POTENSI ENERGI ANGIN DAN KELAYAKAN HARGA LISTRIK YANG DIHASILKAN Verina J. Wargadalam Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan, Energi Baru Terbarukan, dan Konservasi Energi vwarga@cbn.net.id S A R I Energi angin saat ini belum mendapat perhatian cukup di Indonesia, salah satunya akibat adanya anggapan Indonesia secara geografis bukan daerah yang memiliki potensi angin. Dari dataset reanalysis yang tersedia dan divalidasi dengan hasil pengukuran on-site, diperkirakan potensi energi angin yang dapat dibangkitkan secara komersial (dalam studi ini daerah yang mempunyai kecepatan angin > 6 m/det) diseluruh Indonesia mencapai 61.972 MW. Windfarm 20 MW, pada lokasi dengan kecepatan angin 6,1 m/det. (h=50 m a.g.l), memberikan IRR 19% jika harga jual listrik yang dihasilkan sebesar 15,5 sen USD/kWh. Kata kunci : energi angin, Indonesia, tarif 1. LATAR BELAKANG Target penyediaan energi primer pada tahun 2025 adalah sekitar 400 MTOE, seperti tercantum dalam Rancangan Peraturan Pemerintah tentang Kebijakan Energi Nasional yang telah disetujui DPR, di mana kontribusi energi baru terbarukan ditargetkan sedikitnya 23%. Target ini menjadi suatu tantangan besar bagi sektor energi khususnya energi baru dan energi terbarukan, karena pada tahun 2012, peran energi baru dan terbarukan belum mencapai 6%, dan hanya berasal dari energi air, panas bumi dan sedikit bahan bakar nabati. Dalam Kebijakan Energi tersebut juga dicantumkan upaya pemenuhan kebutuhan energi dilakukan dengan meningkatkan eksplorasi potensi energi tidak hanya fosil tetapi juga energi baru dan energi terbarukan. Energi angin adalah salah satu enegi terbarukan yang belum mendapat perhatian cukup. Hal ini kemungkinan disebabkan kurangnya informasi yang terpublikasi mengenai potensinya, Beberapa percontohan turbin angin yang belum terkelola dengan baik, maupun yang dibangun tanpa memperhatikan kelayakan teknis juga menimbulkan banyak keraguan akan potensi energi angin di Indonesia. Harga pembelian tenaga listrik oleh PLN yang berasal dari energi angin untuk skala hingga 10 MW sesuai Permen ESDM No.4/2012, yaitu Rp.656,-/kWh x F (interkoneksi pada tegangan menengah), dan Rp. 1004/kWh x F (interkoneksi pada tegagan rendah) di mana nilai F merupakan faktor insentif tergantung lokasi. Patokan harga demikian belum menarik untuk investasi pembangkit listrik tenaga angin. Tulisan ini akan membahas mengenai potensi energi angin di Indonesia serta analisis keekonomian listrik energi angin yang dimaksudkan untuk memberi gambaran awal kelayakan harga jual listrik energi angin. 44 M&E, Vol. 12, No. 1, Maret 2014
2. METODOLOGI Penghitungan estimasi potensi energi angin pada studi ini hanya dibatasi pada daerah dengan kecepatan angin rata-rata tahunan lebih dari 6 m/detik pada ketinggian 50m di atas permukaan tanah (h=50m a.g.l.). Data kecepatan angin seluruh Indonesia diperoleh dari data reanalysis yang dikeluarkan 3TIER, yaitu perusahaan penyedia data sumber energi terbarukan global. 3TIER mengembangkan beberapa dataset (NNRP-D: Downscales NCEP/NCAR Global Reanalysis Product; ERA- I: ERA-Interim Reanalysis Product from European Centre for Medium Range Weather Forecasts, dan MERRA: Nasa Global Reanalysis Product) dengan aplikasi advanced NWP (Numerical Weather Prediction), yang menghasilkan resolusi spasial sekitar 5 km, dan telah divalidasi dengan pengukuran on-site dan menunjukkan overall bias 0,05 m/det relatif terhadap data observasi NCEP-ADP. [1] Pada studi ini, validasi dilakukan dengan membandingkan data kecepatan angin 3TIER dengan data pengukuran on-site yang dimiliki P3TKEBTKE di desa Taman Jaya Sukabumi. Selanjutnya, untuk menghitung kapasitas power yang dapat dibangkitkan, diasumsikan dengan turbin angin kapasitas 2 MW/unit pada setiap luasan daerah 100 ha. Asumsi ini didasarkan pada kinerja turbin angin 2MW dengan tinggi turbin 105 m, yang pada daerah dengan kecepatan angin rata-rata tahunan di atas 6 m/ det dapat menghasilkan kapasitas faktor lebih dari 25%, dan agar satu turbin tidak menjadi obstacle bagi turbin lainnya, jarak antara masingmasing turbin sekitar 1000 m (1 km). Perhitungan harga listrik yang dihasilkan dibatasi pada energi listrik yang diproduksi windfarm, menggunakan software RetScreen 4 untuk model energi turbin angin. [2] 3. POTENSI ENERGI ANGIN INDONESIA Hasil pengukuran yang dilakukan P3TKEBTKE selama 24 bulan di desa Taman Jaya Sukabumi, menunjukkan kecepatan rata-rata tahunan 6,8 m/ det [3], sementara, dataset reanalysis yang dikeluarkan 3TIER menunjukkan nilai 6,3 m/det untuk desa Taman Jaya. Distribusi Weibull hasil pengukuran on-site dan dari dataset reanalysis seperti ditunjukkan pada Gambar 1, dimana nilai Weibull A dan k masing-masing 7,6 m/det (A) dan 2,67 (k) untuk pengukuran on-site, dan 7,06 m/det(a) dan 2,42 (k) dari datasets reanalysis. Perbedaan kecepatan angin hasil pengukuran dan dataset reanalyisis sekitar 0,5 m/det, serta distribusi Weibull yang sebanding menunjukkan validasi yang cukup baik, selanjutnya studi ini menggunakan dataset reanalaysis 3TIER untuk mendapatkan daerah- daerah yang mempunyai kecepatan angin > 6 m/det di seluruh Indonesia. Daerah diujung pulau Sumatera, sebagian selatan pulau Jawa, sebagian selatan dan utara pulau Sulawesi, sebagian besar daerah Nusa Tenggara Timur, sebagian kepulauan Maluku dan Papua mempunyai kecepatan angin > 6 m/det (Gambar 2). Luasan masing-masing daerah ditunjukkan pada Tabel 1, untuk masing-masing Pulau Sumatera, Banten dan Jawa Barat, Jawa Timur dan Bali, Nusa Tenggara Timur, Sulawesi, Maluku dan Papua. Sesuai dengan asumsi yang diuraikan diatas, potensi pembangkitan listrik dihitung untuk turbin berkapasitas 2 MW tiap 100 hektar luasan lahan. Total potensi energi angin yang dapat dibangkitkan secara komersial di pulau Sumatera sekitar 1.716 MW, Banten dan Jawa Barat mencapai 6.385 MW, Jawa Timur dan Bali sekitar 6.105 MW, Nusa Tenggara mencapai 30.788 MW, Sulawesi 9.261 MW, Papua dan Maluku 7.718 MW. Energi angin yang berpotensi dibangkitkan secara komersial di Indonesia mencapai 61.972 MW. Perhitungan ini belum memasukkan faktor tata guna lahan. Hal lain yang juga perlu diperhatikan adalah energi angin merupakan energi terbarukan yang produksi listriknya bervariasi, karena itu membutuhkan ketersediaan Grid yang kualitasnya memenuhi syarat untuk menerima suplai listrik variabel. Potensi Energi Angin dan Kelayakan Harga Listrik... ; Verina J. Wargadalam 45
(a) (b) Gambar 1. Perbandingan distribusi Weibull hasil pengukuran on-site (a) dan dataset reanalysis 3TIER (b) Gambar 2. Daerah dengan kecepatan angin > 6 m/det (h=50m a.g.l) 46 M&E, Vol. 12, No. 1, Maret 2014
Tabel 1. Luas area dan potensi pembangkitan listrik energi angin Luas Area (ha) Potensi Daya (MW)* P. Sumatera 85.779 1.716 Banten dan Jawa Barat 319.244 6.385 Jawa Timur dan Bali 305.231 6.105 Sulawesi 493.630 9.261 Nusatengara Timur 1.539.401 30.788 Maluku dan Papua 385.920 7.718 TOTAL 61.972 * Menggunakan Turbin 2 MW/100 ha area Penetrasi listrik energi angin yang biasanya dapat diterima Grid sekitar 10-15% kapasitas Grid. Pembangkit listrik tenaga angin tidak membutuhkan pembelian sumber energinya, sehingga jika diasumsikan sekitar 10% dari potensi tersebut dapat diimplementasikan akan memberikan kontribusi yang signifikan bagi ketahanan energi Nasional. Sayangnya, meskipun kawasan Indonesia Timur mempunyai potensi energi angin yang sangat besar, kapasitas grid yang ada di kawasan itu umumnya kecil karena belum terinterkoneksi, sehingga penetrasi energi angin menjadi terbatas. 4. ANALISIS KEEKONOMIAN Untuk memperkirakan harga listrik yang diproduksi suatu windfarm, dilakukan analisis keekonomian dengan beberapa asumsi sebagai berikut: Pembangkitan berupa Windfarm 20 MW, yang terdiri dari 10 turbin angin berkapasitas 2 MW. Asumsi ini digunakan berdasarkan pertimbangan penetrasi listrik dari energi variabel (seperti angin dan surya) yang diizinkan biasanya < 15% kapasitas grid, sementara grid di Indonesia umumnya tidak besar (kecuali Grid Jawa-Bali) karena belum terinterkoneksi. Digunakan 2 kecepatan angin rata-rata tahunan > 6 m/det (pada h=50 m a.g.l), yaitu: 6,1 m/detik dan 6,6 m/det. Karena studi ini fokus pada daerah-daerah dengan kecepatan angin > 6 m/det, Digunakan turbin angin 2 MW, di mana dengan total rugi-rugi 5%, potensi daya yang dibangkitkan memberikan faktor kapasitas > 25%, Total investasi awal 38 Juta USD, dengan biaya O/M, diperkirakan 2 Juta USD/tahun. Umur proyek 15 tahun, rasio hutang 70%, dengan suku bunga 17%, waktu pinjaman 10 tahun dan laju inflasi 8%. Harga jual listrik divariasikan untuk mendapatkan beberapa nilai IRR (internal rate of return). Analisis dilakukan menggunakan perangkat lunak RetScreen 4. Hasil perhitungan ditunjukkan pada Tabel 2. Terlihat kecepatan angin sangat mempengaruhi faktor kapasitas yang berdampak pada nilai IRR. Dengan harga jual listrik sebesar 15.5 sen USD/ kwh, pada lokasi dengan kecepatan angin 6,1 m/det diperoleh IRR sebelum pajak sebesar 19%, dan meningkat menjadi 27,6% pada lokasi Potensi Energi Angin dan Kelayakan Harga Listrik... ; Verina J. Wargadalam 47
Tabel 2. Keekonomian WindFarm 20 MW Proyek WindFarm 20 MW Turbin 10 unit, kapasitas 2 MW/unit Total investasi awal (USD) 38 Juta O/M (USD/tahun) 2 Juta Umur proyek (tahun) 15 tahun Rasio hutang (%) 70%, dengan waktu pinjaman 10 tahun Suku bunga (%) 17% Laju inflasi (%) 8% Kec.angin (h=50m a.g.l) (m/det) 6,1 6,6 Faktor kapasitas (%) 25,1 29,4 Harga jual listrik (cent USD/kWh) 15.5 16.0 16.5 15.5 16.0 16.5 Pre-tax IRR (equity) (%) 19 20,6 22.2 27,6 29,5 31,4 Equity payback (tahun) 8,5 7,8 7.2 5,5 5,1 4,7 dengan kecepatan angin 6,6 m/det. Ini menunjukkan resiko investasi dapat dikurangi dengan studi potensi energi angin on-site yang komprehensif. Untuk peminjaman modal, biasanya institusi perbankan mensyaratkan minimal pengukuran angin on-site selama 24 bulan. Namun demikian pembangunan proyek windfarm hanya membutuhkan waktu sekitar 18 bulan. Faktor kapasitas tidak hanya dipengaruhi oleh kecepatan angin tetapi juga pada teknologi turbin angin. Pada turbin-turbin lama kapasitas faktor yang dapat dicapai mesin lebih rendah dibanding dengan turbin yang menggunakan teknologi baru. Karena itu keekonomian suatu windfarm tidak hanya tergantung pada kecepatan angin di lokasi tetapi juga tergantung pada kemampuan mengoptimalkan ketepatan pemilihan mesin turbin yang digunakan baik dari aspek kinerja, kemudahan mobilisasi dan harga. Sementara, analisis keekonomian Wind Farm 20 MW yang disampaikan diatas dimaksudkan hanya untuk memberi gambaran awal keekonomian pembangkit listrik energi angin. Sebagai perbandingan, Tabel 3 menunjukkan harga jual listrik energi angin dan lamanya kontrak di berbagai negara. Harga listrik energi angin di dunia berkisar antara 9-25 sen USD. Struktur harga pembelian listrik energi terbarukan oleh PLN mengandung faktor insentif untuk daerah Indonesia Timur. Khususnya untuk energi angin, meskipun kawasan Indonesia Timur mempunyai potensi yang besar dengan kecepatan angin rata di lokasi-lokasi prospek di Nusa Tenggara bisa mencapai 6,6 m/det tetapi kapasitas grid di kawasan tersebut umumnya kecil. Agar potensi besar tersebut dapat dimanfaatkan, mekanisme insentif melalui perbaikan infrastruktur perlu dipertimbangkan, antara lain: peningkatan kapasitas dan kualitas grid, kemudahan akses ke lokasi-lokasi prospek. Insentif melalui perbaikan infrastruktur tersebut tidak hanya akan memacu pemanfaatan energi angin atau ketenagalistrikan saja, tetapi juga kegiatan ekonomi yang terkena dampak positif perbaikan infrastruktur tersebut. 48 M&E, Vol. 12, No. 1, Maret 2014
Tabel 3. Harga jual listrik angin dunia [4] Kontrak (Th) USD/kWh Japan 20 0,226 Cyprus 20 0,224 Rhode Island 15 0,247 Nova Scotia 20 0,118 Bulgaria 15 0,,30 Slovenia 15 0,129 Ontario 20 0,103 Vermont 20 0,113 Uganda 20 0,124 Spain Maximum 20 0,122 Czech Republic 15 0,122 Germany 20 0,121 Greece Mainland 20 0,118 Luxembourg 15 0,111 France 15 0,111 Slovakia 15 0,109 Portugal 15 0,100 Ecuador 15 0,091 Ireland 15 0,090 5. KESIMPULAN DAN SARAN a. Potensi energi angin yang dapat dikomersialkan di Indonesia, meskipun terdapat hanya di beberapa kawasan, tetapi perkiraaan total daya yang dapat dibangkitkan mencapai 61.972 MW. b. Hasil analisis keekonomian menunjukkan faktor kecepatan angin memberi dampak signifikan keekonomian pembangit listrik tenaga angin c. Pembangunan windfarm umumnya hanya membutuhkan waktu 18 bulan, tetapi pengukuran potensi angin dilokasi prospek perlu dilakukan komprehensif yang biasanya membutuhkan waktu sedikitnya 24 bulan d. Windfarm 20 MW, pada lokasi dengan kecepatan angin 6,1 m/det. (h=50 m a.g.l), memberikan IRR 19% jika harga jual listrik yang dihasilkan sebesar 15,5 sen USD/kWh. e. Mekanisme insentif untuk memacu pemanfaatan energi angin, tidak hanya perlu dilakukan dengan penetapan harga beli listrik yang layak, tetapi juga melalui insentif infrastruktur, yaitu peningkatan kapasitas grid dan perbaikan kualitasnya, serta pembukaan akses ke lokasi prospek. UCAPAN TERIMA KASIH a. Pertamina atas kesediaan berbagi informasi dataset reanalysis 3TIER b. Dhany Haryanto, Dinas Pertambangan dan Energi Kabupaten Sukabumi, atas bantuannya dalam penyusunan peta potensi angin dengan kecepatan > 6 m/det. DAFTAR PUSTAKA [1] http://www.3tier.com/ [2] http://www.retscreen.net [3] P3TKEBTKE, 2008,Laporan Kegiatan Studi Potensi Angin. [4] http://www.wind-works.org/ [5] Peraturan Menteri ESDM No.4 tahun 2012 Potensi Energi Angin dan Kelayakan Harga Listrik... ; Verina J. Wargadalam 49