III. METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian model pengelolaan energi berbasis sumberdaya alam di pulau kecil
difokuskan kepada energi listrik. Penelitian dilaksanakan di gugus pulau Nusa Penida, Nusa Lembongan, dan Nusa Ceningan, yang merupakan salah satu kecamatan di wilayah
Kabupaten Klungkung, Propinsi Bali Gambar 3.1..
Gambar 3.1 Peta lokasi penelitian
Lokasi penelitian ditetapkan secara sengaja purposive dengan pertimbangan sebagai berikut :
a Sudah dilaksanakan rintisan pemanfaatan tenaga angin dan radiasi matahari sebagai sumber energi pembangkit listrik.
b Lokasi program pengembangan tanaman jarak pagar oleh PLN wilayah Bali.
Penelitian dilaksanakan selama 17 bulan mulai bulan April 2007 sampai dengan bulan Agustus 2008 dengan jadwal pelaksanaan seperti pada Lampiran 1.
3.2. Jenis dan Sumber Data Jenis data yang digunakan dalam membangun model pengelolaan energi berbasis
sumberdaya alam dan berwawasan lingkungan terdiri atas data primer dan data sekunder. Jenis dan cara pengumpulan data untuk masing-masing variabel seperti pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jenis dan cara pengumpulan data untuk masing-masing variabel
No. Peubah Jenis
Data Sumber
Cara Pengumpulan
1. Kecepatan angin Primer dan
sekunder Lapang dan laporan
Observasi dan kompilasi laporan
2. Intensitas radiasi
cahaya matahari Sekunder Laporan
Kompilasi laporan
3. Kesesuaian lahan
dan iklim pengembangan
tanaman BBN Primer dan
sekunder Lapang dan laporan
Analisis laboratorium dan kompilasi laporan
4. Emisi gas buang Primer
Lapang Observasi dan analisis
laboratorium 5. Jumlah penduduk
Sekunder Laporan
Kompilasi laporan 6. Kebutuhan energi
Primer dan sekunder
Masyarakat dan laporan
Survei dan kompilasi laporan
7. Penyediaan energi Primer dan
Sekunder Masyarakat dan
laporan Survei dan kompilasi
laporan 8. Harga input dan output Primer dan
Sekunder Masyarakat dan
laporan Survei dan kompilasi
laporan 9. Keterkaitan
antar elemen
Primer Pemangku kepentingan
Survei
Data primer diperoleh melalui survei, observasi lapang, dan analisis laboratorium. Data sekunder diperoleh dari PLN wilayah Bali, Dinas Pertanian, dan
lembaga terkait.
3.3. Rancangan Penelitian Berorientasi kepada tujuan penelitian, yaitu membangun model pengelolaan
energi berwawasan lingkungan di pulau kecil yang merepresentasikan integrasi berbagai elemen, maka pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pendekatan
sistem. Tahapan penelitian dirancang sebagai berikut :
3.3.1. Analisis Kebutuhan Penelitian dengan pendekatan sistem diawali dengan analisis kebutuhan. Analisis
ini menggambarkan kebutuhan dari masing-masing pemangku kepentingan dalam sistem
pengelolaan energi berbasis sumberdaya alam berwawasan lingkungan di pulau kecil, seperti yang disajikan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.3 Analisis kebutuhan pemangku kepentingan
No. Pemangku Kepentingan
Kebutuhan 1.
PLN Sumber energi untuk pembangkit listrik tersedia
secara kontinyu. 2.
Pemerintah Subsidi listrik berkurang.
Kelestarian sumberdaya alam dan lingkungan. 3.
Petani Kemudahan memperoleh sarana produksi
Harga jual hasil tanaman penghasil bahan bakar nabati tinggi.
4. Masyarakat
Kebutuhan energi terpenuhi dengan harga terjangkau.
Kesehatan lingkungan terjamin.
3.3.2. Identifikasi Sistem Identifikasi
sistem merupakan
suatu rantai hubungan antara pernyataan dari
kebutuhan-kebutuhan dengan pernyataan khusus dari masalah yang harus dipecahkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Dalam kasus pengelolaan energi berwawasan
lingkungan di pulau kecil, hubungan tersebut digambarkan dalam bentuk diagram lingkar sebab akibat causal loop seperti pada Gambar 3.2.
+
Kesesuaian lahan
areal pengembangan
Jumlah KK Ketersediaan
benih
Konservasi lahan
Kebijakan Pemerintah
Pemenuhan kebutuhan energi
Pemakaian energi
Produksi BBN
+ +
Lahan kritis
+ -
-
+
+ +
+
Pemanfaatan Tenaga Angin
Pemanfaatan Radiasi Matahari
+ +
+ +
-
Jumlah Industri
Penyediaan BBM
+
+
+
Gambar 3.2 Diagram lingkar sebab akibat sistem pengelolaan energi berwawasan lingkungan di pulau kecil
Selanjutnya diagram lingkar diinterpretasikan ke dalam diagram input-output. Informasi yang tersedia dikategorikan ke dalam 3 golongan yaitu : peubah input, peubah
output, dan parameter-parameter yang membatasi struktur sistem Gambar 3.3.
Pengelolaan Energi berwawasan Lingkungan di
Pulau Kecil
Input Tak Terkendali
- Tingkat bunga bank - Kesesuaian lahan
Input Terkendali
- Teknologi pemanfaatan SDA - Harga jual listrik
- Harga BBN
Manajemen pengendalian
Output Dikehendaki
Kawasan mandiri energi di pulau-pulau kecil
Output Tak Dikehendaki
- Pendapatan petani berkurang - Degradasi SDA dan lingkungan
Input Lingkungan
- Iklim - Kebijakan Pemerintah
Gambar 3.3 Diagram input-output sistem pengelolaan energi berbasis SDA
3.3.3. Formulasi Masalah Pemanfaatan sumberdaya di pulau-pulau kecil tentu diharapkan memberikan
manfaat bagi masyarakat setempat. Oleh karena itu diperlukan manajemen yang mampu membangkitkan motivasi masyarakat untuk berpartisipasi pada setiap tahapan
pengelolaan, sehingga timbul rasa memiliki dan kepedulian untuk menjaga keberlanjutannya. Peran pemerintah sebagai fasilitator yang berwenang melakukan
pengaturan dalam pengelolaan sumberdaya alam untuk kepentingan seluas-luasnya kesejahteraan masyarakat, perlu mengambil posisi yang tepat. Kebijakan yang ditetapkan
seyogyanya mengacu kepada azas optimasi baik dari segi ekonomi, sosial, maupun lingkungan. Dalam kasus pemenuhan kebutuhan listrik di pulau kecil Nusa Penida yang
sebagian besar wilayahnya merupakan lahan marginal, diperlukan manajemen yang mampu memanfaatkan sumberdaya angin, cahaya matahari, dan lahan marginal sebagai
sumber energi pembangkit listrik, sekaligus berfungsi sebagai model konservasi
sumberdaya. Diagram alir manajemen pemenuhan kebutuhan listrik berbasis sumberdaya lokal berwawasan lingkungan di Nusa Penida disajikan pada Gambar 3.4.
KEBUTUHAN ENERGI NASIONAL MENINGKAT
PENINGKATAN JUMLAH
PENDUDUK STOK BBM NASIONAL
TERBATAS IMPOR BBM
HARGA DOMESTIK
PENGELOLAAN ENERGI DI PULAU
KECIL DAYA BELI MASY
RENDAH HARGA DI PULAU
KECIL TINGGI
KELEMBAGAAN
•
Partisipasi Masy
•
Koordinasi antar subsektor
DAMPAK LINGKUNGAN
•
Degradasi Lahan
•
Emisi MENGURANGI
KETERGANTUNGAN
PENINGKATAN HARGA DUNIA
•
POTENSI
•
TEKNOLOGI
•
INVESTASI KRISIS BBM DI
PULAU KECIL
MODEL PENGELOLAAN
ENERGI DI PULAU KECIL
SUMBER ENERGI LOKAL
Gambar 3.4 Formulasi masalah pengelolaan energi di plau-pulau kecil
3.3.4. Teknik Analisis Bertitik tolak dari tujuan penelitian, maka pembangunan model pengelolaan
energi berwawasan lingkungan di pulau kecil didahului dengan analisis terhadap : 1 Potensi sumber energi terbarukan
2 Neraca energi 3 Kelayakan finansial pemanfaatan sumber energi terbarukan
4 Dampak lingkungan 5 Keterkaitan antar elemen dalam pengelolaan energi
Teknik analisis yang digunakan untuk masing-masing aspek seperti dikemukakan pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4 Teknik analisis untuk masing-masing aspek dalam model pengelolaan energi
Aspek Kajian Data yang Diperlukan
Teknik Analisis
Ppotensi sumber energi terbarukan
Kecepatan dan sebaran angin secara temporal, radiasi matahari, kesesuaian lahan dan iklim untuk
pengembangan tanaman penghasil BBN, Deskriptif, analisis
kesesuaian lahan dan iklim.
Neraca energi Perkembangan jumlah penduduk, konsumsi
energiKK, jenis dan sumber energi, jumlah pasokan,
Analisis pertumbuhan. Kelayakan finansial
pemanfaatan sumber energi terbarukan
Volume dan harga input, volume dan harga output, tingkat bunga bank, spesifikasi teknis pengelolaan
sumberdaya. Analisis finansial
NPV, BC dan IRR Dampak lingkungan
Emisi gas buang, potensi limbah, penghematan bahan bakar.
Beban lingkungan dari gas buang pembangkit
listrik Keterkaitan antar
elemen dalam pengelolaan energi
Elemen tujuan dan kendala dalam pengelolaan energi
Interpretative Structural Modeling.
Tahapan analisis untuk masing-masing aspek sebagai berikut : a. Potensi Sumber Energi Terbarukan
Analisis ini digunakan untuk memproyeksikan ketersediaan sumberdaya alam lokal sebagai sumber energi. Aspek yang dianalisis terdiri atas kecepatan dan sebaran
angin secara temporal, radiasi matahari, dan luas lahan potensial untuk pengembangan tanaman penghasil BBN. Diagram alir analisis potensi sumber energi terbarukan seperti
pada Gambar 3.6.
Data kecepatan angin, radiasi matahari, karakteristik lahan dan iklim
Mulai
Deskripsi sebaran tenaga angin dan matahari secara temporal, kesesuaian lahan dan iklim untuk pengembangan tanaman BBN
Proyeksi tenaga angin, matahari dan produksi BBN untuk pembangkit listrik
Koefisien pertumbuhan energi terbarukan
Gambar 3.6 Diagram alir analisis potensi energi terbarukan
b. Neraca Energi Neraca energi digunakan untuk memproyeksikan tingkat pemenuhan energi
berdasarkan perkembangan konsumsi energi pada tiap sektor, dan pasokan setiap jenis sumber energi. Diagram alir analisis neraca energi seperti pada Gambar 3.5.
Data pemakaian energi Data daya mampu sumber energi
Mulai
Pertumbuhan kebutuhan energi. Perkembangan pasokan energi
Proyeksi kebutuhan dan pasokan energi
Kaji akurasi proyeksi kebutuhan dan pasokan energi menggunakan selang kepercayaan R
2
R
2
memuaskan Tidak
Ya
Koefisien pertumbuhan kebutuhan dan pasokan
energi
Gambar 3.5 Diagram alir analisis neraca energi c. Kelayakan Finansial
Analisis ini digunakan untuk menilai kelayakan pengembangan energi berbasis sumberdaya lokal di pulau kecil dengan kriteria investasi yang terdiri atas NPV, BC, dan
IRR. Diagram alir analisis kelayakan finansial seperti pada Gambar 3.7.
volume dan harga input, volume dan harga output, tingkat bunga bank, spesifikasi teknis
pengolahan sumberdaya. Mulai
Hitung
NPV, BC, IRR, dan BEP
Evaluasi kelayakan NPV positif, BC1, IRRtingkat bunga bank.
Layak ? Ya
Tidak
Ya
Kriteria kelayakan pemanfaatan sumber
energi di pulau-pulau kecil
Gambar 3.7 Diagram alir analisis kelayakan finansial d. Dampak Lingkungan
Analisis ini digunakan untuk menganalisis beban lingkungan dari emisi pembakaran BBM dan BBN terutama kandungan CO, NO
2
, SO
2
dan partikel debu. Dalam analisis beban lingkungan dilakukan perhitungan selisih emisi BBM terhadap
emisi BBN. Pengukuran gas pencemar udara meliputi tahapan pengukuran di lapang dan analisis di laboratorium. Metode pengukuran yang digunakan adalah metode
pararosanilin untuk SO
2
dan metode Saltzman untuk NO
2
, sedangkan untuk gas CO diukur menggunakan detektor tabung gelas dengan pembacaan langsung.
• Pengukuran di lapang Gas SO
2
dan NO
2
diserap dengan cairan kimia sesuai dengan metode analisis yang digunakan, sebagai berikut :
SO
2
: ke dalam gelas pencontoh gas impinger dimasukkan 10 ml larutan TMC 0,04 M, kemudian dimasukkan sekitar 0,4 µg larutan SO
2
ditambah 10 ml
HCl 6 M. Selanjutnya ke dalam larutan tersebut dialirkan gas buang dari cerobong genset dengan laju 0,5 lmenit selama 1 jam.
NO
2
: ke dalam impinger dimasukkan pereaksi Griess-Saltzman dan dialirkan gas buang dari genset dengan laju 0,4 lmenit selama 1 jam.
CO : gas buang dari genset dialirkan ke detektor tabung gelas sebanyak 100 ml menggunakan pompa udara. Kandungan CO ditunjukkan dengan perubahan
warna pada skala gelas tersebut. • Analisis laboratorium
SO
2
: setelah pengukuran di lapang, cairan enyerap SO
2
dari impinger dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml, ditambahkan 1 ml larutan asam sulfamat 0,6,
biarkan selama 5 menit. Tambahkan 2 ml larutan formaldehid dan 1 ml larutan kerja pararosanilin, volume dijadikan 25 ml. Absorbansi diukr pada
panjang gelombang 540 nm. Penentuan konsentrasi SO
2
dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran tersebut dengan kurva standar.
Untuk membuat kurva standar, ke dalam 6 buah labu ukur 25 ml dimasukkan masing-masing 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan 2,5 ml larutan SO
2
–TCM 10 µg tambahkan 10 ml larutan penyerap TCM 0,04 M dan 1 ml asam sulfamat
0,6. Selanjutnya ditambahkan 2 ml larutan formaldehid dan 1 ml larutan pararosanilin, dan volume dijadikan 25 ml. Biarkan larutan selama 30 menit
dan selanjutnya masing-masing larutan dalam labu ukur diukur absorbansinya pada panjang gelombang 540 nm, dan dibuat kurva standar.
NO
2
: Setelah pengukuran di lapang, larutan penyerap NO
2
yaitu pereaksi Griess- Saltzman
yang sudah menyerap NO
2
diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm. Dengan mengunakan kurva standar, maka dapat
ditentukan jumlah NO
2
yang diserap, dengan mengetahui laju aliran gas buang dan lama pengukuran di lapang, maka dapat ditentukan kandungan
NO
2
pada gas buang. • Evaluasi beban lingkungan
Untuk menilai perubahan beban lingkungan sebagai akibat pemanfaatan sumber energi terbarukan, dilakukan penghitungan selisih konsentrasi CO, NOx, SOx, dan
partikel debu dari PLTB, PLTS dan bahan bakar nabati terhadap bahan bakar solar
berdasarkan kontribusi masing-masing sumber energi terhadap produksi listrik unit jaringan Nusa Penida.
f. Keterkaitan antar elemen Analisis ini digunakan untuk mengidentifikasi hubungan antar elemen dan
mengembangkan kelembagaan untuk pengelolaan energi di pulau kecil. Diagram alir analisis keterkaitan antar elemen seperti pada Gambar 3.8.
Mulai
Hubungan kontekstual antar elemen Structural Self Interaction Matrix SSIM
Identifikasi elemen dalam sistem pengelolaan energi di pulau kecil
Perubahan simbolik matrik SSIM menjadi matrik biner Reachability Matrix
Klasifikasi elemen ke dalam level yang berbeda dari struktur ISM Level Partitioning
Pengelompokan elemen dalam level yang sama Canonical Matrix Pemindahan semua transitivitas menjadi bentuk digraph
Model Struktural ISM
Rancangan kelembagaan pengelolaan energi
Gambar 3.8 Diagram alir analisis keterkaitan antar elemen 3.3.5. Permodelan Sistem
Model yang dibangun menggambarkan abstraksi dari obyek atau situasi aktual yang memperlihatkan hubungan-hubungan langsung atau tidak langsung serta kaitan
timbal balik setiap aspek yang terkait dalam pengelolaan energi di pulau kecil. Untuk kasus Nusa Penida, model yang dibangun terdiri atas 3 submodel, yaitu 1 submodel
potensi sumber energi terbarukan, 2 submodel neraca energi, dan 3 submodel dampak
lingkungan. Hasil kajian mengenai kelayakan finansial dan keterkaitan antar elemen merupakan faktor kondisional yang juga dapat dijadikan komponen kebijakan dalam
simulasi model. Dengan pendekatan model dinamis dapat dilakukan simulasi terhadap peubah-peubah yang diinginkan, sehingga pengguna mendapat beberapa alternatif
keputusan yang diperlukan dalam pengelolaan energi berwawasan lingkungan di pulau- pulau kecil.
3.3.6. Validasi Model Validasi model dilakukan terhadap kinerja atau keluaran model, yaitu
membandingkan hasil keluaran model dan data lapangan. Validasi kinerja dapat dilakukan dengan memverifikasi data lapangan berdasarkan standar penyimpangan data
root mean square error pada masing-masing level keluaran model dengan tingkat
perbedaan maksimal dari nilai rata-rata data empirik sebesar 10 berdasarkan persamaan Ortiz et al., 2005:
................................................................................................3
∑
=
E
=
−
n j
j ij
i
T P
n
1 2
1 Keterangan :
E
i
= Standar
penyimpangan RMSE
n =
Jumlah simulasi
P
ij
= Nilai data simulasi T
j
= Nilai rata-rata data empirik Model dinyatakan valid jika hasil pengujian verifikasi sesuai dengan data
lapangan. Hasilnya dianggap dapat digunakan untuk mensimulasikan atau memproyeksikan keadaan yang diperkirakan terjadi di masa mendatang. Dengan
berkembangnya ilmu pengetahuan dan kebutuhan lainnya, maka verifikasi dan validasi bisa dikembangkan menjadi sebuah langkah sistematis yang berupaya untuk memberikan
umpan balik pada model konseptual sehingga dapat dilakukan perbaikan sebelum
diimplementasikan Eriyatno dan Sofyar, 2007.
3.3.7. lmplementasi Model Model diimplementasikan untuk melakukan proyeksi terhadap pemenuhan
kebutuhan energi, substitusi energi terbarukan terhadap BBM, dan penurunan beban lingkungan di masa mendatang. Berdasarkan hasil proyeksi, dilakukan simulasi faktor
kondisional dan kebijakan untuk mencapai pemenuhan kebutuhan energi secara
berkesinambungan.
IV. POTENSI SUMBER ENERGI TERBARUKAN 4.1. Angin
Kategori