Pembangkit Listrik Tenaga Angin Surya da
TUGAS MATAKULIAH
SUMBER ENERGI NON KONVENSIONAL
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN,
SURYA, DAN HYBRID
DISUSUN OLEH :
NAMA : MUH. RAIS
NIM : D411 11 005
SUB-PRODI : TEKNIK ENERGI LISTRIK
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2016
A. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN
Energi angin merupakan salah satu potensi energi terbarukan yang dapat memberikan
kontribusi signifikan terhadap kebutuhan energi listrik domestik, khususnya wilayah
terpencil.Pembangkit energi angin yang biasa disebut Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini
bebas polusi dan sumber energinya yaitu angin tersedia di mana pun, maka pembangkit ini
dapat menjawab masalah lingkungan hidup dan ketersediaan sumber energi.
Dari data Blueprint Energi Nasional, Departemen ESDM RI dapat dilihat bahwa
potensi PLTB di Indonesia sangat menarik untuk dikembangkan karena dari potensi sebesar
9,29 GW, baru sekitar 0,5 GW yang dikembangkan, yang berarti baru sekitar 5,38%. Secara
implisit, hal ini menyiratkan bahwa jumlah penelitian dan jumlah peneliti yang tertarik
mengembangkan teknologi ini masih sangat sedikit. Prospek pengembangan teknologi ini
masih sangat tinggi. Beberapa wilayah di Indonesia disinyalir dapat berkontribusi besar
terhadap penggunaan pembangkit listrik tenaga angin diantaranya wilayah NTT, Maluku, dan
beberapa wilayah Indonesia bagian timur. Namun dari survey dan studi literatur dari
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), pengembangan teknologi
Pembangkit listrik Tenaga Angin di Indonesia menghadapi beberapa masalah penting yang
harus dipecahkan karena menghambat pengembangan dan mengurangi minat masyarakat
untuk memakai energi angin ini, yaitu:
1. Rendahnya distribusi kecepatan angin di Indonesia. Daerah di Indonesia rata-rata hanya
memiliki kecepatan angin pada kisaran 2,5 – 6 m/s.
2. Besarnya fluktuasi kecepatan angin di Indonesia. Yang berarti profil kecepatan angin selalu
berubah secara drastis dengan interval yang cepat.
Peta persebaran potensi angin Indonesia. Dapat dilihat bahwa distribusi kecepatannya
relatif rendah. Dengan rata-rata kecepatan angin yang rendah, generator yang dipasang harus
dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang rendah (yang
kemungkinan terjadinya paling besar). Masalahnya, karena fluktuasi kecepatan angin di
Indonesia cukup besar, kecepatan angin sering melonjak tinggi selama beberapa saat. Jika
kita merancang generator untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin rendah,
generator tidak akan kuat menahan kecepatan angin yang tinggi. Akibatnya generator akan
rusak.
Maka dari itu, biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia tidak dirancang
untuk berputar secara optimal pada kecepatan rendah yang kemungkinan terjadinya paling
besar tersebut. Biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia dirancang untuk berputar
secara optimal pada kecepatan angin yang sedikit lebih tinggi daripada kecepatan rendah
yang dimaksud tadi.
Namun solusi ini menghadapi masalah baru yaitu turbin tidak akan berputar dengan
baik pada kecepatan yang sangat rendah (yang sering terjadi juga karena besarnya fluktuasi).
Akibatnya daya tidak terbangkitkan pada kecepatan rendah. Maka sistem turbin angin di
Indonesia sering tidak menghasilkan daya (karena kecepatan sangat rendah cukup sering
terjadi).
B. PEMBANGKIL LISTRIK TENAGA SURYA
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Indonesia, paling populer digunakan
untuk listrik pedesaan (terpencil), system seperti ini populer dengan sebutan SHS (Solar
Home System). SHS umumnya berupa system berskala kecil, dengan menggunakan modul
surya 50-100 Wp (Watt Peak) dan menghasilkan listrik harian sebesar 150-300 Wh. Karena
skalanya yang kecil, system DC (direct current) lebih disukai, untuk menghindari losses dan
self consumption akibat digunakannya inverter.
Konfigurasi SHS seperti diagram dibawah ini:
Karena systemnya yang kecil dan dipasang secara desentralisasi (satu rumah satu
pembangkit, sehingga tidak memerlukan jaringan distribusi) SHS ideal digunakan untuk
listrik di pedesaan dimana jarak rumah satu dengan lainnya berjauhan, dan keperluan
listriknya relatif kecil, yakni hanya untuk memenuhi kebutuhan dasar (lampu). Meskipun
secara pengertian SHS dapat saja berupa system yang besar (sejauh masih digunakan untuk
listrik rumah), namun kebanyakan orang cenderung tidak menggunakan istilah SHS untuk
system yang menggunakan modul lebih besar dari 100Wp (atau produksi energi harian
>400Wh). Kecilnya listrik yang dapat disediakan oleh SHS (kecil menurut definisi orang kota
yang sering menggunakan listrik jauh diatas produksi SHS, padahal bagi orang desa listrik
sejumlah itu sangat bermanfaat, karena dibandingkan lampu minyak tanah, yakni lampu
teplok/petromak), ditambah lagi dengan relatif sulitnya mencari peralatan elektronik rumah
tangga (TV, Radio/Tape dll) yang menggunakan system DC, membuat SHS tidak menarik
untuk penggunaan di desa-desa dekat kota atau di perkotaan, dimana kebutuhan listrik sudah
tidak melulu hanya untuk lampu penerangan.
Meskipun belum ada batasan yang jelas, PLTS yang menggunakan modul surya lebih
dari 100Wp (Output energi >400Wh), dan oleh karenanya lebih memungkinkan digunakan
system AC (Alternating current; karena listrik yang dapat digunakan setelah dikurangi losses
dan self consumption inverter masih cukup memadai), dalam tulisan ini, termasuk dalam
kategori PLTS skala menengah-besar. PLTS pada skala ini umumnya tidak lagi menggunakan
system desentralisasi, tetapi menggunakan system sentralisasi ( dus menggunakan jaringan
distribusi), dan dikombinasikan dengan system pembangkit lainnya.
Keunggulan terpenting dari penggunaan PLTS adalah:
1. Tergolong kedalam sumber energy terbarukan dan ramah lingkungan.
2. Tidak memerlukan biaya maintenance dan biaya operasi.
3. Memiliki umur tek nis lebih dari 30 tahun.
C. PEMBANGKIT LISTRIK HYBRID
Pembangkit listrik hybrid merupakan gabungan sistem pembangkitan dengan
memanfaatkan sumber-sumber energi yang bermacam-macam seperti energi aliran air (hydro
power), energi angin (wind energy), energi matahari (solar energy), energi biogas (biogas
energy), dan energi panas bumi (geothermal energy).
Sumber energi terbarukan, pada prinsipnya, merupakan sumber daya alam non fossil
yang dapat diperbarui dan apabila dikelola dengan baik akan dapat menjadi sumber energi
listrik yang melimpah dan tidak akan habis dalam jangka waktu yang sangat lama. Beberapa
sumber energi yang dikategorikan sebagai sumber energi terbarukan adalah energi biomassa,
energi biogas, energi panas bumi, energi angin, energi surya, energi air, dan energi nuklir
[Tim Peneliti, Deptamben Sul-Sel, 2006]. Jika dibandingkan dengan pemanfaatan energi fosil
sampai saat ini maka pemberdayaan potensi energi terbarukan tergolong masih sangat kecil
khususnya energi-energi alternatif. Untuk itu perlu upaya peningkatan pemberdayaan energi
terbarukan, terutama untuk mendukung program pengembangan energi nasional salah
satunya sebagai salah satu sumber energi listrik yang sangat potensial di masa depan.
Di banyak negara maju pemanfaatan sumber energi terbarukan sebagai salah satu
sumber energi listrik alternatif telah meningkat secara pesat. Hal tersebut dilakukan sebagai
upaya nyata mengurangi dampak-dampak negatif sistem pembangkit listrik yang bersumber
dari sumber energi dari fossil seperti bahan bakar minyak, batubara dan sumber-sumber
pembangkit dengan tingkat emisi gas karbon yang tinggi lainnya. Kebanyakan negara modern
saat ini telah mengerahkan segala usaha untuk terus meningkatkan penetrasi pemakaian
sumber-sumber energi terbarukan untuk pembangkitan listrik [F. Bouffard and F.D. Galiana,
2008] yang lebih murah, aman dan ramah lingkungan terutama untuk mengurangi
”greenhouse effects”. Contoh sistem pembangkit hibrid yang ada di Amerika Serikat
diperlihatkan pada Gambar 2.3. Pada gambar tersebut diperlihatkan gabungan sistem
pembangkit tenaga surya dan angin. Dua model sistem pembangkitan listrik yang berbeda ini
akan saling mendukung satu sama lain untuk menyediakan suplai pasokan listrik yang
mencukupi untuk kebutuhan jaringan listrik lokal.
Gambar 2.12 Sistem pembangkit listrik hybrid tenaga surya dan angin.
[Sumber: US Department of Energy]
Sebagai salah satu model pembangkit listrik yang cukup menguntungkan untuk
dikembangkan terkhusus untuk sistem pembangkit daya kelistrikan stand-alone pada single
remote premises, komunitas-komunitas masyarakat terisolir, dan sebagai sumber-sumber
pembangkitan cadangan terutama untuk beban-beban kritikal, maka sistem pembangkit hibrid
merupakan alternatif yang sangat potensial untuk ditindaklanjuti [J. Driesen dan F. Katiraei,
2008). Para pakar di bidang energi terbarukan berpendapat bahwa terdapat banyak
keuntungan yang dapat diperoleh melalui sistem pembangkit listrik hibrid contohnya dari
sumber-sumber energi solar, angin dan air, meskipun itu untuk kebutuhan skala kecil
sekalipun. Beberapa aspek menguntungkan tersebut, diantaranya:
1. Peluang penurunan harga listrik akan terjadi secara signifikan; hal ini dikarenakan
oleh semakin banyaknya sumber-sumber energi listrik terbarukan yang dapat
dikembangkan. Melalui proses diversifikasi sistem pembangkitan listrik semacam ini
akan dapat memberikan suplai/pasokan energi listrik yang mencukupi dan murah.
Kontribusi sistem pembangkitan listrik hibrid di suatu lokasi remote/ isolated area akan
pula menguntungkan untuk suplai di daerah tersebut tanpa perlu lagi membebani sistem
distribusi listrik secara nasional.
2. Sebagai sistem back-up/ cadangan/reserve bagi sistem jaringan listrik dengan kondisi
beban kritis seperti halnya terjadi di beberapa daerah di Indonesia yang mengalami krisis
listrik pada tingkat yang mengkhawatirkan. Hal ini sangat memungkinkan bila sentrasentra pembangkit listrik hibrid energi terbarukan ini mampu dikembangkan dan
membangkitkan kapasitas listrik yang melebihi kebutuhan lokal, maka kelebihannya
dapat dilimpahkan ke sistem distribusi makro.
Stabilitas pasokan tenaga listrik lebih terjamin. Sistem pembangkit listrik energi
terbarukan yang dibangun dengan mengoptimalkan diversifikasi sumber energi akan lebih
menjaga aspek ketersediaan (reliability) dan kestabilan (stability) pasokan listrik. Sistem
pembangkit listrik yang hanya berasal dari satu sumber energi terbarukan memiliki
keterbatasan-keterbatasan, diantaranya suplai kapasitas listrik dapat berubah sesuai dengan
musim di dalam satu tahun. Contohnya untuk sistem pembangkit listrik energi angin sangat
dipengaruhi musim, apakah musim dingin, panas, hujan, dan gugur. Hal ini tiada lain karena
kecepatan angin berubah-ubah selama musim-musim tersebut. Kecepatan angin juga
berubah-ubah dalam satu hari, akibatnya kemampuan turbin untuk menghasilkan daya listrik
akan berubah-ubah pula sesuai perubahan kondisi lingkungan sekitar sistem pembangkit.
Keadaan semacam itu juga terjadi pada sistem-sistem pembangkit listrik tenaga surya dan air,
sebagai contoh lainnya.
Diatas telah dibahas mengenai prinsip dari kedua pembangkit yaitu pembangkit
tenaga bayu yang mebutuhkan angin dan pembangkit tenaga surya yang membutuhkan
cahaya matahari. Lantas bagaimana cara agar kedua pembangkit dapat beroperasi pada satu
sistem kelistrikan.
Berikut mekanisme kerja hibrid dari kedua pembangkit:
Mekanisme Kerja Dan Inovasi Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid Berbasis Energi Surya
Dan Angin. Saat angin bertiup, bilah-bilah kincir akan bergerak memutar Generator yang
membangkitkan arus listrik. Listrik ini kemudian disalurkan ke bagian penyimpanan yang berupa
sejumlah aki/batterai. Pada saat yang sama, ketika matahari bersinar panel sel surya akan
menangkap sinar untuk diubah juga menjadi listrik. Panel ini berisi sel photovoltaic yang terbuat
dari dua lapis silicon. Ketika terkena sinar matahari, dua lapisan silicon akan menghasilkan ion
positif dan negative, dan listrik pun akan tercipta. Listrik dari panel surya dan kincir angin itu
masih berupa arus searah (direct current, DC). Padahal alat rumah tangga seperti televisi, radio,
kulkas dan lain-lain, membutuhkan listrik berarus bolak-balik (alternating current, AC). Untuk
itulah dibutuhkan inverter, pengubah arus DC menjadi AC 220 Volt. Pembangkit listrik ini bisa
menghasilkan daya 50 kilowatt atau cukup untuk 600 kepala keluarga, dengan masing-smasing
keluarga memakai daya listrik 450 watt.
Berikut beberapa model instalasi Hibrida dari PLTS dan PLTB
a. Instalasi terpusat AC
Gampar disamping dilakukan sentralisasi
bus-AC
dimana
semua
pembangkit
(angin, surya,) dan baterai dihubungkan
ke bus-AC utama sebelum disalurkan ke
beban (grid). Instalasi ini disebut sebagai
Instalasi terpusat AC, karena daya yang
dihasilkan
oleh
semua
pembangkit
dihubungkan ke beban melalui satu titik.
Karena keluaran PV dan baterai adalah
tegangan DC, maka diperlukan inverter
untuk mengubah tegangan DC ke AC.
b. Instalasi Desentralisasi AC
Pembangkit dihubungkan ke beban secara
desentralisasi, yaitu setiap pembangkit langsung
dihubungkan
ke
beban
dan
tidak
perlu
dihubungkan ke satu bus-AC. Kelemahan dari
sistem ini adalah kesulitan untuk mengendalikan
sistem jika pembangkit diesel pada kondisi mati.
c. Sistem DC terpusat
Pembangkit terhubung ke beban secara
terpusat
menggunakan
bus-DC.
Dengan
instalasi ini, tegangan AC yang dihasilkan
oleh pembangit energi angin dan diesel harus
diubah menjadi tegangan searah. Selanjutnya
inverter DC-AC digunakan untuk mengubah
tegangan DC pada bus menjadi tegangan AC
pada beban. Keutungan dari sistem ini adalah
tidak
diperlukan
kendali
frekuensi
dan
tegangan pada bus dan memungkinkan
penggunaan variable speed generator dalam
sistem. Sedangkan kelemahan dari sistem ini
adalah adanya dua proses perubahan tegangan AC ke DC, lalu ke AC lagi, sehingga akan
berpengaruh pada efisiensi sistem.
SUMBER ENERGI NON KONVENSIONAL
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN,
SURYA, DAN HYBRID
DISUSUN OLEH :
NAMA : MUH. RAIS
NIM : D411 11 005
SUB-PRODI : TEKNIK ENERGI LISTRIK
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2016
A. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN
Energi angin merupakan salah satu potensi energi terbarukan yang dapat memberikan
kontribusi signifikan terhadap kebutuhan energi listrik domestik, khususnya wilayah
terpencil.Pembangkit energi angin yang biasa disebut Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini
bebas polusi dan sumber energinya yaitu angin tersedia di mana pun, maka pembangkit ini
dapat menjawab masalah lingkungan hidup dan ketersediaan sumber energi.
Dari data Blueprint Energi Nasional, Departemen ESDM RI dapat dilihat bahwa
potensi PLTB di Indonesia sangat menarik untuk dikembangkan karena dari potensi sebesar
9,29 GW, baru sekitar 0,5 GW yang dikembangkan, yang berarti baru sekitar 5,38%. Secara
implisit, hal ini menyiratkan bahwa jumlah penelitian dan jumlah peneliti yang tertarik
mengembangkan teknologi ini masih sangat sedikit. Prospek pengembangan teknologi ini
masih sangat tinggi. Beberapa wilayah di Indonesia disinyalir dapat berkontribusi besar
terhadap penggunaan pembangkit listrik tenaga angin diantaranya wilayah NTT, Maluku, dan
beberapa wilayah Indonesia bagian timur. Namun dari survey dan studi literatur dari
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), pengembangan teknologi
Pembangkit listrik Tenaga Angin di Indonesia menghadapi beberapa masalah penting yang
harus dipecahkan karena menghambat pengembangan dan mengurangi minat masyarakat
untuk memakai energi angin ini, yaitu:
1. Rendahnya distribusi kecepatan angin di Indonesia. Daerah di Indonesia rata-rata hanya
memiliki kecepatan angin pada kisaran 2,5 – 6 m/s.
2. Besarnya fluktuasi kecepatan angin di Indonesia. Yang berarti profil kecepatan angin selalu
berubah secara drastis dengan interval yang cepat.
Peta persebaran potensi angin Indonesia. Dapat dilihat bahwa distribusi kecepatannya
relatif rendah. Dengan rata-rata kecepatan angin yang rendah, generator yang dipasang harus
dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang rendah (yang
kemungkinan terjadinya paling besar). Masalahnya, karena fluktuasi kecepatan angin di
Indonesia cukup besar, kecepatan angin sering melonjak tinggi selama beberapa saat. Jika
kita merancang generator untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin rendah,
generator tidak akan kuat menahan kecepatan angin yang tinggi. Akibatnya generator akan
rusak.
Maka dari itu, biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia tidak dirancang
untuk berputar secara optimal pada kecepatan rendah yang kemungkinan terjadinya paling
besar tersebut. Biasanya turbin angin yang dipasang di Indonesia dirancang untuk berputar
secara optimal pada kecepatan angin yang sedikit lebih tinggi daripada kecepatan rendah
yang dimaksud tadi.
Namun solusi ini menghadapi masalah baru yaitu turbin tidak akan berputar dengan
baik pada kecepatan yang sangat rendah (yang sering terjadi juga karena besarnya fluktuasi).
Akibatnya daya tidak terbangkitkan pada kecepatan rendah. Maka sistem turbin angin di
Indonesia sering tidak menghasilkan daya (karena kecepatan sangat rendah cukup sering
terjadi).
B. PEMBANGKIL LISTRIK TENAGA SURYA
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Indonesia, paling populer digunakan
untuk listrik pedesaan (terpencil), system seperti ini populer dengan sebutan SHS (Solar
Home System). SHS umumnya berupa system berskala kecil, dengan menggunakan modul
surya 50-100 Wp (Watt Peak) dan menghasilkan listrik harian sebesar 150-300 Wh. Karena
skalanya yang kecil, system DC (direct current) lebih disukai, untuk menghindari losses dan
self consumption akibat digunakannya inverter.
Konfigurasi SHS seperti diagram dibawah ini:
Karena systemnya yang kecil dan dipasang secara desentralisasi (satu rumah satu
pembangkit, sehingga tidak memerlukan jaringan distribusi) SHS ideal digunakan untuk
listrik di pedesaan dimana jarak rumah satu dengan lainnya berjauhan, dan keperluan
listriknya relatif kecil, yakni hanya untuk memenuhi kebutuhan dasar (lampu). Meskipun
secara pengertian SHS dapat saja berupa system yang besar (sejauh masih digunakan untuk
listrik rumah), namun kebanyakan orang cenderung tidak menggunakan istilah SHS untuk
system yang menggunakan modul lebih besar dari 100Wp (atau produksi energi harian
>400Wh). Kecilnya listrik yang dapat disediakan oleh SHS (kecil menurut definisi orang kota
yang sering menggunakan listrik jauh diatas produksi SHS, padahal bagi orang desa listrik
sejumlah itu sangat bermanfaat, karena dibandingkan lampu minyak tanah, yakni lampu
teplok/petromak), ditambah lagi dengan relatif sulitnya mencari peralatan elektronik rumah
tangga (TV, Radio/Tape dll) yang menggunakan system DC, membuat SHS tidak menarik
untuk penggunaan di desa-desa dekat kota atau di perkotaan, dimana kebutuhan listrik sudah
tidak melulu hanya untuk lampu penerangan.
Meskipun belum ada batasan yang jelas, PLTS yang menggunakan modul surya lebih
dari 100Wp (Output energi >400Wh), dan oleh karenanya lebih memungkinkan digunakan
system AC (Alternating current; karena listrik yang dapat digunakan setelah dikurangi losses
dan self consumption inverter masih cukup memadai), dalam tulisan ini, termasuk dalam
kategori PLTS skala menengah-besar. PLTS pada skala ini umumnya tidak lagi menggunakan
system desentralisasi, tetapi menggunakan system sentralisasi ( dus menggunakan jaringan
distribusi), dan dikombinasikan dengan system pembangkit lainnya.
Keunggulan terpenting dari penggunaan PLTS adalah:
1. Tergolong kedalam sumber energy terbarukan dan ramah lingkungan.
2. Tidak memerlukan biaya maintenance dan biaya operasi.
3. Memiliki umur tek nis lebih dari 30 tahun.
C. PEMBANGKIT LISTRIK HYBRID
Pembangkit listrik hybrid merupakan gabungan sistem pembangkitan dengan
memanfaatkan sumber-sumber energi yang bermacam-macam seperti energi aliran air (hydro
power), energi angin (wind energy), energi matahari (solar energy), energi biogas (biogas
energy), dan energi panas bumi (geothermal energy).
Sumber energi terbarukan, pada prinsipnya, merupakan sumber daya alam non fossil
yang dapat diperbarui dan apabila dikelola dengan baik akan dapat menjadi sumber energi
listrik yang melimpah dan tidak akan habis dalam jangka waktu yang sangat lama. Beberapa
sumber energi yang dikategorikan sebagai sumber energi terbarukan adalah energi biomassa,
energi biogas, energi panas bumi, energi angin, energi surya, energi air, dan energi nuklir
[Tim Peneliti, Deptamben Sul-Sel, 2006]. Jika dibandingkan dengan pemanfaatan energi fosil
sampai saat ini maka pemberdayaan potensi energi terbarukan tergolong masih sangat kecil
khususnya energi-energi alternatif. Untuk itu perlu upaya peningkatan pemberdayaan energi
terbarukan, terutama untuk mendukung program pengembangan energi nasional salah
satunya sebagai salah satu sumber energi listrik yang sangat potensial di masa depan.
Di banyak negara maju pemanfaatan sumber energi terbarukan sebagai salah satu
sumber energi listrik alternatif telah meningkat secara pesat. Hal tersebut dilakukan sebagai
upaya nyata mengurangi dampak-dampak negatif sistem pembangkit listrik yang bersumber
dari sumber energi dari fossil seperti bahan bakar minyak, batubara dan sumber-sumber
pembangkit dengan tingkat emisi gas karbon yang tinggi lainnya. Kebanyakan negara modern
saat ini telah mengerahkan segala usaha untuk terus meningkatkan penetrasi pemakaian
sumber-sumber energi terbarukan untuk pembangkitan listrik [F. Bouffard and F.D. Galiana,
2008] yang lebih murah, aman dan ramah lingkungan terutama untuk mengurangi
”greenhouse effects”. Contoh sistem pembangkit hibrid yang ada di Amerika Serikat
diperlihatkan pada Gambar 2.3. Pada gambar tersebut diperlihatkan gabungan sistem
pembangkit tenaga surya dan angin. Dua model sistem pembangkitan listrik yang berbeda ini
akan saling mendukung satu sama lain untuk menyediakan suplai pasokan listrik yang
mencukupi untuk kebutuhan jaringan listrik lokal.
Gambar 2.12 Sistem pembangkit listrik hybrid tenaga surya dan angin.
[Sumber: US Department of Energy]
Sebagai salah satu model pembangkit listrik yang cukup menguntungkan untuk
dikembangkan terkhusus untuk sistem pembangkit daya kelistrikan stand-alone pada single
remote premises, komunitas-komunitas masyarakat terisolir, dan sebagai sumber-sumber
pembangkitan cadangan terutama untuk beban-beban kritikal, maka sistem pembangkit hibrid
merupakan alternatif yang sangat potensial untuk ditindaklanjuti [J. Driesen dan F. Katiraei,
2008). Para pakar di bidang energi terbarukan berpendapat bahwa terdapat banyak
keuntungan yang dapat diperoleh melalui sistem pembangkit listrik hibrid contohnya dari
sumber-sumber energi solar, angin dan air, meskipun itu untuk kebutuhan skala kecil
sekalipun. Beberapa aspek menguntungkan tersebut, diantaranya:
1. Peluang penurunan harga listrik akan terjadi secara signifikan; hal ini dikarenakan
oleh semakin banyaknya sumber-sumber energi listrik terbarukan yang dapat
dikembangkan. Melalui proses diversifikasi sistem pembangkitan listrik semacam ini
akan dapat memberikan suplai/pasokan energi listrik yang mencukupi dan murah.
Kontribusi sistem pembangkitan listrik hibrid di suatu lokasi remote/ isolated area akan
pula menguntungkan untuk suplai di daerah tersebut tanpa perlu lagi membebani sistem
distribusi listrik secara nasional.
2. Sebagai sistem back-up/ cadangan/reserve bagi sistem jaringan listrik dengan kondisi
beban kritis seperti halnya terjadi di beberapa daerah di Indonesia yang mengalami krisis
listrik pada tingkat yang mengkhawatirkan. Hal ini sangat memungkinkan bila sentrasentra pembangkit listrik hibrid energi terbarukan ini mampu dikembangkan dan
membangkitkan kapasitas listrik yang melebihi kebutuhan lokal, maka kelebihannya
dapat dilimpahkan ke sistem distribusi makro.
Stabilitas pasokan tenaga listrik lebih terjamin. Sistem pembangkit listrik energi
terbarukan yang dibangun dengan mengoptimalkan diversifikasi sumber energi akan lebih
menjaga aspek ketersediaan (reliability) dan kestabilan (stability) pasokan listrik. Sistem
pembangkit listrik yang hanya berasal dari satu sumber energi terbarukan memiliki
keterbatasan-keterbatasan, diantaranya suplai kapasitas listrik dapat berubah sesuai dengan
musim di dalam satu tahun. Contohnya untuk sistem pembangkit listrik energi angin sangat
dipengaruhi musim, apakah musim dingin, panas, hujan, dan gugur. Hal ini tiada lain karena
kecepatan angin berubah-ubah selama musim-musim tersebut. Kecepatan angin juga
berubah-ubah dalam satu hari, akibatnya kemampuan turbin untuk menghasilkan daya listrik
akan berubah-ubah pula sesuai perubahan kondisi lingkungan sekitar sistem pembangkit.
Keadaan semacam itu juga terjadi pada sistem-sistem pembangkit listrik tenaga surya dan air,
sebagai contoh lainnya.
Diatas telah dibahas mengenai prinsip dari kedua pembangkit yaitu pembangkit
tenaga bayu yang mebutuhkan angin dan pembangkit tenaga surya yang membutuhkan
cahaya matahari. Lantas bagaimana cara agar kedua pembangkit dapat beroperasi pada satu
sistem kelistrikan.
Berikut mekanisme kerja hibrid dari kedua pembangkit:
Mekanisme Kerja Dan Inovasi Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid Berbasis Energi Surya
Dan Angin. Saat angin bertiup, bilah-bilah kincir akan bergerak memutar Generator yang
membangkitkan arus listrik. Listrik ini kemudian disalurkan ke bagian penyimpanan yang berupa
sejumlah aki/batterai. Pada saat yang sama, ketika matahari bersinar panel sel surya akan
menangkap sinar untuk diubah juga menjadi listrik. Panel ini berisi sel photovoltaic yang terbuat
dari dua lapis silicon. Ketika terkena sinar matahari, dua lapisan silicon akan menghasilkan ion
positif dan negative, dan listrik pun akan tercipta. Listrik dari panel surya dan kincir angin itu
masih berupa arus searah (direct current, DC). Padahal alat rumah tangga seperti televisi, radio,
kulkas dan lain-lain, membutuhkan listrik berarus bolak-balik (alternating current, AC). Untuk
itulah dibutuhkan inverter, pengubah arus DC menjadi AC 220 Volt. Pembangkit listrik ini bisa
menghasilkan daya 50 kilowatt atau cukup untuk 600 kepala keluarga, dengan masing-smasing
keluarga memakai daya listrik 450 watt.
Berikut beberapa model instalasi Hibrida dari PLTS dan PLTB
a. Instalasi terpusat AC
Gampar disamping dilakukan sentralisasi
bus-AC
dimana
semua
pembangkit
(angin, surya,) dan baterai dihubungkan
ke bus-AC utama sebelum disalurkan ke
beban (grid). Instalasi ini disebut sebagai
Instalasi terpusat AC, karena daya yang
dihasilkan
oleh
semua
pembangkit
dihubungkan ke beban melalui satu titik.
Karena keluaran PV dan baterai adalah
tegangan DC, maka diperlukan inverter
untuk mengubah tegangan DC ke AC.
b. Instalasi Desentralisasi AC
Pembangkit dihubungkan ke beban secara
desentralisasi, yaitu setiap pembangkit langsung
dihubungkan
ke
beban
dan
tidak
perlu
dihubungkan ke satu bus-AC. Kelemahan dari
sistem ini adalah kesulitan untuk mengendalikan
sistem jika pembangkit diesel pada kondisi mati.
c. Sistem DC terpusat
Pembangkit terhubung ke beban secara
terpusat
menggunakan
bus-DC.
Dengan
instalasi ini, tegangan AC yang dihasilkan
oleh pembangit energi angin dan diesel harus
diubah menjadi tegangan searah. Selanjutnya
inverter DC-AC digunakan untuk mengubah
tegangan DC pada bus menjadi tegangan AC
pada beban. Keutungan dari sistem ini adalah
tidak
diperlukan
kendali
frekuensi
dan
tegangan pada bus dan memungkinkan
penggunaan variable speed generator dalam
sistem. Sedangkan kelemahan dari sistem ini
adalah adanya dua proses perubahan tegangan AC ke DC, lalu ke AC lagi, sehingga akan
berpengaruh pada efisiensi sistem.