Kajian Perencanaan Fuel Cell ut Pembangkit Listrik Rumah Tangga... AVoER 2, 2009
Dldlk•oleb
Pe erintah ProVin i
s atera Selatan
wu
ｾ＠
Pemerintah Kota
Palembane
Sponsor
lllllalll BukitAsam
0
PT fiiEEPOIIT
INDONESIA
bp
1gas
ｾ ｯＺＭ ［
ｯｲｰ｡ｴ･＠
business
solutions
·
":pan Pasal 72 Undang-Undang Republik Indonesia
_-om or 19 Tah11.D 2002 Tentang Hak Cipta
3..!:
- ·
_ stapa dengan sengaja dan tanpa hak melakukan sebagaimana dimaksud dalam pasal 2 ayat (1) atau
.:.9 ayat ( I) dan ayat (2) dipidana dengan pidana penjara masing-masing paling sedikit 1 (satu bulan
- • enda paling sedikit Rp. 1.000.000,00 (satu juta'rupiah) atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh)
an,atau denda paling banyak Rp 5.000.000 .000,00 (lima miliar rupiah)
3 = siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu
;: raan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta atau hak terkait sebagaimana dimaksud pad a ayat (1)
- ;:>1dana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp 500.000.000,00
h ma ratus juta rupiah )
PL Ｍ｟ Ｎ｜ｾｇｕｎ＠
JAWAB
Dekan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
P£\ＢＧｌｾｐｦｩｎｇ＠
ｅ､ｾ
ﾷ＠
Ibrahim
ｾｉｵｨ｡ｭ､＠
Abu Dakar Sidik
Tuty Emilia Agustin a
Da,id Bahrin
Suci Dwijayanti
PROSIDING
SEMINAR NASIONAL
2"d AVoER SEMINAR 2009
Hak penerbitan pada Penerbit Universitas Sriwij aya
Cetakan Pertama, Juli 2009
.Jesain Cover: Muhammad Abu Bakar Sidik
Xli - _74 hlm, illus:29,7 em
ISB:": 979-587-340-7
:::A etak di Percetakan Universitas ｾｲｩｷｪ｡ｹ＠
lsi di luar tanggung jawab percetakan
ii
2"d AVoER Seminar 2009
DAFTARISI
IMPLEMENTASI KAMPUNG PENDIDIKAN ENERGI (KPE) DI
INDONESIA: SURVEY PENDAHULUAN DI DESA KUTAMANAH
KABUPATEN PURWAKARTA-JAWABARAT
Barony Herdiarto dan Ahmad Taufik
1-6
. WIND RESOURCE ASSESSMENT FOR THE BANGKA BELITUNG
-INDONESIA: A PRELIMINARY SATELLITE MONITORING ON
WIND CHARACTERISTICS
Ahmad Taufik dan BaronyHerdiarto
7- 14
A SATELLITE MONITORING OF WIND RESOURCE FOR JAVA
ISLAND INDONESIA: PRELIMINARY MODELLING OF
KAMPUNG PENDIDIKAN ENERGI (KPE) - PURWAKARTA
Ahmad Taufik dan Barony Herdiarto
15-22
KAMPUNG PENDIDIKAN ENERGI (KPE): KONSEP DAN
. RENCANA STRATEGIS IMPELEMENTASI PILOT PROJECT
DI INDONESIA
Ahmad Taufik dan Barony Herdiarto
23-32
PENINGKATAN PRESTASI SISTEM TURBIN GAS DENGAN
PENINGKATAN RASIO TEKANAN KOMPRESOR
MELALUI OVERHAUL
Riman Sipahutar
33-44
USAHA PENCETAKAN BRIKET BATUBARA
SEBAGAI WAHANA PENGEMBANGAN USAHA KECIL
MENENGAH RAKYAT SUMATERA SELATAN
Ir.H Darmawi, MT
45-48
UTILIZATION OF WILD GROWN GRASSES AND BRUSHWOODS
. AS A SUSTAINABLE ALTERNATIVE FUEL
IN THE CENTRAL KALIMANTAN PROVINCE
Harwin Saptoadi dan Ahmad Arifin
49-54
PENGARUH KONSENTRASI KATALIS ASAM SULFAT DAN
WAKTU REAKSI PADAHIDROLISAREJECT PULP
MEI'JJADI GLUKOSA
Saputra Edy, Chairul dan Purnama Alan
55-60
HIDROLISA REJECT PULP MENJADI GLUKOSA
MENGGUNAKAN KATALIS ASAM SULFAT:
PENGARUH TEMPERATUR DAN WAKTU
Chairul, Saputra Edy dan Yo nita Dessy
61-66
2"dAVoER Seminar 2009
v
STUD I MINYAK ALGA DUNALIELLA SALINA DAN
SPIRULINA PLATENSIS
Fitri Hadiah, Elda Mewita dan Dade Zubaedah
161 - 168
ALTERNATIF PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI TEKSTIL
DENGAN TEKNOLOGI BERSIH HEMAT ENERGI:
SUATU TINJAUAN PUSTAKA
Tuty Emilia Agustina
169- 176
DETERMINATION OF GLYCERALDEHYDE-3PHOSPHATEDEHYDROGENASE LOCATION IN
SACCHAROMYCES CEREVICEAE
Fitri Hadiah
177- 184
STUDI EFEK KINETIKA KATALIS PLATINA, PALADIUM,
KOBALT DAN NIKEL TERHADAP PRODUKSI SYNGAS
DI STEAM REFORMER PT PUSRI II PALEMBANG
Sri Haryati, M Djoni Bustan dan Juniarti Asnani I
185- 190
KAJIAN PERENCANAAN FUEL CELL UNTUK PEMBANGKIT
LISTRIK RUMAH TANGGA DI KOTA PAGAR ALAM
SUMATERASELATAN
Lenny Marlinda dan Hasan Basri
191 - 196
KAJIAN TEKNIS PENCAMPURAN BIODIESEL HASIL PRODUKSI
PILOT PLANT PADA BUS PEGAWAI DAN MAHASISWA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
Leily Nurul Komariah dan Susila A rita R
197- 206 .
ON COMPARISON OF MASS TRANSFER MODEL IN
REACTIVE ABSORPTION OF H 2S INTO Fe-EDTA
SOLUTION IN PACKED COLUMN
Waleed Nour Eldien, Ali Altway and Susianto
207- 218
PENERAPAN GROUP TECHNOLOGYUNTUK EFISIENSI PROSES
MANUFAKTUR DALAM RANGKA PENGHEMATAN ENERGI
Bahrul Ilmi
219- 224
KARAKTERISASI SECARA RINCI SENYAWA HETEROATOM
DALAM FRAKSI RINGAN MINYAK BATUBARA TANITO HARUM
DAN PROD UK MINYAK HASIL HYDROTREATMENT
SD Sumbogo Murti, Yusnitati, Lambok H Silalahi dan Hartiniati
225-232
PEMBUATAN DAN PEMANFAATAN KATALIS Ni-ZAA
UNTUK PEMBUATAN BBM ALTERNATIF
Zainal Fanani
233-242
2"d AVoER Seminar 2009
xi
!/
KAJIAN PERENCANAAN FUEL CELL UNTUK PEMBANGKIT
LISTRIK RUMAH TANGGA DI KOTA PAGARALAM
SUMATERA SELATAN
Lenny Marlinda'*, Hasan Basri2
'Dosen Dill K.imia Industri FKIP Universitas Jambi (Mahasiswa Program Studi
Teknik Kimia Universitas Sriwijaya)
2
Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya
*Korespondensi Pembicara. Email: ummu_ avicena@yahoo.co.id
ABSTRAK
Makalah ini membahas tentang perencanaan fuel cell pada hybrid photovoltaic-electrolizerfuel cell di Desa Kance Diwe, Dempo Selatan, kota Pagar Alam, Sumatera Selatan. Berdasarkan
road map fuel cell2005-2025, adanya persentase desa terlistriki tahun.2007 untuk kota Pagar
Alam sebesar 97,1 %, tidak tersedianya energi fosil untuk pembangkit listrik, dan banyaknya
potensi wisata yang butuh pengelolaan hemat energi, maka hal ini membuktikan bahwa kota
ini membutuhkan supplai listrik dari teknologi yang memanfaatkan sumber daya alam tak terbatas
dari modul photovoltaic dan fuel cell. Tahun 2009, ada 65 aplikasi modul photovoltaic 100
Wp sudah dipasang di desa ini. Sedangkan fuel cell belum ada diterapkan di Sumatera Selatan.
Sistem fuel cell yang direncanakan terdiri dari Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell
(PEMFC) 5 kW, modul PV 3-4 kW, electrolizer 3-4 kW dan baterai sebagai penyimpan
energi cadangan. Kajian perencanaan ini meliputi analisis potensi lokasi, analisis teknis dan
analisis ekonomis. Berdasarkan artalisis potensi lokasi perencanaan, maka desa ini mempunyai
swnber daya air berlimpah dan tidak tercemar sebagai sumber hidrogen. Sementara dari kajian
analisis teknis dan ekonomis, daerah ini hams terinstalasi PLTS 3 kWp untuk menghasilkan ·
kapasitas daya fuel cell .sebesar 5 kW untuk 30 rumah. Sehingga direncanakan akan ada 2
instalasi sistem hybrid PV-Fuel Cell untuk 65 buah rumah dengan penghematanlistrik untuk 1
rumah adalah Rp 632,3/hari
Keywords: elektrolisis, fuel cell, hidrogen, modul photovoltaic
1.
PENDAHULUAN
Kebijaka_n Energi Nasional (KEN) ditetapkan pemerintah dalam Perpres No.5/2006
sebagai respon dari krisis energi yang berdampak pada semua sektor kehidupan di Indonesia.
Kebijakan ini akan melandasi pengelolaan energi nasional yang mengacu pada blueprint 2006
- 2025. Salah satu realisasi pengelolaan energi dari sumber daya ini adalah dalan1 sub sektor
kelistrikan yang dibangkitkan dari fuel cell sumber energi altematif abad '21 yang ramah
lingkungan karena hanya berlimbahkan uap air (Suhada, Hendrata, 2001). Bukti perhatian
pemerintah ini adalah dengan adanya road map pengembangan fuel cell dalan1 blue print 2005
- 2025. Selain itu, penelitian dan pengembangan cell scmakin diminati oleh para peneliti di
Indonesia, contoh dalam teknologi nano, dimana nano-silika ditambahkan pada material bam
seperti polimer suhu tinggi (PEEK) dan lokal polimer (ABS) yang telah mampu
meningkatkanefisiensi fuel cell (Dewi E.L., 2009).
2"d AVoER Seminar 2009
191
Penelitian membuktikan bahwa fuel cell merupakan solusi terbersih (zero emission and
no noise) yang diaplikasi hibriddengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya untuk produksi listrik
berkelanjutan di daerah terpencil serta mampu menanggulangi kelemahan PLTS yang
menggunakan batterai untuk energi storage (Busquet, S., Leroux, P., 2004). Terutama daerah
yang mempunyai kondisi geografis berbukit-bukit dengan kepadatan penduduk yang sangat ·
jarang. Kondisi seperti ini dapat dijumpai di Desa wisata Kance Diwe, Dempo Selatan Kota
Pagar Alam, Sumatera Selatan (BPS Pagar A/am, 2003). Kebutuhan supplai listrik di desa ini
berasal dari intalasi PLTS sebanyak 65 buah (Dinas Pertambangan dan Energi, 2009). Desa
ini punya potensi sumber air bersih sebagai sumber hidrogen untuk bahan bakar fuel cell yang
akan terjamin ketersediaannya dikarenakan wilayah ini masih ditutupi oleh hutan lindung sebagai
faktor penjaga sumber mata.air. Besarnya potensi pembangkitan fuel cell dalam sistem hibrid
photovoltaic dipengaruhi juga jenis barang tambang termasuk gol C sehingga tidak
.memungkinkan dibuat pembangkit listrik konvensional ( www.pagaralam.go. id).
Berangkat dari uraian diatas dan melihat apakah program aplikasi fuel cell (berdasarkan
road map dalam blue print pengelolaan energi 2005-2025) yang akan dilaksanakan pemerintah
tersebut berjalan dengan baik dan sesuai dengan yang diharapkan, baik dikaji secara teknis
maupun ekonomis, yaitu mengarah pada terpenuhinya kebutuhan listrik berkelanjutan bagi
masyarakat pedesaan di daerah terpencil dengan potensi sebagai desa wisata, maka penulis
mencoba mengangkat tulisan tentang "Kajian Perencanaan Fuel Cell untuk Pembangkit Listrik
Rumah Tangga di Kota Pagar A/am, Provinsi Sumatera Selatan. "
1.1
Batasan dan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, kajian dalan1 tulisan ini disusun untuk mencari
jawaban tentang apakah perencanaan instalasi fuel cell pada hybrid PV-Electrolisis Cell-Fuel
Cell system efektif dan efisien untuk diaplikasikan di desa Kance Diwe, Dempo Selatan, Kota
Pagar Alam, baik dikaji dari analisa lokasi, kajian teknis dan ekonomis.
Pembahasan dalam tulisan ini dibatasi hanya pembahasan fungsi fuel cell dalam pemilihan
teknologi hybrid PV-FC system yang dianggap coc.o k untuk diterapkan di desa Kance Diwe.
Jenis teknologi ini diadopsi dari beberapa jurnal yang telah melalui tahap seleksi dengan kriteria
sebagai berikut : (1) aplikatif, (2) jenis bahan baku yaitu H 2 dari proses elektrolisis, (3) biaya
pembangkitan fuel cell, (4) harga keekonomian hydrogen tercapai.
Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah diharapkan pembaca dapat
1. mengetahui tingkat efektifitas perencanaan instalasi fuel cell dalam hybrid PV-FC system
di Desa Kance Diwe, Dempo Selatan, Provinsi Sumatera Selatan dalam usaha penyediaan
listrik berkelanjutan yang diukur berdasarkan biaya energi minimum, harga keekonomian
listrik tercapai, teknologi ramal1lingkungan, menjangkau ke pelosok desa (merata)
2. menimbulkan kesadaran kepada masyarakat untuk ikut berperan serta dalam usaha
mendukung perencanaan instalasi fuel cell dalam hybrid PV-FC system dalam rangka
·· pengembangan sumber daya energi surya dan mencapai ekonomi hidrogen sebagai bentuk
kontribusi dalam konservasi dan diversifikasi energi.
3. mengerti dan menerima bahwa penggunaan fuel cell merupakan jenis konverter yang
menghasilkan limbah berupa uap air sehingga merupakan pilihan yang tepat untuk energi
di masa yang akan datang dan bentuk energi yang mendukung "dunia hijau, bebas C02"
1.2
192
2nd AVoER Seminar 2009
2.
STUDI PUSTAKA
2.1
Apa ito Fuel Cell
Fuel cell adalah alat konversi energi elektrokimia yang akan mengubah hidrogen dan
oksigen menjadi air, secara bersamaan menghasilkan energi listrik dan panas dalam prosesnya.
Fuel cell merupakan suatu bentuk teknologi sederhana seperti baterai yang dapat diisi bahan
bakar untuk mendapatkan energinya kembali, dalam hal ini yang menjadi bahan bakar adalah
oksigen dan hidrogen. Layaknya sebuah baterai, segala j enis fuel cell memiliki elektroda positif
dan negatif atau disebut juga katoda dan anoda. Reaksi kimia yang menghasilkan listrik terj adi
pada elektroda. Selain elektroda, satu unit fuel cell terdapat elektrolit yang akan membawa
muatan-muatan listrik dari satu elektroda ke elektroda lain, serta katalis yang akan mempercepat
reaksi.di elektroda. Umumnya yang membedakanjenis-jenisfoe/ cell adalah material elektrolit
yang ､ｩｧｵｮ｡ｫ
ｾ＠ Arus listrik serta panas yang dihasilkan setiap jenis foe/ cell merupakan produk
samping reaksi kimia yang terjadi di katoda dan anoda.
Tabell
J enis fuel cell dan karakteristik.
I"'"' ..." ' ''"',AFC )
［ＭＺＮｾ
Ｍｾ
m erT1Hik•
ｾ
ｾ
pekaan thcl
Ｍ
Ｎ＠
ｩｬ ｴ Ｖ＠
ｾ ＢＧ｢ＭＺｾ
Ｎ＠
s t astun
ｧＺｾ
ＮＬ ｮｧｫｬｴ＠
c;,.c;>OOo:>orn>
ｾ］
Ｈ［Ｎｾ
rn.intv•n) .
ouu - o::.v
cc o.,::a-)
ｲＺ［ｾＡｫ＠
·
ｾ
ｕ ｕ＠
- IOUU
(oa·>
ｾ
2.2
( H ")
｣［Ｎｾ
Ｍ
6 0 - 120
ｾ ＬＡＺ［Ｍｾ
ｾ
［ ｾｧ
ｩ Ｎ＠
• n-araan
pek a thd ..
H • -e•t otceldael
d -t a nodcl
Perkembangan Aplikasi Teknologi Hibrid Photovoltaic.- Fuel cell
Sejauh ini ada beberapa perkembangan aplikasi teknologi hibrid Photovoltaic dan Fuel
Cell yang telah sukses dalam tahap eksperimen, yaitu :
Sistem Hibrid Photovoltaic-Fuel Cell (European Commision Committee, 2001)
Sistem hibrid ini mempunyai karakteristik sebagai berikut :
1.
J enis fuel cell yang digunakan adalah Proton Exchange Membrane Fuel Cell
2.
Daya yang dibangkitkan modul photovoltaic untuk aplikasi hibrid ini adalah 3 kWp
3.
Daya yang dibutuhkan untuk electrolizer 3 kW
·4.
Daya yang dihasilkan fuel cell sebesar 5 kW
Tujuan pengembangan sistem ini adalah mengembangkan sistem pembangkit energi berdaya
rendah yang mana akan menggunakan sinergi antara generator Potovo ltaic dan Proton Exchange
·
Membrane Fuel Cell.
Sistem Hibrid Phofovoltaic-Fuel Cell (Busquet, S., Leroux, P., 2004)
Tujuan dari pengembangan PVFC-Sistem Hibrida adalah untuk mengoptimalkan operasi dengan
memberikan solusi adalah mengganti sistem konvensional (bahan bakar fosil) dengan fuel cell,
l"d AVoER Seminar 2009
193
memelihara keandalan sistem persediaan dan pada saat yang sama menurunkan tingkat polusi
terhadap dampak lingkungan dari seluruh sistem, penyimpanan gas H2 dan 0 2 dapat disesuaikan
. dalam operasi musiman sehingga meningkatkan kinetja rasio kinetja dari bagian PV dan tidak
' ada baterai untuk penyimpanan energi. Biasanya untuk sistem pembangkit listrik tenaga matahari
selalu menggunakan baterai. Dengan sistem hibrida ini kelemahan ini dapat teratasi. Kelemahan
.baterai adalah cepat rusak, mahal dan membuat dimensi sistem menjadi lebih besar.
Sistem hibrid ini mempunyai karakteristik sebagai berikut :
1. J enis fuel cell yang digunakan adalah Proton Exchange Membrane Fuel Cell ( 18 sell 900
cm2 (The De Nora's PEMFC)
2. Daya yang dibangkitkan modul photovoltaic untuk aplikasi hibrid ini adalah 3,6 kWp
3. Daya yang dibutuhkan untuk electrolizer 3,6 kW
4. Daya yang dihasilkan fuel cell sebesar 4,85 kW
5. Temperatur fuel cell optimal45°C, efisiensi ful ce1141% (HHV)
Biasanya baterai digunakan untuk menyimpan energi untukjangka waktu pendek (efisiensi
70%) dan dengan adanya H 2 maka merupakan energi storage sepanjang musim (standby).
Efisiensi sistem keseluruhan kira-kira 40% (electrolyser 80% + gases storage 100% + fuel
cdl41 %).
Gambar 1. Sistem hibrid PV-fuel cell sumber : Busquet, S., Leroux, P., 2004
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan uraian dalam pendahuluan, maka penulis memilih Desa Kance Diwe,
kecamatan Dempo Selatan, Kota Pagar Alam sebagai lokasi perencanaan hybrid photovoltaic
-fuel cell system, dengan pertimbangan bahwa energi listrik daerah ini hanya berasal dari .
.aplikasi pembangkit listrik tenaga surya dimana barn dimulai pada·tahun 2008 sebanyak 65
unit ( Gubernur Sumatera Se/atan, 2009). Daerah tersebut tidak mempunyai potensi sumber
daya fosil melainkanjenis bahan tambang yang termasuk dalam golongan C, yaitu tanah liat,
pasii:, batu kali/gunung. Daerah ini juga mempunyai potensi pariwisata yang cukup menj anjikan
sehingga untukjangka panjang akan dijadikan sebagai kawasan desa pariwisata yang ramah
lingkungan dan mempunyai bangunan perhotelan dan perumahan hemat energi. Meskipun
194
2°11 AVoER Seminar 2009
persentase desa terlistriki tahun 2007 untuk kota Pagar Alam sebesar 97,1% ( Gubernur
Sumatera Selatan, 2009), namun tingkat accessibilitas listrik rendah untuk wilayah perbukitan
sehingga perencanaaan pemasangan hybrid photovoltaic -fuel cell system di kawasan ini
sangat membantu menjaga sustainabilityproduksi listrik. Selain itu, keuntunganjangka panjang
sistem ini direncanakan untuk energi masa depan di wilayah yang akan dijadikan sebagai kawasan
pariwisata dengan infrastruktur hemat energi, ramah lingkungan, murah biaya energi serta
sesuai dengan master plan Provinsi Sumatera Selatan sebagai lumbung energi nasional tahun
2006 -2025. Dimana seharusnya fuel cell sudah dalam tahap pembangunan sejak tahun 20062008 dan akan mencapai tahap pemantapan mulai tahun 2009-2025. Sedangkan Pembangkit
Listrik Tenaga MikroHidro (PLTMH) tidak cocok diaplikasikan didaerah ini, karena masih
menggunakan bahan bakar solar untuk energi pembangkit, tidak mobile, dan tidak bisa hibrid
dengan PLTS.
Secara teknis, perencanaan Fuel Cell seperti gan1bar di
samping ini dengan karaktenstik sebagai berikut :
1. Jenis fuel cell yang digunakan adalah Polymer Electrolyte
Membrane Fuel Cell, karena densitas daya tinggi
dibandingkan tipe fuel celllainnya.
2. Daya yang dibangkitkan modul photovoltaic untuk
aplikasi hibrid ini adalah 3 - 4 kWp
3. Daya yang dibutuhkan untuk etectrolizer 3-4 kW
4. Daya yang dihasilkan fuel cell sebesar 4,85 - 5 kW
Kajian·Ekonomi Sistem Hibrid PV-Fuel Cell
Sebagai informasi biaya pembangkitan listrik diesel US$ 800 - 1500. Berikut perhitungan
sederhana untuk kelayakan perencanaan sistem hibrid PV-fuel cell:
Sistem hibrid PV-fuel cell menghasilkan daya sebesar 5 kW dengan efisiensi keseluruhan 40%.
Misaljikajadwal operasi siang (kondisi puncak+cuaca mdendung+berawan) dan operasi malam
hari, makadipilihjan1 operasi pembangkit 80%, artinya: 80% x 24 jam x 5 kW = 96 kWh/hari.
Sebelumnya 1 rumah punya instalasi 100 Wp maka untuk fuel cellS kW perlu 3 kWp PV maka
dibutuhkan 30 x 100 Wp. Sehingga fuel cell 5 kW untuk 30 rumah. Jika setiap rumah dipasok
listrik 250 watt, maka penggunaan rata-rata sekitar 1,5- 2 kWh/hari.
Jadi, total penggunaan listrik untuk 30 rumah = 45- 60 kWhlhari, ada kelebihan listrik sekitar 36
kWhlhari. Di Kance Diwe ada 65 buah PLTS, maka dapat dibuat 2 buah instalasi sistem hibrid PVfuel cell. Kelebihan listrik dapat digunakan untuk supplai elektrolizer dan 5 buah rumah lainnya.
Perhitungan perkiraan biaya listrik yang dihemat :
Harga listrik sekitar Rp 500/kWh, maka biaya listrik untuk 65 rumah = Rp 500/kWh x (2x96
kWhlhari) = Rp 96.000/hari
Diketahui harga ivestasi fuel cell U$5000/kW (Tempo Interaktif, 13 Agustus ｾＰＳＩ＠
Life time instalasi sistem hibrid PV-fuel cell 10 tahun, dengan perkiraan harga investasi +
perawatan = US10,000 (1 instalasi)
Biaya listrik selama 10 tahun = 10 x 365 x Rp 96.000 = Rp 350.400.000. Jikanilai tukar rupiah
tetap Rp 10.000, maka biaya listrik yang bisa dihemat selama 10 tahun adalah
= Rp 350.400.000- (2 x U$10,000 x Rp 10.000) = Rp 150.000.000 atau Rp 41.100/hari
Sehingga penghematan biaya listtik tmtuk 1IUmah adalah Rp 41.1 00/hari : 65 rumah = Rp 632,3/hari
2'10 AVoER Seminar 2009
195
4.
KESIMPULAN
.Berdasarkan permasalahan yang penulis paparkan sebelumnya, maka dapat disimpulkan ·
bahwa:
1. Penerapan perencanaan fuel cell di Pagar Alam cukup efektifjika dikaji berdasarakan kondisi
geografis, ketersediaan sumber daya alam, dan tujuanjangka panjang untuk mewujudkan
desa wisata mandiri energi ramah lingkungan dan jika dikaji dari teknis dan ekonomis,
daerah ini harus terinstalasi PLTS 3 kWp untuk menghasilkan kapasitas daya fuel cell
sebesar 5 kW untuk 30 rumah. Sehingga direncanakan akan ada 2 instalasi sistem hybrid
PV-Fuel Cell untuk 65 buah rumah dengan penghematan listrik untuk 1 rumah adalah Rp
632,3/hari.
2. Fuel cell dalam sistem hibrid ini dapat membantu mengendalikan pemanfaatan listrik
disebabkan karena adanya titik kelemahan instalasi PLTS tergantung pada kondisi cuaca
berawan dan sistem baterai yang mudah rusak, mahal dan menyebabkan dimensi sistem
menjadi besar. Selain fuel cell dapat menjaga sustainability produksi listrik karena adanya
kompleksitas komponen, sistem hybrid ini juga) membuka kesempatan peluang lapangan
pekerjaan untuk teknisi lokal dalam hal perawatan.
5.
REFERENSI
Busquet, S., Hubert, C.E., Labbe, J., Mayer, D., Metkemeijer, R. (2004). A New Approach to
Empirical Electrical Modelling of a Fuel Cell, an electrolyzer or regenerative fuel cell.
CENERGIE.N.S.M.P., Rue Claude Daunesse, Les Lucioles-BP 207, Sophia Antipolis Cedex
06904
Busquet, S., Domain, F., Metkemeijer, R., Mayer, D. (2004). Stand Alone Power System
Coupling A PV Field And A Fuel Cell Description Of The Selected System And Advantages.
Ecole des Mines de Paris- Centred 'Energetique Rue Claude Daunesse Les Lucioles- BP
207 F -06904 SOPHIA ANTIPOLIS.
Busquet, S., Leroux, P. Metkemeijer, R., Mayer, D. (2004). Stand Alone Power System
Coupling a PV Field and a Fuel Cell : Experimental Results of The FC System. Sophia
·
Antipolis
Dewi, E. L, B.Eng, M. Eng. (2009). Pengembangan Nc.nokatalis dan Nonkomposit Material
dalam EnergiAlternatifPolymer Electrolyte Fuel Cell. Http//nano.or.id
European Commision Comitte Research. (2001). Photovoltaic Fuel Cell Hibrid System for
Electricity and Heat Generation for Remote Site.
Gubernur Sumatera Selatan. (2009). Rapat Koordinasi Regional : Desa Mandiri Energi Wilayah
Indonesia Bagian Barat tanggal2-3 Juni 2009. Pengembangan dan Kegiatan Energi Barn
Terbarukan di Sumatera Selatan. Pekanbaru
Suhada, Hendrata. (2001). Fuel Cell sebagai Penghasil EnergiAbad 21. Jurnal Teknik Mesin
Vol. 3 No. 2, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra
......... Profil Pagar Alam. www.pagaralam.go.id
196
2"d AVoER Seminar 2009
Pe erintah ProVin i
s atera Selatan
wu
ｾ＠
Pemerintah Kota
Palembane
Sponsor
lllllalll BukitAsam
0
PT fiiEEPOIIT
INDONESIA
bp
1gas
ｾ ｯＺＭ ［
ｯｲｰ｡ｴ･＠
business
solutions
·
":pan Pasal 72 Undang-Undang Republik Indonesia
_-om or 19 Tah11.D 2002 Tentang Hak Cipta
3..!:
- ·
_ stapa dengan sengaja dan tanpa hak melakukan sebagaimana dimaksud dalam pasal 2 ayat (1) atau
.:.9 ayat ( I) dan ayat (2) dipidana dengan pidana penjara masing-masing paling sedikit 1 (satu bulan
- • enda paling sedikit Rp. 1.000.000,00 (satu juta'rupiah) atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh)
an,atau denda paling banyak Rp 5.000.000 .000,00 (lima miliar rupiah)
3 = siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu
;: raan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta atau hak terkait sebagaimana dimaksud pad a ayat (1)
- ;:>1dana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp 500.000.000,00
h ma ratus juta rupiah )
PL Ｍ｟ Ｎ｜ｾｇｕｎ＠
JAWAB
Dekan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
P£\ＢＧｌｾｐｦｩｎｇ＠
ｅ､ｾ
ﾷ＠
Ibrahim
ｾｉｵｨ｡ｭ､＠
Abu Dakar Sidik
Tuty Emilia Agustin a
Da,id Bahrin
Suci Dwijayanti
PROSIDING
SEMINAR NASIONAL
2"d AVoER SEMINAR 2009
Hak penerbitan pada Penerbit Universitas Sriwij aya
Cetakan Pertama, Juli 2009
.Jesain Cover: Muhammad Abu Bakar Sidik
Xli - _74 hlm, illus:29,7 em
ISB:": 979-587-340-7
:::A etak di Percetakan Universitas ｾｲｩｷｪ｡ｹ＠
lsi di luar tanggung jawab percetakan
ii
2"d AVoER Seminar 2009
DAFTARISI
IMPLEMENTASI KAMPUNG PENDIDIKAN ENERGI (KPE) DI
INDONESIA: SURVEY PENDAHULUAN DI DESA KUTAMANAH
KABUPATEN PURWAKARTA-JAWABARAT
Barony Herdiarto dan Ahmad Taufik
1-6
. WIND RESOURCE ASSESSMENT FOR THE BANGKA BELITUNG
-INDONESIA: A PRELIMINARY SATELLITE MONITORING ON
WIND CHARACTERISTICS
Ahmad Taufik dan BaronyHerdiarto
7- 14
A SATELLITE MONITORING OF WIND RESOURCE FOR JAVA
ISLAND INDONESIA: PRELIMINARY MODELLING OF
KAMPUNG PENDIDIKAN ENERGI (KPE) - PURWAKARTA
Ahmad Taufik dan Barony Herdiarto
15-22
KAMPUNG PENDIDIKAN ENERGI (KPE): KONSEP DAN
. RENCANA STRATEGIS IMPELEMENTASI PILOT PROJECT
DI INDONESIA
Ahmad Taufik dan Barony Herdiarto
23-32
PENINGKATAN PRESTASI SISTEM TURBIN GAS DENGAN
PENINGKATAN RASIO TEKANAN KOMPRESOR
MELALUI OVERHAUL
Riman Sipahutar
33-44
USAHA PENCETAKAN BRIKET BATUBARA
SEBAGAI WAHANA PENGEMBANGAN USAHA KECIL
MENENGAH RAKYAT SUMATERA SELATAN
Ir.H Darmawi, MT
45-48
UTILIZATION OF WILD GROWN GRASSES AND BRUSHWOODS
. AS A SUSTAINABLE ALTERNATIVE FUEL
IN THE CENTRAL KALIMANTAN PROVINCE
Harwin Saptoadi dan Ahmad Arifin
49-54
PENGARUH KONSENTRASI KATALIS ASAM SULFAT DAN
WAKTU REAKSI PADAHIDROLISAREJECT PULP
MEI'JJADI GLUKOSA
Saputra Edy, Chairul dan Purnama Alan
55-60
HIDROLISA REJECT PULP MENJADI GLUKOSA
MENGGUNAKAN KATALIS ASAM SULFAT:
PENGARUH TEMPERATUR DAN WAKTU
Chairul, Saputra Edy dan Yo nita Dessy
61-66
2"dAVoER Seminar 2009
v
STUD I MINYAK ALGA DUNALIELLA SALINA DAN
SPIRULINA PLATENSIS
Fitri Hadiah, Elda Mewita dan Dade Zubaedah
161 - 168
ALTERNATIF PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI TEKSTIL
DENGAN TEKNOLOGI BERSIH HEMAT ENERGI:
SUATU TINJAUAN PUSTAKA
Tuty Emilia Agustina
169- 176
DETERMINATION OF GLYCERALDEHYDE-3PHOSPHATEDEHYDROGENASE LOCATION IN
SACCHAROMYCES CEREVICEAE
Fitri Hadiah
177- 184
STUDI EFEK KINETIKA KATALIS PLATINA, PALADIUM,
KOBALT DAN NIKEL TERHADAP PRODUKSI SYNGAS
DI STEAM REFORMER PT PUSRI II PALEMBANG
Sri Haryati, M Djoni Bustan dan Juniarti Asnani I
185- 190
KAJIAN PERENCANAAN FUEL CELL UNTUK PEMBANGKIT
LISTRIK RUMAH TANGGA DI KOTA PAGAR ALAM
SUMATERASELATAN
Lenny Marlinda dan Hasan Basri
191 - 196
KAJIAN TEKNIS PENCAMPURAN BIODIESEL HASIL PRODUKSI
PILOT PLANT PADA BUS PEGAWAI DAN MAHASISWA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
Leily Nurul Komariah dan Susila A rita R
197- 206 .
ON COMPARISON OF MASS TRANSFER MODEL IN
REACTIVE ABSORPTION OF H 2S INTO Fe-EDTA
SOLUTION IN PACKED COLUMN
Waleed Nour Eldien, Ali Altway and Susianto
207- 218
PENERAPAN GROUP TECHNOLOGYUNTUK EFISIENSI PROSES
MANUFAKTUR DALAM RANGKA PENGHEMATAN ENERGI
Bahrul Ilmi
219- 224
KARAKTERISASI SECARA RINCI SENYAWA HETEROATOM
DALAM FRAKSI RINGAN MINYAK BATUBARA TANITO HARUM
DAN PROD UK MINYAK HASIL HYDROTREATMENT
SD Sumbogo Murti, Yusnitati, Lambok H Silalahi dan Hartiniati
225-232
PEMBUATAN DAN PEMANFAATAN KATALIS Ni-ZAA
UNTUK PEMBUATAN BBM ALTERNATIF
Zainal Fanani
233-242
2"d AVoER Seminar 2009
xi
!/
KAJIAN PERENCANAAN FUEL CELL UNTUK PEMBANGKIT
LISTRIK RUMAH TANGGA DI KOTA PAGARALAM
SUMATERA SELATAN
Lenny Marlinda'*, Hasan Basri2
'Dosen Dill K.imia Industri FKIP Universitas Jambi (Mahasiswa Program Studi
Teknik Kimia Universitas Sriwijaya)
2
Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya
*Korespondensi Pembicara. Email: ummu_ avicena@yahoo.co.id
ABSTRAK
Makalah ini membahas tentang perencanaan fuel cell pada hybrid photovoltaic-electrolizerfuel cell di Desa Kance Diwe, Dempo Selatan, kota Pagar Alam, Sumatera Selatan. Berdasarkan
road map fuel cell2005-2025, adanya persentase desa terlistriki tahun.2007 untuk kota Pagar
Alam sebesar 97,1 %, tidak tersedianya energi fosil untuk pembangkit listrik, dan banyaknya
potensi wisata yang butuh pengelolaan hemat energi, maka hal ini membuktikan bahwa kota
ini membutuhkan supplai listrik dari teknologi yang memanfaatkan sumber daya alam tak terbatas
dari modul photovoltaic dan fuel cell. Tahun 2009, ada 65 aplikasi modul photovoltaic 100
Wp sudah dipasang di desa ini. Sedangkan fuel cell belum ada diterapkan di Sumatera Selatan.
Sistem fuel cell yang direncanakan terdiri dari Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell
(PEMFC) 5 kW, modul PV 3-4 kW, electrolizer 3-4 kW dan baterai sebagai penyimpan
energi cadangan. Kajian perencanaan ini meliputi analisis potensi lokasi, analisis teknis dan
analisis ekonomis. Berdasarkan artalisis potensi lokasi perencanaan, maka desa ini mempunyai
swnber daya air berlimpah dan tidak tercemar sebagai sumber hidrogen. Sementara dari kajian
analisis teknis dan ekonomis, daerah ini hams terinstalasi PLTS 3 kWp untuk menghasilkan ·
kapasitas daya fuel cell .sebesar 5 kW untuk 30 rumah. Sehingga direncanakan akan ada 2
instalasi sistem hybrid PV-Fuel Cell untuk 65 buah rumah dengan penghematanlistrik untuk 1
rumah adalah Rp 632,3/hari
Keywords: elektrolisis, fuel cell, hidrogen, modul photovoltaic
1.
PENDAHULUAN
Kebijaka_n Energi Nasional (KEN) ditetapkan pemerintah dalam Perpres No.5/2006
sebagai respon dari krisis energi yang berdampak pada semua sektor kehidupan di Indonesia.
Kebijakan ini akan melandasi pengelolaan energi nasional yang mengacu pada blueprint 2006
- 2025. Salah satu realisasi pengelolaan energi dari sumber daya ini adalah dalan1 sub sektor
kelistrikan yang dibangkitkan dari fuel cell sumber energi altematif abad '21 yang ramah
lingkungan karena hanya berlimbahkan uap air (Suhada, Hendrata, 2001). Bukti perhatian
pemerintah ini adalah dengan adanya road map pengembangan fuel cell dalan1 blue print 2005
- 2025. Selain itu, penelitian dan pengembangan cell scmakin diminati oleh para peneliti di
Indonesia, contoh dalam teknologi nano, dimana nano-silika ditambahkan pada material bam
seperti polimer suhu tinggi (PEEK) dan lokal polimer (ABS) yang telah mampu
meningkatkanefisiensi fuel cell (Dewi E.L., 2009).
2"d AVoER Seminar 2009
191
Penelitian membuktikan bahwa fuel cell merupakan solusi terbersih (zero emission and
no noise) yang diaplikasi hibriddengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya untuk produksi listrik
berkelanjutan di daerah terpencil serta mampu menanggulangi kelemahan PLTS yang
menggunakan batterai untuk energi storage (Busquet, S., Leroux, P., 2004). Terutama daerah
yang mempunyai kondisi geografis berbukit-bukit dengan kepadatan penduduk yang sangat ·
jarang. Kondisi seperti ini dapat dijumpai di Desa wisata Kance Diwe, Dempo Selatan Kota
Pagar Alam, Sumatera Selatan (BPS Pagar A/am, 2003). Kebutuhan supplai listrik di desa ini
berasal dari intalasi PLTS sebanyak 65 buah (Dinas Pertambangan dan Energi, 2009). Desa
ini punya potensi sumber air bersih sebagai sumber hidrogen untuk bahan bakar fuel cell yang
akan terjamin ketersediaannya dikarenakan wilayah ini masih ditutupi oleh hutan lindung sebagai
faktor penjaga sumber mata.air. Besarnya potensi pembangkitan fuel cell dalam sistem hibrid
photovoltaic dipengaruhi juga jenis barang tambang termasuk gol C sehingga tidak
.memungkinkan dibuat pembangkit listrik konvensional ( www.pagaralam.go. id).
Berangkat dari uraian diatas dan melihat apakah program aplikasi fuel cell (berdasarkan
road map dalam blue print pengelolaan energi 2005-2025) yang akan dilaksanakan pemerintah
tersebut berjalan dengan baik dan sesuai dengan yang diharapkan, baik dikaji secara teknis
maupun ekonomis, yaitu mengarah pada terpenuhinya kebutuhan listrik berkelanjutan bagi
masyarakat pedesaan di daerah terpencil dengan potensi sebagai desa wisata, maka penulis
mencoba mengangkat tulisan tentang "Kajian Perencanaan Fuel Cell untuk Pembangkit Listrik
Rumah Tangga di Kota Pagar A/am, Provinsi Sumatera Selatan. "
1.1
Batasan dan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, kajian dalan1 tulisan ini disusun untuk mencari
jawaban tentang apakah perencanaan instalasi fuel cell pada hybrid PV-Electrolisis Cell-Fuel
Cell system efektif dan efisien untuk diaplikasikan di desa Kance Diwe, Dempo Selatan, Kota
Pagar Alam, baik dikaji dari analisa lokasi, kajian teknis dan ekonomis.
Pembahasan dalam tulisan ini dibatasi hanya pembahasan fungsi fuel cell dalam pemilihan
teknologi hybrid PV-FC system yang dianggap coc.o k untuk diterapkan di desa Kance Diwe.
Jenis teknologi ini diadopsi dari beberapa jurnal yang telah melalui tahap seleksi dengan kriteria
sebagai berikut : (1) aplikatif, (2) jenis bahan baku yaitu H 2 dari proses elektrolisis, (3) biaya
pembangkitan fuel cell, (4) harga keekonomian hydrogen tercapai.
Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah diharapkan pembaca dapat
1. mengetahui tingkat efektifitas perencanaan instalasi fuel cell dalam hybrid PV-FC system
di Desa Kance Diwe, Dempo Selatan, Provinsi Sumatera Selatan dalam usaha penyediaan
listrik berkelanjutan yang diukur berdasarkan biaya energi minimum, harga keekonomian
listrik tercapai, teknologi ramal1lingkungan, menjangkau ke pelosok desa (merata)
2. menimbulkan kesadaran kepada masyarakat untuk ikut berperan serta dalam usaha
mendukung perencanaan instalasi fuel cell dalam hybrid PV-FC system dalam rangka
·· pengembangan sumber daya energi surya dan mencapai ekonomi hidrogen sebagai bentuk
kontribusi dalam konservasi dan diversifikasi energi.
3. mengerti dan menerima bahwa penggunaan fuel cell merupakan jenis konverter yang
menghasilkan limbah berupa uap air sehingga merupakan pilihan yang tepat untuk energi
di masa yang akan datang dan bentuk energi yang mendukung "dunia hijau, bebas C02"
1.2
192
2nd AVoER Seminar 2009
2.
STUDI PUSTAKA
2.1
Apa ito Fuel Cell
Fuel cell adalah alat konversi energi elektrokimia yang akan mengubah hidrogen dan
oksigen menjadi air, secara bersamaan menghasilkan energi listrik dan panas dalam prosesnya.
Fuel cell merupakan suatu bentuk teknologi sederhana seperti baterai yang dapat diisi bahan
bakar untuk mendapatkan energinya kembali, dalam hal ini yang menjadi bahan bakar adalah
oksigen dan hidrogen. Layaknya sebuah baterai, segala j enis fuel cell memiliki elektroda positif
dan negatif atau disebut juga katoda dan anoda. Reaksi kimia yang menghasilkan listrik terj adi
pada elektroda. Selain elektroda, satu unit fuel cell terdapat elektrolit yang akan membawa
muatan-muatan listrik dari satu elektroda ke elektroda lain, serta katalis yang akan mempercepat
reaksi.di elektroda. Umumnya yang membedakanjenis-jenisfoe/ cell adalah material elektrolit
yang ､ｩｧｵｮ｡ｫ
ｾ＠ Arus listrik serta panas yang dihasilkan setiap jenis foe/ cell merupakan produk
samping reaksi kimia yang terjadi di katoda dan anoda.
Tabell
J enis fuel cell dan karakteristik.
I"'"' ..." ' ''"',AFC )
［ＭＺＮｾ
Ｍｾ
m erT1Hik•
ｾ
ｾ
pekaan thcl
Ｍ
Ｎ＠
ｩｬ ｴ Ｖ＠
ｾ ＢＧ｢ＭＺｾ
Ｎ＠
s t astun
ｧＺｾ
ＮＬ ｮｧｫｬｴ＠
c;,.c;>OOo:>orn>
ｾ］
Ｈ［Ｎｾ
rn.intv•n) .
ouu - o::.v
cc o.,::a-)
ｲＺ［ｾＡｫ＠
·
ｾ
ｕ ｕ＠
- IOUU
(oa·>
ｾ
2.2
( H ")
｣［Ｎｾ
Ｍ
6 0 - 120
ｾ ＬＡＺ［Ｍｾ
ｾ
［ ｾｧ
ｩ Ｎ＠
• n-araan
pek a thd ..
H • -e•t otceldael
d -t a nodcl
Perkembangan Aplikasi Teknologi Hibrid Photovoltaic.- Fuel cell
Sejauh ini ada beberapa perkembangan aplikasi teknologi hibrid Photovoltaic dan Fuel
Cell yang telah sukses dalam tahap eksperimen, yaitu :
Sistem Hibrid Photovoltaic-Fuel Cell (European Commision Committee, 2001)
Sistem hibrid ini mempunyai karakteristik sebagai berikut :
1.
J enis fuel cell yang digunakan adalah Proton Exchange Membrane Fuel Cell
2.
Daya yang dibangkitkan modul photovoltaic untuk aplikasi hibrid ini adalah 3 kWp
3.
Daya yang dibutuhkan untuk electrolizer 3 kW
·4.
Daya yang dihasilkan fuel cell sebesar 5 kW
Tujuan pengembangan sistem ini adalah mengembangkan sistem pembangkit energi berdaya
rendah yang mana akan menggunakan sinergi antara generator Potovo ltaic dan Proton Exchange
·
Membrane Fuel Cell.
Sistem Hibrid Phofovoltaic-Fuel Cell (Busquet, S., Leroux, P., 2004)
Tujuan dari pengembangan PVFC-Sistem Hibrida adalah untuk mengoptimalkan operasi dengan
memberikan solusi adalah mengganti sistem konvensional (bahan bakar fosil) dengan fuel cell,
l"d AVoER Seminar 2009
193
memelihara keandalan sistem persediaan dan pada saat yang sama menurunkan tingkat polusi
terhadap dampak lingkungan dari seluruh sistem, penyimpanan gas H2 dan 0 2 dapat disesuaikan
. dalam operasi musiman sehingga meningkatkan kinetja rasio kinetja dari bagian PV dan tidak
' ada baterai untuk penyimpanan energi. Biasanya untuk sistem pembangkit listrik tenaga matahari
selalu menggunakan baterai. Dengan sistem hibrida ini kelemahan ini dapat teratasi. Kelemahan
.baterai adalah cepat rusak, mahal dan membuat dimensi sistem menjadi lebih besar.
Sistem hibrid ini mempunyai karakteristik sebagai berikut :
1. J enis fuel cell yang digunakan adalah Proton Exchange Membrane Fuel Cell ( 18 sell 900
cm2 (The De Nora's PEMFC)
2. Daya yang dibangkitkan modul photovoltaic untuk aplikasi hibrid ini adalah 3,6 kWp
3. Daya yang dibutuhkan untuk electrolizer 3,6 kW
4. Daya yang dihasilkan fuel cell sebesar 4,85 kW
5. Temperatur fuel cell optimal45°C, efisiensi ful ce1141% (HHV)
Biasanya baterai digunakan untuk menyimpan energi untukjangka waktu pendek (efisiensi
70%) dan dengan adanya H 2 maka merupakan energi storage sepanjang musim (standby).
Efisiensi sistem keseluruhan kira-kira 40% (electrolyser 80% + gases storage 100% + fuel
cdl41 %).
Gambar 1. Sistem hibrid PV-fuel cell sumber : Busquet, S., Leroux, P., 2004
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan uraian dalam pendahuluan, maka penulis memilih Desa Kance Diwe,
kecamatan Dempo Selatan, Kota Pagar Alam sebagai lokasi perencanaan hybrid photovoltaic
-fuel cell system, dengan pertimbangan bahwa energi listrik daerah ini hanya berasal dari .
.aplikasi pembangkit listrik tenaga surya dimana barn dimulai pada·tahun 2008 sebanyak 65
unit ( Gubernur Sumatera Se/atan, 2009). Daerah tersebut tidak mempunyai potensi sumber
daya fosil melainkanjenis bahan tambang yang termasuk dalam golongan C, yaitu tanah liat,
pasii:, batu kali/gunung. Daerah ini juga mempunyai potensi pariwisata yang cukup menj anjikan
sehingga untukjangka panjang akan dijadikan sebagai kawasan desa pariwisata yang ramah
lingkungan dan mempunyai bangunan perhotelan dan perumahan hemat energi. Meskipun
194
2°11 AVoER Seminar 2009
persentase desa terlistriki tahun 2007 untuk kota Pagar Alam sebesar 97,1% ( Gubernur
Sumatera Selatan, 2009), namun tingkat accessibilitas listrik rendah untuk wilayah perbukitan
sehingga perencanaaan pemasangan hybrid photovoltaic -fuel cell system di kawasan ini
sangat membantu menjaga sustainabilityproduksi listrik. Selain itu, keuntunganjangka panjang
sistem ini direncanakan untuk energi masa depan di wilayah yang akan dijadikan sebagai kawasan
pariwisata dengan infrastruktur hemat energi, ramah lingkungan, murah biaya energi serta
sesuai dengan master plan Provinsi Sumatera Selatan sebagai lumbung energi nasional tahun
2006 -2025. Dimana seharusnya fuel cell sudah dalam tahap pembangunan sejak tahun 20062008 dan akan mencapai tahap pemantapan mulai tahun 2009-2025. Sedangkan Pembangkit
Listrik Tenaga MikroHidro (PLTMH) tidak cocok diaplikasikan didaerah ini, karena masih
menggunakan bahan bakar solar untuk energi pembangkit, tidak mobile, dan tidak bisa hibrid
dengan PLTS.
Secara teknis, perencanaan Fuel Cell seperti gan1bar di
samping ini dengan karaktenstik sebagai berikut :
1. Jenis fuel cell yang digunakan adalah Polymer Electrolyte
Membrane Fuel Cell, karena densitas daya tinggi
dibandingkan tipe fuel celllainnya.
2. Daya yang dibangkitkan modul photovoltaic untuk
aplikasi hibrid ini adalah 3 - 4 kWp
3. Daya yang dibutuhkan untuk etectrolizer 3-4 kW
4. Daya yang dihasilkan fuel cell sebesar 4,85 - 5 kW
Kajian·Ekonomi Sistem Hibrid PV-Fuel Cell
Sebagai informasi biaya pembangkitan listrik diesel US$ 800 - 1500. Berikut perhitungan
sederhana untuk kelayakan perencanaan sistem hibrid PV-fuel cell:
Sistem hibrid PV-fuel cell menghasilkan daya sebesar 5 kW dengan efisiensi keseluruhan 40%.
Misaljikajadwal operasi siang (kondisi puncak+cuaca mdendung+berawan) dan operasi malam
hari, makadipilihjan1 operasi pembangkit 80%, artinya: 80% x 24 jam x 5 kW = 96 kWh/hari.
Sebelumnya 1 rumah punya instalasi 100 Wp maka untuk fuel cellS kW perlu 3 kWp PV maka
dibutuhkan 30 x 100 Wp. Sehingga fuel cell 5 kW untuk 30 rumah. Jika setiap rumah dipasok
listrik 250 watt, maka penggunaan rata-rata sekitar 1,5- 2 kWh/hari.
Jadi, total penggunaan listrik untuk 30 rumah = 45- 60 kWhlhari, ada kelebihan listrik sekitar 36
kWhlhari. Di Kance Diwe ada 65 buah PLTS, maka dapat dibuat 2 buah instalasi sistem hibrid PVfuel cell. Kelebihan listrik dapat digunakan untuk supplai elektrolizer dan 5 buah rumah lainnya.
Perhitungan perkiraan biaya listrik yang dihemat :
Harga listrik sekitar Rp 500/kWh, maka biaya listrik untuk 65 rumah = Rp 500/kWh x (2x96
kWhlhari) = Rp 96.000/hari
Diketahui harga ivestasi fuel cell U$5000/kW (Tempo Interaktif, 13 Agustus ｾＰＳＩ＠
Life time instalasi sistem hibrid PV-fuel cell 10 tahun, dengan perkiraan harga investasi +
perawatan = US10,000 (1 instalasi)
Biaya listrik selama 10 tahun = 10 x 365 x Rp 96.000 = Rp 350.400.000. Jikanilai tukar rupiah
tetap Rp 10.000, maka biaya listrik yang bisa dihemat selama 10 tahun adalah
= Rp 350.400.000- (2 x U$10,000 x Rp 10.000) = Rp 150.000.000 atau Rp 41.100/hari
Sehingga penghematan biaya listtik tmtuk 1IUmah adalah Rp 41.1 00/hari : 65 rumah = Rp 632,3/hari
2'10 AVoER Seminar 2009
195
4.
KESIMPULAN
.Berdasarkan permasalahan yang penulis paparkan sebelumnya, maka dapat disimpulkan ·
bahwa:
1. Penerapan perencanaan fuel cell di Pagar Alam cukup efektifjika dikaji berdasarakan kondisi
geografis, ketersediaan sumber daya alam, dan tujuanjangka panjang untuk mewujudkan
desa wisata mandiri energi ramah lingkungan dan jika dikaji dari teknis dan ekonomis,
daerah ini harus terinstalasi PLTS 3 kWp untuk menghasilkan kapasitas daya fuel cell
sebesar 5 kW untuk 30 rumah. Sehingga direncanakan akan ada 2 instalasi sistem hybrid
PV-Fuel Cell untuk 65 buah rumah dengan penghematan listrik untuk 1 rumah adalah Rp
632,3/hari.
2. Fuel cell dalam sistem hibrid ini dapat membantu mengendalikan pemanfaatan listrik
disebabkan karena adanya titik kelemahan instalasi PLTS tergantung pada kondisi cuaca
berawan dan sistem baterai yang mudah rusak, mahal dan menyebabkan dimensi sistem
menjadi besar. Selain fuel cell dapat menjaga sustainability produksi listrik karena adanya
kompleksitas komponen, sistem hybrid ini juga) membuka kesempatan peluang lapangan
pekerjaan untuk teknisi lokal dalam hal perawatan.
5.
REFERENSI
Busquet, S., Hubert, C.E., Labbe, J., Mayer, D., Metkemeijer, R. (2004). A New Approach to
Empirical Electrical Modelling of a Fuel Cell, an electrolyzer or regenerative fuel cell.
CENERGIE.N.S.M.P., Rue Claude Daunesse, Les Lucioles-BP 207, Sophia Antipolis Cedex
06904
Busquet, S., Domain, F., Metkemeijer, R., Mayer, D. (2004). Stand Alone Power System
Coupling A PV Field And A Fuel Cell Description Of The Selected System And Advantages.
Ecole des Mines de Paris- Centred 'Energetique Rue Claude Daunesse Les Lucioles- BP
207 F -06904 SOPHIA ANTIPOLIS.
Busquet, S., Leroux, P. Metkemeijer, R., Mayer, D. (2004). Stand Alone Power System
Coupling a PV Field and a Fuel Cell : Experimental Results of The FC System. Sophia
·
Antipolis
Dewi, E. L, B.Eng, M. Eng. (2009). Pengembangan Nc.nokatalis dan Nonkomposit Material
dalam EnergiAlternatifPolymer Electrolyte Fuel Cell. Http//nano.or.id
European Commision Comitte Research. (2001). Photovoltaic Fuel Cell Hibrid System for
Electricity and Heat Generation for Remote Site.
Gubernur Sumatera Selatan. (2009). Rapat Koordinasi Regional : Desa Mandiri Energi Wilayah
Indonesia Bagian Barat tanggal2-3 Juni 2009. Pengembangan dan Kegiatan Energi Barn
Terbarukan di Sumatera Selatan. Pekanbaru
Suhada, Hendrata. (2001). Fuel Cell sebagai Penghasil EnergiAbad 21. Jurnal Teknik Mesin
Vol. 3 No. 2, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra
......... Profil Pagar Alam. www.pagaralam.go.id
196
2"d AVoER Seminar 2009