Top Banner
NAMA : Muhammad Iqbal Harahap NIM : 1209707030 PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK HYBRID DI INSTALASI KOMUNIKASI BTS 1. PENDAHULUAN Istilah sistem pembangkit listrik hybrid (hibrida) – PLH, digunakan pada pembangkit listrik yang mengandung lebih dari satu generator – biasanya gabungan antara generator konvensional (mesin diesel atau gas) dan energi terbarukan (PLTS, PLTB atau PLTMH). Di seluruh dunia kini ada ribuan sistem PLH beroperasi dan jumlahnya terus bertambah, mulai dari ukuran beberapa puluh watt hingga puluhan kilowatt. Beberapa keuntungan sistem PLH adalah: (1) meningkatkan kehandalan sistem dalam memenuhi beban, (2) mengurangi emisi dan polusi, (3) menyediakan suplai listrik kontinyu, (4) meningkatkan usia sistem, dan (5) mengurangi biaya-biaya dan meningkatkan efisiensi penggunaan energi listrik
23

Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Jul 30, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

NAMA : Muhammad Iqbal Harahap

NIM : 1209707030

PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK HYBRID

DI INSTALASI KOMUNIKASI BTS

1. PENDAHULUAN

Istilah sistem pembangkit listrik hybrid (hibrida) – PLH, digunakan pada

pembangkit listrik yang mengandung lebih dari satu generator – biasanya

gabungan antara generator konvensional (mesin diesel atau gas) dan energi

terbarukan (PLTS, PLTB atau PLTMH). Di seluruh dunia kini ada ribuan sistem

PLH beroperasi dan jumlahnya terus bertambah, mulai dari ukuran beberapa

puluh watt hingga puluhan kilowatt. Beberapa keuntungan sistem PLH adalah:

(1) meningkatkan kehandalan sistem dalam memenuhi beban,

(2) mengurangi emisi dan polusi,

(3) menyediakan suplai listrik kontinyu,

(4) meningkatkan usia sistem, dan

(5) mengurangi biaya-biaya dan meningkatkan efisiensi penggunaan energi listrik

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Pembangkit Listrik Hibrida

Suatu sistem PLH biasanya dibangun dari:

(1) inverter dengan rating daya kontinyu 60% dari daya beban,

(2) satu atau dua mesin dan generator diesel yang biasanya memiliki kapasitas

sama hingga 1,5 kali rating daya inverter dan dilengkapi sistem control otomatis,

(3) sistem penyimpanan yang biasnya berupa bank baterai leadacid dengan

kapasitas penyimpanan minimum tertentu,

Page 2: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

(4) sistem pembangkit energi terbarukan seperti photovoltaic dilengkapi regulator,

dan

(5) sistem kontrol berbasis mikroprosesor untuk keperluan monitoring dan

otomasi managemen sistem

2.2. HOMER

HOMER adalah singkatan dari the hybrid optimisation model for electric

renewables, salah satu tool populer untuk desain sistem PLH menggunakan energi

terbarukan. HOMER mensimulasikan dan mengoptimalkan sistem pembangkit

listrik baik stand-alone maupun grid-connected yang dapat terdiri dari kombinasi

turbin angin, photovolaic, mikrohidro, biomassa, generator (diesel/bensin),

microturbine, fuel-cell, baterai, dan penyimpanan hidrogen, melayani beban listrik

maupun termal (Lambert, Gilman, dan Lilienthal 2006).

HOMER mensimulasikan operasi sistem dengan menyediakan perhitungan

energy balance untuk setiap 8,760 jam dalam setahun. Jika sistem mengandung

baterai dan generator diesel/bensin, HOMER juga dapat memutuskan, untuk

setiap jam, apakah generator diesel/bensin beroperasi dan apakah baterai diisi atau

dikosongkan. Selanjutnya HOMER menentukan konfigurasi terbaik sistem dan

kemudian memperkirakan biaya instalasi dan operasi sistem selama masa

operasinya (life time costs) seperti biaya awal, biaya penggantian komponen-

komponen, biaya O&M, biaya bahan bakar, dan lain-lain.

Saat melakukan simulasi, HOMER menentukan semua konfigurasi sistem

yang mungkin, kemudian ditampilkan berurutan menurut net presents costs - NPC

(atau disebut juga life cycle costs). Jika analisa sensitivitas diperlukan, HOMER

akan mengulangi proses simulasi untuk setiap variabel sensitivitas yang

ditetapkan. Error relatif tahunan sekitar 3% dan error relative bulanan sekitar 10%

(Sheriff dan Ross 2003).

Page 3: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

3. PERANCANGAN SISTEM

Gambar 1 menunjukkan window pemilihan komponen pada HOMER.

Berbagai komponen khas sistem PLH dipilih yaitu beban primer, photovoltaic,

turbin angin, converter, generator, dan bank baterai.

Kemudian masukan detail loadnya, dengan rincian:

Januari sampai Juni,

Page 4: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Tiap bulan dibagi menjadi weekday dan weekend.

Januari – Juni pada WeekDay

1. Rectifier 480watt x 2buah = 960 watt = 0,96 kW

2. AC 650watt x 1buah = 650 watt = 0,65 kW

3. Antena Microwave 300watt x 3buah = 900 watt = 0,90 kW

4. Antena Sectoral 100watt x 3buah = 300 watt = 0,30 kW

5. Alarm 40 watt x 1buah = 40 watt = 0,04 kW

6. Lampu 400watt x 1buah = 400 watt = 0,40 kW +

Jumlah Daya = 3250watt= 3,25 kW

3,25 kW x 1 jam = 3,25 kWh

Rincian Beban :

00.00-05.00 3,25 kWh

05.00-07.00 3,25 kWh + 0,1 kWh = 3,35 kWh (Antenna Sectoral nyala 1 lagi)

07.00-10.00 3,35 kWh – 0,4 kWh = 2,95 kWh (Lampu mati)

10.00-17.00 2,95 kWh+0,65 kWh= 3,60 kWh (AC menyala)

17.00-23.00 3,60 kWh–0,65 kWh+0,4kWh = 3,35 kWh ( AC dimatikan lampu

outdoor dinyalakan)

23.00-00.00 3,35 kWh-0,1 kWh = 3,25 kWh (Antenna Sectoral dimatikan)

Page 5: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Juli – Desember pada WeekDay

1. Rectifier 480watt x 2buah = 960 watt = 0,96 kW

2. AC 650watt x 2buah = 1300watt= 1,30 kW

3. Antena Microwave 300watt x 3buah = 900 watt = 0,90 kW

4. Antena Sectoral 100watt x 3buah = 300 watt = 0,30 kW

5. Alarm 40 watt x 1buah = 40 watt = 0,04 kW

6. Lampu 400watt x 1buah = 400 watt = 0,40 kW +

Jumlah Daya = 3900 watt= 3,9 kW

3,9 kW x 1 jam = 3,9 kWh

Rincian Beban

00.00-05.00 3,9 kWh

05.00-07.00 3,9 kWh+0,1 kWh = 4 kWh (Antenna Sectoral dinyalakan)

07.00-10.00 4 kWh-0,4 kWh = 3,6 kWh ( Lampu dimatikan)

Page 6: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

10.00-17.00 3,6 kWh+1,3 kWh = 4,9 kWh (AC dinyalakan 2)

17.00-23.00 4,9 kWh-1,3 kWh+0,4 kWh = 4kWh (AC dimatikan 2 lampu

outdoor dinyalakan)

23.00-00.00 4 kWh-0,1kWh = 3,9 kWh (Antenna Sectoral dimatikan)

Januari – Juni pada WeekEnd

Januari – Juni pada WeekEnd

1. Rectifier 480watt x 2buah = 960 watt = 0,96 kW

2. AC 650watt x 1buah = 650 watt = 0,65 kW

3. Antena Microwave 300watt x 3buah = 900 watt = 0,90 kW

4. Antena Sectoral 100watt x 3buah = 300 watt = 0,30 kW

5. Alarm 40 watt x 1buah = 40 watt = 0,04 kW

6. Lampu 400watt x 1buah = 400 watt = 0,40 kW +

Jumlah Daya = 3250watt= 3,25 kW

Page 7: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

3,25 kW x 1 jam = 3,25 kWh

Rincian Beban :

00.00-05.00 3,25 kWh

05.00-07.00 3,25 kWh + 0,1 kWh = 3,35 kWh (Antenna Sectoral nyala 1 lagi)

07.00-11.00 3,35 kWh – 0,4 kWh = 2,95 kWh (Lampu mati)

11.00-17.00 2,95 kWh+0,65 kWh= 3,60 kWh (AC menyala)

17.00-23.00 3,60 kWh–0,65 kWh+0,4kWh = 3,35 kWh ( AC dimatikan lampu

outdoor dinyalakan)

23.00-00.00 3,35 kWh-0,1 kWh = 3,25 kWh (Antenna Sectoral dimatikan)

Juli – Desember pada WeekEnd

1. Rectifier 480watt x 2buah = 960 watt = 0,96 kW

2. AC 650watt x 2buah = 1300watt= 1,30 kW

3. Antena Microwave 300watt x 3buah = 900 watt = 0,90 kW

Page 8: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

4. Antena Sectoral 100watt x 3buah = 300 watt = 0,30 kW

5. Alarm 40 watt x 1buah = 40 watt = 0,04 kW

6. Lampu 400watt x 1buah = 400 watt = 0,40 kW +

Jumlah Daya = 3900 watt= 3,9 kW

3,9 kW x 1 jam = 3,9 kWh

Rincian Beban

00.00-05.00 3,9 kWh

05.00-07.00 3,9 kWh+0,1 kWh = 4 kWh (Antenna Sectoral dinyalakan)

07.00-11.00 4 kWh-0,4 kWh = 3,6 kWh ( Lampu dimatikan)

11.00-17.00 3,6 kWh+1,3 kWh = 4,9 kWh (AC dinyalakan 2)

17.00-23.00 4,9 kWh-1,3 kWh+0,4 kWh = 4kWh (AC dimatikan 2 lampu

outdoor dinyalakan)

23.00-00.00 4 kWh-0,1kWh = 3,9 kWh (Antenna Sectoral dimatikan)

Beban DC sepanjang tahun sama dengan 192 watt,

Karena beban DC hanya pada komponen BTS.

Page 9: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Kemudian atur Generator Set :

Kemudian di calculate menghasilkan :

Page 10: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Hasil dari sistem menghasilkan :

System Report

System architecture

PV Array 5 kWWind turbine 1 Generic 10kWGenerator 10 kWBattery 1,152 Hoppecke 4 OPzS 200Inverter 8 kWRectifier 8 kWDispatch strategy Cycle Charging

Cost summary

Total net present cost $ 135,094Levelized cost of energy $ 0.305/kWhOperating cost $ 7,689/yr

Net Present Costs

ComponentCapital Replacement O&M Fuel Salvage Total

($) ($) ($) ($) ($) ($)PV 10,000 2,806 77 0 -1,573 11,310Generic 10kW 8,700 3,380 2,557 0 -629 14,007Generator 7,800 8,051 46,557 34,233 -1,461 95,180Hoppecke 4 OPzS 200 2,304 431 1,473 0 -242 3,966

Page 11: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Converter 8,000 2,604 511 0 -485 10,630System 36,804 17,272 51,174 34,233 -4,390 135,094

Annualized Costs

ComponentCapital Replacement O&M Fuel Salvage Total($/yr) ($/yr) ($/yr) ($/yr) ($/yr) ($/yr)

PV 782 220 6 0 -123 885Generic 10kW 681 264 200 0 -49 1,096Generator 610 630 3,642 2,678 -114 7,446Hoppecke 4 OPzS 200 180 34 115 0 -19 310Converter 626 204 40 0 -38 832System 2,879 1,351 4,003 2,678 -343 10,568

Electrical

ComponentProduction Fraction

(kWh/yr)PV array 12,101 29%Wind turbine 11,998 29%Generator 17,977 43%Total 42,075 100%

Page 12: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

LoadConsumption Fraction

(kWh/yr)AC primary load 32,923 95%DC primary load 1,683 5%Total 34,606 100%

Quantity Value UnitsExcess electricity 464 kWh/yrUnmet load 0.000160 kWh/yrCapacity shortage 0.00 kWh/yrRenewable fraction 0.481

PV

Quantity Value UnitsRated capacity 5.00kWMean output 1.38kWMean output 33.2kWh/dCapacity factor 27.6%Total production 12,101kWh/yr

Quantity Value UnitsMinimum output 0.00kWMaximum output 5.34kWPV penetration 35.0%Hours of operation 4,433hr/yrLevelized cost 0.0731$/kWh

DC Wind Turbine: Generic 10kW

Variable Value UnitsTotal rated capacity 10.0kWMean output 1.37kWCapacity factor 13.7%Total production 11,998kWh/yr

Variable Value Units

Page 13: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Minimum output 0.00kWMaximum output 10.0kWWind penetration 34.7%Hours of operation 6,706hr/yrLevelized cost 0.0913$/kWh

Generator

Quantity Value UnitsHours of operation 1,821hr/yrNumber of starts 54starts/yrOperational life 8.24yrCapacity factor 20.5%Fixed generation cost 2.79$/hrMarginal generation cost 0.112$/kWhyr

Quantity Value UnitsElectrical production 17,977kWh/yrMean electrical output 9.87kWMin. electrical output 3.00kWMax. electrical output 10.0kW

Quantity Value UnitsFuel consumption 5,951L/yrSpecific fuel consumption 0.331L/kWhFuel energy input 58,557kWh/yrMean electrical efficiency 30.7%

Battery

Page 14: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Quantity ValueString size 48Strings in parallel 24Batteries 1,152Bus voltage (V) 96

Quantity Value UnitsNominal capacity 461kWhUsable nominal capacity 323kWhAutonomy 81.7hrLifetime throughput 783,360kWhBattery wear cost 0.002$/kWhAverage energy cost 0.075$/kWh

Quantity Value UnitsEnergy in 18,432kWh/yrEnergy out 15,928kWh/yrStorage depletion 1.76kWh/yrLosses 2,502kWh/yrAnnual throughput 17,175kWh/yrExpected life 20.0yr

Converter

Page 15: Laporan Homer Muhammad Iqbal Harahap

Quantity Inverter Rectifier UnitsCapacity 8.00 8.00kWMean output 2.95 1.06kWMinimum output 0.00 0.00kWMaximum output 7.27 7.62kWCapacity factor 36.9 13.2%

Quantity Inverter Rectifier UnitsHours of operation 6,971 1,788hrs/yrEnergy in 28,696 10,880kWh/yrEnergy out 25,826 9,248kWh/yrLosses 2,870 1,632kWh/yr

Emissions

Pollutant Emissions (kg/yr)Carbon dioxide 15,671Carbon monoxide 38.7Unburned hydocarbons 4.28Particulate matter 2.92Sulfur dioxide 31.5Nitrogen oxides 345