Pembangkit Listrik Energi Terbarukan

PEMBANGKIT LISTRIK ENERGI TERBARUKAN

Pekik Argo Dahono

Sekolah Teknik Elektro dan Informatikan, Institut Teknologi Bandung

Dalam 10 tahun terakhir ini, kebutuhan dunia akan sumber energi alternatif (SEA) dan terbarukan meningkat dengan laju hampir 25% per tahun. Peningkatan ini didorong oleh: (i) naiknya kebutuhan energi listrik; (ii) naiknya keinginan untuk menggunakan teknologi yang bersih; (iii) terus naiknya harga bahan bakar fossil; (iv) naiknya biaya pembangunan saluran transmisi; dan (v) naiknya untuk meningkatkan jaminan pasokan energi. Agar peran SEA bisa meningkat dengan cepat maka harga dan keandalan sistem pembangkit listrik berbasis energi alternatif harus bisa bersaing dengan pembangkit konvensional. Gambar 1 memperlihatkan perkembangan harga energi yang dibangkitkan dengan SEA selama 20 tahun terakhir ini. Gambar ini menunjukkan bahwa harga energi listrik yang didapat dengan SEA terus menurun dan bahkan beberapa diantaranya telah lebih rendah dari sumber energi konvensional. Perkembangan teknologi menunjukkan bahwa harga energi listrik yang dibangkitkan dengan SEA akan terus menurun sehingga kebutuhan akan peralatan yang digunakan dalam pembangkit semacam ini akan meningkat dengan cepat.

Pasar pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) di dunia terus meningkat pesat dalam 10 tahun terakhir ini. Pada tahun 2008 saja, diperkirakan akan dipasang lebih dari 20.000 MW pembangkit listrik tenaga bayu. Sampai tahun 2025, pemerintah Indonesia berencana untuk memasang PLTB dengan kapasitas sampai 250 MW.

Gambar 1. Biaya produksi listrik

Elektronika daya merupakan teknologi kunci dalam pemanfaatan sumber energi alternatif. Pembangkit listrik berbasis SEA menghasilkan tegangan listrik searah (DC) atau bolak-balik (AC) yang frekuensinya berubah-ubah. Agar bisa dimanfaatkan oleh banyak konsumen maka tegangan listrik ini harus diubah menjadi tegangan AC yang frekuensinya tetap, yaitu 50 atau 60 Hz. Ini berbeda dengan pembangkit listrik konvensional yang menggunakan generator sinkron putaran tetap dan menghasilkan tegangan listrik pada frekuensi 50 atau 60 Hz. Perubahan bentuk tegangan listrik yang dihasilkan dengan SEA hanya bisa dilakukan secara efisien dengan menggunakan pengubah (konverter) berbasis elektronika daya. Jika kebutuhan akan pembangkit semacam ini meningkat pesat maka kebutuhan akan peralatan elektronika daya juga meningkat pesat. Kesempatan ini harus diambil oleh rakyat Indonesia jika tidak ingin hanya menjadi konsumen seperti halnya teknologi lain. Artikel ini membahas pemanfaatan sumber energi alternatif terbarukan dan beberapa permasalahannya.

Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)

Pembangkit listrik tenaga angin atau bayu (PLTB) mengalami perkembangan yang sangat pesat dalam 20 tahun terakhir ini, terutama di belahan Eropa utara. Jerman dan Denmark telah menggunakan tenaga angin untuk membangkitkan hampir 20% kebutuhan energi listriknya. Pada akhir tahun 2010, diperkirakan PLTB terpasang di dunia akan mencapi lebih dari 150 GW.

Sebagai negara yang berada di ekuator, potensi dari PLTB memang tidak terlalu besar. Akan tetapi berdasarkan data yang ada, ada beberapa daerah di Indonesia, misal NTB dan NTT, yang mempunyai potensi bagus. Sebagian besar daerah di Indonesia mempunyai kecepatan angin rata-rata sekitar 4 m/s, kecuali di dua propinsi tersebut. Oleh sebab itu, PLTB yang cocok dikembangkan di Indonesia adalah pembangkit dengan kapasitas di bawah 100 kW. Tentu saja ini berbeda dengan Eropa yang berkonsentrasi untuk mengembangkan PLTB dengan kapasitas di atas 1 MW atau lebih besar lagi untuk dibangung di lepas pantai.

Masalah utama dari penggunaan PLTB adalah ketersediaannya yang rendah. Untuk mengatasi masalah ini maka PLTB harus dioperasikan secara paralel dengan pembangkit listrik lainnya. Pembangkit listrik lainnya bisa berbasis SEA atau pembangkit konvensional. Walaupun sebuah PLTB hanya membangkit daya kurang dari 100 kW, kita bisa membangun puluhan PLTB dalam satu daerah. Dengan memanfaatkan PLTB maka kebutuhan akan bahan bakar fossil akan jauh berkurang. Selain mengurangi biaya operasi, penggunaan PLTB akan meningkatkan jaminan pasokan energi suatu daerah. Di daerah kepulauan seperti halnya NTB dan NTT, yang mana semua kebutuhan energinya harus didatangkan dari daerah lain, keberadaan PLTB akan membantu meningkatkan kemandiriannya. Di banding dengan diesel, PLTB mempunyai potensi mengurangi emisi CO2 sebesar 700 gram untuk setiap kWh energi listrik yang dibangkitkan.

Gambar 2 memperlihatkan skema PLTB yang cocok untuk daya kurang dari 100 kW. Turbin angin memutar generator tegangan bolak-balik. Karena kecepatan angin berubah-ubah maka tegangan AC yang dihasilkan generator mempunyai frekuensi yang berubah-ubah. Tegangan AC yang frekuensinya berubah-ubah ini harus diubah menjadi tegangan DC yang tetap dengan menggunakan penyearah. Tegangan DC ini selanjutnya diubah menjadi tegangan AC frekuensi 50 Hz dengan menggunakan inverter. Keluaran inverter diparalel dengan jaringan listrik yang ada. Dengan menggunakan konsep ini, semua energi listrik yang dibangkitkan oleh PLTB bisa dikirim ke jaringan untuk dimanfaatkan. Pembangkit semacam ini juga tidak memerlukan batere yang mahal dan butuh pemeliharaan rutin.

Teknologi turbin atau kincir angin yang diperlukan dalam PLTB telah dikuasai oleh orang Indonesia dan beberapa industri lokal telah mampu membuatnya dengan baik. Generator yang digunakan bisa menggunakan generator induksi (yang murah dan kokoh) atau generator magnet permanen yang efisien. Kedua teknologi generator ini telah dikuasai oleh orang Indonesia dan beberapa industri telah mampu membuatnya. Yang menjadi masalah adalah bahan baku yang sebagian besar harus didatangkan dari luar. Teknologi penyearah dan inverter juga dikuasai oleh orang Indonesia walaupun industri yang mampu membuatnya masih terbatas. Di Indonesia juga tidak tersedia orang yang menguasai teknologi komponen elektronika daya, apalagi industrinya. Semua komponen elektronika daya harus didatangkan dari luar. Di Indonesia, peneliti yang mendalami teknologi elektronika daya juga sangat terbatas. Perkembangan kebutuhan akan pembangkit listrik berbasis SEA ini sebaiknya diambil oleh pemerintah Indonesia untuk mengembangkan industri elektronika daya berserta sumber daya manusianya.

Gambar 2. Pembangkit listrik tenaga bayu

Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Sebagai negara yang berada di ekuator, Indonesia mempunyai potensi energi matahari yang sangat besar. Ada dua cara yang umum digunakan dalam pemanfaatan energi matahari, yaitu menggunakan solar-thermal dan sel fotovoltaik. Pada sistem solar-thermal, panas matahari dikumpulkan dengan menggunakan cermin untuk memanaskan air yang diletakkan dalam suatu ketel (boiler). Uap yang dihasilkan selanjutnya digunakan untuk memutar turbin dan generator. Pada sistem fotovoltaik, energi matahari langsung diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan sel fotovoltaik atau sel surya. DI sini kita hanya akan membahas pembangit listrik tenaga surya berbasis fotovoltaik.

Pada tahun 2007, lebih dari 500 MW modul fotovoltaik terjual di dunia. Sebagian besar dari modul tersebut berbasis sel silikon kristal tunggal dan polikristal dengan efisiensi berkisar antara 14 sampai 20%. Kelemahan utama dari sel semacam ini adalah mahalnya harga wafer silikon yang digunakan.

Perkembangan terbaru teknologi sel surya adalah teknologi pita tipis silikon (kurang dari 1 mikron) yang didapat dari uap bahan semikonduktor. Pita tipis ini bisa dilekatkan pada bahan nonfleksibel (kaca) maupun yang fleksibel (metal foil atau polymer). Bahan semikonduktor yang umum digunakan adalah silikon amorphous. Sel surya yang diproduksi dengan cara ini mempunyai efisiensi sekitar 8-9%. Keuntungan utama dari teknologi ini adalah dimungkinkannya pembuatan sel surya secara kontinyu dalam bentuk gulungan sehingga mengurangi biaya penyambungan antar sel. Karena fleksibel, sel surya yang dihasilkan bisa dibentuk seperti genting, jendela, atau bentuk bagian bangunan lainnya. Hambatan utama dari penerapan teknologi ini adalah mahalnya teknologi peralatan yang dipakai untuk memproduksinya. Teknologi terbaru yang masih dalam tahap pengembangan adalah sel surya berbasis bahan organik. Teknologi yang digunakan berbeda jauh dengan teknologi sel surya konvensional. Jika teknologi manufaktur yang murah bisa diciptakan maka sel surya organik semacam ini bisa jauh lebih murah dibanding sel surya konvensional.

Seperti halnya PLTB, masalah utama dari PLTS adalah ketersediannya. Energi matahari hanya tersedia di siang hari. Oleh sebab itu, PLTS harus bekerjasama dengan pembangkit lain untuk meningkatkan keandalannya. Untuk itu, tegangan DC yang dihasilkan oleh modul fotovoltaik harus diubah menjadi tegangan AC dengan menggunakan inverter. Tegangan bolak-balik yang dihasilkan inverter harus mempunyai bentuk dan frekuensi yang baik agar bisa diparalelkan dengan jaringan listrik yang ada.

Gambar 3 memperlihatkan skema pembangkit listrik tenaga surya skala kecil yang dipakai untuk skala rumahtangga. Tegangan DC yang dihasilkan sel surya diubah menjadi tegangan AC dengan menggunakan inverter. Inverter diparalel dengan tegangan jala-jala (misal PLN). Sebagian energi listrik yang dihasilkan sel surya akan dikonsumsi sendiri. Jika berlebih, energi listrik yang dihasilkan bisa dijual ke jaringan PLN. Pembangkit listrik semacam ini tidak memerlukan batere sebagai penyimpan energi.



Gambar 3. Pembangkit listrik tenaga surya

PLTS tidak hanya berguna bagi rakyat Indonesia yang tinggal di daerah kepulauan untuk meningkatkan kemandirian di bidang energi tetapi juga berguna bagi penduduk pulau Jawa yang ingin mengurangi beban PLN atau mengurangi emisi CO2. Di banding pembangkit batu bara, PLTS mempunyai peluang mengurangi lebih dari 1 kg CO2 untuk setiap kWh energi listrik yang dibangkitkannya. Dengan menggunakan teknologi film tipis, PLTS bisa dipasang di kaca-kaca jendela gedung bertingkat tanpa mengubah tampilan bangunan. Pemasangan PLTS bisa digunakan untuk meningkatkan image perusahaan dalam memperoleh sertifikat ramah lingkungan. Di banyak negara maju, memiliki sertifikat ramah lingkungan terbukti sangat berguna dalam menarik investor dan menaikkan harga saham.

Sampai tahun 2025, pemerintah Indonesia berencana memasang PLTS sampai 1000 MW. Jika melihat kebutuhan akan PLTS dunia, maka peluang bisnis PLTS sangat-sangat besar. Sayangnya, hanya sedikit orang Indonesia yang menguasai teknologi ini. Tidak ada industri di Indonesia yang memproduksi sel surya, biasanya baru terbatas merakitnya. Seperti halnya PLTB, hanya sedikit orang atau industri di Indonesia yang menguasai teknologi elektronika daya yang diperlukan dalam PLTS.

Penutup

Selain alasan ekonomis, penggunaan SEA bisa digunakan untuk memperbaiki kemandirian suatu negara atau daerah. SEA bisa digunakan untuk ikut memperbaiki memburuknya lingkungan akibat emisi CO2 yang dihasilkan pembangkit konvensional. Terus naiknya pasar pembangkit listrik berbasis SEA harus digunakan sebagai momentum untuk mempersiapkan diri sehingga rakyat Indonesia tidak hanya menjadi konsumen dan penonton. Persiapan ini harus mencakup persiapan sumber daya manusia, industri, dan peraturannya. Hambatan subsidi yang menyebabkan penerapan penerapan SEA kurang ekonomis harus secara bertahap diatasi.

About these ads

About angin165

Pria, Indonesia, muda, lajang, belum mapan.
This entry was posted in Green Energy, Power Electronics. Bookmark the permalink.

33 Responses to Pembangkit Listrik Energi Terbarukan

  1. fendy says:

    wow..
    keren habis postingannya…
    intinya, mari kita belajar elektronika daya dan energi terbarukan… =)

  2. Wahyu Hidayat ST says:

    Saya sangat bangga denga apa telah dihasilkan semoga diindonesia tehnologi dapat berkembang dengan pesat dan dapat menyaingi pesatnya korupsi yang telah cukup berkembang hingga saat ini seharusnya pemerintah menagalokasikan dana untuk hal yang pasti sepeti ini….

  3. susan says:

    dimana saya bisa konsultasi mengenai listrik tenaga surya?

  4. pekik says:

    ke lab konversi juga bisa kok

  5. fendy says:

    saya siap diajak diskusi tentang pembangkit listrik tenaga surya..
    jadi dateng aja ke lab Konversi ITB.
    atau lewat blog ini aja ita berdiskusi.

    salam,

  6. sastrowijoyo says:

    iya. di lab ini banyak sekali yang punya ilmu tentang ini.

  7. Pingback: Juara 1 Electrical Engineering Award (EEA) 2007 « Konversi ITB

  8. ricky says:

    kalo saya mau minta dibuatkan generator putaran rendah utk pilot project kira2 harganya berapa yah?

  9. fendy says:

    Minta rating berapa pak?
    untuk aplikasi apa?

    Sebagai perbandingan, buat generator 500 watt untuk lomba rekin kmaren habis 9 juta.
    tapi untuk lebih jelasnya bapak Ardha atau tmen2 rekin yang lain mungkin bisa menjelaskannya..
    =)

    semakin tinggi rating, biaya pembuatannya semakin mahal.
    kami dari Lab Konversi sudah membuat 2 buah generator putaran rendah,
    Kalo kami suatu hari bisa menemukan material yang lebih murah mungkin harganya juga bisa lebih murah.
    Kmaren kami beli magnet dan beberapa material lainnya dari luar pak.

    salam,

  10. vhe says:

    duh mas…saya sekarang lagi mo buat pembangkit listrik arus sungai…kira-kira gmana ya mas gambarannya
    soalnya saya udah mentok mikirin cara kerjanya

    mas punya gambaran buat itu g??soalnya saya butuh banget,…udah mo tamat nie mas

  11. P. A. Dahono says:

    Wah kalau mau buru2 lulus ya harus ikut begadang dulu di Lab konversi ITB

  12. addyt says:

    saya mau nanya,,,,dmna saya bisa mendapatkan informasi tentang Pembankit Listrik Tenaga Bayu ( PLTB ) d jawa barat…terima kasih sebelumnya

  13. P. A. Dahono says:

    Maksudnya yang jualan? kalau yang lokal bisa nanya ke LAPAN atau ke mesin ITB

  14. Raja says:

    Kpd Pak PA Dahono, cs

    Mohon informasinya pak, kenapa PLTB menggunakan Generator Ac bukan DC?.
    Kemudian dari segi Rp/ Kwh mana yang lebih ekonomis PLTB atau PLTS?

    Terimaksih

  15. Raja says:

    Kpd Pak PA Dahono, cs

    Seandainya kecepatan angin sngat tinggi melebihi kecepatan nominal generator, apa sebaiknya yang di lakukukan,apakah dengan memutus beban atau ada pengaturan lain untuk hal itu sehingga tidak merusak generatornya.
    Terimakasih

  16. Nainggolan says:

    Kpd Pak PA Dahono, cs

    Mohon informasinya pak, kenapa PLTB menggunakan Generator Ac bukan DC?.
    Kemudian dari segi Rp/ Kwh mana yang lebih ekonomis PLTB atau PLTS?
    Seandainya kecepatan angin sngat tinggi melebihi kecepatan nominal generator, apa sebaiknya yang di lakukukan,apakah dengan memutus beban atau ada pengaturan lain untuk hal itu sehingga tidak merusak generatornya.
    Terimakasih

  17. Nainggolan says:

    Kpd Pak PA Dahono, cs

    Mohon informasinya pak, kenapa PLTB menggunakan Generator Ac bukan DC?.
    Kemudian dari segi Rp/ Kwh mana yang lebih ekonomis PLTB atau PLTS?
    Seandainya kecepatan angin sngat tinggi melebihi kecepatan nominal generator, apa sebaiknya yang di lakukukan,apakah dengan memutus beban atau ada pengaturan lain untuk hal itu sehingga tidak merusak generatornya.

    Terimakasih
    Br

  18. P. A. Dahono says:

    Generator DC memerlukan sikat dan komutator sehingga tidak cocok untuk PLTB.
    Untuk di Indonesia, harga rupiah/kWh bisa berimbang karena kecepatan anginnya yang berfluktuasi. Sebagai contoh di Bali, PLTB yang kapasitasnya 2500 Watt hanya menghasilkan listrik rata2 250 Watt, cuma 10%. Artinya, investasi yang diperlukan sangat mahal dibanding hasilnya. Untuk lokasi yang sama, PLTS 4800 Watt menghasilkan listrik rata2 1000 Watt, atau lebih dari 20%. Walaupun biaya investasi PLTS lebih tinggi untuk watt yang sama, tetapi output yang dihasilkan lebih tinggi. KOndisi ini berbeda jauh dengan Eropa yang anginnya stabil sehingga PLTB bisa lebih ekonomis.
    Untuk proteksi jika kecepatan angin berlebih, kita harus memutus generator dari beban dan juga melakukan pengereman sistem turbinnya. Jika hanya diputus bebannya, turbin akan berputar kencang dan rusak. Ini terjadi beberapa kali di Indonesia. Karena angin kadang2 sangat kencang, walaupun rata2nya rendah, diperlukan menara dan turbin yang sanggup menahan angin tersebut. Inilah yang membuat PLTB di Indonesia mahal.

  19. Nainggolan says:

    Terimaksih P. A. Dahono

    Tapi saya masih bingung dengan sistem pengeremannya.
    Mohon dijelaskan pak.
    Terimaksih

  20. P. A. Dahono says:

    ada banyak cara untuk melakukan pengereman sistem mekanik turbin angin. coba saja baca di banyak buku mengenai turbin angin.

  21. Hadi says:

    Mo nanya pak Dahono dkk.
    Apa beda kincir angi baling2 horizontal dg vertikal. Apa tdk lebih kuat/bnyk menerima hembusan angin yg vertikal(sprt kincir air, tp porosnya vertikal)? Jg tdk perlu menggunakan penyearah. Memang tumpuannya hrs berupa bangunan. Contoh dak atap rumah.
    Tp kenapa rata2 kok pake yg horizontal? Maaf bkn ‘keminter’ tp krn emang sy bener bodo.
    Mohon penjelasannya. Tks

    • angin165 says:

      Pak Hadi,
      turbin angin poros vertikal memiliki efisiensi energi yang lebih sedikit daripada turbin angin poros horizontal, karena ada drag tambahan akibat sudu yang berputar dengan angin.
      alasan lainnya lebih banyak berhubungan dengan sisi instalasi dan struktur dari turbin angin poros vertikal.

  22. Zeth Nabyal says:

    Pak Darmono,
    saya adalah Mahasiswa Teknik Elektro S-1 USTJ Jayapura Papua, sekarang saya ada di Semester Terakhir dan rancang untuk TA / sKRIPSI MULAI BULAN July 2010 ini. Dan Rencana saya akan ambil TA dgn Judul: Pengaturan Tegangan Auput dari PLTB dengan menggunakan Dengan IC switching Regulatrs.

    Mohon Bapak memberikan solusi untuk saya terutama refrensi / buku tentang Elektronika daya dan refrensi alinya yang berhubungan dengan Pengaturan atau catu daya dari PLTB.

    Terima kasih atas bantuan bapak

    Dari
    Zeth Nabyal

  23. pekik says:

    Ada yang namanya Darmono?

  24. goodmen ea says:

    Halo Saya goodmen ingin tahu ada yang punya informasi saya tinggal di riau, ada yang tahu bagai mana membuat listrik tenaga surya yang murah ( Untuk rumah )dan bisa dijangkau masarakat ekonomi menengah ke bawah.

  25. pekik says:

    Wah sayangnya PLT surya bagaimanapun juga masih mahal. Yang murah mungkin mikrohidro atau biofuels

  26. arif says:

    juragan sekalian….tolong rameiin forum ini yaaa….biar anak elektro punya tempat untuk bertukar ilmu
    ini linknya:
    http://www.kaskus.us/showthread.php?t=1894801

  27. Luthfi Bara says:

    Kepada Pak Dahono, cs
    Assalamu’alaykum

    Saya seorang mahasiswa tingkat akhir sebuah PTN di Surabaya . Saya tertarik dengan materi berita yang Anda sajikan seputar Pembangkit Listerik Tenaga Bayu
    Saya ingin mengambil sebuah tugas akhir berupa analisa dari pembangkit tersebut. Sekiranya, bagaimana saya dapat memperoleh data – data lapangan dari alat tersebut? Mohon bantuannya.

    Wassalam.

  28. lir rahman says:

    kira2 berapa biaya pembangunan PLTB skala rumahan hingga bisa nyalain TV dan Neon.. untuk skala angin sedang 500 watt
    Mohon hitungannya pak

  29. dahono says:

    menghitungnya mesti begini:
    tentukan berapa kWh kita perlu energi setiap harinya.
    kira2 berapa rata2 kecepatan anginnya.
    dari situ kita bisa menentukan berapa kapasitas batere dan kapasitas turbin angin yang diperlukan.

  30. cahyo says:

    pak saya baru buka blok ini…saya ada pertanyaan kalo kita punya aki 12 volt dan pengen digunakan untuk memutar dinamo yang konsumsinya (tercatat) 250 watt seperti yang ada di mesin pompa..maka berapa kapasitas inverter DC to AC yang saya butuhkan????mohon penjelasannya…terimakasih dan kalo ada skema rangkaian nya saya minta dong pak…….

  31. dahono says:

    perlu inverter minimum kapasitas 500 VA dengan tegangan sama dengan tegangan motornya

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s