BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pergeseran bentuk perekonomian dari bentuk ekonomi agraris menjadi ekonomi industri membuat sektor energi sangat penting bagi pertumbuhan pembangunan di Indonesia, karena selain sebagai komoditas ekspor juga dapat digunakan dalam negeri sebagai bahan bakar maupun sebagai bahan baku. Sektor ketenagalistrikan sebagai bagian dari sektor energi merupakan salah satu komponen utama dalam mendukung pertumbuhan suatu daerah diberbagai sektor yang dapat membantu meningkatkan taraf kesejahteraan masyarakat terutama untuk daerahdaerah berkembang di Indonesia. Data statistik PT.PLN (persero) tahun 2013 mencatat total kapasitas terpasang dan jumlah unit pembangkit PLN (holding dan anak perusahaan) mencapai MW dan unit [1]. Total kapasitas terpasang meningkat 3,96% dibandingkan dengan akhir Desember 2012, dengan jumlah pelanggan pada akhir tahun 2013 sebesar pelanggan, meningkat 8,44% dari akhir tahun Persentase kapasitas terpasang berdasarkan jenis pembangkit adalah sebagai berikut : 1. PLTU MW (45,47%), 2. PLTGU MW (25,77%), 3. PLTD MW (8,33%), 4. PLTA MW (10,29%), 5. PLTG MW (8,46%), 6. PLTP 568 MW (1,67%), dan 7. PLT Surya dan PLT Bayu 8,37 MW (0,02%). Dari persentase kapasitas terpasang berdasarkan jenis pembangkit, terlihat bahwa sebagian besar pembangkit di Indonesia masih menggunakan sumber energi

2 konvensional yang berasal dari fosil (batubara dan minyak bumi). Disisi lain, ketersediaan sumber energi tersebut yang semakin terbatas di alam [2-3] membuat berbagai upaya dilakukan untuk melakukan penghematan energi. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah upaya diversifikasi pembangkit tenaga listrik dengan mengembangkan sistem energi hibrid memanfaatkan sumber energi terbarukan, mengingat Indonesia memiliki potensi energi terbarukan yang melimpah [4]. Pemanfaatan energi terbarukan di Indonesia masih sangat rendah karena biaya investasi yang tinggi dan harga yang tidak dapat bersaing dengan harga energi fosil karena adanya subsidi dari pemerintah pada bahan bakar fosil [5]. Namun, mengacu pada prioritas pembangunan nasional [6], maka sangat perlu untuk memanfaatkan potensi sumber daya terbarukan lokal untuk menyediakan listrik yang cukup bagi masyarakat mempertimbangkan ketersediaan sumber energi konvensional yang semakin terbatas dan permasalahan lingkungan akibat emisi yang dihasilkan dari penggunaan sumber energi konvensional. Bentuk geografis Indonesia yang berbentuk negara kepulauan membuat distribusi energi listrik tidak merata di setiap daerah. Menurut data statistik PT. PLN (persero) tahun 2013, rasio elektrifikasi di Indonesia sekitar 78,06%. Ini menunjukkan bahwa masih ada sekitar 21,94% wilayah di Indonesia yang masih belum mendapatkan akses akan energi listrik. Kota Palu sebagai ibukota provinsi Sulawesi Tengah merupakan salah satu daerah berkembang di Indonesia. Pertumbuhan konsumsi listrik pada sistem Palu di tahun 2012 adalah yang tertinggi di Indonesia, yaitu naik hingga 20% yang menunjukkan bahwa geliat pembangunan ekonomi yang begitu pesat di kota Palu [7]. Sulawesi Tengah memiliki realisasi rasio elektrifikasi di tahun 2013 yang berada di angka 73,38%, namun provinsi ini sering mengalami krisis akan energi listrik, pemadaman listrik masih biasa terjadi di provinsi ini terutama di kota Palu yang merupakan ibukota provinsi. Selain akibat masalah teknis akibat gangguan pada mesin-mesin pembangkit dan gangguan pada jaringan transmisi, hal ini disebabkan pula oleh keterbatasan pasokan energi listrik oleh pembangkit-

3 pembangkit yang mensuplai pasokan energi listrik di kota Palu. Hal ini dapat menjadi salah satu faktor penghambat kemajuan ekonomi di provinsi Sulawesi Tengah terutama di kota Palu. Provinsi Sulawesi Tengah yang terbagi dalam 13 wilayah kota/kabupaten memiliki potensi energi terbarukan yang cukup besar, tiap wilayah kota/kabupaten di Sulawesi Tengah memiliki potensi energi terbarukan lokal yang berbeda. Sebagai salah satu provinsi yang dilalui oleh garis khatulistiwa, Sulawesi Tengah memiliki intensitas sinar matahari cukup tinggi. Provinsi Sulawesi Tengah memiliki rata-rata tingkat penyinaran matahari 64%-78% yang dapat dikembangkan sebagai sumber energi alternatif dengan memanfaatkan solar home system (SHS), dan secara geografis kedudukan Sulawesi Tengah mempunyai garis pantai yang panjang kurang lebih km yang menyebabkan angin memang cukup banyak dan kencang bertiup di dataran, hal ini merupakan potensi energi yang dapat dimanfaatkan, baik untuk pembangkit listrik maupun untuk tenaga penggerak bagi mesin-mesin tertentu. Kecepatan rata-rata angin di Sulawesi tengah setiap bulannya berkisar antara 2 5 m/s. Melihat potensi sumber energi terbarukan yang ada di Sulawesi Tengah, khususnya potensi energi matahari dan angin, maka dirasa perlu untuk melakukan pengkajian terhadap potensi energi tersebut terutama potensi energi terbarukan matahari dan angin yang ada di kota Palu, guna pengembangan sistem energi listrik memanfaatkan potensi energi lokal, mengingat bahwa kota Palu sebagai ibukota Provinsi Sulawesi Tengah dan salah satu daerah yang sedang berkembang. Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan dalam upaya peningkatan penyediaan energi listrik di kota Palu dan mendukung upaya diversifikasi pembangkit tenaga listrik untuk penghematan penggunaan sumber energi konvensional, maka pada penelitian ini akan dilakukan sizing system untuk menentukan konfigurasi kapasitas komponen sistem energi hibrid berbasis energi terbarukan matahari dan angin yang optimal dengan biaya sistem yang minimum, yang akan dikoneksikan dengan jaringan listrik yang telah ada (grid connected). Untuk melakukan sizing system dari sistem hibrid maka akan digunakan metode

4 particle swarm optimization (PSO) karena metode heuristic ini merupakan salah satu metode algoritma yang sangat efisien untuk melakukan optimasi [8]. 1.2 Perumusan masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan pada Bagian 1.1, dalam upaya peningkatan penyediaan energi listrik di kota Palu dan mendukung upaya diversifikasi pembangkit tenaga listrik guna penghematan penggunaan sumber energi konvensional, maka rumusan masalah pada penelitian ini yaitu memodelkan dan mensimulasikan sistem energi hibrid di kota Palu, memanfaatkan potensi energi terbarukan matahari dan angin sesuai kondisi cuaca kota Palu, menggunakan metode particle swarm optimization (PSO) yang menghasilkan nilai net present cost (NPC) sistem yang minimal. 1.3 Keaslian penelitian Berbagai penelitian mengenai analisis sistem energi hibrid baik sistem stand alone maupun grid connected diberbagai wilayah di dunia dan dengan menggunakan berbagai metode telah banyak dilakukan sebelumnya. Morea et al. [9] melakukan evaluasi off grid sistem energi hibrid photovoltaic (PV)-angin dengan mengembangkan expert system (ES) untuk telekomunikasi di Italia dan negara-negara lain di daerah mediterania, Xu et al. [10] dengan menggunakan metode ant colony optimization (ACO) juga melakukan optimasi pada sistem off grid energi terbarukan PV-angin di wilayah Boston, Massachusetts. Bansal et al. [11] dengan menggunakan metode algoritma biogeography based optimization (BBO) melakukan evaluasi untuk mengoptimalkan ukuran/sizing komponen dan strategi operasional dengan meminimalkan total biaya dari small autonomous hybrid power system (SAHPS) sambil menjamin ketersediaan energi di daerah Jaipur, Rajasthan, India. Abedi et al. [12] melakukan minimalisasi biaya sistem stand alone energi hibrid yang terdiri dari PV, turbin angin dan fuel cell selama dua puluh tahun life cycle dari kinerja keseluruhan sistem mempertimbangkan kendala keandalan dengan menggunakan metode algoritma differential evolutionary (DE) di wilayah barat laut Iran.

5 Dengan menggunakan algoritma dividing rectangles (DIRECT), Zhang et al. [13] melakukan optimalisasi pada empat sistem hibrid yaitu PV/angin/diesel/baterai, PV/angin/diesel, PV/diesel/baterai, dan angin/diesel/baterai dikota Le Havre, Prancis. Algoritma genetik (GA) digunakan oleh Gupta et al. [14] untuk memprediksi koefisien ukuran yang optimal dari sistem energi hibrid angin/pv di daerah terpencil Jaipur, Rajasthan, India. Analisis terhadap sistem energi hibrid dengan menggunakan aplikasi software juga telah banyak digunakan oleh beberapa peneliti seperti aplikasi the hybrid optimization model of renewable energy (HOMER) untuk melakukan analisis terhadap sistem energi hibrid diberbagai wilayah, Mutwali et al. [15] melakukan analisis ekonomi dari sistem grid tied residential photovoltaic di Arab Saudi, Islam et al. [16] melakukan analisis kelayakan ekonomi pada jaringan listrik hibrid di area perkotaan tepatnya di kota Dhaka, Banglades, Bin et al. [17] melakukan studi kelayakan dari energi terbarukan untuk mensuplai daya di pulau Hainan, China. Selain aplikasi HOMER, beberapa aplikasi juga telah digunakan oleh beberapa peneliti untuk melakukan analisis terhadap sistem energi hibrid, seperti aplikasi kogaion digunakan oleh Capatina et al. [18] untuk simulasi untuk angin, tenaga matahari, dan fasilitas pumping dan desain sistem hibrid di Sãcuieu, negara Bihor, Romania, aplikasi LINGO versi 13 dan MATLAB GA toolbox digunakan oleh Upadhyay et al. [19] untuk melakukan perbandingan analisis optimasi pada sistem off grid sistem energi hibrid menggunakan untuk kondisi beban yang bervariasi di dua belas desa di Jaunpur, Uttarakhand, India. Linear programming digunakan oleh Kusakana et al. [20] untuk mengoptimalkan ukuran dan biaya dari pembangkit hibrid energi terbarukan di Kwazulu, Natal, Afrika Selatan. Alsayed et al. [21] menggunakan multi criteria decision analysis (MCDA) untuk mengoptimalkan ukuran dari sistem pembangkit listrik hibrid yang diasumsikan terletak di dekat pelabuhan Messina, Italia. Bashir et al. [22] dengan mempertimbangkan ketidakpastian dari angin dan PV melakukan optimalisasi pada sistem energi hibrid menggunakan metode monte carlo di Negara bagian Oregon, Amerika Serikat.

6 Metode particle swarm optimization (PSO) digunakan oleh Tafreshi et al. [23] untuk mengoptimalkan ukuran dari sistem stand alone energi hibrid di area perumahan yang diasumsikan memiliki populasi 800 orang. Setiap orang memproduksi sampah 600 gram dalam sehari yang berarti bahwa hidrogen yang dihasilkan dari sampah tersebut konstan setiap harinya, Fard et al. [24] juga menggunakan mtode PSO untuk mengoptimasi PV/FC/UC grid connected dengan mempertimbangkan kontrol frekuensi di daerah Ganje, barat laut Iran. Selain metode PSO konvensional, terdapat berbagai penelitian yang menggunakan metode yang berbasis PSO untuk melakukan analisis terhadap sistem energi hibrid diberbagai wilayah, seperti Wang et al. [25] menggunakan algoritma constrained mixed-integer multiobjective particle swarm optimization (CMIMOPSO), Kornelakis et al. [8] menggunakan multiobjective particle swarm optimization di daerah Technical University of Crete, Yunani, Bansal et al. [26] menggunakan meta particle swarm optimization (MPSO) untuk optimasi sistem hibrid di daerah Jaipur, Rajasthan, India, Ghazvini et al. [27] menggunakan passive congregation PSO (PSOPC) untuk mengoptimalkan ukuran dan operasi sistem energi hibrid di daerah terpencil di Iran, dan Biswas et al. [28] menggunakan extremal optimization yang berbasis algoritma particle swarm optimization untuk optimasi ukuran sistem PVfuel cell-baterai di Kolkata, India. Penelitian ini berbeda dari penelitian sebelumnya karena pada penelitian ini akan dilakukan optimisasi kapasitas sistem energi hibrid berbasis energi terbarukan matahari dan angin untuk pengembangan sistem energi di kota Palu yang ditekankan pada pemodelan sistem energi hibrid menggunakan metode particle swarm optimization, dengan memanfaatkan potensi energi terbarukan matahari dan angin berdasarkan kondisi cuaca kota Palu yang disesuaikan dengan kondisi kelistrikan kota Palu yang akan menghasilkan nilai net present cost (NPC) sistem yang minimal, selain itu akan diperoleh informasi sistem terkait dengan cost of energy (COE) dan carbon emission intensity (CEI). 1.4 Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah pada Bagian 1.2, maka tujuan penelitian

7 adalah mendapatkan konfigurasi kapasitas komponen sistem energi hibrid yang optimal memanfaatkan potensi energi terbarukan matahari dan angin sesuai kondisi cuaca kota Palu, dengan menggunakan metode PSO yang menghasilkan NPC sistem yang minimal, dan juga mendapatkan informasi sistem terkait dengan COE dan CEI. 1.5 Manfaat Penelitian lain: Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan memiliki manfaat antara 1. Mengetahui konfigurasi kapasitas komponen sistem energi hibrid berbasis energi terbarukan matahari dan angin yang optimal sesuai kondisi cuaca kota Palu dengan biaya NPC yang minimal yang nantinya dapat memberikan rekomendasi konfigurasi kapasitas sistem dalam upaya peningkatan penyediaan energi listrik menggunakan energi terbarukan di kota Palu dan upaya diversifikasi pembangkit tenaga listrik guna penghematan sumber energi konvensional, dan 2. mendapatkan informasi sistem dari sisi COE dan juga dari sisi lingkungan terkait dengan emisi karbon CEI.