Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik

Perlengkapan sistem tenaga listrik merupakan mata kuliah pilihan program studi teknik elektro untuk keminatan sistem tenaga listrik. Mata kuliah ini memiliki bobot sebanyak 3 SKS.
Inti Pembahasan dari mata kuliah ini adalah pembahasan tentang komponen pendukung dalam pengoperasian sistem tenaga listrik. Materi Meliputi:
1. Pengantar: Berisi tentang silabus dan overview sistem tenaga listrik
2. Pemutus Daya atau lebih dikenal dengan Circuit Breaker
3. Sakelar Pemusah atau lebih dikenal dengan Disconnecting Switch
4. Pelindung Tegangan Tinggi
5. Transformator Tegangan atau Potential Transfomer
6. Transformator Arus atau Current Transformer
7. Pengoperasial Sistem Tenaga Listrik

Materi selengkapnya dapat di unduh di sini.

Materi pembahasan di atas merupakan rangkuman dari berbagai buku referensi. Hal ini dikarenakan saat ini belum tersedi buku referensi khusus yang membahasa tentang Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik.
Beberapa referensi yang digunakan antara lain:
 E. Kuffel, W.S. Zaengl, and J. Kuffel, High Voltage Engineering: Fundamentals, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, 2000.
 P. Gill, Electrical Power Equipment Maintenance and Testing, 2nd ed., CRC Press, 2008.
 H.M. Ryan (ed.), High Voltage Engineering and Testing, 2nd ed., London : Institution of Electrical Engineers, c2001.
 R.E. James and Q. Su, Condition Assessment of High Voltage Insulation in Power System Equipment, IET, 2008.
 T.J. Gallagher and A.J. Pearmain, High voltage: measurement, testing, and design, Chichester [Sussex] ; New York : Wiley, c1983.
 J.D. Glover, and M. Sarma, Power System Analysis and Design, 3rd ed., PWS Publishers, 2001.
 B.M. Weedy, and B. Cory, Electric Power Systems, 4th edition, Wiley, 1998.
 N. Mohan, First Course on Power Systems, Minneapolis, 2006.
 T.R. Bosela, Electrical Power System Technology, Prentice-Hall, 1997.
 J. Eaton, and E. Cohen, Electric Power Transmission Systems, 2nd ed., Prentice-Hall.
 M.E. El-Hawary, Electrical Power System Design and Analysis, Prentice-Hall, 1983.
 T. Gonen, Electric Power Distribution System Engineering, McGraw-Hill, 1986.
 P. Hasse, Overvoltage Protection in Low Voltage Systems, Peter Peregrinus, 1992.
 F. Kussy, and J. Warren, Design Fundamentals for Low Voltage Distribution and Control, Marcel Dekker, 1987.
 N.H. Malik, et al, Electrical Insulation in Power Systems, Marcel Dekker, 1998.
 J.C. Whitaker, AC Power Systems Handbook, CRC Press, 1991.

Peran Energi Terbarukan di Daerah Istimewa Yogyakarta dalam Penyediaan Energi Listrik dan Penurunan Emisi CO2

Pendahuluan

Daerah Istimewa Yogyakarta (DIY) merupakan provinsi tanpa sumber energi listrik dengan sistem pembangkit listrik konvensional. Di Provinsi DIY tidak ada pembangkit listrik skala kecil, menengah dan besar yang digunakan untuk penyediaan kebutuhan energi listrik. Kebutuhan energi listrik di DIY disuplai dari luar provinsi, yaitu dari pembangkit-pembangkit listrik yang berada di Jawa Tengah, Jawa Barat dan Jawa Timur melalui sistem interkoneksi Jawa-Madura-Bali (JAMALI).

Di lain pihak, Provinsi DIY memiliki potensi sumber-sumber energi terbarukan yang dapat dioptimalkan dalam penyediaan energi listrik. Potensi-potensi sumber energi terbarukan yang ada di Provinsi DIY antara lain adalah radiasi matahari, energi angin, dan Micro Hydro Power Plant (MHPP). Potensi radiasi matahari di Provinsi DIY adalah 4,8 kWh/m2/hari. Kecepatan  angin yang ada di sepanjang pantai Provinsi DIY adalah 4 s.d. 5 m/detik. Potensi keseluruhan MHPP yang ada di Provinsi DIY adalah 1.188,6 kW.

Sebuah model pengembangan energi terbarukan sebagai penyediaan energi listrik dapat dikembangkan menggunakan perangkat lunak Longe-range Energy Alternative Planning (LEAP). Dengan menggunakan LEAP, potensi energi terbarukan yang ada disimulasikan sebagai energi primer yang digunakan dalam pembangkitan energi listik di Provinsi DIY. Kontribusi energi terbarukan dalam penyediaan energi listrik dan perannya dalam menekan pertumbuhan emisi CO2 dapat dijabarkan secara detail dari hasil simulasi LEAP.

Berdasarkan data yang diperoleh dari statistik PLN tahun 2008, jumlah pelanggan listrik berdasarkan kelompok pelanggan dapat dilihat pada Gambar 1. Dari Gambar 1 terlihat bahwa pelanggan listrik di Provinsi DIY sangat didominasi oleh pelanggan dari kelompok rumah tangga, yaitu sebanyak 717.270 pelanggan. Pelanggan dari kelompok bisnis dan sosial berturut-turut adalah sebanyak 28.844 dan 18.941 pelanggan. Sektor publik memiliki jumlah pelanggan sebanyak 4.778. Kelompok pelanggan industri merupakan kelompok pelanggan dengan jumlah pelanggan paling sedikit, yaitu sebanyak 460 pelanggan.

Gambar 1. Jumlah pelanggan listrik berdasarkan kelompok pelanggan.

Jumlah keluruhan daya tersambung di Provinsi DIY tahun 2008 adalah sebesar 882,48 MVA. Daya tersambung untuk masing-masing kelompok pelanggan diperlihatkan pada Gambar 2. Daya tersambung kelompok rumah tangga adalah sebesar 541,10 MVA, diikuti oleh kelompok bisnis, kelompok industri dan sosial berturut-turut adalah sebesar 167,57 MVA, 85,00 MVA dan 50,80 MVA.

Gambar 2. Jumlah daya terpasang berdasarkan kelompok pelanggan.

Penggunaan energi listrik untuk setiap kelompok pelanggan diperlihatkan pada Gambar 3. Kelompok rumah tangga merupakan kelompok pelanggan dengan penggunaan energi listrik terbesar di tahun 2008, yaitu sebesar 867,15 GWh. Kelompok bisnis dan industri menggunakan energi listrik pada tahun yang sama berturut-turut sebesar 333,75 GWh dan 193,21 GWh. Kelompok pelanggan sosial hanya menggunakan energi listrik sebesar 100,74 GWh di tahun 2008, sedangkan penggunaan energi listrik sektor publik sebesar 83,61 GWh.

Gambar 3. Penggunaan energi listrik berdasarkan kelompok pelanggan.

Asumsi Model LEAP

Model energi yang disusun terdiri dari dua buah skenario, yaitu skenario Business as Ususal (BAU) dan skenario Diversifikasi (DIV). Skenario BAU merupakan skenario yang didasarkan pada keadaan yang berlaku di tahun dasar simulasi dari segi pola konsumsi serta kebijakan-kebijakan pemerintah yang berkaitan dengan sektor energi. Di dalam skenario DIV, peran energi terbarukan dalam penyediaan energi listrik diikutsertakan dalam model energi.

Variable Penggerak

Pertumbuhan penduduk diasumsikan berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan oleh Badan Koordinasi Keluarga Berencana Nasional (BKKBN). Pertumbuhan penduduk di Provinsi DIY hasil perhitungan BKKBN. Pertumbuhan PDRB di akhir tahun simulasi sebesar 6 %. Pertumbuhan PDRB ini didasarkan pada skenario optimis di dalam Rencana Umum Ketenagalistrikan Daerah (RUKD) tahun 2003.

Selain paramater penggerak yang berupa pertumbuhan penduduk dan PDRB, rasio elektrifikasi juga merupakan parameter penggerak yang sangat menentukan konsumsi energi listrik. Rasio elektrifikasi diasumsikan mencapai 100 % di tahun 2020 sesuai dengan target PLN.

Kontribusi Energi Terbarukan

Skenario pengembangan energi terbarukan diutamakan pada potensi MHPP, energi angin, dan energi radiasi matahari. Berdasarkan roadmap di dalam Rencana Umum Energi Daerah (RUED) Provinsi DIY, pengembangan MHPP akan dimulai pada tahun 2010 secara bertahap dengan target maksimal seluruh potensi yang ada dapat digunakan sebagai MHPP.

Potensi energi angin yang potensial untuk dikembangkan adalah potensi energi angin yang terdapat di sepanjang pantai selatan. Potensi energi angin di sepanjang pantai selatan adalah sampai dengan 10 MW dan khusus di pantai Sundak, Srandakan, Baron, dan Samas potensi energi angin dapat mencapai 10 MW – 100 MW.

Pengembangan energi radiasi matahari sebagai penyedia energi listrik diarahkan sebagai solar home system (SHS). Penggunaan SHS ditujukan untuk keluarga dengan kelompok pendapatan menengah dan 20 % teratas. Target penggunaan SHS yang ada di dalam RUED di tahun 2010 adalah sebesar 30 % dari pelanggan R2 dan R3 atau sebesar 11,50 MW. Pertumbuhan kapasitas SHS ditargetkan setara dengan pertumbuhan penduduk untuk kedua kelompok pendapatan tersebut, yaitu sebesar 0,69 % di antara tahun 2010 – 2025.

Emisi CO2 dari sumber energi terbarukan

Emisi CO2 yang dihasilkan dari implementasi energi terbarukan sebagai penyedia energi listrik dapat dilihat hasil studi yang dilakukan oleh Lenzen, 2008.  Emisi CO2 ini merupakan emisi life cycle dari setiap teknologi energi terbarukan sebagai pembangkit listrik.

Hasil Simulasi Model LEAP

Proyeksi Kebutuhan Energi Listrik

Hasil simulasi kebutuhan energi listrik di Provinsi DIY untuk setiap sektor diperlihatkan pada Gambar 4. Pertumbuhan kebutuhan energi listrik rata-rata per tahun selama periode simulasi adalah sebesar 3,7 %. Dengan pertumbuhan ini, kebutuhan energi listrik di akhir tahun simulasi (2025) adalah sebesar 2.792,56 GWh.

Pertumbuhan kebutuhan energi listrik rata-rata per tahun selama periode simulasi untuk setiap sektor adalah 1,48 % untuk sektor rumah tangga, 5,54 % untuk sektor bisnis dan industri. Sedangkan kebutuhan energi listrik untuk setiap sektor di tahun 2025 adalah sebesar 1.011,42 GWh untuk sektor rumah tangga, 1.298,17 GWh untuk sektor bisnis, dan 482,96 GWh untuk sektor industri. Dari hasil simulasi pada Gambar 4 terlihat bahwa kebutuhan energi listrik di akhir tahun simulasi lebih didominasi oleh sektor bisnis.

Gambar 4. Hasil proyeksi permintaan energi listrik berdasarkan sektor aktivitas.

Hasil Simulasi Pengembangan Energi Terbarukan

Kapasitas pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan dan besar energi listrik yang dibangkitkan diilustrasikan pada Gambar 5 dan Gambar 6. Kapasitas dan energi yang dibangkitkan tersebut diperoleh berdasarkan asumsi-asumsi pengembangan energi terbarukan yang telah ditentukan. Dalam skenario diversifikasi, energi terbarukan dengan sumber energi radiasi matahari, energi angin, dan MHPP mulai dikembangkan pada tahun 2010. Di tahun 2010, PLTS yang dikembangkan adalah sebesar 11,50 MW. PLTAngin dan PLTMH dikembangkan berturut-turut sebesar 10 MW dan 0,70 MW. Sebagai hasil asumsi pengembangan PLTS, 12,70 MW PLTS akan dikembangkan di tahun 2025 di sektor sumah tangga di kelompok pendapatan menengah dan 20 % teratas. Pengembangan PLTAngin di tahun 2025 mencapai kapasitas sebesar 30 MW. Pengembangan PLMH di tahun 2025 mencapai 1.8 MW dengan asumsi seluruh potensi kapasitas MHPP di Provinsi DIY dapat dikembangkan.

Pada Gambar 6 tampak bahwa pada tahun 2010, total energi listrik yang dihasilkan dari pembangkit dengan sumber energi terbarukan  adalah sebesar 194,47 GWh. Sedangkan di tahun 2025, energi listrik yang dihasilkan dari ketiga pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan sebesar 389,82 GWh.

Peran sumber energi terbarukan dalam penyediaan energi listrik di Provinsi DIY diperlihatkan pada Gambar 7. Di dalam Gambar 7 terlihat bahwa sebagian kebutuhan energi listrik dari tahun 2010 sampai tahun 2025 diperoleh dari output pembangkit listrik PLTS, PLTAngin, dan PLTMH. Kontribusi rata-rata dari tahun 2010 – 2025 dari ketiga jenis pembangkit ini adalah sebesar 11,86 % dari keseluruhan kebutuhan energi listrik pada inverval tahun yang sama.

Gambar 5. Pengembangan kapasitas pembangkit listrik dari energi terbarukan.

Gambar 6. Energi listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik energi terbarukan.

Gambar 7. Peran energi terbarukan dalam penyediaan energi listrik di DIY.

Peran Energi Terbarukan dalam Penurunan Emisi CO2

Gambar 8 memperlihatkan grafik emisi CO2 dari aktivitas pembangkitan energi listrik. Dari gambar tersebut terlihat bahwa emisi CO2 yang dihasilkan oleh PLN untuk membangkitkan energi listrik yang digunakan di Provinsi DIY tanpa peran sumber energi terbarukan lebih tinggi jika dibandingkan dengan pembangkitan energi listrik dengan melibatkan sumber energi terbarukan. Di tahun 2010, emisi CO2 yang dihasilkan tanpa keterlibatkan energi terbarukan adalah sebesar 1,155.43 ribu Ton CO2 dan menjadi 2,007.88 ribu Ton CO2 di tahun 2025. Dengan dikembangkannya PLTS, PLTAnign, dan PLTMH di tahun 2010, emisi CO2 yang dihasilkan adalah sebesar 1,018.15 Ribu Ton CO2 dan menjadi 1,734.02 Ribu Ton CO2 di tahun 2025. Dalam interval 2010 – 2025, rata-rata penurunan emisi CO2 dengan keterlibatan sumber energi terbarukan adalah sebesar 11,62 %. Tanpa keterlibatan energi terbarukan, pertumbuhan emisi CO2 di tahun 2025 mencapai 4,04% per tahun. Dengan keterlibatan energi terbarukan, pertumbuhan emisi CO2 di tahun 2025 dapat ditekan menjadi 0,85 % per tahun.

Gambar 8. Peran energi terbarukan dalam penurunan Emisi CO2.

Publikasi Lengkap dapat dilihat pada: 1689-2757-1-PB