Program Riset Desentralisasi DIKTI 2013 PROPOSAL PROGRAM RISET DESENTRALISASI DIKTI 2013 STUDI KAPASITAS SUMBER ENERGI TERBARUKAN DAN PEMBEBANAN DENGAN DATA LOGGER UNTUK SIZING SISTEM PLT HYBRID SURYA-ANGIN Ketua Tim Peneliti: Agus Purwadi KK : TEKNIK KETENAGALISTRIKAN Fakultas/Sekolah : STEI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Maret, 2012
DAFTAR ISI Halaman IDENTITAS PROPOSAL... 1 1 RINGKASAN PROPOSAL... 2 2 PENDAHULUAN... 2 2.1 Latar belakang masalah... 2 2.2 Tujuan riset/inovasi... 3 3 METODOLOGI... 3 4 DAFTAR PUSTAKA... 4 5 INDIKATOR KEBERHASILAN (TARGET CAPAIAN)... 4 6 JADWAL PELAKSANAAN... 5 7 PETA JALAN (ROAD MAP) RISET... 5 8 USULAN BIAYA RISET... 6 8.1 Belanja pegawai... 6 8.2 Belanja barang... 6 8.3 Belanja jasa... 7 9 CV TIM PENELITI... 7 10 LAMPIRAN BUKTI CAPAIAN OUTPUT TAHUN 2010-2011... 7
IDENTITAS PROPOSAL 1. Judul 2. Tim Riset/Inovasi 2.1 Ketua Tim a. Nama Lengkap : Dr. Ir. Agus Purwadi b. Jabatan Fungsional/Golongan : Penata Muda Tk. I / IIIB c. NIP : 19570822 198703 1 003 d. Fakultas/Sekolah : STEI e. Kelompok Keahlian : KK Teknik Ketenagalistrikan f. Alamat Kantor/Telp/Fax/E-mail : Laboratorium Penelitian Konversi Energi Elektrik Institiut Teknologi Bandung, Jalan Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia Telp: 021-2503316 E-mail: agusp@konversi.ee.itb.ac.id g. Alamat Rumah/Telp/Fax/HP/E-mail : Jl. Sari Asri No. 25, Bumi Asri Padasuka, 2.2 Anggota Tim Riset: No. Nama dan Gelar Akademik Bidang Keahlian Bandung-Indonesia/ Telp: 022-7232247 Unit Kerja/ Lembaga Alokasi Waktu Jam/mg bulan 1. Prof. Yanuarsyah Haroen Elektronika Daya, Energi terbarukan, Sistem Penggerak STEI-ITB 3 8 Listrik,Traksi 2. Dr. Ir. Nanang Hariyanto, M.T Sistem Tenaga STEI-ITB 3 8 3 Nana Heryana, ST Mesin listrik, Elektronika Daya 2.3 Asisten Peneliti / Mahasiswa (sebutkan nama bila sudah ada): No. Nama dan Gelar Akademik Bidang Keahlian STEI-ITB 3 8 Alokasi Waktu Jam/mg bulan 1. M. Ikhsan Tenaga Listrik 3 8 3. Biaya yang diusulkan : Rp. 96.240.000,- (Sembilan puluh enam juta dua ratus empat puluh ribu rupiah) 4. Target output (keluaran) Riset : No. Nama/Jenis output Jumlah 1. Publikasi pada IEEE PEDS 2013 2 5. Fokus Riset yang dipilih : Kategori A :Studi Kapasitas Sumber Energi Terbarukan Dan Pembebanan Dengan Data Logger Untuk Sizing Sistem Plt Hybrid Surya-Angin Dengan ini saya menyatakan bahwa proposal ini belum pernah didanai oleh atau diusulkan ke sumber lain. Mengetahui, Ketua Kelompok Keahlian Teknik Ketenagalistrikan Bandung, 26 Maret 2012 Ketua Tim Riset Dekan STEI-ITB Prof. Yanuarsyah Haroen NIP. 19520101 197802 1 004 Dr. Ir. Agus Purwadi NIP. 19570822 198703 1 003 Prof. Dr. Ir. Suwarno NIP. 19651110 199001 1 001 1
1 RINGKASAN PROPOSAL Saat ini pengembangan pembangkit listrik dengan energi terbarukan menjadi topik yang cukup hangat, hal ini dikarenakan energi fosil yang terus menipis serta isu pemanasan global yang kian naik ke permukaan [1],[2]. Penelitian mencakup studi kelayakan, pemodelan komputer, kontrol, dan eksperimen untuk energi terbarukan telah dilakukan secara besar-besaran di seluruh dunia. Dari seluruh penelitian tersebut, pembangkit listrik dengan energi surya dan energi angin merupakan penelitian yang paling dominan dan berkembang dibandingkan jenis energi terbarukan lainnya [3], termasuk di Indonesia. Perkembangan yang pesat ini memberikan dampak positif terutama pada sel surya. Harga sel surya tiap tahunnya cenderung menurun bahkan pada tahun 2011 harga sel surya berada di bawah harga pembangkit listrik tenaga nuklir, yakni berkisar $2.43 hingga $3.5 per Watt [4]. Potensi energi surya di Indonesia cukup besar dan stabil sepanjang tahunnya, yaitu 4,8 kwh/m 2 dengan variasi 9%[5]. Karena variasi yang relatif kecil, data potensi tersebut masih cukup reliable untuk digunakan sebagai tolak ukur potensi surya di berbagai wilayah Indonesia. Namun lain halnya dengan energi angin, potensi energi angin Indonesia sangatlah bersifat lokal dan bergantung terhadap kontur lingkungan sekitarnya. Dalam radius beberapa kilometer, potensi energi angin dapat memiliki perbedaan yang signifikan [6]. Pengembangan pembangkit tersebut sering kali tidak optimal karena tidak tersedianya data yang dibutuhkan mengenai potensi energi terbarukan, sehingga sizing sistem pembangkit hanya didasarkan oleh data yang kurang reliable. Untuk kasus Pembangkit Listrik Tenaga (PLT) Hybrid surya-angin, kurangnya data potensi angin menjadikan proses sizing sistem juga dipengaruhi oleh besar kapasitas sel surya dan baterai yang telah terpasang. Masalah terkait data potensi energi seperti ini sering terjadi pada perencanaan sistem pembangkit energi terbarukan di berbagai daerah di Indonesia [7]. Kasus seperti di atas dapat diatasi dengan dilakukannya pengamatan dan pengukuran menggunakan data logger. Data logger merupakan suatu peralatan elektronik yang mampu merekam data secara komprehensif dan akurat [8]. Penelitian ini dilaksanakan berdasarkan analisis dari data arus dan tegangan sistem PLT hybrid surya-angin yang direkam oleh data logger. Hasil analisa akan digunakan untuk menentukan strategi sizing, khususnya untuk sistem PLT hybrid yang telah berdiri namun menunjukkan indikasi tidak efisien. 2 PENDAHULUAN 2.1 Latar belakang masalah Berbagai penelitian mengenai strategi sizing untuk sistem hybrid telah banyak dilakukan. Pada umumnya penelitian tersebut dilandasi oleh data potensi energi [9], karakteristik teknis pembangkit [10][11], bahkan kadar emisi CO 2 [12]. Banyaknya jumlah penelitian mengenai sizing mengisyaratkan bahwa penelitian dalam area ini masih memerlukan improvisasi [13]. Dalam perencanaan sizing sistem PLT hybrid surya-angin, data yang detail, akurat, dan handal terkait potensi energi di suatu lokasi tertentu merupakan hal yang paling penting untuk dimiliki [10][12][13]. Namun pada kenyataannya, data yang dibutuhkan mengenai potensi energi tersebut sering kali tidak tersedia. Banyak penelitian mengenai PLT hybrid surya-angin yang terkendala oleh ketersediaan data potensi energi di lapangan, sehingga sizing sistem hanya didasarkan oleh data yang kurang reliable. Hal ini biasanya mengakibatkan sistem pembangkit tidak menghasilkan kapasitas sesuai harapan ketika selesai didirikan. Apabila sistem PLT hybrid surya-angin bekerja diluar spesifikasi yang diharapkan, maka akan memungkinkan terjadinya beberapa hal sebagai berikut: Efisiensi sistem akan berkurang karena kapasitas pembangkit terpasang menjadi tidak sesuai dengan kapasitas konverter yang digunakan maupun kapasitas baterai (untuk sistem batery-based). Akan memungkinkan terjadinya overload maupun underload yang belum pernah diperkirakan sebelumnya. Pembebanan yang berlebih (overload) dapat memperpendek lifetime dan permintaan beban tidak dapat terpenuhi, sedangkan pembebanan sistem yang senantiasa rendah (underload) akan menjadikan energi terbuang dengan sia-sia serta rugi secara finansial [14]. Pembebanan sistem dan kapasitas sumber energi yang tersedia penting untuk diperhitungkan agar sistem PLT hybrid dapat bekerja lebih efisien. 2
Pertengahan tahun 2011, melalui kerjasama ITB dengan program CSR PT PLN dan PT Sharp Indonesia, Laboratorium Penelitian Konversi Energi Elektrik ITB (LPKEE-ITB) telah berhasil mendirikan PLT angin di kampus ITB Jatinangor. Awal Januari 2012 PLT angin tersebut telah di hybrid dengan panel surya (Gambar 1). Observasi yang dilakukan terhadap sistem PLT hybrid surya-angin ITB Jatinangor mengindikasikan tidak efisiennya sistem pembebanan yang ada akibat dari kapasitas sumber energi yang tidak sesuai dengan spesifikasi sistem. Kasus seperti ini tidak hanya terjadi pada PLT hybrid surya-angin di ITB Jatinangor, pengalaman yang sama juga terjadi pada sistem serupa di berbagai daerah di Indonesia. Oleh sebab itu hal ini perlu segera ditindaklanjuti agar sistem yang telah berdiri tersebut menjadi lebih efisien. Gambar 1. PLT hybrid surya-angin pada kampus ITB Jatinangor Dalam penelitian ini, data dari data logger berupa formasi arus dan tegangan yang didapat dari tiap sumber energi terbarukan pada sistem PLT hybrid surya-angin akan di analisis. Karena memiliki nilai error yang kecil [15], data logger akan memberikan data yang komprehensif dan akurat. Hasil analisis digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk strategi sizing pada sistem PLT hybrid yang belum efisien, seperti sistem PLT hybrid surya-angin yang telah berdiri di kampus ITB Jatinangor. Disamping itu, hasil penelitian ini akan menawarkan suatu metode tidak langsung yang bisa digunakan untuk mendapatkan data potensi energi terbarukan suatu lokasi spesifik. Saat ini satu unit data logger telah beroperasi pada PLT hybrid surya-angin di ITB Jatinangor, namun jumlah tersebut masih belum memadai untuk kelangsungan studi sizing pada penelitian ini. 2.2 Tujuan riset Adapun tujuan riset ini adalah: a. Melakukan studi sizing sistem PLT hybrid surya-angin dan baterai dilihat dari segi kapasitas sumber energi dan pembebanan b. Meningkatkan efisiensi sistem dengan cara resizing berdasarkan hasil studi yang telah didapatkan untuk PLT hybrid yang telah dibangun namun menunjukkan indikasi tidak efisien. 3 METODOLOGI Dalam pelaksanaan penelitian ini, metode yang diterapkan adalah sebagai berikut: 3