KAJIAN POTENSI DAN ANALISIS EKONOMI SISTEM KONVERSI ENERGI ANGIN UNTUK PEMOMPAAN DI JAWA BARAT

Transkripsi

1 KAJIAN POTENSI DAN ANALISIS EKONOMI SISTEM KONVERSI ENERGI ANGIN UNTUK PEMOMPAAN DI JAWA BARAT Ridwan Arief Subekti, Anjar Susatyo, Henny Sudibyo Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Kompleks LIPI, Jalan Sangkuriang, Gedung 20 Lantai 2 Bandung Telp. (022) , ridwanarief _rais@yahoo.com ABSTRAK Jawa Barat adalah salah satu provinsi yang mempunyai banyak potensi energi terbarukan seperti panas bumi, air, biomassa dan angin. Penelitian potensi energi angin telah dilakukan di beberapa kabupaten di Jawa Barat yaitu Kabupaten Sumedang, Majalengka, Indramayu, Kuningan, Subang, Bekasi dan Karawang. Metode yang digunakan adalah dengan mengumpulkan data sekunder dan primer. Data sekunder meliputi data angin, profil daerah, studi pustaka dan hasil-hasil kajian terkait. Pengumpulan data primer berupa data potensi angin dilakukan dengan cara mengukur langsung kecepatan angin di lokasi menggunakan Cup Anemometer dengan ketinggian tiang 10 m. Dari hasil pengukuran didapat kecepatan angin rata-rata harian di tujuh kabupaten di Jawa Barat tersebut yaitu Kabupaten Sumedang 12,05 m/s, Majalengka 9,39 m/s, Indramayu 12,44 m/s, Kuningan 6,22 m/s, Subang 8,48 m/s, Bekasi 7,13 m/s dan Karawang 8,47 m/s. Sedangkan estimasi daya angin lokasi per satuan luas daerah sapuan baling-baling kincir angin tiap kabupaten yaitu Sumedang 1.535,71 W/m 2, Majalengka 726,68 W/m 2, Indramayu 1.689,70 W/m 2, Kuningan 211,21 W/m 2, Subang 535,23 W/m 2, Bekasi 318,14 W/m 2 dan Kabupaten Karawang 533,33 W/m 2. Berdasarkan data potensi kecepatan angin dan daya estimasi yang dibangkitkan maka akan dirancang sistem SKEA untuk pemompaan air. Selanjutnya dilakukan analisis ekonomi sistem pompa air tenaga angin meliputi perhitungan nilai investasi, nilai sekarang dan Net Present Value (NPV). Pada perhitungan kelayakan ekonomi, biaya investasi adalah Rp ,- dengan laju inflasi 10 % dan life time 10 tahun. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh NPV bernilai lebih dari nol sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa sistem pompa air tenaga angin ini layak secara ekonomis maupun teknis. Kata Kunci: Analisis Ekonomi, Energi Terbarukan, Kajian Potensi Angin, Pemompaan Air, Sistem Konversi Energi Angin ABSTRACT West Java is one of the provinces that have a lot of potential renewable energy like geothermal energy, water, biomass and wind. The research of potential wind energy has been conducted in several districts in West Java, Sumedang, Majalengka, Indramayu, Kuningan, Subang, Bekasi and Karawang. The method used is by collecting secondary and primary data. Secondary data includes wind data, area profiles, book study and the results of study related. The collection of primary data in the form of wind potential data is done by directly measuring the wind speed at the site using a Cup Anemometer, with a height of 10 m. The results of measurements of wind speed obtained daily average in seven districts in West Java of Sumedang m/s, Majalengka 9.39 m/s, Indramayu m/s, Kuningan 6.22 m/s, Subang 8.48 m/s, Bekasi 7.13 m/s dan Karawang 8.47 m/s. The estimated of wind power per unit area divided of the propeller wash of a windmill at each district is Sumedang 1, W/m 2, Majalengka W/m 2, Indramayu 1, W/m 2, Kuningan W/m 2, Subang W/m 2, Bekasi W/m 2 dan Kabupaten Karawang W/m 2. Based on the potential of wind speed and power generated estimates it will SKEA system designed for pumping water. Then performed an economic analysis of wind power water pumping system

2 includes the calculation of the value of the investment, Pressent Value and Net Present Value (NPV). In calculating the economic feasibility, the cost of investment is Rp , - with 10 % inflation rate and the life time of 10 years. From the results of economic analysis gained NPV more than zero so it can be concluded that wind power water pumping system is economically and technically feasible. Keywords : Economic Analysis, Reneweble Energy, Wind Potential Study, Water Pumping, Wind Energy Conversion Systems PENDAHULUAN Saat ini sebagian besar energi yang digunakan rakyat Indonesia berasal dari bahan bakar fosil, yaitu bahan bakar minyak, gas dan batu bara. Kerugian penggunaan bahan bakar fosil ini selain merusak lingkungan, juga tidak terbarukan (nonrenewable) dan tidak berkelanjutan (unsustainable). Cadangan bahan bakar fosil terbatas sehingga pengelolaannya harus dilakukan seefisien mungkin. Karena itu, ketergantungan akan minyak bumi untuk jangka panjang tidak dapat dipertahankan lagi sehingga perlu ditingkatkan pemanfaatan energi baru dan terbarukan. Potensi energi terbarukan di Indonesia seperti biomasa, panas bumi, energi surya, energi air, energi angin dan energi samudera sebenarnya sangat besar. Namun sampai saat ini, pemanfaatannya memang masih sangat kecil. Hal ini terutama karena belum kompetitifnya harga energi terbarukan dibandingkan dengan harga energi fosil, termasuk BBM sebagai akibat penerapan kebijakan harga energi selama ini. Angin adalah salah satu sumber energi baru dan terbarukan yang dapat dikembangkan dan dimanfaatkan langsung oleh masyarakat untuk memenuhi kebutuhan energi, khususnya di daerah pedesaan dan daerah terpencil. Salah satu pemanfaatan potensial energi angin adalah untuk menggerakan kincir angin/turbin angin. Kincir angin tersebut dapat menggerakan generator untuk menghasilkan listrik atau dapat pula menggerakan pompa air untuk memompa air tanah. Berdasarkan data Ditjen Listrik dan Pemanfaatan Energi, potensi tenaga angin sekitar 3-5 m/detik (9.287 MW) sedangkan kapasitas yang sudah terpasang hanya sekitar 0,5 MW. Energi angin merupakan salah satu sumber daya alam yang bisa kita dapatkan secara cuma-cuma dan bisa kita temukan di mana saja dengan kapasitas yang berbeda-beda. Berbeda dengan sumber energi lainnya, sumber energi yang satu ini tidak banyak menimbulkan gangguan karena tidak mengeluarkan gas buang atau semacamnya yang dapat menimbulkan polusi. Akan tetapi, sumber energi angin ini juga memiliki kelemahan yaitu investasi awalnya yang cukup mahal dan juga dipengaruhi oleh pola hembusan angin. Tujuan makalah ini adalah memaparkan suatu hasil studi potensi energi terbarukan khususnya energi angin di beberapa kabupaten di wilayah Provinsi Jawa Barat. Energi angin rencananya akan digunakan untuk memompa air tanah atau lebih dikenal sistem konversi energi angin (SKEA) untuk pemompaan air. Hasil studi ini kiranya dapat menjadi dasar dalam pemanfaatan, perencanaan dan pengembangan lebih lanjut energi angin guna mencukupi kebutuhan energi khususnya di wilayah Jawa Barat.

3 METODOLOGI Tahapan kegiatan kajian potensi energi angin di wilayah Jawa Barat dilaksanakan seperti yang terdapat pada Gambar 1 di bawah ini. MASUKAN TIM LUARAN DATA SEKUNDER KAJIAN DATA SEKUNDER PERENCANAAN SURVEY DATA PRIMER SURVEY LAPANGAN DATABASE TEKNOLOGI SKEA ANALISIS EKONOMI PENGOLAHAN DATA SKEA UNTUK PEMOMPAAN Gambar 1. Tahapan kegiatan kajian potensi energi angin Secara garis besar metode yang digunakan adalah dengan mengumpulkan data sekunder dan primer. Untuk lebih jelasnya, pengumpulan data primer dan data sekunder akan dijabarkan lebih detail seperti yang terdapat di bawah ini. Pengumpulan Data sekunder Pengumpulan data sekunder ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan gambaran objek studi, sehingga lokasi studi dan lingkup wilayah yang akan diobservasi dapat diperkirakan dan kegiatan studi dapat dilakukan secara purposif. Pengumpulan data sekunder meliputi: 1) pengumpulan data angin dari Badan Metereologi dan Geofisika di Wilayah Provinsi Jawa Barat; 2) pengumpulan data dari dinas/instansi teknis terkait di lingkup Pemerintah Provinsi Jawa Barat, seperti Dinas Pertanian, Kimpraswil, Dinas ESDM; 3) pengumpulan data kabupaten/kota di wilayah Provinsi Jawa Barat; 4) kegiatan konsultasi ke departemen terkait di tingkat pusat; dan 5) studi kepustakaan. Pengumpulan Data Primer Data primer yang terdiri dari informasi dan data yang berkaitan dengan angin dikumpulkan dari kegiatan observasi melalui survey lapangan. Pengukuran kecepatan angin dilakukan di areal persawahan menggunakan alat ukur kecepatan angin (Anemometer) dengan ketinggian tiang 10 m selama 13 jam/hari dari pukul WIB WIB selama tiga berturut-turut. Lokasi Pengukuran Pengambilan data kecepatan angin dilakukan di tujuh lokasi yang berada di wilayah Provinsi Jawa Barat meliputi: Kabupaten Sumedang,

4 Kabupaten Majalengka, Kabupaten Indramayu, Kabupaten Kuningan, Kabupaten Subang, Kabupaten Bekasi dan Kabupaten Karawang. HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi daerah yang memiliki potensi pemanfaatan tenaga angin perlu dilakukan untuk mendapatkan suatu rancangan sistem konversi energi angin yang tepat. Identifikasi ini meliputi data angin, kondisi lingkungan dan kebutuhan masyarakat di daerah tersebut. Survey potensi angin dilakukan di beberapa lokasi yang berpotensi untuk dikembangkannya sistem konversi energi angin di Pantai Utara Jawa dan kabupaten lainnya di Wilayah Jawa Barat. Kecepatan Angin Lokasi Terdapat tujuh lokasi yang disurvey potensi anginnya yaitu: Kabupaten Sumedang, Kabupaten Majalengka, Kabupaten Indramayu, Kabupaten Kuningan, Kabupaten Subang, Kabupaten Bekasi, dan Kabupaten Karawang. Pada saat pengukuran kecepatan angin, suhu lingkungan berkisar antara ºC. Hasil pengukuran kecepatan angin dan kecepatan rata-rata angin harian dibuat dalam bentuk tabel (Tabel 1) dan grafik (Gambar 2) di bawah ini. Tabel 1. Data pengukuran kecepatan angin tiap kabupaten Kabupaten Sumedang Majalengka Indramayu Kuningan Subang Bekasi Karawang Hari ke Waktu (Jam) Kecepatan Angin (m/s)

5 16,0K Kecepatan Rata-rata Angin Harian 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0, Sumedang 11,6 13,0 11,6 Majalengka 8,1 11,0 9,1 Indramayu 13,9 12,3 11,1 Kuningan 8,9 4,6 5,2 Subang 11,0 8,0 6,4 Bakasi 5,7 7,0 8,7 Kerawang 11,2 7,2 7,1 Gambar 2. Grafik kecepatan rata-rata angin harian Estimasi Daya Angin Lokasi Setelah kecepatan rata-rata angin harian diketahui, langkah selanjutnya adalah menghitung estimasi kecepatan rencana pemasangan kincir angin menggunakan persamaan (1) dan estimasi daya angin lokasi menggunakan persamaan (2) berikut: ln( Z hub / Z 0 ) V ( Z hub ) V ( Z anem ) x (1) ln( Z / Z ) P ( Vz) 3 ( FPE ) 2 anem 0 (2) Dimana V(Z hub ) = kecepatan angin pada ketinggian rencana (m/s), V(Z anem ) = kecepatan angin pada titik pengukuran (m/s), Z hub = ketinggian rencana kincir angin (m), Z anem = ketinggian pengukuran kecepatan angin (m), Z o = Tinggi kekasaran permukaan, dari tabel (m), P = Daya angin rata-rata (W/m 2 ), ρ = Kerapatan udara di lokasi, dari tabel (kg/m 3 ), Vz = Kecepatan angin lokasi pada ketinggian tertentu (m/s), dan FPE = Faktor pola energi (dari tabel). Selanjutnya hasil perhitungan kecepatan rencana pemasangan kincir angin dan estimasi daya angin masing-masing lokasi ditampilkan dalam tabel (Tabel 2) di bawah ini.

6 Tabel 2. Estimasi kecepatan angin pada ketinggian rencana dan perhitungan estimasi daya angin masing-masing lokasi Nama Daerah V(Z anem )rata-rata Z anem Z hub Z 0 V(Z hub ) ρ P FPE (m/s) (m) (m) (m) (m/s) kg/m 3 W/m 2 Kabupaten Sumedang Kabupaten Majalengka Kabupaten Indramayu Kabupaten Kuningan Kabupaten Subang Kabupaten Bekasi Kabupaten Karawang Dari Tabel 2 dapat diketahui bahwa untuk Kabupaten Indramayu dan Sumedang memiliki potensi energi terbesar yaitu masing-masing 1.689,7 W/m 2 dan 1.535,71 W/m 2. Potensi energi terkecil berada pada Kabupaten Kuningan yaitu sebesar 211,21 W/m 2. Dari perhitungan daya angin rata-rata, daya dan kecepatan angin rencana dapat dihitung. Dari nilai-nilai tersebut maka kapasitas sistem dapat ditentukan. Kecepatan angin rata-rata pada saat pengukuran berkisar antara 6,22 m/s sampai 12,44 m/s. Namun demikian data tersebut hanya diambil selama 3 hari sehingga kurang mempresentasikan kecepatan angin yang real. Dengan mempertimbangkan data kecepatan angin rata-rata tahunan (tahun 2004, 2005 dan 2006) yang bersumber dari Badan Meteorologi dan Geofisika Jawa Barat, maka untuk perancangan sistem SKEA, kecepatan angin yang digunakan adalah 3 m/s sampai 5 m/s. Dalam makalah ini tidak dibahas secara mendetail perancangan SKEA untuk pemompaan air. Spesifikasi pompa tenaga angin seperti yang terdapat pada Tabel 3 berikut. Tabel 3. Spesifikasi sistem pompa air tenaga angin KOMPONEN Kincir angin Kecepatan angin Pompa SPESIFIKASI sumbu horizontal, 18 blade, diameter 4,5 m, tinggi menara 10 m dengan 3 kaki start = 3 m/s, operasi = 5 m/s dan stop = 25 m/s reciprocating, diameter 88 mm, head statik operasi 3 80 m, kapasitas 80 m 3 /hari Analisis Ekonomi Sistem Pompa Air Tenaga Angin Sebelum melakukan perhitungan analisis ekonomi sistem pompa air tenaga angin, perlu diketahui besarnya komponen biaya-biaya yang terdapat pada sistem tersebut. Besarnya biaya investasi sistem pompa air tenaga angin adalah sebesar Rp ,-. Biaya investasi ini diperhitungkan dari besarnya harga bahan untuk pembuatan sistem tersebut seperti yang terdapat pada Tabel 4 berikut ini.

7 Tabel 4. Biaya investasi sistem pompa tenaga angin No Bahan Harga 1. Kincir angin ,- 2. Pompa reciprocating ,- 3. Menara tipe tiga kaki ,- 4. Pembuatan sumur bor ,- 5. Biaya pemasangan sistem ,- Total Rp ,- Investasi pompa air tenaga angin ini diperkirakan berumur 10 tahun, sehingga biaya penyusutan per tahunnya (Depresiasi) adalah sebesar: = (A/F, 5 %,10 tahun) = 0, x Rp ,- = Rp ,- Untuk nilai penjualan dari tahun pertama sampai tahun kesepuluh diperhitungkan dari nilai jual air per meter kubiknya dengan asumsi rata-rata beroperasi selama 11 bulan dengan jumlah rata-rata penggunaan air 80 m 3 per hari. Harga air per meter kubik adalah Rp 500,-, sehingga total penjualan per tahun adalah sebesar Rp ,-. Metode yang digunakan untuk analisis biaya pada pembuatan SKEA untuk pompa air ini menggunakan metode analisis Net Present Value (NPV). Metode analisis NPV menganalisis apakah investasi proyek SKEA ini layak secara ekonomi atau tidak. NPV merupakan selisih antara penerimaan dan pengeluaran per tahun. NPV dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (3) berikut: NPV = ( ) ( ) K..(3) Dimana B t = benefit tahun ke t, C t = cost tahun ke t, I = interest rate yang ditentukan, t = tahun dan K o = investasi awal tahun ke 0 (sebelum proyek dimulai). Adapun kriteria kelayakan dari sebuah proyek adalah apabila NPV > 0 maka proyek Feasible, apabila NPV = 0 maka proyek Indifferent sedangkan apabila NPV < 0 maka proyek Unfeasible. Selanjutnya perhitungan NPV dari sistem konversi tenaga angin untuk pemompaan air dibuat dalam bentuk tabel (Tabel 5). Nilai discount rate yang tertera pada Tabel 5 diperoleh dari persamaan (4) berikut: d = ( ).. (4) Dimana d = discount rate, I = interest rate dan t = tahun. Discount rate merupakan bilangan yang dipergunakan untuk mendiscount penerimaan yang akan didapat pada tahun mendatang menjadi nilai sekarang. Selain menggunakaan persamaan (4) di atas, discount rate juga dapat dilihat pada tabel discount rate yang telah ditentukan oleh tingkat suku bunga (i=10%) dan tahun (t=10 tahun).

8 Tabel 5. Tabel perhitungan analisis NPV Tahun Ke Benefit Penjualan Investasi Awal Biaya Operasional Cost Biaya Penyusutan Total Cost Net Benefit Discount Rate 10% NPV pada Discount Rate 10% 0 - (67,000,000) (67,000,000) (67,000,000) 1 13,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,274, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,339, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,490, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,719, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,017, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,379, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,800, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,272, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,793, ,200,000 1,340, ,311 1,898,311 11,301, ,356,801 NPV 2,443,228 Dari Tabel 5 di atas dapat diketahui bahwasannya NPV yang diperoleh adalah Rp ,-. Dengan memperhitungkan NPV-nya yang bernilai lebih dari nol atau positif, maka sistem konversi energi angin untuk pemompaan ini dapat dikatakan layak secara ekonomis. KESIMPULAN Dari hasil analisis dan pengolahan data mengenai kajian potensi energi angin untuk pemompaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan yaitu secara umum lokasi yang telah disurvey memiliki potensi energi angin berkisar antara 6,22 m/s sampai 12,44 m/s. Potensi energi angin tersebut secara teknis dapat dimanfaatkan sebagai sistem pompa air tenaga angin yang dapat digunakan untuk mengairi lahan pertanian. Berdasarkan analisis ekonomi sistem pompa air tenaga angin ini layak untuk dilaksanakan karena NPV bernilai positif. Diperlukan sebuah pilot project atau proyek percontohan sistem pompa tenaga angin yang dapat menjadi contoh atau acuan untuk kegiatan selanjutnya dalam hal sistem pompa tenaga angin di wilayah Jawa Barat khususnya dan Indonesia umumnya. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih yang sebesar-besarnya kami ucapkan kepada Dinas Pertambangan dan Energi Provinsi Jawa Barat yang telah mendanai kegiatan survey potensi energi angin ini. Terima kasih kepada PT. Gelar Buana Persada yang telah memfasilitasi kegiatan survey. Terima kasih kami ucapkan kepada seluruh anggota tim survey atas bantuan dan kerjasamanya sehingga kegiatan ini dapat berjalan sesuai rencana. Terima kasih juga kami ucapkan kepada aparat desa dan masyarakat sekitar lokasi survey. DAFTAR PUSTAKA 1. Alfa, A., Sistem Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin Tipe Sistem Konversi Energi Angin (SKEA) 2500 W, Studi Kasus Di Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Rumpin-Bogor, Jawa Barat.

9 2. Bruce H. Bailey and Scott L. McDonald.,1997. Wind Resource Assessment Handbook, Fundamental for Conducting a Successful Monitoting Program. AWS Scientific, Inc: New York. 3. Daryanto Y., Kajian Potensi Angin untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Diakses dari: 4. DESDM., Kebijakan Energi Terbarukan Dan Konservasi Energi (Energi Hijau). Direktorat Energi dan Sumber Daya Mineral: Jakarta. 5. DESDM., Blueprint Pengelolaan Energi Nasional Direktorat Energi dan Sumber Daya Mineral: Jakarta. 6. GSA (Kompas)., Pengembangan Energi Angin Memungkinkan. Diakses dari: 7. Irasari, P., Laporan Teknis Program Kompetitif Energi Baru dan Terbarukan - Panduan Studi Kelayakan. Bandung. 8.., Laporan Akhir Studi Potensi Pemanfaatan Energi Angin untuk Pemompaan Air. PT. Gelar Buana Persada: Bandung. 9.., Pengembangan Energi Angin. Buletin Energi Hijau, edisi IX, Juli , Studi Kelayakan. Diakses dari: web&cd=4&ved=0cdoqfjad&url=http%3a%2f%2fdosen.stiki.ac.id%2fev a%2fasi%2fstudi%2520kelayakan.ppt&ei=qycytuxwa8vprqfv5u0- &usg=afqjcnfsgxzwz3vjfbpgnx1f4c7xge7qfa&cad=rja. 11.., Discount Factor Table. Diakses dari: , Internal Rate of Return. Diakses dari