Sistem Arus Searah Untuk Kelistrikan Nasional

Sistem Arus Searah Untuk Kelistrikan Nasional

Pekik Argo Dahono

Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, ITB

Interkoneksi sistem kelistrikan merupakan syarat didapatkannya sistem kelistrikan yang andal dan murah. Sistem kelistrikan di Amerika utara dan Eropa merupakan contoh sistem kelistrikan yang merupakan hasil interkoneksi ribuan pembangkit dengan jutaan konsumen yang tersebar di area yang sangat luas. Dengan interkoneksi semacam ini, kekurangan pembangkit di suatu daerah bisa diatasi oleh pembangkit di daerah lain. Pembangkit murah dan ramah lingkungan seperti halnya tenaga air (PLTA), panas bumi (PLTPB), bayu (PLTB), dan surya (PLTS) yang lokasinya jauh bisa dimanfaatkan oleh daerah lain yang membutuhkan. Pembangkit energi terbarukan yang ketersediannya tidak menentu bisa disambungkan ke sistem kelistrikan tanpa banyak mengganggu operasional sistem secara keseluruhan. Sistem kelistrikan di Eropa dan Amerika Utara bisa dengan mudah disatukan karena semuanya ada dalam satu daratan. Kondisi ini jelas berbeda dengan Indonesia yang terdiri atas ribuan pulau. Kondisi geografis Indonesia sangat unik dan tidak ditemui di negara lain manapun. Akibatnya, sistem yang sukses di negara lain belum tentu bisa diterapkan di Indonesia. Rakyat Indonesia harus menciptakan sendiri sistem kelistrikan yang cocok untuk Indonesia.

Walaupun sistem kelistrikan pertama kali ditemukan dan diterapkan dalam bentuk arus searah (DC), saat ini hampir semua energi listrik dibangkitkan, ditransmisikan, dan didistribusikan dalam bentuk arus bolak-balik (AC). Dengan menggunakan sistem AC, tegangan bisa dinaikkan dan diturunkan dengan mudah sehingga energi listrik bisa disalurkan melalui saluran transmisi secara efisien dan didistribusikan ke pelanggan secara aman. Konstruksi generator AC yang lebih sederhana dibanding generator DC memungkinkan dibuatnya pembangkit listrik berdaya ratusan MW (juta watt) yang efisien dan murah. Konstruksi motor AC yang jauh sederhana dan kokoh dibanding motor DC menyebabkan motor AC bisa dipakai untuk bermacam penerapan termasuk penerapan di daerah eksplosif. Saat ini, sistem kelistrikan DC hanya dipakai untuk tujuan-tujuan khusus.

Pada saat ini, hanya sistem Jawa-Madura-Bali yang telah menjadi satu kesatuan sistem kelistrikan. Sistem kelistrikan Sumatra bagian utara dan selatan masih terpisah. Sistem kelistrikan di Kalimantan, Sulawesi, Papua, dan pulau-pulau lainnya juga masih terpisah. Akibatnya, kita masih banyak menggunakan pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD) yang mahal biaya operasinya dan banyak memerlukan pemeliharaan. Pembangkit skala besar tidak bisa dibangun di luar Jawa dan Sumatra karena belum ada sistem interkoneksi. Tidak adanya sistem interkoneksi menyebabkan pembangkit angin dan matahari skala besar tidak bisa dibangun karena sumber energi semacam ini biasanya tersedia di luar Jawa dan Sumatra. Tidak adanya interkoneksi menyebabkan kita harus membangun banyak PLTU di pulau Jawa dan menggunakan banyak kapal untuk mengangkut batu bara dari Kalimantan ke Jawa. Inilah alasan-alasan mengapa sistem kelistrikan kita tidak efisien dan kurang ramah lingkungan. Padahal sebagai negara yang ada di katulistiwa, kita mempunyai banyak sumber energi terbarukan seperti halnya energi matahari dan bahan bakar nabati. Negara kita juga mempunyai banyak potensi panas bumi yang belum dimanfaatkan dengan baik. Program peningkatan elektrifikasi nasional dengan menggunakan sel surya juga tidak berjalan dengan baik karena tidak adanya interkoneksi.

Memang sistem AC jauh menguntungkan dibanding sistem DC karena tegangan bisa dinaikkan dan diturunkan dengan mudah. Akan tetapi dengan sistem AC, semua generator pembangkit yang terhubung ke sistem harus berputar secara serempak. Adanya perubahan beban atau perubahan daya keluaran pembangkit skala besar akan menyebakan tegangan dan frekuensi sistem berubah. Akibatnya, kegagalan di suatu daerah bisa merembet ke daerah lain. Inilah yang menyebabkan terjadinya beberapa kali pemadaman total di Amerika Utara, Eropa, Jepang, dan juga Indonesia. Karena Indonesia terdiri atas banyak pulau, interkoneksi sulit dilakukan karena memerlukan kabel bawah laut yang mahal.

Berbeda dengan sistem AC, interkoneksi sistem DC tidak mensyaratkan frekuensi yang sama pada semua generator. Transmisi daya dengan sistem DC juga lebih murah dibanding dengan sistem AC. Sebagai gambaran sederhana, transmisi daya AC memerlukan paling tidak tiga konduktor sedangkan dengan sistem DC hanya diperlukan satu konduktor. Kabel sistem DC juga lebih sederhana dan murah dibanding sistem AC. Dengan sistem DC, kegagalan di suatu daerah tidak akan merembet ke daerah lain sehingga pemadaman total bisa dihindari. Dengan sistem DC, pembangkit berbasis sel surya serta sel hidrogen yang memang menghasilkan listrik DC bisa langsung dihubungkan ke jaringan listrik tanpa menggunakan peralatan antara yang mahal. Pembangkit berbasis tenaga angin, mikrohidro, ombak laut, dan pasang surut air laut bisa disambungkan ke jaringan dengan mudah jika sistemnya DC. Karena penghantarnya murah, pembangkit panas bumi dan tenaga air skala besar yang letaknya jauh dari konsumen menjadi layak untuk dibangun. Dengan sistem DC, pulau-pulau kecil bisa mendapatkan listrik tanpa membangun PLTD yang boros dan memerlukan banyak pemeliharaan. Semua potensi energi yang ada di suatu daerah bisa dimanfaatkan dengan baik jika interkoneksi tersedia. Artinya, ketergantungan suatu daerah terhadap sumber energi yang berasal dari daerah lain menjadi berkurang jika tersedia sarana interkoneksi. Selain itu, transmisi DC tegangan tinggi mempunyai konstruksi yang lebih sederhana dan kurang berbahaya dibanding transmisi AC. Oleh sebab itu, demo-demo anti SUTET yang sering terjadi diharapkan akan berkurang jika kita menggunakan sistem DC.

Walaupun interkoneksi dengan sistem DC jauh lebih menguntungkan dibanding sistem AC, generator pembangkit skala besar tetap lebih murah jika menggunakan generator AC. Di sisi konsumen, motor AC (konsumen terbesar energi listrik) juga tetap lebih efisien dibanding motor DC. Oleh sebab itu, pembangkit dan konsumen akan tetap lebih efisien jika menggunakan sistem AC. Hanya interkoneksi dan kabel transmisi akan lebih murah jika menggunakan sistem DC. Artinya, kita memerlukan penyearah (merubah AC menjadi DC) di sisi pembangkit dan memerlukan inverter (merubah DC menjadi AC) di sisi konsumen. Karena penyearah dan inverter ini cukup mahal, ada jarak minimum yang menentukan kapan sistem DC lebih ekonomis dibanding sistem DC. Dari banyak studi, transmisi DC dengan hantaran udara akan lebih ekonomis dari sistem AC jika jaraknya lebih dari 400 km. Jika menggunakan kabel bawah tanah atau bawah laut, sistem DC lebih ekonomis dari sistem AC jika jaraknya lebih dari 40 km.

Sebenarnya, penggunaan sistem DC untuk mengatasi masalah kelistrikan juga bukanlah barang baru. Transmisi DC pertama kali dibangun tahun 1954 di Swedia untuk menyambungkan kelistrikan di daratan utama dengan pulau wisata Gotland. Sumber energi di daratan utama berasal dari PLTA yang ramah lingkungan. Sistem DC dipakai untuk menyatukan sistem kelistrikan Jepang utara dan selatan yang berbeda frekuensi. Kabel DC bawah laut dipakai untuk menyambung sistem kelistrikan di Perancis dan Inggris. Sistem DC dipilih karena Perancis tidak mau terganggu jika ada gangguan di Inggris, atau sebaliknya. Transmisi DC sepanjang 1600 km dipakai untuk menyalurkan energi dari PLTA yang sangat besar (18 GW) di Itaipu, Brasil, menuju pusat bebannya. Norwegia mengekspor energi listrik yang dihasilkan oleh PLTA-nya ke Belanda melalui kabel laut sejauh 460 km. Cina membangun transmisi DC terbesar di dunia untuk menyalurkan energi yang dibangkitkan oleh PLTA 24 GW (terbesar di dunia) menuju pusat-pusat industrinya. Pembangkit-pembangkit besar tenaga angin di beberapa negara Eropa disambungkan ke sistem kelistrikan nasional dengan menggunakan kabel DC. Philipina membangun pembangkit panas bumi skala besar, di salah satu pulaunya dan menyalurkannya menuju pusat beban, Manila, dengan menggunakan kabel DC bawah laut. Para insinyur listrik di Eropa sedang merencanakan pembangunan pusat pembangkit energi matahari skala besar di gurun Sahara, Afrika, dan menyalurkannya dengan kabel DC menuju Eropa. PT. PLN berencana membangun PLTU mulut tambang di Muara Enim dan menyalurkannya ke pulau Jawa dengan menggunakan sistem DC. Dengan menggunakan sistem DC, gangguan di pulau Sumatra tidak akan mengganggu sistem di Jawa, demikian pula sebaliknya. Dengan menggunakan teknik kendali tertentu, sistem DC juga bisa dirancang untuk memperbaiki kestabilan sistem kelistrikan secara keseluruhan.

Perkembangan teknologi transmisi daya listrik dengan sistem DC sangat tergantung pada kemajuan teknologi elektronika daya. Teknologi elektronika daya ini juga terbukti merupakan kunci suksesnya otomatisasi dan program hemat energi di banyak industri. Elektronika daya juga merupakan kunci suksesnya pemanfaatan bermacam sumber energi terbarukan. Dengan semakin majunya teknologi elektronika daya dan pengendaliannya, diharapkan sistem DC akan terus semakin murah dan andal sehingga penerapannya semakin luas dan banyak. Diharapkan hampir seluruh sistem kelistrikan di Indonesia bisa disatukan sehingga didapat sistem kelistrikan yang murah dan andal. Selain murah dan andal, diharapkan bermacam sumber energi terbarukan bisa dimanfaatkan sehingga mengurangi emisi CO2 dan mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil. Negara, industri, dan perguruan tinggi harus bisa menangkap peluang dan memanfaatkan kemajuan teknologi ini untuk membangun sistem kelistrikan nasional yang murah dan andal.

About angin165

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

18 Responses to Sistem Arus Searah Untuk Kelistrikan Nasional

  1. Abu Syadza says:

    wah jadi inget dosen TDAS (Transmisi Daya Arus Searah), Ir. Harsono, MSc.
    Bgmana kabar beliau ya pak?
    Mudah2an sehat2 sekeluarga.
    Amin.

  2. dahono says:

    Masih sehat2 aja kok, cuma udah pensiun

  3. Abu Syadza says:

    kpan terakhir ketemu beliau pak?

    Sy terakhir ketemu beliau tahun 2002 di SSTE III di ITS.

  4. Ainul says:

    mau tanya Pak, mengapa pada sistem DC jika terjadi gangguan tidak merambat seperti pada AC? terima kasih sebelumnya..

  5. dahono says:

    aliran daya pada sistem DC bisa dikendalikan sedemikian rupa sehingga tidak bergantung pada tegangan dan frekuensi yang dipasok atau yang dihubungkannya. Akibatnya, swing frekuensi pada sistem AC di sisi inverter tidak akan membawa dampak pada sistem AC di sisi rectifier. Artinya, swing frekuensi tidak bisa merambat melalui transmisi DC.

  6. Alef says:

    Saya mau tanya Pak, kalau terjadi gangguan di sisi inverter sehingga terjadi swing frekuensi disitu, dampaknya bagi inverter tersebut apa pak? Dari jawaban bapak diatas, swing frekuensi yang terjadi di sisi inverter tersebut tidak akan membawa dampak ke sisi rectifier, saya mau tanya “energi” swing tersebut “dibuang” kemana Pak?
    Terima kasih

  7. dahono says:

    Ingat bahwa inverter bisa dikendalikan sedemikian rupa sehingga daya keluarannya tidak berubah walaupun ada swing frekuensi. Ini berbeda dengan generator sinkron yang mana perubahan frekuensi akan membawa dampak pada perubahan daya. Inilah sebabnya swing di sisi inverter tidak akan berdampak pada sisi rectifier. Bahkan kalau mau, inverter bisa dikendalikan supaya meningkatkan redaman pada jaringan dimana inverter tersebut terhubung.

  8. kenapa pulau jawa dan sumatra cocok dikembangkan untuk PLTA ?

  9. dahono2008 says:

    siapa yang bilang?

  10. lawalib says:

    untuk drop tegangan pada hantaran DC sendiri dimana pak?

  11. dahono says:

    Jelas bahwa drop tegangan pada arus DC sangat kecil karena hanya tergantung resistansi konduktor. Karena tidak ada skin effect maka resistansinya kecil. Beda pada sistem AC, drop tegangan lebih ditentukan oleh reaktansi saluran, yang nilainya lebih tinggi dari resistansi.

  12. saya mau tanya pak, pemasangan inverter dan converter pada sistem DC dilakukan di jaringan transmisi atau distribusi?. apakah konveter dan inverternya harus berukuran besar?

  13. dahono says:

    di transmisi. Ya besar dong, segede rumah kamu kali

  14. robi says:

    Pak dahono, mohon agar dapat menjawab pertanyaan yang sudah saya kirim lewat email (padahono@yahoo.com)..

    terimakasih

  15. pak saya mau tanya Jenis tegangan apakah 220 v dari PLN? Vrms atau Vp? Mengapa? Tolong penjelasannya ya pak

  16. pak saya mau tanya lagi, Bisakah tegangan DC dinaik dan diturunkan menggunakan Trafo atau Transformator? Tolong penjelasannya ya pak, terima kasih

  17. dahono says:

    tegangan DC tidak bisa dinaik-turunkan dengan trafo karena tegangan atau arus DC tidak bisa menginduksikan tegangan

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