OPTIMASI MANAJEMEN DAYA PADA SISTEM HIBRIDA ANTARA TURBIN ANGIN, FOTOVOLTAIK, DAN FUEL CELL PADA STUDI KASUS KAWASAN WATU ULO

Abstract

Permintaan kebutuhan beban listrik yang semakin meningkat menimbulkan berbagai macam masalah. Mulai dari proses pembangkitan energi sampai dari jumlah pemakaian listrik yang terus melonjak 7.5 persen/tahun dari tahun 2008 – 2013. Namun di lain sisi perkembangan energi di Indonesia saat ini masih didominasi oleh batu bara sebagai bahan bakarnya. Salah satu solusi yang ada adalah mengganti bahan baku konvensional tersebut dengan bahan yang dapat diperbarui dan tersedia dalam jumlah yang besar. Hal ini mengarah pada sebuah konsep energi baru terbarukan (EBT). Energi yang menjadi perhatian publik saat ini adalah energi angin dan energi surya. Energi – energi tersebut merupakan energi yang bersumber dari alam. Energi angin dan surya tersebut dikonversi menjadi listrik melalui turbin angin dan fotovoltaik. Sistem hibrida dapat menjadi sebuah solusi atas krisis energi yang terjadi. Hal ini menggabungkan beberapa pembangkit yaitu turbin angin, fotovoltaik dan fuel cell. Salah satu manfaat sistem hibrida adalah mengatasi masalah pada satu buah pembangkit, misal masalah fotovoltaik yang hanya dapat beroperasi pada saat terdapat sinar matahari. Manajemen energi diperlukan dalam penelitian ini. Manajemen energi tersebut berguna agar tidak terjadi kurang daya, kelebihan daya secara ekstrim dan pemborosan sistem dalam pembangunan sumber EBT tersebut. Studi kasus yang dilakukan bertempat di kawasan Watu Ulo Jember. Data beban listrik yang digunakan mengacu pada data beban yang dikeluarkan oleh PLN Jember Unit Ambulu. Data beban tersebut diambil bagian penyulang yang ada dikawasan Watu Ulo Jember dan didapatkan beban pada fasa R 6.03 KVA, fasa S 3.61 KVA dan fasa T 12.06 KVA. Jumlah dari ketiga fasa tersebut yang akan digunakan sebagai beban puncak pada penelitian ini yaitu 21.078 KVA dibulatkan menjadi 22 KW (beban DC). Tiga buah sumber yang akan dimodelkan kedalam simulink matlab adalah turbin angin, fotovoltaik, dan fuel cell, sedangkan untuk media penyimpanan menggunakan electrolyzer dan tabung hidrogen. Turbin angin, fotovoltaik dan fuel cell mensuplai beban nyata pada kawasan Watu Ulo Jember. Beban dengan nilai puncak sebesar 22 KW dengan rincian kapasitas turbin angin mensuplai sebanyak 80% dari puncak yaitu sebesar 17 KW dengan memparalel turbin angin 500 W sebanyak 36 buah. Fotovoltaik mensuplai kekurangan 20% total beban menjadi 4.4 KW, sehingga dibutuhkan fotovoltaik 500 Wp sebanyak 9 buah. Fuel cell digunakan jika terdapat kekurangan daya (lack power) pada sistem. Pembangkit sistem hibrida turbin angin 500W x 36, fotovoltaik 500 Wp x 10, dengan fuel cell mampu mensuplai beban nyata di kawasan Watu Ulo Jember dengan rincian, excess power terjadi pukul 11.00 – 14.00 mencapai 14 KW, 15.00 – 16.00 sebesar 13.5 KW dan pukul 01.00 sebesar 3 KW dengan produksi gas hidrogen masing – masing mencapai 0.25, 0.18, dan 0.12 mol/s serta tekanan tangki mencapai 625 pascal.