all about electricity (indonesia)

Pemenuhan kebutuhan listrik periode 2014-2019 sebesar 35 GW telah menjadi salah satu prioritas program Pemerintah. Melalui Kementerian ESDM, Pemerintah membentuk Unit Pelaksanaan Program Pembangunan Ketenagalistrikan (UP3KN), yang diumumkan dalam acara Forum Pemimpin Ketenagalistrikan 13 Januari 2015 yang lalu. Organ ini diharapkan dapat memecah kebuntuan yang dihadapi dalam pengembangan sistem ketenagalistrikan di tanah air. Jika kita melihat rumusan langkah-langkah percepatan pembangunan ketenagalistrikan di forum tersebut maka kita akan melihat bahwa problem pembangunan ketenagalistrikan yang dihadapi saat ini lebih banyak berkutat pada problem-problem non teknis seperti lahan, sosial, legal, lingkungan, birokrasi sektoral, koordinasi antar instansi.

Namun demikian, sistem ketenagalistrikan harus betul-betul direncanakan dengan baik juga secara teknis. Salah satu dokumen yang sering dibaca oleh investor untuk memberi gambaran teknis apa rencana Pemerintah dalam bidang ketenagalistrikan adalah dokumen Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT PLN. Edisi terbaru 2105-2024 telah terbit, dapat diunduh disini.

RUPTL 2015-2024 cover

Untuk menyusun RUPTL ini, masukan dari kondisi empiris di lapangan dan penggunaan software-software komersial power system expansion planning dibutuhkan. Kemajuan riset dan pengembangan di bidang ini juga terus harus diikuti agar rencana ini menghasilkan sistem yang andal dan ekonomis. Riset teknik perencanaan sistem tenaga listrik sendiri sekarang semakin maju walaupun tantangannya juga semakin kompleks. Kita akan mendapatkan masalah jika tidak mengikuti perkembangan teknik-teknik analisis dalam perencanaan sistem ketenagalistrikan (STL). Saat ini kurang memadai lagi jika kita hanya mengandalkan teknik analisis aliran daya, ekonometrika, teknik least square regression, teknik kriteria keandalan secara deterministik untuk meramalkan dan merencanakan pengembangan STL.

Ekonomi dunia (yang diikuti oleh kebutuhan listrik) berkembang dalam arah yang tidak terbayangkan pada dekade-dekade yang lalu. Jadi saat ini STL telah berkembang (untuk Indonesia terutama pada sistem STL Jawa Bali) menjadi problem berskala besar, jangka panjang, non-linear, diskrit dalam hal investasi pembangkit listrik. Ini sebabnya riset-riset terkini di bidang ketenagalistrikan banyak yang melibatkan statistik probabilistik, metode optimasi stokastik, uncertainty / ketidakpastian, simulasi Monte Carlo, game theory (genetic algorithm) (untuk pasar ketenagalistrikan berbasis pasar / deregulated electricity market), metode dekomposisi matriks (untuk mengatasi waktu komputasi akibat masifnya data). Untuk kasus di Indonesia, least cost planning masih dipakai karena Indonesia menganut vertically integrated electricity market atau pasar listrik konvensional, dengan varian investor independen untuk pembangkitan listrik (IPP) bisa masuk.

Data historis masa lalu tidak menjamin kita akan memperoleh data dengan kecenderungan serupa di masa depan. Kejadian yang tidak terduga yang belum pernah terjadi sebelumnya atau fenomena Black Swan misalnya, jatuhnya harga minyak dunia akibat melimpahnya produksi shale gas di Amerika adalah salah satu contohnya. Para ahli pada beberapa waktu dekade yang lalu tidak pernah membayangkan harga minyak bisa jatuh, mengingat saat itu pada umumnya para ahli mengatakan cadangan minyak dunia semakin sedikit dan investasi eksplorasi dan eksploitasinya semakin mahal.

Macrotrends.org_Crude_Oil_Price_History_Chart

Posisi harga minyak mentah WTI (West Texas Intermediateper Januari 2015 jatuh di bawah US $ 50/ barrel

Editor majalah-majalah energi sering menyebut fenomena ini sebagai “a game changer” (variabel yang mengubah aturan main bisnis energi yang terjadi sebelumnya). Distributed generation di luar Jawa yang banyak mengandalkan PLTD-PLTD berbahan bakar minyak (BBM) boleh jadi di satu titik akan kembali menjadi ekonomis dan kompetitif. Ini merupakan suatu hal yang mungkin tidak terbayangkan dalam rencana-rencana tahun-tahun yang lalu.

Referensi teknis yang cukup bagus menjelaskan teknik perencanaan sistem tenaga listrik berbasis keandalan dan ekonomi adalah disertasi PhD ini:

Gu, Yang, “Long-term power system capacity expansion planning considering reliability and economic criteria” (2011). Graduate Theses and Dissertations. Paper 10163.

Namun tetap harus diingat, meskipun secara teknis kita bisa merencanakan dengan bagus, problem non-teknis di Indonesia bisa menyebabkan eksekusi menjadi terhambat, yang menjadi semangat pembentukan UP3KN.

Matriks Admitansi Bus

Membaca raport tutup tahun 2014 bagi blog saya ini, WordPress memberi saran agar saya kembali menulis topik yang terkait dengan artikel…

Contoh Penyelesaian Aliran Daya Listrik dengan Metode Newton-Raphson, Decoupled dan Fast Decoupled Load Flow

Yang saya tulis 7 tahun yang lalu.

Komen dari WordPress:

Beberapa pos paling populer Anda ditulis sebelum 2014.

Tulisan Anda terus abadi!

Pertimbangkan menulis tentang topik itu lagi.

Saya mengartikan bahwa tulisan saya di atas tersebut, secara obyektif, dinilai oleh rekan2 pembaca semua, sebagai yang paling bermanfaat, dicari untuk dipelajari dan mungkin alasan-alasan yang lain. Tulisan saya tersebut juga merupakan tulisan yang paling banyak dikomentari dan mendapatkan banyak pertanyaan. Saya sendiri, mohon maaf, tidak bisa menjawab semuanya, karena dengan berjalannya waktu, aktivitas dari pekerjaan saya tidak memungkinkan saya untuk mendalami topik tersebut lagi. Namun saya senang, beberapa rekan blogger yang dulu masih mahasiswa, berdiskusi bertanya jawab dengan saya, banyak yang sudah lulus dan bekerja. Beberapa bekerja di bidang yang sangat terkait dengan hal ini dan bahkan mempraktikkan ilmu power system analysis ini dalam pekerjaannya sehari-hari. Dalam konteks ini saya yakin rekan-rekan tersebut sekarang lebih paham dan mengerti daripada saya :-)

Dengan kondisi ini, saya tergerak untuk membuka kembali buku-buku pelajaran kuliah saya dulu. Salah satu buku yang paling sering saya baca adalah buku Pak Hadi Saadat, “Power System Analysis“. Saya kutip dari Bab 6, Power Flow Analysis, contoh cara mencari bus admittance matrix.

Sengaja saya tulis ulang, karena dulu pernah ada yang menanyakan. Salah satu pertanyaan dari rekan-rekan blogger dalam tulisan saya dulu adalah, “Pak, bagaimana cara menyusun matriks admitansi bus?”. Teori dan turunan rumusnya yang berasal dari Hukum Arus Kirchoff (KCL) bisa dibaca di buku-buku atau di situs lain. Disini, seperti biasa, saya cuma hendak menampilkannya dalam bentuk contoh angka numerik. Teman-teman bisa menyimpulkan sendiri bagaimana cara menyusun matriks ini.

Dari buku Pak Saadat, jika kita punya rangkaian dengan 3 bus dan impedansi seperti ini:

FIG6-1

Dan digambar ulang, dirubah impedansinya menjadi admitansi, menjadi seperti ini:

FIG6-2

Maka matriks admitansi busnya menjadi seperti ini :

Y_{bus}=\left[\begin{array}{rrrr}-j8.50&j2.50&j5.00&O\\j2.50&-j8.75&j5.00&O\\j5.00&j5.00&-j22.50&j12.50\\O&O&j12.50&-j12.50\end{array}\right]

Gampang kan … ;-)

Untuk membantu mengingat kembali, saya tuliskan hal-hal mendasar terkait hal ini:

j=i=\sqrt{-1} adalah bilangan imajiner.

Nilai impedansi dan admitansi dalam bilangan kompleks mengandung komponen real dan imajiner. Contoh di atas sengaja dibuat hanya ada bilangan imajinernya saja, untuk memudahkan perhitungan dan lebih bertujuan memberi pemahaman bagi pembacanya.

Admitansi adalah kebalikan impedansi atau sebaliknya, Y\equiv\dfrac{1}{Z}

\dfrac{1}{j0.4}=\dfrac{1}{0.4\times\sqrt{-1}}\times\dfrac{\sqrt{-1}}{\sqrt{-1}}=\dfrac{j}{0.4\times-1}=-j2.5

Jadi, jika impedansi z=j0.4 maka admitansi-nya y=-j2.5

Tips lain selain merubah impedansi menjadi admitansi, rubah sumber tegangan (generator) menjadi sumber arus yang paralel dengan admitansi (perhatikan contoh di atas). Ingat kembali pelajaran analisis simpul (node analysis/KCL).

Selain itu, hati-hati, meskipun kita mengetahui:

I_{bus}=Y_{bus}.V_{bus} dan Y_{bus}=Y,

tapi Z_{bus}\neq{Z} melainkan Z_{bus}=Y_{bus}^{-1}.

Saya ingatkan, karena seringkali ada yang beranggapan Z dan Z_{bus} itu sama, padahal tidak sama.

Musim hujan telah tiba. Berkah yang harus kita syukuri. Bagi insinyur listrik, musim hujan juga tantangan tersendiri, terutama yang bekerja di bidang distribusi listrik. Biasanya gangguan yang akan menaikkan SAIFI, seperti pohon tumbang yang menimpa kabel / tiang listrik, akan terjadi di musim hujan ini.

Bagi masyarakat umum, Waspada ! Jangan ambil risiko membersihkan / menyingkirkan sendiri pohon tumbang di kabel listrik tersebut, telpon PLN di nomor 123.

FA Web Banner PLN Contact Center 2014 850x285 20140307

Saya tempel video disini (iklan layanan dari Energex), risiko safety apa yang bisa terjadi dengan pohon tumbang ini:

Bonusnya, prinsip terjadinya petir dan cara aman berlindungnya:

Semoga bermanfaat…

Be safe, and live…

Pameran kelistrikan dalam rangka memperingati Hari Listrik Nasional ke-69 di Jakarta Convention Center 1-3 Oktober 2014 ini sangat sayang jika dilewatkan. Saya share foto-foto di pameran ini yang berhubungan dengan artikel saya sebelumnya.

 

Photo0185

Photo0186

Photo0178

Photo0179

 

Photo0172

Photo0173

Photo0174
CNG MTW 1

CNG MTW 2
Photo0175

Sorry, I’m going to write this article in Bahasa Indonesia, I change my mind once I begin to write the first paragraph.

Artikel saya kali ini, berkaitan dengan beberapa artikel saya yang terdahulu, yang membicarakan apa itu sistem tenaga listrik yang terisolasi dari jala-jala utama, apa problem dan tantangannya, kenapa ide penggunaan sumber energi terbarukan ternyata bukan pil ajaib yang bisa menyelesaikan semua problem sekaligus pada sistem yang terisolasi, sekaligus kaitannya dengan penggunaan bahan bakar gas dalam bentuk CNG yang mulai banyak digunakan di pembangkit listrik. Sebelumnya saya akan sedikit mengulas ulang, topik saya yang lalu yang terkait dengan CNG.

Dalam beberapa bulan ini saya beruntung bisa berkesempatan mengunjungi fasilitas-fasilitas pembangkit listrik tenaga gas milik PLN dan anak-anak usahanya yang dilengkapi dengan CNG Plant. Saya telah mengunjungi fasilitas-fasilitas tersebut yang berada di:

  1. Grati, Pasuruan, Jawa Timur
  2. Tambaklorok, Semarang, Jawa Tengah
  3. Muara Tawar, Bekasi, Jawa Barat
  4. Jakabaring, Palembang, Sumatera Selatan
  5. Sei Gelam, Jambi
  6. Kijang, Pulau Bintan, Batam
  7. Pulau Bawean, Gresik, Jawa Timur

Tiap fasilitas tersebut memiliki keunikan, karena memang problem yang dihadapi di masing-masing lokasi bervariasi. Dari segi disain, CNG Plant di lokasi-lokasi tersebut dapat dibagi menjadi 2 kelompok besar:

  1. Fasilitas CNG Plant Mother-Daughter Station berada di lokasi yang sama (nomor 1 sampai 5)
  2. Mother dan Daughter Station CNG Plant berada di lokasi berbeda dan dipisahkan oleh perairan (nomor 6 dan 7)

Namun demikian, rumus kapan CNG Plant dibutuhkan di pembangkit listrik tetap sama:

  1. Ada pembangkit listrik yang berbahan bakar gas, baik berupa PLTG (Gas Turbine), PLTMG (Gas Engine) ataupun PLTDG (Diesel-Gas Engine)
  2. Bahan bakar berupa Gas Alam tersedia dalam bentuk gas pipa
  3. Pola kebutuhan listrik tidak rata (peak-off peak daily load curve)
  4. Harga bahan bakar minyak solar (HSD fuel oil) non subsidi lebih tinggi daripada harga gas bahkan setelah diproses menjadi CNG dan LNG dan diregasifikasi lagi

Jika keempat syarat tersebut terpenuhi, maka fasilitas CNG Plant layak dibangun di pembangkit listrik tersebut. Namun untuk syarat nomor 3 menjadi tidak wajib, ketika pembangkit listrik dengan bahan bakar gas berada di sistem yang terisolasi dengan main grid.

Nah, yang terjadi di sistem yang terisolasi, yang disebabkan oleh kondisi geografis berupa pulau kecil yang relatif jauh dari pulau besar tempat jala-jala besar berada, maka strategi penyediaan listrik dengan biaya yang ekonomis dan andal (reliable) menjadi problem yang tidak mudah.

Kenapa harus ada 2 kriteria, berupa:

  1. Andal
  2. Ekonomis

Hal ini karena, seringkali dua kriteria ini tidak bisa dipenuhi dalam saat yang bersamaan.

Misal, jika kita kita mengejar kriteria andal, maka jalan tercepat dan termudah adalah menyediakan PLTD (diesel engine) berbahan bakar minyak untuk pulau-pulau terpencil itu. Namun strategi ini berakibat kepada tidak ekonomisnya / mahalnya biaya operasi sistem tenaga listrik di pulau tersebut.

Banyak orang berpikir untuk menggunakan sumber-sumber energi terbarukan (renewable energy sources / RES) di pulau-pulau kecil tersebut untuk mengejar kriteria ekonomis. Bukan kah sinar matahari melimpah ruah di Indonesia ? Atau menggunakan tenaga angin yang bertiup di khatulistiwa ? Atau bahkan menggunakan energi pasang surut air laut ? Namun pengalaman menunjukkan, ketika sumber energi terbarukan coba dimanfaatkan, tapi tidak didahului oleh studi kelayakan yang komprehensif dan mendalam, seringkali yang ditemui adalah kegagalan, wasting money.

Sebagai contoh adalah penggunaan solar cell untuk PLTS, yang sering menjadi target proyek percontohan berbagai institusi. Biaya investasi solar cell sendiri memang cenderung turun dari waktu ke waktu jika dikuantifikasi dalam satuan Rupiah atau USD per kW peak, berkat penemuan teknologi-teknologi terbaru pada solar cell film. Namun penggunaan PLTS pada sistem yang terisolasi, membutuhkan investasi ekstra berupa fasilitas penyimpanan energi berupa baterai, sebagai penjaga stabilitas sistem. Apa yang terjadi jika kita nekat menggunakan PLTS pada sistem terisolasi tanpa baterai? Sistem akan menjadi sangat tidak stabil, mengingat sistem yang isolated biasanya tidak terlalu besar, hanya di orde beberapa ratus kW atau beberapa MW saja. Bandingkan dengan sistem tenaga listrik Jawa yang beban puncaknya sudah melewati 20000 MW tahun lalu. Gangguan sedikit saja pada solar cell akan mengganggu kestabilan isolated system. Ingat, prinsip RES sebaiknya tidak lebih dari 20% dari total suplai untuk sistem ketenagalistrikan, dengan pertimbangan stabilitas sistem.

Baterai yang digunakan pun tidak bisa sembarang baterai, harus punya kemampuan cyclic, charging-discharging yang memadai. Dan sayangnya, tidak seperti trend harga solar cell yang bisa menurun, harga baterai cenderung stabil dari waktu ke waktu, sehingga PLTS dengan baterai mungkin hanya “murah” dalam biaya operasi, namun mungkin sebetulnya tidak terlalu ekonomis jika biaya investasi secara keseluruhan dalam life cycle cost-nya diperhitungkan.

Paper yang cukup komprehensif menjelaskan narasi di atas dan tersedia online, bisa dibaca pada tulisan Pak Ehnberg.

Nah, lalu bagaimana jalan keluarnya?

Menurut pengamatan saya, yang bisa kita lakukan adalah melakukan optimasi dari alternatif-alternatif penyediaan listrik di sistem terisolasi. Kita jangan sampai terjebak pada “fanatisme” solusi-solusi yang cenderung sektoral, tidak mau melihat solusi lain. Secara empiris, penyediaan tenaga listrik bagi konsumen di Pulau Bawean yang dilayani oleh PLN Distribusi Jawa Timur bekerja sama dengan PT PJB dapat menjadi bahan studi yang menarik. Usaha pengurangan biaya operasi dilakukan dengan substitusi bahan bakar minyak, yang semula dipakai oleh PLTD, mulai digantikan oleh bahan bakar gas dari CNG, yang dipakai oleh PLTMG. Substitusi ini tidak mudah, mengingat CNG harus dibawa melalui laut dari Gresik ke Pulau Bawean yang berjarak lebih dari 60 mil laut. Meski demikian, solusi ini secara empiris telah terbukti bisa direalisasikan dan dinikmati hasilnya.

Berikut foto-foto dari perjalanan saya ke Pulau Bawean:

bawean distancebawean

bawean pltmg cngbawean single line  bawean jettybawean jenbacher gas engine freq control   bawean cng tube skid bawean cng daughter station

Ketahanan Energi Indonesia

apo pakistan

Tidak seperti biasanya, setelah Lebaran kemarin, kali ini saya diberi Ayah saya yang mantan aktivis mahasiswa, sebuah buku. Uniknya, buku ini terkait langsung dengan apa yang saya kerjakan saat ini, dan kebetulan saya pernah bertemu langsung dengan pengarangnya. Langsung saja ya… Saya akan sedikit mengulas buku tersebut, yang berjudul, “Energi Selamatkan Negeri”, karya Dr. Herman Darnel Ibrahim. Saya mengenal beliau ketika beliau masih menjabat sebagai Direktur SDM PT Indonesia Power. Beliau sendiri lebih dikenal sebagai anggota Dewan Energi Nasional dan pernah menjadi Direktur Transmisi dan Distribusi PT PLN (Persero).

Beliau menuangkan pemikiran, perhatian, concern mengenai energi di Indonesia dalam buku ini. Pendapat beliau dalam buku ini dipuji Teguh Esha (penulis Ali Topan) sebagai cerminan intelektual, sekaligus Patriot yang berjuang demi NKRI. Teguh Esha sendiri dalam buku ini berperan melakukan “sedikit” Alih Bahasa agar buku ini tidak terlalu “berat” dengan membahasakannya ke bahasa yang populer.

buku energi selamatkan negeri

Dua bab pertama buku ini lebih banyak membicarakan terminologi dan data historis energi di Indonesia. Di bab berikutnya Dr. DHI membicarakan mengenai apa sebetulnya problem energi di negeri ini. Solusi menjadi hal utama yang beliau teriakkan. Walau demikian beliau sepenuhnya sadar, seperti yang kita ketahui bersama, isu-isu ini kerap digoreng politisi untuk mendapatkan simpati publik (kebijakan-kebijakan populis seperti mensubsidi BBM). “Subsidi orangnya, bukan komoditasnya”, menurut beliau untuk BBM.

Ketahanan (security) energi di masa depan menjadi perhatian utama. Beliau menekankan perubahan pola pikir bahwa Indonesia kaya akan sumber daya energi perlu dikoreksi. Di banding negara-negara lain di dunia, cadangan migas dan batubara terhitung kecil, sehingga beliau menegaskan, “Stop ekspor gas dan batubara !”, dalam rangka memperoleh competitive advantage.

indonesia tidak kaya energi

Dari sisi konten, buku ini memberikan argumentasi yang “mencerahkan” dan terhitung komprehensif isinya, walaupun jika membicarakan topik “energi” tentu tidak lepas dari dunia migas (oil & gas). Di buku ini tidak terlalu banyak detail di dunia migas yang disinggung. Hal ini wajar mengingat latar belakang beliau lebih banyak bergelut di dunia kelistrikan. Lay-out buku bisa lebih baik lagi, untuk menghindari kesan padat dan berat. Secara keseluruhan, buku ini sangat membantu anda yang ingin memahami persoalan “Energi” di Indonesia dan solusi-solusinya dalam satu malam :-)

 

Seperti yang saya tulis setahun yang lalu, akhirnya proyek CNG Plant untuk memenuhi kebutuhan PLTG saat beban puncak (Peak Shaving) SJB selesai dibangun. Saya beruntung diundang hadir untuk ikut menyaksikan peresmiannya di PLTGU Grati, Pasuruan, Jawa Timur. Berita-beritanya di media cukup banyak, saya copaskan satu dari situs resmi PLN sbb:

PLN Operasikan CNG Plant Terbesar Di Dunia Untuk PLTGU Grati

PLN mengoperasikan Compressed Natural Gas (CNG) plant yang terbesar di Dunia dengan kapasitas 15 MMSCFD. CNG plant ini memiliki kemampuan menyalurkan gas untuk 3 unit gas turbin pembangkit listrik dengan total kapasitas 300 MW.

CNG PLTGU Grati

Direktur Utama PLN, Nur Pamudji (dua dari kanan) didampingi Direktur Utama PT Indonesia Power, Djoko Hastowo (paling kiri), Direktur Utama PT PJB, Susanto Purnomo (dua dari kiri) dan Dirut PT Enviromate Technology International (ETI), Awi Suriyanto (paling kanan) berbincang saat meninjau lokasi CNG usai peresmian Compressed Natural Gas (CNG) Plant PLTGU Grati, Pasuruan, Jawa Timur, Jumat, 14 Juni 2013.

PLTGU/PLTG Grati terdiri dari 2 blok yang saat ini mendapatkan suplai gas sebesar 90 BBTUD dari Santos melalui sumur Oyong dan Wortel. Suplai gas ini sanggup memasok 3 gas turbin (combined cycle) blok 1 masing-masing sebesar 100 MW. Sedangkan blok 2 (open cycle) berfungsi sebagai pemikul beban puncak (peaker) menggunakan bahan bakar HSD.

Dengan adanya CNG Plant (Compressed Natural Gas), maka PT Indonesia Power akan bisa mengoperasikan blok 2 sebagai pemikul beban puncak tanpa menggunakan BBM.

Biaya pokok produksi listrik menggunakan BBM sekitar 2.800 rupiah per kWh, sementara jika menggunakan CNG, BPP-nya hanya sekitar Rp1.000/ kWh. Dengan produksi listrik PLTG Grati Blok 2 selama 4 sampai 5 jam per hari yang berkisar 1.200 s/d 1.500 MWh, maka potensi penghematan akibat pengurangan BBM ini kurang lebih 1 triliun rupiah per tahun.

Pengunaan bahan bakar gas melalui Fasilitas CNG juga berdampak signifikan dengan lingkungan hidup. Sumbangan terhadap penurunan emisi dunia dari pengoperasian CNG Plant PLTGU Grati Blok 2 diestimasikan sebagai berikut : sekitar 254 ribu ton CO2 per tahun, 126,5 ton kadar SO2 per tahun dan 3.500 ton kadar NO2 pertahun. PLN saat ini juga membangun CNG untuk PLTGU Gresik, PLTGU Tambak Lorok dan PLTGU Muara Tawar.

Berita yang lain:

PERESMIAN CNG PLANT UBP PERAK & GRATI

RI Punya Penampung CNG Terbesar di Dunia

Indonesia Power Resmikan CNG Plant

PLN Resmikan CNG Terbesar Di Dunia

PLN Saves Rp1.7 Trillion from CNG Storage

Awan Tag

Imaduddin's Weblog

all about electricity (indonesia)

Nulis Apaan Aja Deh

all about electricity (indonesia)

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 65 pengikut lainnya.