Optimasi Energi Terbarukan (Pembangkit Listrik Sistem Hibrid) Oleh: ASROFUL ANAM, ST., MT. Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

Penggunaan pembangkit listrik hibrid Listrik pedesaan (Isolated Grid atau Interconnected Isolated genset). Pabrik, perkantoran, perumahan yang tidak mendapat suplai listrik jaringan (PLN). Gedung-gedung perkantoran. Manfaat pembangkit listrik hibrid Mengoptimalkan penggunaan system pembangkit listrik. Meningkatkan efisiensi ekonomi pembangkit. Meningkatkan reliability (keandalan) pembangkit. Meningkatkan waktu layanan listrik secara ekonomis.

Pembangkit listrik hibrid di Indonesia System Hybrid yang pernah diterapkan di Indonesia adalah: Hybrid PV-Genset, Hybrid PV-Mikrohydro, Hybrid PV-Bayu (angin), dan bahkan Hybrid PV-Bayu-Genset. Istilah hybrid sering juga digunakan untuk system Grid Connected PV (yakni menggabungkan/"mencantolkan" Pembangkit Listrik Tenaga Surya ke jaringan PLN). Dilihat dari cara pendistribusian listriknya, system hybrid adalah system centralized, yakni pembangkit berada disuatu lokasi,  dan listrik yang dihasilkan didistribusikan melalui jaringan distribusi ke rumah-rumah konsumen.

Pembangkit listrik hibrid di Indonesia System hybrid PLTS di Indonesia tidak hanya diterapkan di listrik pedesaan tetapi juga banyak diterapkan di perkotaan. System pv grid connected yang dipasang oleh Pt Azet dapat dilihat di atap gedung LPE-ESDM Kuningan jakarta, atap Gedung ESDM Jl Thamrin dan di P Nusa Penida-Bali. Kapasitas System Hybrid umumnya adalah 20kW, 40kW, 60kW, 80kW, 100kW. System paling besar yang pernah diterapkan di dunia adalah 10MW.

Alasan Teknik penggunaan sistem pembangkit hibrid Saling melengkapi keunggulan dan kelemahan masing-masing pembangkit : Misalnya untuk Hybrid PV-Mikrohydro, pada musim penghujan air banyak tetapi matahari relatif sedikit, dan sebaliknya jika musim kemarau. Mengoptimalkan kemampuan system pembangkit : pada Hybrid PV-Genset, genset untuk memenuhi kebutuhan pada saat "peak load", sedangkan pada saat "base load" genset dimatikan dan PLTS mencatu listrik ke jaringan, dengan demikian masing-masing pembangkit dapat beroperasi pada kapasitas optimalnya.

Alasan Teknik penggunaan sistem pembangkit hibrid Mengurangi ketergantungan pada suplai BBM: pada Hybrid PV-Genset pemakaian genset dapat dikurangi sampai dengan 75%, tanpa mengganggu suplai kebutuhan listrik, sehingga ketergantungan suplai BBM untuk genset dapat dikurangi. Meningkatkan keandalan (reliability) dan kualitas suplai listrik. Grid connected/BIPV dapat meningkatkan keandalan dan kualitas suplai listrik karena listrik yang disuplai lebih stabil dan dapat di-set agar memiliki fungsi back up.

Alasan ekonomis penggunaan sistem pembangkit hibrid Meningkatkan efisiensi system pembangkit: Hybrid PV-Genset mengurangi biaya operasional system, karena pada saat "base load" dimana kebutuhan listrik konsumen jauh dibawah kapasitas genset, maka genset dapat dimatikan dan PLTS menggantikan, sehingga genset tidak dibiarkan beroperasi pada kapasitas dibawah kapasitas optimum.

Alasan ekonomis penggunaan sistem pembangkit hibrid Meningkatkan keandalan (reliability) dan pelayanan, secara ekonomis. Listrik pedesaan yang beroperasi 6-12 jam per hari dapat ditingkatkan menjadi beroperasi penuh 24 jam/hari secara ekonomis. Apabila peningkatan dilakukan dengan menggunakan genset saja maka investasi yang dibutuhkan kecil tetapi biaya operasi akan meningkat karena pada saat "base load" genset terus beroperasi, ketergantungan terhadap suplai BBM juga semakin tinggi (di pedesaan/pulau terpencil sulit diharapkan kepastian suplai BBM). Apabila peningkatan dilakukan dengan menambah PV saja, meskipun biaya operasi menjadi nol tetapi biaya investasi akan membengkak. Hybrid PV-genset dapat meningkatkan keandalan dan suply listrik 24 jam (layanan kepada pelanggan) dengan menghindari penambahan investasi awal yang terlalu besar, menghindari biaya operasi yang besar, dan mengurangi ketergantungan terhadap suplai BBM.

Contoh diagram blok sistem hibrid PLTS-PLN Model 1

Contoh diagram blok sistem hibrid PLTS-PLN Cara kerja pada gambar diatas, menurut Liem Ek Bien dkk pada penelitiannya, Pertama tama array sebagai modul photovoltaic menyerap panas dari matahari, arus DC yang dihasilkan oleh array diteruskan ke BCR. BCR berfungsi mengontrol pengisian aliran listrik ke baterai dan pelepasan aliran listrik dari baterai ke peralatan inverter . Baterai (Accu) sebagai penyimpan energi, saat men-supply arus listrik ke beban memiliki batas tegangan kerja, yaitu tegangan batas bawah, tegangan batas bawah rekoneksi, dan tegangan batas atas. Sistem PLTS mulai bekerja pada saat tegangan baterai melebihi tegangan batas bawah rekoneksi.

Apabila sistem PLTS tidak bekerja (Off) atau tidak digunakan untuk men-supply beban, maka secara otomatis baterai mengalami pengisian hingga tegangannya mencapai tegangan batas atas. Pada saat sistem PLTS bekerja (on), tegangan baterai akan mengalami penurunan tergantung pada besarnya beban. Bila penurunan tegangan mencapai tegangan batas bawah, maka sistem PLTS akan off dan pada saat itu pula PLN mulai bekerja (on) memasok beban. Dengan cara kerja seperti itu, maka sistem PLTS memiliki kesempatan untuk melakukan pengisian ulang (recharging) mulai dari tegangan batas bawah sampai pada batas bawah rekoneksi. Batas tegangan kerja pada baterai berguna agar sistem PLTS tidak on atau off dalam waktu yang singkat, yang dapat menyebabkan komponen sistem mudah cepat rusak.

Contoh diagram blok sistem hibrid PLTS-PLN Model 2

Contoh diagram blok sistem hibrid PLTS-PLN Model 2 Sistem hibrid model 2 adalah sistem hibrid model seri atau paralel. Untuk sistem seri semua pembangkit daya mensuplai daya DC kedalam baterai, setiap komponen harus dilengkapi dengan charge controller sendiri. Pada sistem ini, generator dan inverter harus didesain agar dapat melayani beban puncak. Pada sistem ini sejumlah besar energi yang dibangkitkan dilewatkan melalui baterai, siklus baterai bank menjadi naik dan mengurangi efisiensi sistem, daya listrik dari genset di DC kan dan diubah kembali menjadi AC sebelum disupai ke beban sehingga t i d a k terjadi rugi-rugi yang signifikan.

Contoh diagram blok sistem hibrid PLTS-PLN Model 2 Pada PLTS dan PLN yang menggunakan sistem paralel, beban disuplai baik dari generator diesel maupun inverter secara paralel. Bi-directional inverter (BDI) digunakan untuk menjembatani antara baterai dan sumber AC. BDI dapat mengisi baterai dari generator diesel (AC-DC converter) maupun sumber energi terbarukan, juga dapat beraksi sebagai DC-AC converter.