PERHITUNGAN NILAI FAKTOR EMISI CO 2 DARI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO SISTEM TERISOLASI

Transkripsi

1 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : ISSN PERHITUNGAN NILAI FAKTOR EMISI CO 2 DARI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO SISTEM TERISOLASI THE CALCULATION OF CO 2 EMISSION VALUE FACTOR OF THE MICRO HYDRO POWER PLANT ISOLATED SYSTEM Adolf Leopold SM Sihombing (1), I Made Agus Dharma Susila, dan Medhina Magdalena Puslitbangtek Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi Jl.Ciledug Raya Kav 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan (1) leopoldsihombing@yahoo.com Abstrak Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) melalui tahapan-tahapan seperti konstruksi sipil, mekanikal-elektrikal dan pembangunan jaringan listrik. Setiap tahapan membutuhkan material dan energi yang berpotensi menghasilkan emisi CO 2 baik secara langsung maupun tidak langsung. Studi kali ini bertujuan untuk menghitung emisi CO 2 per satuan produksi listrik dari siklus hidup pembangunan PLTMH sistem terisolasi dengan menggunakan perangkat penakaran daur hidup atau Life Cycle Assessment (LCA) sesuai ISO dan LCA merupakan perangkat yang digunakan untuk melakukan evaluasi dampak lingkungan dari suatu sistem atau produk berdasarkan keseluruhan siklus hidupnya. Unit fungsional yang digunakan adalah gram-co 2 /kwh. Studi kasus mengambil lokasi di PLTMH Tangsi Jaya dan PLTMH Maninili. Nilai perhitungan faktor emisi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) off-grid berdasarkan kondisi rill memiliki rentang antara 10,79 95,9 g-co 2 /kwh. Kontruksi sipil merupakan kontributor emisi CO 2 terbesar pada PLTMH offgrid yaitu sebesar 53-74%, dimana semen dan baja menjadi komponen penyumbang emisi utama pada tahapan kontruksi sipil. Kata kunci : faktor emisi CO 2, pembangkit listrik mikrohidro, sistem terisolasi Abstract The construction of microhydro power plant (MHP) through stages such as civil construction, mechanical-electrical and electrical network construction. Each stage requires materials and energy that could potentially releases CO 2 emissions, either directly or indirectly. This particular study is aimed to calculate the CO 2 emissions per unit of electricity production from the life cycle of PLTMH isolated system by using Life Cycle Assessment (LCA) according to ISO and LCA is a tool for evaluating the environmental impacts of a system or product throughout its entire life span. Functional unit used is gram-co 2 /kwh.. The case study took place in Tangsi Jaya MHP and Maninili MHP. The emission factor from off-grid system of micro hydro power plant (MHP) based on real condition has a range between to 95.9 g-co 2 /kwh. Civil construction is the largest contributor of CO 2 emissions in PLTMH off-grid which is equal to 53-74% where cement and steel are the major emitter components in civil construction stage. Keywords: CO 2 emission factor, microhydro power plant, isolated system Diterima : 30 Januari 2015, direvisi : 30 April 2015, disetujui terbit : 28 Mei

2 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : PENDAHULUAN Peningkatkan rasio elektrifikasi pada lokasi yang sulit dijangkau jaringan listrik PLN dapat dilakukan dengan mengembangkan sumber energi berdasarkan potensi lokal. Salah satu jenis teknologi energi terbarukan yang telah dikembangkan secara masif adalah pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH). Secara geografis, potensi sumber daya air untuk PLTMH tersedia hampir merata di seluruh wilayah Indonesia. Peluang pengembangan terlihat dari pemanfaatan yang baru mencapai 228 MW dari total potensi sebesar 450 MW 1. Selain itu, Indonesia juga memiliki kemampuan melakukan manufaktur komponen PLTMH seperti turbin dan mampu menyediakan material kontruksi dalam negeri seperti baja dan semen. Beberapa komponen lainnya masih bergantung pada suplai dari luar seperti generator. Proses pembangunan PLTMH terdiri dari beberapa tahapan mulai dari kontruksi sipil, mekanikal-elektrikal hingga pembangunan jaringan listrik. Setiap tahapan ini sedianya menggunakan material dan energi yang memungkinkan untuk menghasilkan emisi. Beberapa riset telah dilakukan di berbagai negara guna menghitung dampak lingkungan dari pembangunan PLTMH. Varun dkk 2, melakukan analisa guna menghitung penggunaan energi dan emisi CO 2 dari PLTMH di India berdasarkan metode input-output ekonomi (IOE). Rentang nilai emisi yang diperoleh sebesar g-co 2 /kwh. Studi yang dilakukan di China oleh Qinfen Zhang dkk. 3, menunjukkan rentang emisi gas rumah kaca dari pembangkit listrik tenaga air adalah 6-44 gco2/kwh. William Steinhurst dkk. 4 dalam bukunya berjudul Hydropower Greenhouse Gas Emissions meperlihatkan bahwa rentang emisi dari pembangkit listrik tenaga air jenis run of river atau non-tropical reservoir adalah 0,5-152 kg-co 2 / MWh. Studi lainnya dilakukan oleh Andrew Pascale dkk. 5 di negara Thailand untuk pembangkit listrik tenaga air kapasitas 3 kw. Nilai faktor emisi pada studi tersebut sebesar 52,7 g-co 2 /kwh. Kontributor terbesar dalam studi ini adalah pembuatan jaringan distribusi dan transmisi listrik yaitu sekitar 27% dari total emisi 5. Studi kali ini bertujuan untuk menghitung emisi CO 2 per satuan produksi listrik dari siklus hidup pembangunan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) yang belum terhubung dengan jaringan listrik PLN (off-grid). METODOLOGI Metodologi yang digunakan pada studi ini adalah penakaran daur hidup atau Life Cycle Assessment (LCA) sebagaimana yang didefinisikan dalam ISO dan Langkah pertama dalam LCA adalah menetapkan tujuan dan lingkup kegiatan yang akan dianalisis. Pada penelitian ini lingkup kegiatan akan dibatasi mulai dari tahapan konstruksi sipil, mekanikal elektrikal dan jaringan tegangan rendah seperti pada Gambar 1. Langkah selanjutnya adalah melakukan inventaris data dan analisis perhitungan emisi CO 2 yang dihasilkan [6,7]. Transportasi peralatan yang digunakan selama tahapan kegiatan akan dimasukkan dalam perhitungan dengan pertimbangan jarak tempuh berdasarkan lokasi pabrik atau distributor menuju lokasi pembangkitan PLTMH. Unit fungsional yang digunakan adalah 1 kwh listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga mikrohidro. Emisi gas rumah kaca dihitung berdasarkan jumlah 30

3 Perhitungan Nilai Faktor Emisi CO 2 Dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Sistem Terisolasi CO 2 per kwh produksi listrik dalam durasi 20 tahun berdasarkan ketentuan dari IPCC. Analisa dampak lingkungan dalam studi ini hanya difokuskan pada besar emisi Gas Rumah Kaca dalam satuan gram-co 2 / kwh pada dua lokasi yaitu PLTMH Tangsi Jaya di Jawa Barat dan PLTMH Maninili di Sulawesi Tengah. Produksi listrik yang akan digunakan dalam analisis adalah data produksi listrik berdasarkan perhitungan teoritis dan perhitungan berdasarkan pengamatan dan pengukuran pada kontrol panel. Produksi listrik teoritis adalah perhitungan yang menggambarkan jumlah listrik yang dapat dihasilkan dari kondisi ideal suatu pembangkit berdasarkan potensi sumber air yang ada dengan waktu operasi selama 24 jam dalam satu hari. Produksi listrik berdasarkan pengamatan dan pengukuran pada kontrol panel adalah perhitungan yang menggambarkan jumlah listrik yang mampu dihasilkan oleh pembangkit berdasarkan kondisi nyata di lapangan. Waktu operasi pada perhitungan ini telah mempertimbangkan jumlah hari dalam setahun untuk melakukan perbaikan dan perawatan, dengan catatan sebagai berikut: perawatan rutin selama 7 hari/ tahun, perbaikan (insidentil) selama 7 hari/ tahun dan perbaikan akibat bencana alam selama 16 hari/tahun. Rumus perhitungan produksi listrik mengikuti persamaan sebagai berikut : P = kapasitas pembangkit (kw) t = waktu produksi dalam periode waktu (jam) HASIL DAN PEMBAHASAN PLTMH Tangsi Jaya terletak di Dusun Tangsi Jaya, Kecamatan Gunung Halu, Kabupaten Bandung, Propinsi Jawa Barat. PLTMH Tangsi Jaya memanfaatkan aliran Sungai Ciputri dengan debit 0,459 m 3 /detik. Tinggi jatuhan air (gross head) PLTMH Tangsi Jaya adalah 8 meter dengan perkiraan listrik yang dihasilkan sebesar 18 kw. Kapasitas ini guna memenuhi kebutuhan listrik 71 pelanggan. Berdasarkan spesifikasi teknis diatas, kemudian ditentukan jumlah kebutuhan material dan energi pada setiap tahapan pekerjaan termasuk kebutuhan bahan bakar Gambar 1. Lingkup Analisis 31

4 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : yang dipergunakan dalam transportasi pengangkutan barang terlihat pada Tabel 1. Tabel 1. Inventori Kebutuhan Material dan Energi PLTMH Tangsi Jaya menampilkan jumlah produksi listrik dari tiap pembangkit. Terdapat perbedaan jumlah produksi listrik berdasarkan hitungan teoritis dan pengamatan serta perhitungan pada kontrol panel. PLTMH Tangsi Jaya beroperasi selama jam/hari. Ini menunjukkan bahwa kecilnya angka produksi listrik pada lokasi tersebut lebih dikarenakan permintaan daya yang tidak pada kapasitas optimalnya. PLTMH Tangsi Jaya dari kapasitas 20 kw hanya termanfaatkan sebanyak 15 kw. PLTMH Maninili memiliki persentase terkecil dalam memaksimalkan daya yang dapat dihasilkan oleh pembangkit. Kapasitas perencanaan PLTMH Maninili sebesar 40 kw, akan tetapi hanya mampu dimanfaatkan sebesar 19 kw. Tabel 2. Inventori Kebutuhan Material dan Energi PLTMH Maninili PLTMH Maninili terletak di desa Maninili, Kecamatan Tinombo, Kabupaten Parigi Moutong, Propinsi Sulawesi Tengah. PLTMH Maninili berkapasitas 40 kw dengan tinggi jatuh air (gross head) 15 meter dengan desain debit 0,425 m 3 /detik. PLTMH Maninili merupakan pembangkit off-grid yang terhubung dengan Jaringan Tegangan Menengah (JTM) dan Jaringan Tegangan Rendah (JTR). Hasil inventarisasi kebutuhan material dan energi pada setiap tahapan pekerjaan diperlihatkan pada Tabel 2. Data produksi listrik dari masing-masing pembangkit akan diekstrapolasi guna mendapatkan data produksi listrik selama kurun waktu 20 tahun. Tabel 3 berikut ini akan 32

5 Perhitungan Nilai Faktor Emisi CO 2 Dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Sistem Terisolasi Kecilnya jumlah produksi listrik PLTMH Maninili selain disebabkan banyaknya warga yang beralih ke listrik PLN sehingga mengurangi permintaan daya, juga dikarenakan operasional PLTMH hanya selama 5 jam/hari dan diperuntukkan pada saat malam hari. Tabel 3. Produksi Listrik PLTMH Periode 20 Tahun penghasil emisi pada tahapan pembangunan jaringan listrik. Jaringan listrik pada PLTMH Maninili memberikan kontribusi emisi yang hampir sama besar dengan tahapan konstruksi sipil. Hal ini disebabkan jarak antara PLTMH Maninili dengan pusat beban yang jauh, sehingga membutuhkan material yang lebih besar. Tabel 4 berikut ini akan memperlihatkan nilai emisi yang dihasilkan dari setiap unsur/tahapan dalam pembangunan PLTMH Terisolasi. Total emisi CO 2 yang dihasilkan oleh masing-masing pembangkit adalah sebagai berikut : PLTMH Tangsi Jaya sebesar ,19 kg-co 2 dan PLTMH Maninili sebesar ,88 kg-co 2. Terlihat dalam Gambar 2 bahwa dari total emisi yang dihasilkan dalam suatu siklus hidup PLTMH, tahapan konstruksi sipil memberikan kontribusi sebesar 53% - 74%, tahapan mekanikalelektrikal sebesar (ME) 1,4% - 2,9%, tahapan jaringan listrik (JTR) sebesar 21,8% - 42,8%, dan transportasi sebesar 1,7% - 2,1%. Material yang berperan dalam menyumbang emisi CO 2 pada tahapan konstruksi sipil antara lain : semen (60%-64%) dan besi baja (9%-22%). Penggunaan tiang listrik dan kabel untuk tranmisi/distribusi merupakan sumber Gambar 2. Persentase Kontribusi Emisi CO 2 Total nilai emisi CO 2 tersebut kemudian dibagi dengan total produksi listrik guna memperoleh nilai faktor emisi dalam satuan gram-co 2 /kwh, yang angkanya spesifik untuk lokasi tempat dilakukannya studi. Nilai tersebut tidak dapat digeneralisir ke semua PLTMH Terisolasi yang ada di Indonesia. Besar nilai faktor emisi disajikan dalam Tabel 5. Apabila menggunakan nilai produksi listrik berdasarkan perhitungan teoritis, maka PLTMH Tangsi Jaya memiliki nilai faktor emisi sebesar 8,19 g-co 2 /kwh dan PLTMH Maninili sebesar 7,09 g-co 2 /kwh. Nilai faktor emisi ini menjadi besar jika nilai produksi listrik menggunakan perhitungan berdasarkan pengamatan pada kontrol panel, Tabel 4. Besar Emisi CO 2 dari PLTMH Terisolasi 33

6 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 14 No. 1 Juni 2015 : yaitu PLTMH Tangsi Jaya sebesar 10,79 g- CO 2 /kwh dan PLTMH Maninili sebesar 95,9 g -CO 2 /kwh. Fluktuasi nilai faktor emisi pada kedua lokasi sangat dipengaruhi oleh produksi listrik yang dihasilkan. Berdasarkan data pada Tabel 3, terlihat bahwa rasio antara produksi listrik teoritis dan produksi listrik rill untuk PLTMH Tangsi Jaya (75,84%) jauh lebih besar bila dibandingkan dengan PLTMH Maninili (7,39%). Ini berarti PLTMH Tangsi Jaya beroperasi lebih efisien dibandingkan PLTMH Maninili. Ketidakefisienan PLTMH Maninili disebabkan beberapa hal seperti kurangnya permintaan kebutuhan listrik dari PLTMH dikarenakan sebagian besar masyarakat telah beralih menggunakan listrik PLN serta terbatasnya sumber daya air. Sebagai catatan di Maninili terdapat tiga bulan dalam setahun dimana suplai air untuk pembangkit berada dibawah debit minimum, sehingga mengurangi jam operasi pembangkit yang berdampak pada produksi listrik yang dihasilkan. Tabel 5. Nilai Faktor Emisi di PLTMH Terisolasi (off-grid) Nilai faktor emisi pada kedua lokasi di Indonesia tersebut memberikan hasil yang lebih rendah bila dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan Varun dkk. 2 untuk PLTMH di India (55-74 g-co 2 /kwh) dan Andrew Pascale dkk. 5 untuk PLTMH di Thailand (52,7 g-co 2 /kwh). Studi kasus yang dilakukan pada PLTMH Karmi dan Jakhna 2 di India memperlihatkan bahwa tahapan pekerjaan sipil memberikan kontribusi emisi CO 2 sebesar 60-67%, elektrikal-mekanikal sebesar 25-31% dan jaringan listrik sebesar 7% dari total emisi yang dihasilkan. Pola kontribusi yang berbeda diperlihatkan pada studi kasus yang dilakukan di Huai Kra Thing India dimana tahapan pekerjaan sipil memberikan kontribusi sebesar 25,61%, elektrikal-mekanikal sebesar 22,21% dan jaringan listrik sebesar 52,7%. William dkk. 4 juga menjelaskan bahwa pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) menghasilkan emisi yang lebih kecil bila dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga fosil seperti pembangkit listrik tenaga gas alam ( g-co 2 /kwh) dan PLTU batubara ( g-co 2 /kwh) Beberapa faktor yang mempengaruhi besar nilai emisi pada tahapan kontruksi sipil antara lain kondisi topografi, kapasitas pembangkit dan desain kontruksi. Sedangkan besar emisi pada tahapan jaringan listrik dipengaruhi oleh radius antara pembangkit dan pusat beban. Faktor emisi CO 2 akan menurun apabila kapasitas produksi listrik meningkat. Hal ini pulalah yang menjelaskan besarnya nilai faktor emisi CO 2 di PLTMH Maninili. KESIMPULAN Nilai perhitungan faktor emisi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro 34

7 Perhitungan Nilai Faktor Emisi CO 2 Dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Sistem Terisolasi (PLTMH) off-grid berdasarkan kondisi riil memiliki rentang antara 10,79 95,9 g-co 2 / kwh. Nilai ini akan berbeda dengan perhitungan teoritis, dikarenakan kondisi operasional pembangkit seperti kapasitas daya yang termanfaatkan dari pembangkit serta lama waktu (jam) operasi pembangkit. Kontruksi sipil merupakan kontributor emisi CO 2 terbesar pada PLTMH off-grid yaitu sebesar 53-74%, dimana semen dan baja menjadi komponen penyumbang emisi utama pada tahapan kontruksi sipil. Pengembangan PLTMH harus memperhatikan dua faktor yaitu permintaan listrik (demand) dan sumber daya air (resources), dikarenakan faktor inilah yang menentukan kerja optimal PLTMH dalam memproduksi listrik. [4]. William Steinhurst, Patrick Knight and Melissa Schultz., Hydropower Greenhouse Gas Emissions, Synapse, 2012, Halaman. 2. Sumber : -energy.co. [5]. Andrew Pascale, Tania Urmee, Andrew Moore,. Life Cycle Assessmentof a Community Hydroelectric Power System in Rural Thailand. Renewable Energy Volume 36. No.11, Hal , November [6]. International Organization for Standardization Organization (ISO) Environmental management-life cycle assessment-principles and framework. ISO. [7]. International Organization for Standardization Organization (ISO) Environmental management-life cycle assessment-requirements and guidelines. ISO. DAFTAR PUSTAKA [1]. Statistik Energi Terbarukan. Kementerian ESDM. Sumber : publikasi/statistik/cat_view/58- publikasi/240-statistik/355-statistik-energi -baru-terbarukan.htm. Tanggal download 4 Juli [2]. Varun, Bhat, Ravi Prakash., Life Cycle Analysis of Run-of River Small Hydro PowerPlants in India, The Open Renewable Energy Journal, 2008, Volume 1, Hal [3]. Qinfen Zhang, Bryan Karney, Heater MacLean, Jingchun Feng., Life-Cycle Inventory of Energy Use and Greenhouse Gas Emissions for Two Hydropower Projects in China. Journal of Infrastructure Systems. Volume 13 No.4, Hal ,Desember

8 HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN