bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Hotel merupakan bentuk usaha akomodasi pariwisata dengan perkembangan
yang cukup pesat di Indonesia. Jumlah hotel terus bertambah setiap tahunnya dan
menyumbang devisa cukup besar bagi negara. Hal ini dapat dilihat pada data yang
dilampirkan oleh Badan Pusat Statistik (BPS) di halaman website mereka. Bisnis
hotel adalah bisnis pelayanan/jasa yang beroperasi selama 24 jam dalam sehari.
Operasional hotel sendiri sebagian besar memerlukan energi listrik, pada penelitian
[1] disebut 74% operasional hotel bergantung kepada adanya suplai listrik. Sebagai
usaha jasa yang bergerak 24 jam setiap harinya, ketersediaan energi listrik yang
berkelanjutan sangat dibutuhkan oleh penelola hotel dan grid menjadi suplai utama
energi listrik hotel di Indonesia. Namun, grid merupakan sebuah sistem yang pasti
mengalami kerusakan, gangguan dan perawatan sehingga suplai listrik dari grid
dapat terputus dan mengganggu operasional hotel tersebut. Pengelola hotel
berusaha menjaga ketersediaan suplai energi listrik dengan menambahkan
pembangkit cadangan saat suplai energi listrik dari grid terputus.
Penambahan pembangkit cadangan berarti mengeluarkan biaya lebih untuk
mendapatkan suplai energi listrik yang berkelanjutan. Biaya yang dikeluarkan bisa
sangat kecil namun bisa juga sangat besar, hal ini dipengaruhi oleh keandalan atau
reliabilitas grid pada lokasi hotel beroperasi. Reliabilitas grid adalah kemampuan
sistem untuk mempertahankan secara terus-menerus kemampuannya menyuplai
energi listrik kepada beban listrik. Reliabilitas sistem yang tinggi menyebabkan
biaya yang dikeluarkan hotel untuk pembangkit cadangan kecil dan sebaliknya,
reliabilitas sistem yang rendah menyebabkan biaya yang dikeluarkan sangat besar.
Biaya yang dikeluarkan semakin besar jika pembangkit yang digunakan
menggunakan bahan bakar dengan harga yang mahal.
Generator diesel merupakan pembangkit yang umum digunakan sebagai
pembangkit cadangan di hotel karena memiliki beberapa kelebihan yaitu, waktu
1
starting yang cepat, tidak memerlukan ruang yang khusus dan besar serta yang
paling utama adalah biaya modalnya yang rendah [2]. Berdasarkan hasil wawancara
dengan pengawas kelistrikan hotel yang menjadi objek penelitian, jumlah generator
diesel yang disediakan lebih dari 1 unit dengan tujuan untuk menghindari adanya
generator yang rusak atau sedang dalam proses perawatan saat terjadi pemadaman
sehingga tidak dapat digunakan. Biaya operasional generator diesel disebut paling
besar diantara pembangkit jenis konvensional lainnya [3]. Biaya tersebut terdiri dari
biaya bahan bakar serta biaya operasi dan perawatan terhadap generator yang rutin
dilakukan. Harga bahan bakar diesel diketahui cenderung mengalami peningkatan
setiap tahun [4]. Dampak dari peningkatan harga bahan bakar tersebut
menyebabkan biaya pengoperasian generator diesel semakin mahal.
Penelitian ini mengusulkan penggunaan pembangkit sistem hibrid sebagai
pembangkit cadangan hotel, sehingga dapat menghemat biaya yang harus
dikeluarkan untuk penyediaan energi listrik. Pembangkit sistem hibrid dapat
menjadi solusi yang tepat terutama untuk menjawab permasalahan biaya produksi
energi sebagai pembangkit cadangan hotel. Pembangkit sistem hibrid diketahui
mampu mengurangi pemakaian bahan bakar dan biaya perawatan. Beberapa
penelitian terhadap implementasi pembangkit sistem hibrid untuk sektor building
khususnya hotel dan museum telah dilakukan sebelumnya. Penelitian-penelitian
tersebut menjadi dasar usulan pembangkit sistem hibrid tersebut sebagai
pembangkit cadangan hotel [5-10]. Analisis teknis pembangkit sistem hibrid telah
dilakukan pada penelitian [5,10] dan analisis biaya dilakukan pada penelitian [6-9],
berdasarkan hasil penelitian-penelitian tersebut diketahui bahwa pembangkit sistem
hibrid layak secara teknis dan lebih ekonomis.
Pembangkit sistem hibrid dirancang dengan memperhatikan beberapa faktor
yang terdiri dari faktor teknologi, ekonomi, sosial, dan lingkungan. Pembangkit
cadangan menggunakan sistem hibrid yang ekonomis di dapat jika ukuran
komponennya optimal. Ukuran pembangkit hibrid dapat dioptimalkan dengan
menggunakan beberapa metode seperti graphic construction methods (GCM),
probabilistic methods (PM), analytical methods (AM), iterative methods (IM),
artificial intelligence methods (AIM) dan hibrid methods (HM) [11]. Analisis
2
terhadap pembangkit sistem hibrid diketahui lebih komplek karena terdiri dari
beberapa komponen pembangkit yang memiliki karakteristik berbeda. Terdapat
beberapa perangkat lunak yang dapat digunakan untuk mempermudah proses
analisis yaitu HOMER, Hibrid2, RETScreen, iHOGA, Matlab dan lain sebagainya
[12]. Variabel yang umum digunakan dalam penelitian sebagai kriteria penelitian
yaitu, levelized cost of energy (LCOE), capital recovery factor (CRF), net presen
cost (NPC), net present value (NPV), fuel consumption dan sebagainya [11].
Pembangkit sistem hibrid umumnya terdiri dari dua kategori yaitu
pembangkit sistem hibrid murni energi terbarukan dan pembangkit hibrid dengan
gabungan energi terbarukan dan tidak terbarukan seperti generator diesel [6,7].
Variasi energi terbarukan dan sistem penyimpan energi telah disebutkan pada [2].
Photovoltaic (PV) merupakan salah satu teknologi energi terbarukan yang dapat
digunakan dimana saja baik daerah perkotaan maupun pedesaan, sehingga sering
dijadikan salah satu pembangkit pada sistem hibrid. Sedangkan untuk sistem
penyimpanan energi, teknologi baterai yang paling direkomendasikan.
Penelitian terhadap pembangkit cadangan dengan sistem hibrid belum pernah
dilakukan, sehingga menjadi hal yang baru untuk diteliti. Penelitian ini dilakukan
untuk mengetahui apakah pembangkit cadangan hotel dengan sistem hibrid lebih
ekonomis dibanding hanya menggunakan generator diesel. Potensi keuntungan
yang diperoleh dengan menggunakan pembangkit hibrid adalah jumlah generator
diesel yang digunakan berkurang dan hemat bahan bakar sehingga biaya yang
diperlukan lebih kecil. Optimalisasi ukuran pembangkit sistem hibrid pada
penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode particel swarm optimation
(PSO). Metode PSO diketahui sangat efisien [13], memiliki algoritma yang
sederhana dan efektif untuk mengoptimalkan berbagai fungsi [14] dengan waktu
komputasi yang relatif cepat [15]. Pola pengoperasian turut menjadi bagian proses
optimasi ukuran pembangkit karena diketahui mampu menghemat bahan bakar [6].
Komponen pembangkit direncanakan menggunakan PV, baterai, inverter dan
sebuah generator diesel yang kemudian disebut sebagai pembangkit sistem hibrid
PV-baterai-diesel.
mengoptimalkan
Optimalisasi
ukuran
dan
pola
pembangkit
3
pengoperasian
khususnya
PV
dan
dipakai
baterai
untuk
serta
meminimalkan konsumsi bahan bakar. Hasil optimal ditentukan berdasarkan fungsi
biaya berupa life cycle cost (LCC) sistem dengan nilai yang paling minimum..
Variabel-variabel lain yang juga dianggap perlu untuk diketahui pada penelitian ini
adalah fuel consumption (konsumsi bahan bakar), dan cost of energy (COE) sistem.
Renewable fraction (RF) juga dihitung untuk mengetahui penyerapan sumber
energi terbarukan oleh pembangkit cadangan.
Analisis sensitifitas juga dilakukan pada penelitian ini. Analisis sensitifitas
tersebut dilakukan untuk melihat pengaruh beberapa parameter yang nilainya
berbeda untuk tiap lokasi di Indonesia terhadap fungsi biaya yaitu LCC dari
pembangkit. Parameter-parameter yang dimaksud adalah harga bahan bakar dan
reabilitas grid dalam bentuk energy index ratio (EIR) yang menyuplai hotel.
Tujuannya adalah untuk mengetahui apakah sistem tetap ekonomis jika nilai dari
kedua parameter tersebut berubah. Hal ini didasari oleh adanya perbedaan harga
bahan bakar maupun reabilitas grid di seluruh wilayah Indonesia. Hasil analisis
memberikan gambaran biaya sistem bagi hotel yang biaya bahan bakar dan EIR
gridnya berada pada rentang nilai yang dianalisis pada penelitian ini.
1.2
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan maka, rumusan masalah
yang dibahas dalam penelitian ini adalah berapakah kapasitas pembangkit cadangan
sistem hibrid PV-baterai-diesel (khususnya jumlah modul PV dan baterai) yang
paling ekonomis hasil dari optimalisasi dan pola pengoperasian menggunakan
metode PSO agar lebih ekonomis dibandingkan dengan pembangkit cadangan yang
menggunakan generator diesel. Kriteria penilaian apa saja yang digunakan untuk
menentukan bahwa pembangkit telah optimal dan ekonomis serta berapa lama
sistem beroperasi.
1.3
Keaslian Penelitian
Penelitian terhadap sistem pembangkit hibrid untuk elektrifikasi hotel telah
dilakukan oleh beberapa peneliti diantaranya G.J Dalton et al yaitu analisis
kelayakan energi terbarukan baik off-grid (terpisah dengan grid) maupun on grid
4
(terhubung dengan grid) dengan jaringan listrik sebagai pembangkit listrik hotel
skala besar [6-7]. Pada penelitian pertama dan kedua, G.J Dalton et al. kriteria
penilaian yang digunakan untuk menentukan kelayakan sistem adalah net present
value (NPV), renewable factor (RF) dan payback time (PB). Pembangkit energi
terbarukan terdiri dari photovoltaic (PV) dan wind turbin (WT) dikombinasikan
dengan generator diesel yang dikenal dengan sistem hibrid di teliti. Skenario
penelitian menggunakan 3 sistem pembangkit yaitu (i) sistem pertama yang terdiri
dari generator diesel, (ii) sistem kedua menggunakan pembangkit hibrid dengan
masing-masing sistem tidak terhubung grid. Pada penelitian kedua dibandingkan
konfigurasi yang sama namun perbedaannya adalah sistem terhubung grid. Kedua
penelitian Dalton, et al dilakukan secara simulasi menggunakan perangkat lunak
hibrid optimisazion model for electric renewable (HOMER) dari New and
Renewable Energy Laboratory (NREL) dan HIBRIDS dari Solaris Homes.
Penelitian lain yang berkaitan dengan penggunaan pembangkit hibrid pada
hotel di Indonesia dilakukan oleh I.A.D. Giriantari et al [9]. Lokasi tempat
penelitian dilakukan adalah sebuah hotel yang terletak di Nusa Lembongan, Bali.
Pada penelitian ini, energi terbarukan yang digunakan adalah PV dengan kapasitas
30% dari kebutuhan harian di sebuah hotel. Tujuan penelitian adalah untuk
mereduksi (mengurangi) tagihan listrik dan meningkatkan keandalan listrik pada
hotel tersebut dimana sering terjadi pemutusan aliran listrik dari grid yang
mengganggu aktifitas hotel. Kriteria penilaian yang di pakai adalah life cycle cost
(LCC), cost of electricity (COE), net present value (NPV), profitable index (PI) dan
discount payback period (DPP). Metode penelitian yang menghitung secara manual
seluruh kriteria penilaian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas PV
terpasang
adalah
21.694,8Wp,
dengan
LCC
Rp1.804.778.945dan
COE
Rp8.500/kWh. Sedangkan NPV, PI dan DPP menunjukkan nilai yang positif.
Penelitian lain terhadap penggunaan sistem pembangkit hibrid pada industri
hotel dilakukan oleh Farifar Fazelpour, dkk [10]. Konfigurasi pembangkit menjadi
dengan biaya yang ekonomis menjadi tujuan yang ingin dicapai dan hotel skala
menengah menjadi sasaran penelitian ini. Komponen pembangkit yang hendak
digunakan adalah PV, WT, generator diesel dan baterai.
5
Penelitian ini difokuskan terhadap implementasi pembangkit sistem hibrid
sebagai pembangkit cadangan hotel yang ekonomis dibanding pembangkit diesel
dengan ketentuan bahwa kapasitas pembangkit telah optimal dan pola
pengoperaiannya tepat. Optimalisasi kapasitas pembangkit cadangan sistem hibrid
pada penelitian ini dilakukan menggunakan metode PSO.
1.4
Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah yang telah disampaikan, maka tujuan
penelitian ini adalah memperoleh kapasitas pembangkit sistem hibrid PV-bateraidiesel yang optimal agar lebih ekonomis dibandingkan pembangkit cadangan yang
menggunakan generator diesel berdasarkan optimalisasi dan pola pengoperasian
menggunakan metode PSO. Kriteria penilaian yang digunakan untuk menentukan
bahwa pembangkit telah optimal adalah fungsi biaya sistem yaitu life cycle cost
LCC sistem. Perhitungan dengan asumsi bahwa sistem beroperasi selama 25 tahun.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini meliputi dua aspek yaitu, aspek tekno-ekonomi
dan lingkungan. Aspek tekno-ekonomi berarti penggunaan teknologi energi
terbarukan menjanjikan pembangkit cadangan yang lebih ekonomis sebagai
pembangkit cadangan hotel sehingga hotel dapat menghemat biaya tambahan yang
harus dikeluarkan. Sedangkan aspek lingkungan yaitu, dengan menggunakan
pembangkit sistem hibrid yang sebagian energi listriknya berasal dari energi
matahari maka pengoperasian generator diesel dapat berkurang khususnya dari
sektor hotel. Berkurangnya pengoperasian generator diesel turut mengurangi
produksi gas emisi ke lingkungan.
6