Smart_Grid Tanjung Bunga

5/26/2018 Smart_Grid Tanjung Bunga

1/31

TUGAS - PaperSmart Microgrid System

(Studi Kasus : Tanjung Bunga)

TEKNOLOGI ENERGIDosen: Prof. Dr. Ir. H. Nadjamuddin Harun, MS

Dibuat Oleh:

Muhamad Romadon/ P2700213407

Rizki Pratama Putra/ P27002134

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO

2012


2/31

Smart Microgrid System

Latar Belakang

Ekonomi, teknologi, dan lingkungan telah mengubah pola pembangkitan dan penyaluran

energi listrik. Pola pembangkitan energi listrik sudah mulai berubah dari pola tersentralisasi

menjadi pola yang lebih kecil, pola terdistribusi (Distributed Generation).

Microgrid merupakan salah satu contoh pola pembangkitan terdistribusi yang bisa

melingkupi berbagai macam sumber energi, mulai dari sumber fosil, maupun sumber energi

terbarukan seperti angin, surya, biogas, dsb. Secara definisi microgrid merupakan system

interkoneksi beban dan berbagai macam sumber energi yang terdistribusi, sebagai satu

system microgrid dapat beroperasi parallel dengan system interkoneksi yang lebih besar

atau beroperasi mandiri. Microgrid merupakan bagian dari suatu system utama yang

memiliki keunggulan pengaturan terhadap dirinya sendiri, sehingga apabila terjadi

gangguan pada system utama microgrid masih dapat menjalankan fungsi pembangkitan dan

penyaluran sendiri untuk melayani bebannya.

Keandalan sistem distribusi tenaga listrik sangat dipengaruhi oleh konfigurasi sistem,

alat pengaman yang dipasang, dan sistem proteksinya. Sumber energi yang kontinyu,

konfigurasi yang tepat, peralatan yang handal serta pengoperasian sistem yang otomatis

akan memberikan unjuk kerja sistem distribusi yang baik.

Gardu Induk (GI) Tanjung Bunga adalah Gardu Induk tegangan menengah 20 kV yang

memiliki 6 penyulang. GI Tanjung Bunga memiliki sebuah trafo yang digunakan untuk

menurunkan tegangan dari sisi 70 kV ke sisi 20 kV dengan kapasitas 30 MVA. Dari data

yang diperoleh dari Unit Pengaturan dan Pembagian Beban (UP2B) Sulawesi Selatan,

kapasitas pembebanan transformator GI Tanjung Bunga saat ini pada beban puncak

mencapai lebih dari 80 persen yaitu 83.57 persen. Pembebanan diatas nilai ideal ini juga

terjadi hampir pada semua transformator GI yang ada di bawah asuhan UP2B Sulsel.

Malahan, ada beberapa transformator yang dibebani diatas 90%. Selain berpengaruh

terhadap transformator itu sendiri (dielectric lossesdan thermal instability), pembebanan berlebih ini

akan berdampak besar terhadap sistem karena keterbasan suplai yang dimiliki saat ini. Meskipun ada manuver

jaringan ketika terjadi gangguan pada GI Tanjung Bunga, hal itu tidak cukup membantu karena sebagian besar

transformator GI lain telah terbebani diatas kapasitas normalnya. Alhasil, gangguan akibat defisit daya terjadi di

berbagai penyulang di GI Tanjung Bunga (Penyulang Mall GTC, Penyulang atmajaya, Penyulang Hartaco,

Penyulang somba Opu dan Penyulang Gontang).

Akibat adanya keterbatasan suplai energi di GI Tanjung Bunga, maka dirancanglah sebuah smart microgrid

system dengan salah satu tujuan adalah untuk meningkatkan keandalan sistem distribusi di GI Tanjung Bunga .


3/31

1.1 Maksud dan Tujuan

Pembahasan ini bermaksud melakukan studi tentang perancangan smart microgrid

sistem di Gardu Induk Tanjung Bunga. Dengan salah satu tujuan sebagai upaya peningkatan

keandalan sistem distribusi yang dilayani oleh GI Tanjung Bunga. Smart Microgrid sistem

dalam makalah ini adalah berupa Pengintegrasian antara PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga

Surya), PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Angin), dan PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga

Diesel)

1.2 Ruang Lingkup

Pembahasan ini mempunyai ruang lingkup pada potensi pengembangan Smart

Microgrid System di wilayah Sulawesi Selatan, khusus GI Tanjung Bunga.

Microgrid

Microgrid bisa disebut juga jaringan mikro, tentu yang dimaksud disini adalah jaringan

mikro pada sistem tenaga listrik. Microgrid sangat berkaitan dengan Distributed Energy

Resources (DER) yang didalamnya terdapat pembangkit terdistribusi, penyimpan energi

(energy storage) yang lokasinya dekat dengan beban lokal. Salah satu keuntungan microgridadalah meningkatkan ketahanan sistem.

Microgrid merupakan sistem yang terdiri dari minimal satu sumber energi yang terkoneksi

dengan beban pada daerah yang relatif kecil. Dalam microgrid, sumber energi dan beban bisa

terhubung maupun terputus ke jaringan distribusi (grid), tentu dengan gangguan pada beban

yang seminimal mungkin, sehingga perlu perencanaan yang bagus untuk menghindari

masalah tersebut.
http://4.bp.blogspot.com/-QGPCjDTFtgY/T7sspC_PNyI/AAAAAAAAAQ8/tgc4R8CtOFM/s1600/Microgrid2.bmp


4/31

Pada saat microgrid terputus dengan jaringan distribusi (grid) dimana interconnection switch

dalam keadaan terbuka, microgrid harus mampu mensupply beban local dengan

pembangkitnya sendiri karena pada kondisi ini jaringan listrik tidak bisa membantu men-

suplly listrik ke beban, kondisi ini disebut islanded mode. Selain microgrid harus dapat

memenuhi kebutuhan beban, microgrid juga harus bisa menjamin kualitas frekuensi dan

tegangan, karena pada umunya akan terjadi gangguan sesaat pada saat proses pergantiandari kondisi terkoneksi grid ke kondisi islanded mode. Besar dan lama gangguan sangat

ditentukan kualitas teknologi switch-nya. Pada dasarnya ada empat teknologi yang sangat

penting dalam microgrid yaitu Distributed generation (DG), Distributed Storage (DS),

interconnection switches dan sistem control, dimana semuanya harus bekerja dengan baik dan

sesuai harapan sehingga perlu desain yang bagus dan harga yang seminim mungkin tentunya.

Topologi microgrid power system dapat dilihat pada gambar.

Smart grid: Menuju masa depan

Konsepmikrogridyang gencar diajukan belakangan ini karena lebih memanfaatkan

sumber-sumber energi alternatif lokal tanpa melupakan sumber energi konvensional

masih dalam pengembangan di berbagai negara. Namun suatu pemikiran yang lebih

maju lagi tentang konsep penyaluran energi listrik sekarang sudah mulai

berkembang juga di berbagai negara, konsep tersebut sering disebut smart grid, ini

merupakan konsep jaringan tenaga cerdas yang dicita-citakan untuk memenuhi

kebutuhan energi listrik yang di masa sekarang maupun masa mendatang sudah

menjadi kebutuhan primer.Pada sistem tenaga modern, beberapa hal baru harus bisa dipenuhi lebih dari sistem

tenaga yang ada saat ini.

Sistem tenaga modern harus lebih mengakomodasi partisipasi dari para

konsumen, terutama dengan mulai berkembangnya sumber-sumber energi

alternatif terdistribusi, partisipasi aktif dari para konsumen juga harus

diperhatikan sekaligus sistem tenaga lebih mengakomodasi bentuk-bentuk

sumber energi yang tersedia dan tersebar di jaringannya.

Teknologi digital yang berkembang pesat, memaksa semua aspek kehidupan

bergantung pada TIK akibatnya sistem tenaga yang modern juga dituntut untuk

bisa memberikan suplai energi dengan kualitas daya yang baik untuk mendukung

kondisi digital ini.

Investasi yang dibuat di bidang sistem tenaga mendatang akan menuntut utilisasi

aset yang lebih baik dengan efisiensi yang tinggi, sehingga investasi yang besar

tidak akan terbuang sia-sia akibat terlalu over-capacityuntuk mengantisipasi

beban dan menjamin kelangsungan pelayanan.

Berhentinya suplai kepada konsumen merupakan sesuatu yang sebisa mungkin

harus dihindari, sehingga sistem tenaga yang modern semaksimal mungkin harus
http://konversi.wordpress.com/2009/03/04/mikrogrid-wacana-solusi-daerah-mandiri-energi/http://konversi.wordpress.com/2009/03/04/mikrogrid-wacana-solusi-daerah-mandiri-energi/http://konversi.wordpress.com/2009/03/04/mikrogrid-wacana-solusi-daerah-mandiri-energi/http://konversi.wordpress.com/2009/03/04/mikrogrid-wacana-solusi-daerah-mandiri-energi/


5/31

bisa melakukan tindakan preventif dan kuratif terhadap gangguan yang terjadi

pada dirinya.

Terakhir, sistem tenaga modern haruslah sesuatu yang kokoh dalam artian bisa

bertahan terhadapforce majeur, bisa bencana, serangan fisik maupun

serangan cyber.

MenurutDepartment of Energy(DoE) US, smart gridadalah integrasi dari

teknologi pembacaan (sensing), metode pengendalian, dan komunikasi pada sistem

tenaga listrik yang sudah ada sekarang ini. Dengan berbagai macam lingkup dari

sistem tenaga sekarang ini, banyak sekali teknologi-teknologi yang sangat maju yang

sudah tergolong smart. Misalnya pada jaringan distribusi, menggunakan sistem

pembacaan meter yang sudah maju bisa juga termasuk dalam konsep cerdas, atau

pada transmisi level maju, dengan adanya pengaturan beban yang optimal,

mikrogrid, anti-islanding, dsb. Pada sistem energi terdistribusi sudah menggunakan

kendali yang semaksimal mungkin memanfaatkan energi yang tersedia dari sumber-

sumber alternatif dikombinasikan dengan divais penyimpan energi yang

tersedia. Penggabungan teknologi-teknologi tersebut secara menyeluruh pada sistem

tenaga yang ada sekarang ini merupakan smartgrid yang dimaksudkan oleh definisi

diatas.

Untuk dapat mewujudkan smartgridsebagai sistem tenaga modern sehingga dapat

memenuhi syarat-syarat yang disebutkan sebelumnya, diperlukan peran dari 2 aspek

utama yaitu infrastruktur kelistrikandan infrastrukturtelekomunikasi. Perbedaan mendasar dengan sistem tenaga konvensional yang

hanya terdapat 1 arah aliran dari penyedia sumber ke konsumen, pada sistem ini

terdapat 2 arah aliran dari penyedia ke konsumen dan sebaliknya dengan dukungan

infrastruktur telekomunikasi. Akibat langsung dari adanya aliran 2 arah ini adalah

akan muncul hubungan antara penyedia dengan konsumen yang jumlahnya banyak

sekali, yang tidak akan mungkin bisa ditangani sendiri oleh perusahaan penyedia

energi, karena itulah menurut National Institute of Standard and Technology (NIST),

US pada sistem tenaga modern dimunculkan satu lagi blok penyusun baru yangdisebut sebagai penyedia layanan (Gambar 1). Penyedia layanan ini yang akan

berhubungan secara langsung dengan konsumen di tingkat paling bawah dan

berhubungan ke atas dengan perusahaan penyedia energi, perusahaan penyedia

energi sendiri hanya akan berkoordinasi dengan beberapa perusahaan penyedia

layanan yang bertugas.


6/31

Gambar 1. Blok penyusun smartgrid (NIST, US)

Suatu sistem tenaga yang sudah mengaplikasikan secara penuh konsep smart grid,

seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan adanya dukungan infrastruktur

komunikasi, dan juga dukungan dari peralatan rumah tangga yang juga cerdas

maka setiap saat perusahaan penyedia akan dapat memonitor beban-beban

listrik apa yang tersambung kepadanya. Hal ini dapat dimungkinkan karena konsep

ini mencita-citakan setiap sambungan beban dapat dimonitor bahkan sampai

ke setiap titik sambungan beban, misalnya denganIP-addressuntuk setiap colokan

listrik, ditambah dengan peralatan rumah tangga itu sendiri yang dapat mengirim

informasi diri kepada perusahaan penyedia, apakah dia adalah mesin cuci, penyejuk

udara, televisi, bahkan sampai ke mobil listrik. Dengan adanya komunikasi 2 arah

ini, maka apabila ada suatu saat penyedia listrik mengalami defisit suplai listrik, diabisa menentukan beban-beban mana sajayang dia bisa tunda pemakaiannyauntuk


7/31

waktu yang singkat, misal selama 5 menit ternyata mobil listrik kita dihentikan

pengisian baterainya akibat saat itu defisit sedang terjadi. Pengisian dilanjutkan

kembali setelah 5 menit selesai, bisa karena defisit telah terlewati atau bergiliran ke

beban yang lain yang ditunda operasinya yang jugatersambung ke sistem tenaga

tersebut. Dengan pola ini, penyedia energi bisa memaksimalkan semua aset

kelistrikannya pada rating yang sesuai tanpa harus melakukan over-rating supaya

aman. Dengan pengaturan beban yang sangat fleksibel, penyedia dapat menjaga

peralatannya untuk bekerja pada tingkat utilisasi yang terbaik.

Gambar

2.Smart gridpada level konsumen (EPRI)

Arah yang sebaliknya juga bisa terjadi, konsumen dapat berpartisipasi aktif dalam

menyuplai energi ke sistem tenaga yang dimiliki oleh penyedia. Contoh kasus apabila

konsumen memiliki mobil listrik yang baterainya masih memiliki simpanan energi,

maka dengan kesepakatan yang bisa diatur, si konsumen dapat memberikan energi

yang tersimpan di baterainya pada waktu-waktu tertentu dan berganti mengisi

baterai mobilnya pada waktu yang lain. Hal yang sama bisa juga untuk kasuskonsumen yang memiliki sumber energi sendiri, seperti panel surya, turbin angin,

dsb.

Perancangan Smart Microgrid System GI Tanjung Bunga

Konsep batasan smart grid memang masih menjadi perdebatan, namun di Amerika serikat,

umumnya mempersyaratkan smart grid sebagai berikut:

- Mampu dengan sendirinya menormalkan sistemnya kembali setelah gangguan

- Mampu secara aktif merespon kebutuhan konsuken


8/31

- Tahan terhadap serangan fisik maupun serangan cyber.

- Mampu memberikan kualitas daya sesuai kebutuhan abad 21.

- Dapat mengakomodasi semua pembangkitan dan penyimpanannya.

- Mampu memberikan produk, pelayanan dan pasar yang baru

- Mampu memaksimalkan segala fasilitas dan beroperasi dengan efisien

Adapun di Eropa berdasarkan European Commison Report terbaru, mempersyaratkan:

- Fleksibel terhadap kebutuhan konsumen serta mampu merespon perubahan dan tantangan

akan datang.

- Meng-akses semua jaringan pengguna, sumber-sumber energy terbarukan dan

pembangkitan local yang ber-efisiensi tinggi tanpa atau rendah emisi.

- Mempunyai keandalan yang tinggi dan kualiats supply yang bagus, konsisten terhadapkebutuhan dan tahan terhadap gangguan yang tidak terduga.

Ekonomis dan penuh inovasi, manajemen energy yang efisien dan berkompetisi sehat seuai

dengan aturan yang berlaku.

IEEE telah memberikan standart dalam perancangan microgrid yaitu standart microgrid -

IEEE 1547.4. Dalam standart ini ada 6 tahapan dalam perancangan microgrid, antara lain :

1. Mengidentifikasi kebutuhan beban

2. Pengklasifikasian beban

3. Pengklasifikasian Sumber daya alam4. Evaluasi Pembangkitan dengan kebutuhan beban

5. Pengembangan sistem manajemen energy

6. Penentuan peralatan dan spesifikasi


9/31

Perancangan Smart Microgrid System - IEEE 1547.4 (NREL)

1. Mengidentifikasi kebutuhan beban

IEEE memberi kemudahan dalam merancang sebuah microgrid, yaitu dengan

memberikan beberapa pertanyaan untuk mengidentifikasi kebutuhan beban yang akan

ditanggung oleh smart microgrid

Klarifikasi target dari microgrid

- Beban penting (Critical Load) apa yang akan masuk ke jaringan microgrid?

- Jika terjadi gangguan, berapa lama sistem dapat bertahan sebelum berpindah ke

mode island?

- Berapa lama microgrid dapat beroperasi?

Gardu Induk Tanjung bunga merupakan salah satu gardu induk di bawah naungan Unit

Pengaturan dan Pembagian Beban (UP2B) Sulawesi Selatan yang memiliki pertumbuhan

beban yang sangat pesat (Usman Amir, 2013). Gardu Induk (GI) Tanjung Bunga adalah

Gardu Induk tegangan menengah 20 kV yang memiliki 6 penyulang. GI Tanjung Bungamemiliki sebuah trafo yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari sisi 70 kV ke sisi 20

kV dengan kapasitas 30 MVA. Dari data yang diperoleh dari Unit Pengaturan dan

Pembagian Beban (UP2B) Sulawesi Selatan, kapasitas pembebanan transformator GI

Tanjung Bunga saat ini pada beban puncak mencapai lebih dari 80 persen yaitu 83.57 persen

(Laporan Operasi Maret 2010, APD Makassar 2010). Adapun 6 penyulang (feeder) yang

ditanggung oleh GI Kebon Agung adalah

No. Nama Feeder Daerah Asuhan

1. F. HARTACOMalengkeri, Sultan Alauddin, PDAM Malengkeri,Parang

Tambung dsk

2. F. M G T C JlPer.Metro Tanjung Bunga, Taman Toraja dsk, Mall GTC.

3. F. GONTANG Perkampungan Gontang,Perumahan Metro Tanjung Bunga


10/31

dsk

4. F. AKKARENATriple C, Trans kalla, Jl.Rajawali,Cedrawasih

utara,Merpati,Gagak,Nuri Utara dsk

5. F. ATMAJAYAJl.Nuri, Jl.Tanjung Alang,Cenrawasih Selatan,Tribun

Timur,Maccini Sombala ,Asmat dsk

6. F. BENTENG SOMBAOPU

Per.Hartaco Indah, Dg.Ngeppe, Mappaoddang ,MuhTahir,Baji Gau,Malombassang dsk

GI TANJUNG BUNGA

P. GONTANG P. AKKARENA P. ATMAJAYA P. GTC P. B. SOMBA

OPU

P. HARTACO


11/31


12/31

TOTAL

MAX.

(MVA) AMP MVA *) AMP MVA *) AMP MVA *) AMP MVA *) % FULL

1. BONTOALA TRAFO 1 20 362.63 12.88 480.88 17.07 334.95 11.89 469.83 16.68 85.37% 64.38%

TRAFO 2 20 369.64 13.12 491.17 17.44 341.63 12.13 483.17 17.16 87.20% 65.62%

TRAFO 3 30 477.72 16.96 624.28 22.17 408.09 14.49 575.38 20.43 73.89% 56.54%

2. BORONGLOE TRAFO 1 20 166.42 5.91 291.50 10.35 215.05 7.64 367.71 13.06 65.28% 38.18%

3. DAYA TRAFO 1 20 463.17 16.45 524.32 18.62 395.50 14.04 545.15 19.36 96.78% 82.23%

TRAFO 2 20 358.70 12.74 613.48 21.78 251.48 8.93 553.66 19.66 108.91% 63.68%

4. MANDAI TRAFO 1 20 214.85 7.63 229.39 8.14 237.86 8.45 253.78 9.01 45.05% 42.23%

TRAFO 2 20 208.26 7.39 244.25 8.67 254.89 9.05 309.41 10.99 54.93% 45.25%

5. PANAKUKANG TRAFO 1 30 600.13 21.31 694.26 24.65 669.85 23.78 744.56 26.44 88.12% 79.28%

TRAFO 2 30 692.52 24.59 779.62 27.68 587.06 20.84 656.16 23.30 92.27% 81.96%

6. PANGKEP TRAFO 2 30 381.32 13.54 424.48 15.07 419.37 14.89 467.92 16.61 55.38% 49.63%

7. SUNGGUMINASA TRAFO 1 30 421.98 14.98 627.96 22.30 563.28 20.00 637.11 22.62 75.40% 66.67%

8. TALLASA TRAFO 1 20 - 0.00 - 0.00 - 0.00 - 0.00 0.00% 0.00%

TRAFO 2 20 250.03 8.88 286.17 10.16 380.34 13.50 452.68 16.07 80.36% 67.52%

9. TALLO LAMA TRAFO 3 30 521.74 18.52 691.22 24.54 528.69 18.77 559.37 19.86 81.81% 62.57%

TRAFO 4 30 466.80 16.57 623.64 22.14 400.63 14.22 557.60 19.80 73.81% 55.25%10. TELLO TRAFO 2 30 649.30 23.05 767.43 27.25 602.17 21.38 685.12 24.33 90.83% 76.85%

11. MAROS TRAFO 1 10 148.86 5.29 168.50 5.98 182.97 6.50 191.70 6.81 68.07% 64.97%

12. TANJUNG BUNGA TRAFO 1 30 693.27 24.62 782.60 27.79 706.30 25.08 769.20 27.31 92.62% 83.59%

*) MVA, pada tegangan 20,5 kV, kecuali trafo 1 GI Tallasa pada tegangan 21,4 kV

TRAFOKAP

PUNCAK SIANG (A) PUNCAK MALAM (A)

RATA2 PUNCAK UNCAK TERTINGGI SIAN RATA2 PUNCAK UNCAK TERTINGGI MALA

BEBAN PUNCAK TRAFO DISTRIBUSI

BULAN MARET 2010

RATA2NO. GARDU INDUK


13/31

Grafik Beban pada GI Tanjung Bunga pada tanggal 15 Maret 2010

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0:00:00

0:30:00

1:00:00

1:30:00

2:00:00

2:30:00

3:00:00

3:30:00

4:00:00

4:30:00

5:00:00

5:30:00

6:00:00

6:30:00

7:00:00

7:30:00

8:00:00

8:30:00

9:00:00

9:30:00

10:00:00

10:30:00

11:00:00

11:30:00

12:00:00

12:30:00

13:00:00

13:30:00

14:00:00

14:30:00

15:00:00

15:30:00

16:00:00

16:30:00

17:00:00

17:30:00

18:00:00

18:30:00

19:00:00

19:30:00

20:00:00

20:30:00

21:00:00

21:30:00

22:00:00

22:30:00

23:00:00

23:30:00

TANJUNG BUNGAMW


14/31

2. Klasifikasi Beban

Pada Grafik Beban pada GI Tanjung Bunga pada tanggal 15 Maret 2010, terlihat bahwa beban

puncak terjadi pada pukul 11.30 sampai 16.30 dan pada pukul 18.30 sampai dengan 22.30. Hal ini

terjadi karena beban yang ditanggung oleh GI Tanjung Bunga berupa mall, perkantoran dan

perumahan. Perkantoran biasa mengkonsumsi daya pada pagi sampai siang hari, pada malam hari

tidak terlalu besar konsumsi dayanya. Hal ini terlihat pada trend beban mulai naik pada pukul

08.00 sampai 17.00. Trend beban naik kembali pada pukul 18.30 sampai 22.30, hal ini disebabkan

karena beban perumahan dan perkantoran.

3. Klasifikasi sumber daya alam

a. Potensi Energi Angin

Mengingat sumber energi fosil, khususnya minyak bumi yang tergolong sumber

energi yang tidak dapat terbarukan (non renewable resources), dan tentunya

ketersediaannya akan terus berkurang juga perbandingan terbalik antara tingkat

kebutuhan dan penggunaan yang terus meningkat disbanding tingkat produksi (grafik

pada gambar 4) maka pemanfaatan energi angin dapat menjadi solusi untuk

pemenuhan kebutuhan listrik di kawasan Timur Indonesia.

Wilayah Sulawesi dan Maluku terletak di kawasan Indonesia Timur yang terdiri dari

ratusan pulau kecil yang sebagian besar berpenduduk. Seiring perkembangan zaman,

kebutuhan listrik di daerah tersebut semakin meningkat. Upaya diversifikasipembangkit listrik dengan sumber energi alternatif ramah lingkungan menjadi suatu

hal yang penting.

Untuk mencari tahu berapa besar energi angin di Bumi ini, titik mulanya adalah

memperkirakan total energi kinetik di atmosfer. Lorenz memberikan 1.5 x

106Joules/m2 sebagai energi kinetik yang tersedia di atmosfer[2]. Smil menyatakan

bahwa pergerakan udara di atmosfer merupakan 2% dari energi dari matahari ke

Bumi[3]. Dimana radiasi Matahari yang mencapai Bumi tahunan adalah 5.8 x

1024Joules, atau 1.84 X 1017W, dan 360W/m2. Dan yang terserap oleh permukaan

Bumi (daratan dan air) adalah 2.9 x 1024Joules, atau 9.19 X 1016W, dan

180W/m2[4]. Jika jumlah energi matahari yang terserap secara langsung olehatmosfer lebih sedikit digunakan, perkiraan besaran tertinggi dari energi kinetik dapat

dijabarkan. Smilmemberi gambaran, 3.8 x 1022 J, untuk energi angin tahunan pada

atmosfer di bawah ketinggian 1 km. Dia menyatakan nilai maksimum yang dapat

dikonversikan adalah 3.8 x 1021 Joule, 1.20 x 1014W atau 1.1 x 106 TWh.

Hasil penelitian dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG)

mencoba untuk menentukan daerah-daerah yang memiliki potensi sumber energi

angin di wilayah Sulawesi (Toli-toli, Kayuwatu, Majene, Makassar, Gorontalo,

Kemdari, Naha) dan Maluku (Tual, Saumlaki, Bandanaeira, Ambon, Ternate) dengan

menggunakan data arah dan kecepatan angin harian periode tahun 2003-2008[5].


15/31

Dari hasil kajian dapat direkomendasikan 4 (empat) lokasi yang potensial untuk

pembangunan pembangkit listrik tenaga angin yaitu di Tual, Naha, Saumlaki, dan

Bandaneira dengan potensi energi angin yaitu berkisar antara 3455,8 s/d 11861,4 watt

day/tahun. Dari keempat lokasi tersebut, Tual merupakan lokasi yang paling

berpotensi untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga angin [5].

Potensi Angin Pulau Sulawesi dan Maluku

Data arah dan kecepatan angin periode tahun 2003-2008 di Sulawesi (7 stasiun

pengamatan) meliputi Stasiun Tolitoli, Kayuwatu, Majene, Hasanuddin, Gorontalo,

Kendari dan Naha dan 5 stasiun pengamatan di Maluku meliputi Tual, Saumlaki,

Bandanaeira, Ambon, dan Ternate . Hasilnya kemudian tersaji pada tebel 2 berikut:

Tabel 2, Potensi energi angin Pulau Sulawesi dan Maluku

(sumber: http://www.bmkg.go.id/)

Dari data tersebut diatas diketahui bahwa kecepatan rata-rata harian daerah yang

memenuhi syarat untuk pengembangan pembangkit listrik tenaga angin adalah

Makassar, Naha, Saumlaki, Bandanaeira, dan Tual. Kelima daerah tersebut memiliki

rata-rata kecepatan harian antara 2,61 3,61 m/s. Frekuensi jumlah hari yang

memiliki kecepatan lebih dari 2,5 m/s pada kelima stasiun inipun sangat tinggi antara

52,7-81,3% artinya jika turbin yang digunakan adalah yang bisa berputar dengan
http://d/SEMESTER_2/Teknologi%20Energi/Prof.%20Naja/the%20Geographer%20%C2%BB%20Blog%20Archive%20%C2%BB%20Potensi%20Pengembangan%20Sumber%20Daya%20Energi%20Angin%20di%20Indonesia_files/Potensi-energi-angin-Pulau-Sulawesi-dan-Maluku.jpg


16/31

kecepatan angin 2,5 m/s maka turbin akan menghasilkan energi listrik selama 192-297

hari dalam setahun.

Dari hasil analisis tersebut menunjukkan bahwa daerah yang paling berpotensi

dikembangkan masing-masing adalah Tual (11861,4 wattday/year), Saumlaki (5797,7

wattday/year), Bandaneira (4727,8 wattday/year), dan Naha (3455,8 wattday/year).

Gambar 7, Peta penyebaran pengembangan potensi energy angin

Pada peta (gambar 7) penyebaran pengembangan potensi energi angin diatas

menunjukkan bahwa pada daerah disekitar Laut Banda yang meliputi Ternate,

Saumlaki, Bandaneira, Ambon, dan Tual umumnya memiliki arah angin yang

dipengaruhi oleh kondisi musim (angin muson). Daerah-daerah pesisir tersebut

umumnya memiliki kecepatan angin yang tinggi dan cenderung konstan sepanjang

tahun. Kondisi ini memberikan gambaran awal bahwa daerah tersebut berpotensi

untuk pengembangan pembangkit listrik tenaga angin.

b. Potensi Energi Surya

Indonesia mempunyai intensitas radiasi yang berpotensi untuk membangkitkan energi

listrik, dengan rata-rata daya radiasi matahari di Indonesia sebesar 1000 Watt/m2. Data

hasil pengukuran intensitas radiasi tenaga surya di seluruh indonesia yang sebagian besar

dilakukan oleh BPPT dan sisanya oleh BMG dari tahun 1965 hingga 1995 ditunjukkan pada

Tabel 1.
http://d/SEMESTER_2/Teknologi%20Energi/Prof.%20Naja/the%20Geographer%20%C2%BB%20Blog%20Archive%20%C2%BB%20Potensi%20Pengembangan%20Sumber%20Daya%20Energi%20Angin%20di%20Indonesia_files/Peta-penyebaran-pengembangan-potensi-energy-angin.jpg


17/31

Pada Tabel 1 terlihat bahwa Nusa Tenggara Barat dan Papua mempunyai intensitas

radiasi matahari paling tinggi di seluruh wilayah Indonesia, sedangkan Bogor mempunyai

intensitas radiasi matahari paling rendah di seluruh wilayah Indonesia. Dalam penelitian

potensi PLTS di Indonesia ini, semua wilayah baik yang mempunyai intensitas radiasi

matahari paling tinggi maupun paling rendah dipertimbangkan.

Menurut penelitaian yang menggunakan Perhitungan RETScreen International, Kota Bone

mempunyai intensitas 5,04kWh/m2/hari dan temperatur 25,6 C; kota Palopo mempunyai

intensitas 4,97kWh/m/hari, temperatur 24,3 C; kota Pare-pare dengan intensitas

5,25kWh/m/hari, temperatur 24,9 C; kota Rantepao dengan intesitas

5,16kWh/m/hari, temperatur 23,9 C; sedangkan kota Makassar menerima energi

matahari sebanyak 5,82kWh/m/hari dengan temperatur udara 26,8 C. Arti dari data

intensitas sinar matahari menunjukkan besarnya energi dalam kWh yang bisa diperoleh

dalam setiap luasan 1 meter persegi dalam sehari. Jadi bias dibayangkan betapa besarnya

energi matahari yang kita terima setiap hari dalam ruang lingkup area yang lebih luas.


18/31

4. Evaluasi Pembangkitan dengan kebutuhan beban

Dari data klasifikasi beban, didapatkan kebutuhan beban di GI Kebon agung adalah

berupa perkantoran, mall dan perumahan. Dengan mengambil data beban puncak dan

klasifikasi beban, serta dengan pertimbangan teknis sumber daya alam dan keandalan

maka akan dirancang sistem smart microgrid system yang berupa pengintegrasian

antara PLTB, PLTS dan PLTD. Daya akulmulasi yang akan dibangkitkan guna

membantu kenadalan sistem distribusi GI Tanjung Bunga adalah 1000 kVA. Desain

awal yang dirancang dalam smart microgid sistem ini mengacu pada perancangan yang

telah dibuat oleh National Renewable Energi (NREL).

Dari gambar diatas maka perancangan sistem smart microgrid GI Tanjung Bungaadalah

GI TANJUNG BUNGA


OPU

P. HARTACO

DG DG DG DS


19/31

5. Pengembangan sistem manajemen energy

Pada dasarnya ada empat teknologi yang sangat penting dalam microgrid yaitu

Distributed generation (DG), Distributed Storage (DS), interconnection switches dan

sistem control, dimana semuanya harus bekerja dengan baik dan sesuai harapan sehingga

perlu desain yang bagus dan harga yang seminim mungkin tentunya.

GI TANJUNG BUNGA


OPU

P. HARTACO

DG DG DG DS

SISTEM

KONTROLInterconnection

Switch

PLTB PLTS PLTD


20/31


21/31

Seiring dengan liberalisasi pasar energy - terutama di Negara-negara yang telah maju seperti

Amerika dan Negara-negara di Eropa, permintaan kebutuhan energy listrik yang semakin tinggi,

bahan bakar yang semakin mahal, dan isu emisi CO2 serta didukung perkembangan era digital dan

teknologi komunikasi maka beberapa tahun terakhir mulai dimunculkan istilah smart grid atau

kadang juga disebut intelligent grid, modern grid, future grid dan sebagainya. Semua istilah tersebut

menggambarkan bagaimana power grid dalam bentuk yang cerdas atau digital mengirimkan energy

listrik dari produsen atau pembangkit-pembangkit menuju ke konsumen. Batasan-batasan suatu

power grid disebut smart smart grid masih menjadi perdebatan dan berbeda di setiap negara.

Untuk smart power grid dalam skala kecil dikenal sebagai smart microgrid yang dibuat

untuk memenuhi kebutuhan litrik pada suatu area tertentu saja, misal suatu perkotaan, area rumah

sakit, sekolah-sekolah sampai dengan area industry.


22/31


Latar Belakang














23/31

Latar Belakang












Batasan Smart Grid

Konsep batasan smart grid memang masih menjadi perdebatan, namun di Amerika serikat,

umumnya mempersyaratkan smart grid sebagai berikut:

- Mampu dengan sendirinya menormalkan sistemnya kembali setelah gangguan

- Mampu secara aktif merespon kebutuhan konsuken

- Tahan terhadap serangan fisik maupun serangan cyber.

- Mampu memberikan kualitas daya sesuai kebutuhan abad 21.

- Dapat mengakomodasi semua pembangkitan dan penyimpanannya.

- Mampu memberikan produk, pelayanan dan pasar yang baru

- Mampu memaksimalkan segala fasilitas dan beroperasi dengan efisien

Adapun di Eropa berdasarkan European Commison Report terbaru, mempersyaratkan:

- Fleksibel terhadap kebutuhan konsumen serta mampu merespon perubahan dan tantangan

akan datang.- Meng-akses semua jaringan pengguna, sumber-sumber energy terbarukan dan

pembangkitan local yang ber-efisiensi tinggi tanpa atau rendah emisi.

- Mempunyai keandalan yang tinggi dan kualiats supply yang bagus, konsisten terhadap

kebutuhan dan tahan terhadap gangguan yang tidak terduga.

- Ekonomis dan penuh inovasi, manajemen energy yang efisien dan berkompetisi sehat seuai

dengan aturan yang berlaku.


24/31


25/31

Cakupan dari smart grid meliputi interkoneksi sistem daya listrik, dari pusat pembangkit menuju ke

pembangkitan distribusi, dari sistem transmisi tegangan tinggi ke sistem distribusi tegangan rendah,

dari pusat control peralatan menuju jaringan perumahan, dari pasar daya listrik menuju penyedia

kebutuhan listrik/ distributor dan dari sumber-sumber energy tradisional ke pembangkitan

terdistribusi dan terbarukan serta media penyimpanan energy, seperti terlihat pada gambar 1.

Sedangkan suatu microgrid adala jaringan suplly listrik dalam skala yang kecil untuk melayani

kebutuhan energy listrik suatu area yang lebih kecil seperti perumahan, komunitas akademik atau

industry/ perdagangan/ daerah komersil dari kumpulan teknologi yang tidak terpusat (decentralized

energy technology) dan tehubung ke suatu titik grid utilitas.

Gambar 1

Contoh Jangkauan smart grid (sumber gambar dari ABB)

Perbedaan Traditional Grid & smart grid

Peralihan dari sistem jaringan listrik saat ini (jaringan konvensional) menuju smart grid dan

perbedaan keduanya diilustrasikan pada gambar 2. Pertama menunjukkan desain dasar jaringanlistrik dan paradigm operasionalnya; dari sumber-sumber pembangkitan yang terpusat menuju

sumber-sumber terdistribusi, dari pengaliran daya yang dapat diprediksi/ diperkirakan menjadi tidak

dapat diprediksi, dari jaringan listrik yang passive menuju jaringan listrik yang aktif. Singkat kata,

jaringan listrik akan lebih dinamis dalam konfigurasinya dan kondisi operasinya, yang akan

memberikan banyak kesempatan untuk mencapai optimalisasi tetapi juga memberikan banyak

tantangan teknis yang baru.


26/31

Gambar 2. Peralihan dari jaringan listrik saat ini (present grid) menuju ke smart grid

Perbedaan antara traditional grid dan smart grid dapat kita sederhanakan dalam tabel 1 di bawah

Tabel 1

Traditional Grid Smart Grid

Pembangkitan terpusat Pembangkitan terdistribusi

Aliran daya ke bawah, dari

pembangkit ke beban (radial)

Aliran daya dari arah mana pun

Utilitas mengontrol koneksi,

kalaupun dapat dikontrol reaksinya

tidak cukup cepat.

Setiap orang dapat berpartisipasi

Tidak ada sistem penyimpananenergy; jadi jika ada permasalahan

pada sistem transmisi ataupun

distribusi maka berarti pelayanan ke

konsumen akan terganggu juga

Ada sistem penyimpanan energymelalui battery. Jadi kontinuitas

pelayanan terjaga.

Perlunya keseimbangan output

pembangkit dan kebutuhan beban

konsumen

Konsumen dapat mengontrol

pemakaiannya, jadi tidak ada lagi

permasalahan keseimbangan

output pembangkit dan kebutuhan

beban

Karakteristik: Dapat diprediksi Karakteristik: Chaotic/ tidak

terprediksi

Persyaratan Smart Grid

Pada Desember 2009 AHAM (Association of Home Appliance Manufacturers) menuliskan tiga

persyaratan primer untuk keberhasilan smart grid:

- Menghormati pilihan dan kerahasian konsumen, karena konsumen adalah pembuat

keputusan (decision maker)

- Standard komunikasi smart grid harus terbuka (open standard), fleksibel, aman dan terbatas

jumlahnya.


27/31

- Harga yang ditawarkan mampu memberikan insentif untuk pengaturan penggunaan energy

agar lebih efisien sehingga konsumen dapat berhemat.

Cara berinteraksi konsumen dengan smart grid merupakan hal penting. Konsumen harus bisa

memilih kapan dan bagaimana mereka ingin aplikasi smart-nya ikut serta ke dalam smart grid.

Penawaran insentif keuangan akan menjadi daya tarik bagi konsumen untuk mengubah kebiasaan

konsumsi energinya. Aplikasi pintar dengan segala kelebihannya sementara dikembangkan untuk

memberikan manfaat ekonomi langsung bagi para konsumen dan pada saat yang sama memberikan

manfaat besar bagi utilitas dan masyarakat secara luas (melalui investasi rendah dan pengurangan

emisi) tanpa melakukan pengurangan kinerja dari produk. Namun pada akhirnya, kesuksesan smart

grid tergantung pada kerjasama pemerintah dan swasta serta adopsi standar yang terbuka dan

umum dalam pengiriman dan penerimaan sinyal.

Energi terbarukan yang terintegrasi

Dalam smart grid, energy dari berbagi jenis sumber dikombinasikan untuk melayani kebutuhan

konsumen serta mengurangi pengaruh buruknya terhadap lingkungan serta meningkatkan

keandalan. Jadi daya listrik hanya diperoleh dari pembangkit energy nuklir, batu bara, air, minyak

dan gas, tetapi juga bisa berasal tenaga matahari, angin biomass, pasang surut air laut dan sumber-

sumber energy lainnya. Konfigurasi sederhana dati suatu microgrid diperlihatkan pada gambar 3.

Gambar 3. Salah satu contoh konfigurasi microgrid

Konsep detail dari microgrid ini dapat digambarkan seperti gambar 4:

1. Perumahan ataupun beban bisnis/

industry di dalam loop memiliki smart

meter

2. Meter-meter dengan konsep

gateway mengumpulkan data segala

aktivitas dalam loop

3. Komunitas Sistem control

(community control system)

mengatur setiap unit beban-beban.

4. Pusat sistem control berkomunikasi

dengan jaringan listrik (grid) dan

community control system dan signal

dari semua utilitas.


28/31

NATIONAL

UTILITY GRID

Transformer

CHP

100kW

Main

Switch Board

Circuit

Breaker

(CB)

CB CB CB

Switch

Building

1

Building

2

Building

3

600W

Wind Turbine

4kW

Top Hydro

3.5 kW

Bottom Hydro

20 kW

Photo Voltaic

1.5 kW

PV

Generator

Controller

Generator Distribution BoardAutomatic

Electronic

Switch

Main Controller

PPRECISISON MAIN DISTRIBUTION BOARD

Building 1 Building 2 Building 3 Building 4

PEMERGENCY DISTRIBUTION BOARD

Building 1 Bui lding 2 Building 33x

Inverter

3x

Inverter

Batteries Batteries

MICRO GRID

Gambar 4

Suatu Microgrid yang terhubung ke Grid yang lebih besar

Gambar 4, memeperlihatkan adanya battery dalam suatu konsep microgrid. Sebagaimana disebutkan

sebelumnya, battery ini dapat menyimpan energy berlebih sehingga jika sistem (pembangkitan) mengalami

kegagalan maka pengiriman energy ke konsumen tidak akan terputus, karena supply listrik akan diperoleh dari

battery.

Distributed GenerationGenerator terdistribusi

Sebagaimana diperlihatkan dalam gambar 4, selain beban dapat memperoleh supply listrik dari gri

yang lebih besar (national smart grid), melalui konsep microgrid, beban-beban tersebut juga dapat

di-supply dari local generation (pembangkit local). Pusat pembangkit tidak terpusat lagi namun

tersebar, konsep ini selanjunya disebut sebagai distributed generation. Normalnya generator yang

terdistribusi berkapasitas lebih kecil dari 50 MW. Biasanya generator langsung terhubung ke sistem

distribusi pada tegangan 230 V/ 415 V (220/ 380 V untuk sistem Indonesia). Berbeda dengan sistem

kelistrikan yang telah dianut lama, dimana pembangkit terpusat di suatu tempat dan jauh dari pusat

beban dan dibutuhkan transmisi panjang untuk mengrimkan power dari pusat pembangkit ke pusat-

pusat beban, sistem generator terdistribusi ini tidak membutuhkan perencanaan pusat pembangkit

yang terpusat. Generator terdistribusisumber energy dan konsumen berada dekat satu sama lain,

sehingga rugi-rugi transmisi dan distribusi menjadi berkurang.


29/31

Teknologi Smart Grid

Ada 4 lapisan tegnologi dasar yang ada dalam smart grid, seperti ditunjukkan pada gambar 5, lapisan

tegnologi smart grid.

Gambar 4. Blok diagramlapisan tegnolgi smart grid

Keempat lapisan ini dapat dianalogikan sebagai tubuh manusia. Lapisan terbawah dianalogikan sebagai otot

badan, lapisan berikutnya, sensor/ actuator, dimisalkan sensor tubuh manusia atau saraf motorik yang

merasakan alam dan mengontrol otot. Lapisan communication sebagai syaraf yang selanjutnya mengirimkan

informasi dan lapisan teratasdecision intelligencedapat dianalogikan sebagai otak manusia.

Bagian terpintar dari lapisan ini adalah decision intelligence (pengambil keputusan). Bagian ini terdiri dari

program-program computer yang menjalan relai, intelligent electronic device (IEDs) substation automation

systems (sistem gardu induk otomatis), pusat control, dll. Program ini memproses informasi yang dikumpulkan

dari sensor atau disebarluaskan melalui sistem komunikasi dan IT system (sistem informasi tegnolgi).

Selanjutnya mereka memberikan petunjuk atau dukungan pengambilan keputusan bisnis. Beberapa contoh

aplikasinya adalah:

- Kontrol dan penjadwalan microgrid (merespon permintaan listrik dan efisiensi)

- Pendeteksian dan penanggulangan (keamanan cyber)

- Pemantauan (monitoring) dan diagnose sistem (asset manajemen)

- Sistem online yang mampu mengidentifikasi kejadian dan memberikan alarm (aman dan andal)

- Me-monitor osilasi daya (stabilitas)

- Optimalisasi tegangan dan VAR (efisiensi energy dan pengurangan kebutuhan)

- Deteksi penurunan tegangan (keamanan)

- Penyeimbanagan beban dan re-konfigurasi feeder (efisiensi energy)

- Kemampuan setting relay dengan sendirinya (proteksi)

- Sistem manajemen energy oleh para pemakai / konsumen (partisipasi konsumen dan efisiensi)

- Konpensasi daya dinamis dan penggunaan penyimpanan energy serta inverter (efisiensi dan stabilitas)


30/31

Keuntungan Microgrid

Keuntungan dengan penerapan microgrid adalah:

- Komunitas dalam grid tersebut dapat mengatur pembangkitan dan pendistribusian dan

koneksinya ke utilitas grid sebagai suatu entitas tunggal.

- Dapat mengisolasi sistemnya dari jaringan listrik secara lebih luas menjadi sebuah sistem

yang terpisah (as an island)

- Mengurangi rugi-rugi jaringan karena lebih banyaknya sistem pembangkitan local sehingga

mengurangi transmisi daya listrik dan rugi-ruginya.

- Kapasitas transmisi yang lebih membuka ruang untuk pelayanan transmisi/

pemeliharaannya.

- Keseimbangan antara energy supply dan permintaan kebutuhan listrik menjadi lebih baik

dibandingkan jaringan listrik daalm skala besar.

- Kepedulian akan pemanfaatan energy menjadi lebih baik.

Penerapan Microgrid di Indonesia dan tantangannya

Konsep smart grid ataupun microgrid sangat tepat diterapkan di Indonesia, terutama didukung oleh

beberapa faktor:

- Permintaan kebutuhan listrik yang semakin tinggi

- Masih banyak daerah (terutama yang jauh dari perkotaan) yang belum tersentuh listrik- Harga bahan bakar yang semakin mahal dan ketersediaannya yang semakin menipis

- Alam Indonesia mendukung untuk penerapan konsep pembangkitan listrik melalui energy

terbarukan, seperti: photo voltaic, solar thermal energy, energy pasang surut air laut, energy

angin, biomass energy, dll.

- Infrastruktur (terutama transmisi) yang sudah menua dan beban yang semakin besar

- Lingkungan yang semakin rusak karena ekploitasi sumber bahan bakar fossil seperti

batubara.

Namun selain faktor-faktor pendukung di atas, juga tidak sedikit tantangan atau hambatan yang

harus dilewati, antara lain:

- Dukungan pemerintah yang kurang dalam mengembangkan sumber energy terbarukan.

- Sistem komunikasi yang belum merata, padahal ini merupakan salah satu bagian penting

dalam penerapan smart microgrid.


31/31

Smart_Grid Tanjung Bunga

Documents

Transcript of Smart_Grid Tanjung Bunga