III. METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 III. METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian model pengelolaan energi berbasis sumberdaya alam di pulau kecil difokuskan kepada energi listrik. Penelitian dilaksanakan di gugus pulau Nusa Penida, Nusa Lembongan, dan Nusa Ceningan, yang merupakan salah satu kecamatan di wilayah Kabupaten Klungkung, Propinsi Bali (Gambar 3.1.). Gambar 3.1 Peta lokasi penelitian Lokasi penelitian ditetapkan secara sengaja (purposive) dengan pertimbangan sebagai berikut : a) Sudah dilaksanakan rintisan pemanfaatan tenaga angin dan radiasi matahari sebagai sumber energi pembangkit listrik. b) Lokasi program pengembangan tanaman jarak pagar oleh PLN wilayah Bali.

2 31 Penelitian dilaksanakan selama 17 bulan mulai bulan April 2007 sampai dengan bulan Agustus 2008 dengan jadwal pelaksanaan seperti pada Lampiran Jenis dan Sumber Data Jenis data yang digunakan dalam membangun model pengelolaan energi berbasis sumberdaya alam dan berwawasan lingkungan terdiri atas data primer dan data sekunder. Jenis dan cara pengumpulan data untuk masing-masing variabel seperti pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Jenis dan cara pengumpulan data untuk masing-masing variabel No. Peubah Jenis Data Sumber Cara Pengumpulan 1. Kecepatan angin Primer dan sekunder Lapang dan Observasi dan kompilasi 2. Intensitas radiasi Sekunder Laporan Kompilasi cahaya matahari 3. Kesesuaian lahan dan iklim pengembangan Primer dan sekunder Lapang dan Analisis laboratorium dan kompilasi tanaman BBN 4. Emisi gas buang Primer Lapang Observasi dan analisis laboratorium 5. Jumlah penduduk Sekunder Laporan Kompilasi 6. Kebutuhan energi Primer dan sekunder Masyarakat dan Survei dan kompilasi 7. Penyediaan energi Primer dan Sekunder Masyarakat dan Survei dan kompilasi 8. Harga input dan output Primer dan Masyarakat dan Survei dan kompilasi 9. Keterkaitan antar elemen Sekunder Primer Pemangku kepentingan Survei Data primer diperoleh melalui survei, observasi lapang, dan analisis laboratorium. Data sekunder diperoleh dari PLN wilayah Bali, Dinas Pertanian, dan lembaga terkait Rancangan Penelitian Berorientasi kepada tujuan penelitian, yaitu membangun model pengelolaan energi berwawasan lingkungan di pulau kecil yang merepresentasikan integrasi berbagai elemen, maka pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pendekatan sistem. Tahapan penelitian dirancang sebagai berikut : Analisis Kebutuhan Penelitian dengan pendekatan sistem diawali dengan analisis kebutuhan. Analisis ini menggambarkan kebutuhan dari masing-masing pemangku kepentingan dalam sistem

3 32 pengelolaan energi berbasis sumberdaya alam berwawasan lingkungan di pulau kecil, seperti yang disajikan pada Tabel 3.2. Tabel 3.3 Analisis kebutuhan pemangku kepentingan No. Pemangku Kepentingan Kebutuhan 1. PLN Sumber energi untuk pembangkit listrik tersedia secara kontinyu. 2. Pemerintah Subsidi listrik berkurang. Kelestarian sumberdaya alam dan lingkungan. 3. Petani Kemudahan memperoleh sarana produksi Harga jual hasil tanaman penghasil bahan bakar nabati tinggi. 4. Masyarakat Kebutuhan energi terpenuhi dengan harga terjangkau. Kesehatan lingkungan terjamin Identifikasi Sistem Identifikasi sistem merupakan suatu rantai hubungan antara pernyataan dari kebutuhan-kebutuhan dengan pernyataan khusus dari masalah yang harus dipecahkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Dalam kasus pengelolaan energi berwawasan lingkungan di pulau kecil, hubungan tersebut digambarkan dalam bentuk diagram lingkar sebab akibat (causal loop) seperti pada Gambar 3.2. areal pengembangan Kesesuaian lahan - Pemakaian energi Produksi BBN Jumlah KK Lahan kritis Ketersediaan benih - Jumlah Industri - Pemanfaatan Radiasi Matahari Pemenuhan kebutuhan energi Konservasi lahan Penyediaan BBM Kebijakan Pemerintah Pemanfaatan Tenaga Angin Gambar 3.2 Diagram lingkar sebab akibat sistem pengelolaan energi berwawasan lingkungan di pulau kecil

4 33 Selanjutnya diagram lingkar diinterpretasikan ke dalam diagram input-output. Informasi yang tersedia dikategorikan ke dalam 3 golongan yaitu : peubah input, peubah output, dan parameter-parameter yang membatasi struktur sistem (Gambar 3.3). Input Tak Terkendali - Tingkat bunga bank - Kesesuaian lahan Input Lingkungan - Iklim - Kebijakan Pemerintah Output Dikehendaki Kawasan mandiri energi di pulau-pulau kecil Pengelolaan Energi berwawasan Lingkungan di Pulau Kecil Input Terkendali - Teknologi pemanfaatan SDA - Harga jual listrik - Harga BBN Output Tak Dikehendaki - Pendapatan petani berkurang - Degradasi SDA dan lingkungan Manajemen pengendalian Gambar 3.3 Diagram input-output sistem pengelolaan energi berbasis SDA Formulasi Masalah Pemanfaatan sumberdaya di pulau-pulau kecil tentu diharapkan memberikan manfaat bagi masyarakat setempat. Oleh karena itu diperlukan manajemen yang mampu membangkitkan motivasi masyarakat untuk berpartisipasi pada setiap tahapan pengelolaan, sehingga timbul rasa memiliki dan kepedulian untuk menjaga keberlanjutannya. Peran pemerintah sebagai fasilitator yang berwenang melakukan pengaturan dalam pengelolaan sumberdaya alam untuk kepentingan seluas-luasnya kesejahteraan masyarakat, perlu mengambil posisi yang tepat. Kebijakan yang ditetapkan seyogyanya mengacu kepada azas optimasi baik dari segi ekonomi, sosial, maupun lingkungan. Dalam kasus pemenuhan kebutuhan listrik di pulau kecil Nusa Penida yang sebagian besar wilayahnya merupakan lahan marginal, diperlukan manajemen yang mampu memanfaatkan sumberdaya angin, cahaya matahari, dan lahan marginal sebagai sumber energi pembangkit listrik, sekaligus berfungsi sebagai model konservasi

5 34 sumberdaya. Diagram alir manajemen pemenuhan kebutuhan listrik berbasis sumberdaya lokal berwawasan lingkungan di Nusa Penida disajikan pada Gambar 3.4. PENINGKATAN JUMLAH PENDUDUK PENINGKATAN HARGA DUNIA KEBUTUHAN ENERGI NASIONAL MENINGKAT HARGA DOMESTIK IMPOR BBM STOK BBM NASIONAL TERBATAS DAYA BELI MASY RENDAH HARGA DI PULAU KECIL TINGGI KRISIS BBM DI PULAU KECIL MENGURANGI KETERGANTUNGAN SUMBER ENERGI LOKAL KELEMBAGAAN Partisipasi Masy Koordinasi antar subsektor PENGELOLAAN ENERGI DI PULAU KECIL DAMPAK LINGKUNGAN Degradasi Lahan Emisi POTENSI TEKNOLOGI INVESTASI MODEL PENGELOLAAN ENERGI DI PULAU KECIL Gambar 3.4 Formulasi masalah pengelolaan energi di plau-pulau kecil Teknik Analisis Bertitik tolak dari tujuan penelitian, maka pembangunan model pengelolaan energi berwawasan lingkungan di pulau kecil didahului dengan analisis terhadap : 1) Potensi sumber energi terbarukan 2) Neraca energi 3) Kelayakan finansial pemanfaatan sumber energi terbarukan 4) Dampak lingkungan 5) Keterkaitan antar elemen dalam pengelolaan energi Teknik analisis yang digunakan untuk masing-masing aspek seperti dikemukakan pada Tabel 3.4.

6 35 Tabel 3.4 Teknik analisis untuk masing-masing aspek dalam model pengelolaan energi Aspek Kajian Data yang Diperlukan Teknik Analisis Ppotensi sumber Kecepatan dan sebaran angin secara temporal, Deskriptif, analisis energi terbarukan radiasi matahari, kesesuaian lahan dan iklim untuk kesesuaian lahan dan Neraca energi Kelayakan finansial pemanfaatan sumber energi terbarukan Dampak lingkungan Keterkaitan antar elemen dalam pengelolaan energi pengembangan tanaman penghasil BBN, Perkembangan jumlah penduduk, konsumsi energi/kk, jenis dan sumber energi, jumlah pasokan, Volume dan harga input, volume dan harga output, tingkat bunga bank, spesifikasi teknis pengelolaan sumberdaya. Emisi gas buang, potensi limbah, penghematan bahan bakar. Elemen tujuan dan kendala dalam pengelolaan energi iklim. Analisis pertumbuhan. Analisis finansial (NPV, B/C dan IRR) Beban lingkungan dari gas buang pembangkit listrik Interpretative Structural Modeling. Tahapan analisis untuk masing-masing aspek sebagai berikut : a). Potensi Sumber Energi Terbarukan Analisis ini digunakan untuk memproyeksikan ketersediaan sumberdaya alam lokal sebagai sumber energi. Aspek yang dianalisis terdiri atas kecepatan dan sebaran angin secara temporal, radiasi matahari, dan luas lahan potensial untuk pengembangan tanaman penghasil BBN. Diagram alir analisis potensi sumber energi terbarukan seperti pada Gambar 3.6. Mulai Data kecepatan angin, radiasi matahari, karakteristik lahan dan iklim Deskripsi sebaran tenaga angin dan matahari secara temporal, kesesuaian lahan dan iklim untuk pengembangan tanaman BBN Proyeksi tenaga angin, matahari dan produksi BBN untuk pembangkit listrik Koefisien pertumbuhan energi terbarukan Gambar 3.6 Diagram alir analisis potensi energi terbarukan

7 36 b). Neraca Energi Neraca energi digunakan untuk memproyeksikan tingkat pemenuhan energi berdasarkan perkembangan konsumsi energi pada tiap sektor, dan pasokan setiap jenis sumber energi. Diagram alir analisis neraca energi seperti pada Gambar 3.5. Mulai Data pemakaian energi Data daya mampu sumber energi Pertumbuhan kebutuhan energi. Perkembangan pasokan energi Proyeksi kebutuhan dan pasokan energi Kaji akurasi proyeksi kebutuhan dan pasokan energi (menggunakan selang kepercayaan R 2 ) R 2 memuaskan Ya Koefisien pertumbuhan kebutuhan dan pasokan energi Tidak Gambar 3.5 Diagram alir analisis neraca energi c). Kelayakan Finansial Analisis ini digunakan untuk menilai kelayakan pengembangan energi berbasis sumberdaya lokal di pulau kecil dengan kriteria investasi yang terdiri atas NPV, B/C, dan IRR. Diagram alir analisis kelayakan finansial seperti pada Gambar 3.7.

8 37 Mulai volume dan harga input, volume dan harga output, tingkat bunga bank, spesifikasi teknis pengolahan sumberdaya. Hitung NPV, B/C, IRR, dan BEP Evaluasi kelayakan NPV positif, B/C>1, IRR>tingkat bunga bank. Layak? Tidak Ya Kriteria kelayakan pemanfaatan sumber energi di pulau-pulau Yakecil Gambar 3.7 Diagram alir analisis kelayakan finansial d). Dampak Lingkungan Analisis ini digunakan untuk menganalisis beban lingkungan dari emisi pembakaran BBM dan BBN terutama kandungan CO, NO 2, SO 2 dan partikel debu. Dalam analisis beban lingkungan dilakukan perhitungan selisih emisi BBM terhadap emisi BBN. Pengukuran gas pencemar udara meliputi tahapan pengukuran di lapang dan analisis di laboratorium. Metode pengukuran yang digunakan adalah metode pararosanilin untuk SO 2 dan metode Saltzman untuk NO 2, sedangkan untuk gas CO diukur menggunakan detektor tabung gelas dengan pembacaan langsung. Pengukuran di lapang Gas SO 2 dan NO 2 diserap dengan cairan kimia sesuai dengan metode analisis yang digunakan, sebagai berikut : SO 2 : ke dalam gelas pencontoh gas (impinger) dimasukkan 10 ml larutan TMC 0,04 M, kemudian dimasukkan sekitar 0,4 µg larutan SO 2 ditambah 10 ml

9 38 HCl 6 M. Selanjutnya ke dalam larutan tersebut dialirkan gas buang dari cerobong genset dengan laju 0,5 l/menit selama 1 jam. NO 2 : ke dalam impinger dimasukkan pereaksi Griess-Saltzman dan dialirkan gas buang dari genset dengan laju 0,4 l/menit selama 1 jam. CO : gas buang dari genset dialirkan ke detektor tabung gelas sebanyak 100 ml menggunakan pompa udara. Kandungan CO ditunjukkan dengan perubahan warna pada skala gelas tersebut. Analisis laboratorium SO 2 : setelah pengukuran di lapang, cairan enyerap SO 2 dari impinger dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml, ditambahkan 1 ml larutan asam sulfamat 0,6%, biarkan selama 5 menit. Tambahkan 2 ml larutan formaldehid dan 1 ml larutan kerja pararosanilin, volume dijadikan 25 ml. Absorbansi diukr pada panjang gelombang 540 nm. Penentuan konsentrasi SO 2 dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran tersebut dengan kurva standar. Untuk membuat kurva standar, ke dalam 6 buah labu ukur 25 ml dimasukkan masing-masing 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan 2,5 ml larutan SO 2 TCM 10 µg tambahkan 10 ml larutan penyerap TCM 0,04 M dan 1 ml asam sulfamat 0,6%. Selanjutnya ditambahkan 2 ml larutan formaldehid dan 1 ml larutan pararosanilin, dan volume dijadikan 25 ml. Biarkan larutan selama 30 menit dan selanjutnya masing-masing larutan dalam labu ukur diukur absorbansinya pada panjang gelombang 540 nm, dan dibuat kurva standar. NO 2 : Setelah pengukuran di lapang, larutan penyerap NO 2 yaitu pereaksi Griess- Saltzman yang sudah menyerap NO 2 diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm. Dengan mengunakan kurva standar, maka dapat ditentukan jumlah NO 2 yang diserap, dengan mengetahui laju aliran gas buang dan lama pengukuran di lapang, maka dapat ditentukan kandungan NO 2 pada gas buang. Evaluasi beban lingkungan Untuk menilai perubahan beban lingkungan sebagai akibat pemanfaatan sumber energi terbarukan, dilakukan penghitungan selisih konsentrasi CO, NOx, SOx, dan partikel debu dari PLTB, PLTS dan bahan bakar nabati terhadap bahan bakar solar

10 39 berdasarkan kontribusi masing-masing sumber energi terhadap produksi listrik unit jaringan Nusa Penida. f). Keterkaitan antar elemen Analisis ini digunakan untuk mengidentifikasi hubungan antar elemen dan mengembangkan kelembagaan untuk pengelolaan energi di pulau kecil. Diagram alir analisis keterkaitan antar elemen seperti pada Gambar 3.8. Mulai Identifikasi elemen dalam sistem pengelolaan energi di pulau kecil Hubungan kontekstual antar elemen Structural Self Interaction Matrix (SSIM) Perubahan simbolik matrik SSIM menjadi matrik biner (Reachability Matrix) Klasifikasi elemen ke dalam level yang berbeda dari struktur ISM (Level Partitioning) Pengelompokan elemen dalam level yang sama (Canonical Matrix) Pemindahan semua transitivitas menjadi bentuk digraph Model Struktural (ISM) Rancangan kelembagaan pengelolaan energi Gambar 3.8 Diagram alir analisis keterkaitan antar elemen Permodelan Sistem Model yang dibangun menggambarkan abstraksi dari obyek atau situasi aktual yang memperlihatkan hubungan-hubungan langsung atau tidak langsung serta kaitan timbal balik setiap aspek yang terkait dalam pengelolaan energi di pulau kecil. Untuk kasus Nusa Penida, model yang dibangun terdiri atas 3 submodel, yaitu (1) submodel potensi sumber energi terbarukan, (2) submodel neraca energi, dan (3) submodel dampak

11 40 lingkungan. Hasil kajian mengenai kelayakan finansial dan keterkaitan antar elemen merupakan faktor kondisional (yang juga dapat dijadikan komponen kebijakan) dalam simulasi model. Dengan pendekatan model dinamis dapat dilakukan simulasi terhadap peubah-peubah yang diinginkan, sehingga pengguna mendapat beberapa alternatif keputusan yang diperlukan dalam pengelolaan energi berwawasan lingkungan di pulaupulau kecil Validasi Model Validasi model dilakukan terhadap kinerja atau keluaran model, yaitu membandingkan hasil keluaran model dan data lapangan. Validasi kinerja dapat dilakukan dengan memverifikasi data lapangan berdasarkan standar penyimpangan data (root mean square error) pada masing-masing level keluaran model dengan tingkat perbedaan maksimal dari nilai rata-rata data empirik sebesar 10% berdasarkan persamaan (Ortiz et al., 2005): E i = Keterangan : E i n P ij T j 1 n ( Pij Tj ) n j= (3) = Standar penyimpangan (RMSE) = Jumlah simulasi = Nilai data simulasi = Nilai rata-rata data empirik Model dinyatakan valid jika hasil pengujian (verifikasi) sesuai dengan data lapangan. Hasilnya dianggap dapat digunakan untuk mensimulasikan atau memproyeksikan keadaan yang diperkirakan terjadi di masa mendatang. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan kebutuhan lainnya, maka verifikasi dan validasi bisa dikembangkan menjadi sebuah langkah sistematis yang berupaya untuk memberikan umpan balik pada model konseptual sehingga dapat dilakukan perbaikan sebelum diimplementasikan (Eriyatno dan Sofyar, 2007) lmplementasi Model Model diimplementasikan untuk melakukan proyeksi terhadap pemenuhan kebutuhan energi, substitusi energi terbarukan terhadap BBM, dan penurunan beban lingkungan di masa mendatang. Berdasarkan hasil proyeksi, dilakukan simulasi faktor kondisional dan kebijakan untuk mencapai pemenuhan kebutuhan energi secara berkesinambungan.