berbagai barang dan jasa. Harga relatif pada akhirnya mencerminkan pilihan konsumen terhadap suatu kerangka kerja teknis dan biaya. Perubahan teknologi biasanya terkait dengan potensi penghematan dan substitusi perangkat pemakai akhir yang disempurnakan baik yang baru atau alternatifnya. Potensi substitusi antar energi terkait dengan pengembangan alternatif sumber daya energi domestik dan impor yang murah atau potensi keseluruhan dalam jangka panjang seperti kebijakan diversifikasi. Dalam


16 substitusi antar faktor diupayakan kombinasi faktor produksi yang efisien. Interaksi energi dengan ekonomi makro serta faktorfaktor dominan akan mempengaruhi permintaan energi di masa depan. 3. Mengkaji sumber daya energi. Tujuan pengkajian sumber daya energi adalah menentukan ketersediaan sumber daya energi suatu negara atau wilayah. Pengkajian demikian dirancang untuk menghasilkan informasi mengenai jumlah sumber daya energi yang tersedia dan biaya yang diperlukan. Informasi yang dibutuhkan dari sumber daya tak terbarukan minyak bumi, batubara dan gas bumi adalah ukuran besar cadangan dan biaya ekstraksi. Dalam hal energi terbarukan, dengan pengecualian energi panas bumi, pengkajian terkait dengan pertanyaan seberapa besar sumber daya energi terbarukan dapat diperoleh dan dimanfaatkan dengan pembiayaan seefektif mungkin. Informasi yang dibutuhkan selanjutnya adalah ketersediaan dan harga impor energi. Pengkajian sumber daya energi secara rinci meliputi total cadangan, tingkat pertambahan cadangan, tingkat produksi, biaya dan hambatan yang dihadapi produksi energi. Salah satu faktor dominan perencanaan energi adalah bagaimana menghubungkan biaya dengan persediaan sumber daya energi dalam jangka panjang. Biaya yang diperlukan untuk perencanaan energi harus mencerminkan peluang biaya sumber daya energi. Peluang biaya, selain biaya produksi meliputi rente ekonomi yang dihitung untuk kesempatan yang hilang ketika sumber daya energi tersebut mempunyai nilai yang lebih tinggi di masa mendatang. 4. Melakukan analisis dampak. Setiap alternatif keseimbangan penawaran-permintaan energi memiliki dampak yang berbeda terhadap struktur dan pertumbuhan ekonomi termasuk aspek lingkungan. Dua analisis dampak harus dilakukan untuk mendapatkan neraca penawaran-permintaan yang paling sesuai yaitu analisis dampak ekonomi dan lingkungan. Analisis dampak ekonomi tersebut merupakan suatu pengkajian terhadap ukuran efisiensi ekonomi dengan menggunakan indikator-indikator makro ekonomi. Hasilnya akan berupa satu atau lebih keseimbangan penawaran permintaan yang dianggap lebih efisien, murah dan ekonomis. Analisis dampak lingkungan mangkaji bahan bakar dan teknologi yang digunakan apakah sesuai dengan kebijakan, standar, dan peraturan lingkungan yang ada. Pada tahap berikutnya, bila keseim-


17 bangan penawaranpermintaan telah ditentukan dan konfigurasi penawaran telah didefinisikan, analisis dampak lingkungan diperluas menjadi analisis mengenai dampak lingkungan.

2.8 Energi Terbarukan Energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang bisa habis secara alamiah. Energi terbarukan berasal dari elemen-elemen alam yang tersedia di bumi dalam jumlah besar, misal: matahari, angin, sungai, tumbuhan dan sebagainya. Energi terbarukan merupakan sumber energi paling bersih yang tersedia di planet ini. Ada beragam jenis energi terbarukan, namun tidak semuanya bisa digunakan di daerah-daerah terpencil dan perdesaan. Tenaga surya, tenaga angin, biomassa dan tenaga air adalah teknologi yang paling sesuai untuk menyediakan energi di daerah-daerah terpencil dan perdesaan. Energi terbarukan lainnya termasuk panas bumi dan energi pasang surut adalah teknologi yang tidak bisa dilakukan di semua tempat. Indonesia memiliki sumber panas bumi yang melimpah; yakni sekitar 40 % dari sumber total dunia. Akan tetapi sumber-sumber ini berada di tempat-tempat yang spesifik dan tidak tersebar luas. Teknologi energi terbarukan lainnya adalah tenaga ombak, yang masih dalam tahap pengembangan. Berbagai energi terbarukan Matahari terletak berjuta-juta kilometer dari Bumi (149 juta kilometer) akan tetapi menghasilkan jumlah energi yang luar biasa banyaknya. Energi yang dipancarkan oleh matahari yang mencapai Bumi setiap menit akan cukup untuk memenuhi kebutuhan energi seluruh penduduk manusia di planet ini selama satu tahun, jika bisa ditangkap dengan benar. Setiap hari, manusia menggunakan tenaga surya, misal untuk mengeringkan pakaian atau mengeringkan hasil panen. Tenaga surya bisa dimanfaatkan dengan cara-cara lain: sel surya (yang disebut dengan sel Energi Solar fotovoltaik yang mengkonversi cahaya matahari menjadi listrik secara langsung. Pada waktu memanfaatkan energi matahari untuk memanaskan air, panas matahari langsung dipakai untuk memanaskan air yang dipompakan melalui pipa pada panel yang dilapisi cat hitam. Pada saat angin bertiup, angin disertai dengan energi kinetic (gerakan) yang bisa melakukan suatu pekerjaan. Contoh, perahu layar memanfaatkan tenaga angin untuk mendorongnya bergerak di air. Tenaga angin juga bisa dimanfaatkan menggunakan baling-baling yang dipasang di puncak menara, yang disebut dengan turbin angin yang akan menghasilkan energi mekanik atau listrik. Biomassa merupakan salah satu sumber energi yang telah digunakan orang sejak dari jaman dahulu kala: orang telah membakar kayu untuk memasak makanan selama ribuan tahun.


18 Biomassa adalah semua benda organik (misal: kayu, tanaman pangan, limbah hewan dan manusia) dan bisa digunakan sebagai sumber energi untuk memasak, memanaskan dan pembangkit listrik. Sumber energi ini bersifat terbarukan karena pohon dan tanaman pangan akan selalu tumbuh dan akan selalu ada limbah tanaman. Ada empat jenis biomassa: terurai di alam; Kayu serta limbah pertanian bisa dibakar dan digunakan untuk menghasilkan uap dan listrik. Banyak listrik yang digunakan oleh industri menghasilkan limbah yang bisa dipakai untuk menggerakkan mesin itu sendiri (contoh: produsen furnitur). Bahan bakar padat limbah anorganik; tidak semua limbah adalah organik; beberapa di antaranya bersifat anorganik, seperti plastik. Pembangkit listrik yang tenaga angin, biomassa, bahan bakar padat limbah organik. 2.9 Teknologi Energi Terbarukan di Indonesia 2.9.1 Panas bumi Sejak beberapa dekade yang lalu para ilmuwan telah mengenal energi panas bumi yaitu panas yang berasal dari dalam bumi yang memiliki potensi yang besar untuk pembangkit listrik. Tujuan utama dari pemanfaatan energi panas bumi adalah untuk membangkitkan energi listrik. Pembangkit listrik menggunakan fluida panas bumi telah banyak dikembangkan dan sebagian telah komersial. Pemilihan jenis proses konversi energi tergantung pada kondisi alami sumber. Ekstrasi daya dari sumber dengan dominasi uap menggunakan dry steam plant. Flash steam atau binary plant digunakan untuk sumber dengan kondisi dominasi fluida. Disamping itu temperatur sumber juga menentukan proses konversi, artinya temperatur sumber yang lebih tinggi akan memerlukan biaya listrik yang lebih rendah. Pertimbangan lain yang perlu diperhatikan dalam pemilihan teknologi proses konversi meliputi sifat kimia air garam dan persediaan air pendingin. Pengembangan teknologi konversi ini lebih ditekankan pada usaha untuk mengurangi biaya pada tiap jenis pembangkit dan peningkatan efisiensi dari sistem pembangkit listrik (Prawaningtyas 2009). 2.9.2 Mikrohidro Indonesia mempunyai potensi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sebesar 70.000 mega watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar 6 persen atau


19 3.529 MW atau 14,2 % dari jumlah energi pembangkitan PT PLN. Berdasarkan kons- truksinya, ada dua cara pemanfaatan tenaga air untuk pembangkit listrik: a. Membangun bendungan dan membuat reservoir untuk mengalirkan air ke turbin; b. Memanfaatkan aliran air sungai tanpa membangun bendungan dan reservoir atau yang sering disebut dengan Runof-river Hydropower. Secara umum cara kerja pembangkit listrik tenaga air adalah dengan mengambil air dalam jumlah debit tertentu dari sumber air (sungai, danau, atau waduk) melalui intake, kemudian dengan menggunakan pipa pembawa (headrace) air diarahkan menuju turbin. Namun sebelum menabrak turbin, air dilewatkan ke pipa pesat (penstock) tujuannya adalah meningkatkan energi dalam air dengan memanfaatkan gravitasi. Selain itu pipa pesat juga mempertahankan tekanan air jatuh, oleh karena itu pipa pesat tidak boleh bocor. Turbin yang tertabrak air akan memutar generator dalam kecepatan tertentu, sehingga terjadilah proses konversi energi dari gerak ke listrik. Sementara air yang tadi digunakan untuk memutar turbin dikembalikan ke alirannya. Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah pembangkit listrik dengan memanfaatkan tenaga air yang dibendung dengan skala besar (IMIDAP). Keunggulan pembangkit listrik tenaga air umumnya terlihat jelas dari sisi ekonomi dan lingkungan. Secara ekonomis, walaupun memerlukan bendungan, ternyata PLTA memiliki ongkos produksi yang relatif rendah. Selain itu PLTA pun umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun. Bendungan yang digunakan pun biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain, seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata. Sedangkan dari segi lingkungan berkurangnya emisi karbon akibat digunakannya sumber energi bersih seperti air, jelas merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan. Saat ini sedang dilakukan pembangunan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTM) adalah suatu pembangkit listrik yang mendapatkan tenaganya dari sumber tenaga air dari sungai kecil dengan kapasitas 20 kVA 250 kVA. Dalam hal ini energi yang terkandung dalam air diolah menjadi energi gerak selanjutnya dihubungkan dengan generator listrik (Prawaningtyas 2009).


20 2.9.3 Surya Penggunaan energi surya di Indonesia diklasifikasikan dalam dua golongan yaitu sel surya dan surya termal. (Prawaningtyas 2009) 1. Sel surya Pemakaian sistem sel surya di Indonesia digunakan pada daerah perdesaan atau daerah kepulauan yang belum atau sulit mendapatkan aliran listrik PLN. Penggunaan sel surya di Indonesia untuk listrik perdesaan antara lain pompa air, TV umum, telekomunikasi, kulkas untuk klinik kesehatan masyarakat perdesaan. Sedangkan di negara maju sistem teknologi sel surya sudah dipergunakan untuk keperluan komersial pelistrikan suatu perkotaan dan percontohan untuk transportasi kendaraan darat (mobil surya). Beberapa penggunaan teknologi sel surya : i. Komunikasi Teknologi ini dipergunakan untuk komunikasi navigasi laut, kereta api, telepon umum, jalan tol, televisi dan lain-lain. Komunikasi untuk suatu daerah atau kepulauan-kepulauan di Indonesia sangat penting dalam meningkatkan pendidikan dan pertukaran informasi. Beberapa sistem komunikasi di Indonesia merupakan percontohan sedangkan di luar negeri sudah dipergunakan untuk komersial. ii. Perawatan kesehatan Teknologi ini dipergunakan untuk menyimpan vaksin dan peralatan kedokteran yang sangat memerlukan kondisi khusus. Sel surya untuk kulkas dipasang di Puskesmas pada daerah-daerah terpencil dengan kapasitas modul kira-kira 0.38 kWp dan baterai 200 Ah sebagai percontohan. iii. Pompa air Teknologi ini digunakan untuk memompa air yang bisa dimanfaatkan untuk minum dan irigasi. iv. Penerangan Teknologi ini dipergunakan untuk sistem listrik perdesaan dan Solar Home System (SHS). Sistem listik perdesaan menggunakan storage batteray yang diisi dengan daya oleh sel surya pada siang harinya dan listriknya dialirkan ke konsumen pada malam hari. SHS dirancang untuk kebutuhan perorangan/skala kecil. Untuk SHS digunakan satu atau


21 dua modul yang dilengkapi dengan baterai pengendali. Satu unit SHS adalah 50 W/rumah untuk 3 tubelamp dan satu stop kontak untuk TV atau radio. v. Stasiun relai TV Teknologi ini dipergunakan untuk stasiun relai TV. Sistem ini menggunakan sel surya, pengendali, baterai pemancar dan penerima. Teknologi ini dipergunakan oleh relai pemancar untuk keperluan penyebaran informasi ke seluruh pelosok nusantara. 2. Surya termal Secara tradisional penggunaan surya termal di Indonesia untuk pengeringan langsung. Selain tu teknologi sel surya termal dikembangkan bersama dengan teknologi konversi energi. Penggunaan teknologi surya termal pada saat ini meliputi beberapa aspek antara lain: i. Pemanas air surya termal Pemanas air di Indonesia sudah diproduksi oleh beberapa perusahaan dan sudah dipasarkan serta dipergunakan oleh konsumen untuk mendapatkan air panas dan uap. ii. Pengering surya untuk hasil pertanian Teknogi ini dapat menrunkan kadar air dari hasil pertanian dan peternakan/kulit hewan. DESDM bekerjasama dengan instansi-instansi seperti IPB, BPPT d lain-lain mengaplikasikan teknologi ini untuk pengolahan pasca panen pertanian dan perikanan seperti kakao, kopi, dan lain-lain. 2.9.4 Biomassa Bioenergi adalah istilah umum bagi energi yang dihasilkan melalui material organik, seperti kayu, tanaman pertanian, sekam, sampah, atau kotoran hewan. Berdasarkan sumbernya, bioenergi dapat dibagi menjadi dua bagian besar yaitu yang dari hasil pertanian dan budidaya, dan yang dari limbah buangan, seperti buangan tanaman sisa panen, kotoran hewan, sampah kota, limbah pabrik, dan sebagainya. (Prawaningtyas : 2009). Banyak yang menyangsikan kalau bioenergi adalah salah satu solusi energi terbarukan, terutama untuk bioenergi yang bersumber dari hasil pertanian dan budidaya. Hal ini disebabkan karena penggunaan lahan yang sangat besar dan waktu produksi yang terlalu lama. Terlebih lagi ternyata selisih antara energi keluaran dan energi fosil yang terpakai selama


22 proses tidak terlalu signifikan. Selain itu walaupun ditujukan untuk mengurangi polusi CO2 , produksi bioenergi bukan berarti tanpa CO2 , walaupun memang jumlahnya jauh lebih sedikit daripada CO2 yang dihasilkan dari produksi energi fosil. Sehingga tantangan kedepan agar bioenergi dapat bersaing dengan sumber energi lainnya adalah bagaimana meningkatkan efisiensi dari teknologi prosesnya dan bagaimana mempercepat produksi sumber energinya. Pengolahan biomassa menjadi bioenergi dapat dilakukan dalam tiga cara: i. Pembakaran biomassa padat ii. Produksi bahan bakar gas dari biomassa iii. Produksi bahan bakar cair dari biomassa. Cara yang pertama adalah dengan membakar langsung biomassa dan diambil energi panasnya. Energi panas ini dapat digunakan untuk apa saja, bisa sebagai pemanas ruangan, ventilasi, atau jika dalam terminology kelistrikan, energi panas ini kemudian digunakan untuk memanaskan dan menguapkan air pada aplikasi turbin uap. Biomassa yang digunakan bisa apa saja, namun umumnya adalah sisa produk hutan dan pertanian, arang, atau sampah kota (pada PLTSa). Cara yang kedua adalah produksi biomassa dalam bentuk gas. Ada beberapa alasan dibalik berkembangnya teknologi ini. Hasil yang didapatkan melalui produk biogas ini selain dapat dimanfaatkan untuk pembakaran biasa pemanasan, ternyata bisa juga digunakan sebagai bahan bakar pada mesin bakar dan turbin gas. Produk biogas juga menawarkan efisiensi yang lebih tinggi dari pembakaran biomassa padat, selain itu karena dalam bentuk gas, penyalurannya relatif lebih mudah (bisa dengan menggunakan pipa). Konversi kedalam bentuk gas dapat dilakukan melalui proses biokimia dan termokimia. Untuk proses biokimia, digunakan anaerob yang kemudian akan memecah materi organik kedalam senyawa gula, dan kemudian menjadi zat asam, dan akhirnya menjadi gas. Untuk proses termokimia, gasifikasi dilakukan dengan cara yang tidak jauh berbeda dengan proses gasifikasi batu bara, hanya saja yang menjadi objeknya adalah biomassa. Produksi gasifikasi dalam kondisi tertentu dapat menghasilkan gas sintesis, kombinasi antara hidrokarbon dan hidrogen. Dari gas sintesis ini hampir seluruh hidrokarbon, bensin sintesis dan bahkan hidrogen murni dapat dibentuk (yang nantinya dapat digunakan pada fuel cell). Tantangan dari biogas ini adalah proses pembuatannya yang rumit, dan di negara berkembang seperti


23 indonesia ini masih membutuhkan biaya yang tidak sedikit untuk investasi awalnya. Cara yang ketiga adalah dengan memproduksi biofuel cair dari biomassa. Fokus terbesar pengembangan bioenergi terletak pada biofuel sebagai pengganti bahan bakar minyak. Ada tiga macam olahan biofuel yang dapat mereduksi penggunaan bahan bakar minyak, yaitu: i. Bio-ethanol ii. Biodiesel iii. Bio-oil. Bio-ethanol didapatkan melalui proses fermentasi. Proses fermentasi ini membutuhkan produk gula, sehingga sumber paling efektif untuk digunakan dalam produksi bio-etanol ini adalah tebu. Brazil adalah negara terbesar penghasil ethanol dari residu gula. Kegunaan dari bio-ethanol adalah dapat mereduksi penggunaan bensin, yaitu dengan mencampurkan bio-ethanol kedalam bensin (premium). Salah satu produknya yang sudah banyak dikenal adalah Gasohol E-10, didapatkan dengan mencampurkan 10 persen Bioethanol dengan 90% premium. Seiring dengan perkembangan teknologi, bukan tidak mungkin campuran Bio-ethanol di kemudian hari akan semakin besar persentasenya. Bio-diesel didapatkan melalui transesterifikasi minyak sayur (diekstrak dari biji-bijian seperti jarak, kelapa sawit, dan sebagainya). Bio-oil didapatkan melalui proses pyrolisis dari sekam, tempurung kelapa, jarak atau kelapa sawit. Proses ini melibatkan penguapan material biomassa sehingga terbagi menjadi uap dan padatan residu. Kemudian uapnya diembunkan sehingga dihasilkan cairan bio-oil yang membawa kandungan energi cukup besar. Bio-oil digunakan sebagai pengganti solar industri (IDO), Marine Fuel Oil (MFO), dan kerosin. Bio-oil dapat digunakan pada pembangkit listrik diesel. (Prawaningtyas 2009) DG secara umum dianggap sebagai pembangkit skala kecil yang digunakan di lokasi dan dihubungkan dengan jaringan distribusi. Menurut sejarah, jenis teknologi yang digunakan sangat bervariasi, tetapi umumnya dibatasi mesin kecil atau turbin pembakaran didorong oleh solar, bensin, atau gas alam dan untuk menjalankan relatif mahal ke jaringan listrik yang disediakan (USCBO).


24 Baru-baru ini sumber energi terbarukan seperti surya foto-volta, hidro kecil, dan angin telah dianggap sebagai DG yang bertujuan untuk mengurangi emisi secara keseluruhan. 2.9.5 Tenaga air Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir atau air terjun. Air yang mengalir ke puncak baling-baling atau baling-baling yang ditempatkan di sungai, akan menyebabkan baling-baling bergerak dan menghasilkan tenaga mekanis atau listrik. Tenaga air sudah cukup dikembangkan dan ada banyak pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang menghasilkan listrik di seluruh Indonesia. Pada umumnya, bendungan dibangun di seberang sungai untuk menampung air di mana sudah ada danau. Air selanjutnya dialirkan melalui lubanglubang pada bendungan untuk menggerakkan baling-baling modern yang disebut dengan turbin untuk menggerakkan generator dan menghasilkan listrik. Akan tetapi, hamper semua program PLTA kecil di Indonesia merupakan program yang memanfaatkan aliran sungai dan tidak mengharuskan mengubah aliran alami air sungai.(Prawaningtyas 2009) 2.10 Model Optimasi Untuk dapat memecahkan permasalahan yang kompleks, yaitu yang mencakup beberapa alternatif pemecahan maka seorang pengambil keputusan sering kali akan mendapatkan kesulitan untuk menguji dan membandingkan setiap alternatif tersebut apabila hanya menggunakan metode trial and error. Sebagai jalan keluar dalam pemilihan alternatif pemecahan persoalan yang dapat dipakai oleh seorang pengambil keputusan harus mendapatkan alat bantu untukdapat menguji setiap laternatif pemecahan melalui suatu simulasi dari setiap alternatif pada suatu model. Tentu saja untuk dapat membuat model yang dapat menggambarkan persoalan sebenarnya diperlukan pola pikir sistematis. Model dapat dikatakan sebagai tiruan dari suatu sistem yang terdiri atas berbagai macam elemen yang sangat kompleks berisi representasi dan abstraksi (Suganthi dan Williams 2000). Sifat representasi dicerminkan dalam pemetaan dari karakterstik sistem nyata yang akan dianalisis. Dikatakan abstraksi karena dalam model terjadi transformasi karakteristik sistem-sistem nyata dalam konsep-konsep dengan menggunakan simbol-simbol matematis.


25 Keuntungan bagi pemakai model dalam pemecahan permasalahan diantaranya adalah: analisa atau percobaan tetap dapat dilaksanakan untuk situasi yang komplek dimana tidak dapat dilakukan secara langsung dalam sistem nyata karena dengan model tidak menggangu sistem sesungguhnya, lebih hemat dalam mendiskripsikan suatu keadaan nyata, hemat waktu, dan dapat memfokuskan analisa pada masalah-masalah yang kritis. Setelah karakteristik dari sistem dituangkan dengan dalam suatu model, langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian dengan menggunakan metode matematika sesuai dengan permasalahan yang dihadapi. Untuk keperluan optimasi dari suatu sistem misalnya dapat dianalisis dengan menggunakan metode riset operasional. Optimasi merupakan aktivitas untuk mendapatkan hasil yang terbaik dari pilihan yang tersedia (Taha dan Hamdy 2003). Tujuan dari setiap keputusan adalah untuk meminimumkan usaha yang dilakukan atau memaksimumkan keuntungan yang diperoleh. Usaha atau keuntungan tersebut secara praktek dinyatakan sebagai fungsi dengan variable keputusan yang akan dicari nilai optimumnya. Metode untuk mencari nilai optimum tersebut dikenal sebagai teknik program matematika (mathematical programming technique) yang merupakan bagian dari ilmu OR. Teknik program matematika digunakan untuk mencari fungsi yang optimum dengan berbagai fungsi kendala. Teknik proses stokastik (stochasticprocess technique) dapat digunakan untuk menganalisis persoalan yang dinyatakan dalam variabel random dengan distribusi probabilitas. Sedangkan metode statistika (statistical methods) digunakan untuk menganalisis data eksperimen dan membangun model empiris untuk memperoleh representasi tentang situasi yang dianalisis secara akurat.


Telah diuji pada Tanggal 5 Juni 2013

Recommend Documents