Studi Microgrid System Menuju Pembangunan Desa Mandiri Energi Di Desa Temajuk Kabupaten Sambas
Yunando 1) , Sutriyatna 2)
1,2) Magister Teknik Elektro Universitas Tanjungpura Pontianak
1) Analis Kelaikan Teknis Migas Kementerian ESDM, Dirjen Minyak dan Gas Bumi
2) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Pontianak e-mail : yunandolubis@gmail.com
Abstract– Temajuk  Village  is  one  of  the  villages  in Kecamatan  Paloh  Sambas  regency,  West  Kalimantan Province,  which  borders  directly  with  Sarawak (Malaysia).  From  1980  to  2011  Desa  Temajuk  has  no permanent  electricity  yet.  In  2011,  the  village  will  have electrical energy by utilizing local energy such as Micro Hydro  Power  Generation,  by  2012,  Centralized  Solar Power Generation and by 2015 Diesel  Power  Plant, all of  which  will  carry  each  load  without  being  integrated with the same network . So it is necessary to do the study of merging a network that is connected to one another to be able to bear the same load.
Microgrid System study was then created with the aim of producing  a  sustainable  distribution  network  study  by combining  3  different  types  of  plants  and  operational savings from the use of diesel  fuel oil costs as the main power plant after the network system.
Keywords- Microgrid System, cost savings

## 1. Pendahuluan
Sejalan dengan semakin meningkatnya laju pertumbuhan  penduduk  dan  kegiatan  pembangunan  di segala  bidang,  listrik  telah  menjadi  kebutuhan  dasar pokok bagi manusia. Untuk memenuhi kebutuhan listrik yang semakin pesat, Pemerintah melakukan peningkatkan  program  pembangunan  sarana  dan prasarana tenaga listrik untuk menjangkau wilayah yang belum memiliki akses listrik.
Sebagian  besar  wilayah  Kalimantan  Barat,  yang  ada di  wilayah  pedalaman  atau  daerah-daerah  terpencil ( remote area ), masih belum memiliki atau mendapatkan akses  infrastruktur  energi  listrik  sebagaimana  daerah- daerah  pesisir  dan  perkotaan.  PT.  PLN  (Persero) Wilayah  Kalimantan  Barat,  yang  melayani  kebutuhan kebutuhan  energi  listrik  untuk  wilayah  Kalimantan Barat,  menghadapi  beberapa  kendala  untuk  elektrifikasi daerah-daerah  tersebut.  Seperti  kondisi  geografis, wilayah  yang  sangat  luas,  prasarana  transportasi  yang masih  belum  memadai, kerapatan penduduk  yang relatif kecil sedangkan jarak antara desa ke desa lainnya relatif jauh, anggaran belanja investasi sarana sistem kelistrikan yang  masih  terbatas  dan  lain-lain,  sehingga  elektrifikasi daerah-daerah  pedalaman  ( remote  area )  dan  terpencil masih  mengalami  kendala  sehingga  belum  dapat dilakukan  pengembangan  infrastruktur  energi  listrik secara  optimum.  Akibat  adanya  keterbatasan  ekonomi
maupun  kondisi  geografis,  sistem  penyaluran  listrik secara  tersentralisasi  belum  bisa  melingkupi  semua daerah yang membutuhkan.
Dengan  memanfaatkan  sumber  energi  terbarukan lokal yang tersedia dimasing-masing wilayah, microgrid system dapat  dijadikan  suatu  solusi  untuk  mewujudkan Daerah  Mandiri  Energi  bagi  daerah  yang  tidak  ada  atau belum terjangkau layanan listrik PLN.
Desa  Temajuk  adalah  sala  satu  desa  di  Kecamatan Paloh  Kabupaten  Sambas  Provinsi  Kalimantan  Barat yang  berbatasan  langsung  dengan  Negara  Malaysia Sarawak  Timur.  diantara  strategi  dan  solusi  dari permasalahan  diatas  adalah  perlu  adanya  program evaluasi kehandalan secara terus menerus dan terpadu.
Konsep  evaluasi  kehandalan  yang  diterapkan  adalah penerapan  metode-metode  optimasi.  Prediksi demand dan supply untuk perbaikan kualitas daya/ power quality , mengurangi rugi-rugi daya/ power losses serta meningkatkan efisiensi biaya pembangkitan dan distribusi  dengan  dukungan  teknologi  informasi  dan komunikasi.  dimana  tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk menghasilkan  studi  jaringan  distribusi microgrid  system pada  Desa  Temajuk  yang  berkelanjutan  dengan menggabungkan  3(tiga)  jenis  pembangkit  berbeda  dan penghematan  operasional  dari  sisi  penggunaan  biaya bahan  bakar  minyak  jenis  solar  PLTD  sebagai pembangkit  utama  setelah  penggabungan system jaringan.
2. Tinjauan Pustaka 2.1 A. Pengertian Microgrid System
Sebuah microgrid dapat  berupa  pusat  perbelanjaan, kawasan  industri,  kampus  atau  pemukiman  yang terpencil (isolated  area) .  Untuk  kegunaan, microgrid adalah  sebuah  beban  listrik  yang  dapat  dikontrol besarnya.  Beban  bisa  konstan,  atau  beban  bisa meningkat  pada  malam  hari  ketika  listrik  lebih  murah, atau  beban  bisa  diadakan  di  nol  selama  saat stress system . Diketahui bahwa sumber energi baru terbarukan sangat  fluktuatif  dan  sulit  diprediksi  secara  pasti, sehingga  tenaga  yang  dihasilkan  pun  akan  berfluktuatif terhadap  waktu.  Sedangkan  dipihak  pelanggan( demand ) diharapkan terjaminnya kestabilan tegangan dan frekuensi sehingga disinilah pentingnya pengendali yang handal.  Sedangkan  untuk  mengatasi  ketidak  pastian daya( power )  yang  dihasilkan,  diperlukan  sumber  tenaga lain  seperti  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Diesel  (PLTD)
yang  diparalel sehingga  sistem seperti  ini  sering  disebut HybridPower Generation . Microgrid merupakan  salah  satu  contoh  pola pembangkitan  terdistribusi  yang  bisa  melingkupi berbagai macam sumber energi, mulai dari sumber fosil, maupun  sumber  energi  baru  terbarukan  seperti,  angin, surya,  biogas,  mikrohydro  dan  sebagainya.  Secara definisi microgrid merupakan sistem interkoneksi beban dan  berbagai  macam  sumber  energi  yang  terdistribusi, sebagai  satu system  microgrid dapat  beroperasi  paralel dengan  sistem  interkoneksi  yang  lebih  besar  atau beroperasi mandiri.
Komponen microgrid terdiri dari : 1. Distributed  Generation  ( micro  source )  Pembangkit (sumber  kecil),  didefinisikan  sebagai  pembangkit tenaga  listrik  pada  jaringan  distribusi  atau  pada  sisi jaringan pelanggan.
2. Load _Beban,  didefinisikan  sebagai  konsumsi  tenaga listrik dalam kurun harian, bulanan maupun tahunan.
3. Intermediate Storage Penyimpanan
4. Point  of  common  coupling titik  penyambungan pembangkit .
Gambar 1. Microgrid System
B. Karakteristik  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro Hidro Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH) adalah  suatu  pembangkitan  energi  listrik  dengan mengubah  energi  potensial  air  menjadi  energi  mekanik oleh  turbin  dan  diubah  lagi  menjadi  energi  listrik  oleh generator dengan memanfaatkan ketinggian dan kecepatan  aliran  air.  Bentuk  utama  dari  pembangkit listrik  jenis  ini  adalah  generator  yang  dihubungkan  ke turbin yang digerakkan oleh air. Data yang dikumpulkan pada kegiatan studi ini meliputi :
1. Data  pembangkit  tentang  PLTMH  yang  telah terbangun.
2. Data luas jaringan dan jenis jaringan yang digunakan. Total  energi  yang  didapat  pada reservoir air sebanding  dengan  besarnya  energi  potensial  yang dimiliki oleh air tersebut.
Gambar 2. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
Menurut Khaerul, 2008, berdasarkan kapasitas output nya, pembangkit listrik dibedakan menjadi :
- PLTA besar memiliki kapasitas output listrik > 10 MW;
- PLTA kecil memiliki kapasitas output listrik 1 – 10 MW;
- Minihidro memiliki kapasitas output listrik 100 KW – 1 MW;
- Mikrohidro memiliki kapasitas output listrik 1 KW – 100 KW;
- Pikohidro memiliki kapasitas output listrik < 1 KW.
C. Karakteristik  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya Terpusat
Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) Photovoltaic  (biasanya  disebut  juga  sel  surya)  adalah semikonduktor  yang  dapat  merubah  cahaya  secara langsung  menjadi  arus  listrik  searah  (DC)  dengan menggunakan  cristal  silicon  (Si)  yang  tipis. Sel-sel silicon  itu  dipasang  dengan  posisi  sejajar/seri  dalam sebuah panel yang terbuat dari alumunium atau baja anti karat  dan  dilindungi  oleh  kaca  atau  plastik.  Kemudian pada  tiap-  tiap  sambungan  sel  itu  diberi  sambungan listrik. Bila sel-sel  itu terkena sinar  matahari  maka pada sambungan  itu  akan  mengalir  arus  listrik.  Besarnya arus/tenaga  listrik  itu  tergantung  pada  jumlah  energi cahaya yang mencapai silikon itu dan luas permukaan sel itu.
Data  yang  dikumpulkan  pada  kegiatan  studi  potensi  ini meliputi :
- Menentukan Total Beban (Load) - Data  total  beban  diperlukan  untuk  menghitung kapasitas  PLTS  yang  diperlukan.  Selain  itu  data tersebut diperlukan untuk mengetahui apakah kapasitas PLTS yang diperlukan tersedia di pasaran. - Kapasitas Daya Modul Surya (PV).

## Gambar 3. Cara Kerja Photovoltaic
D. Karakteristik Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Pembangkit  Listrik  Tenaga  Diesel  (PLTD)  ialah pembangkit  listrik  yang  menggunakan  mesin  diesel sebagai  penggerak  mula  (prime  mover).  Prime  mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan  energi  mekanis  yang  diperlukan  untuk memutar  rotor  generator.  Mesin  diesel  sebagai penggerak  mula  PLTD  berfungsi  menghasilkan  tenaga mekanis  yang  dipergunakan  untuk  memutar  rotor generator.

## E. Jaringan Distribusi Microgrid System
Microgrid  System ,  yang  secara  umum  ditunjukan pada  gambar  1  pada  dasarnya  adalah design pengaturan pembangkit tenaga listrik yang membagikan beban lokal bagi pembangkit-pembangkit di dalam microgrid system sebagai bagian dari sebuah jaringan sistem tenaga listrik.
Interaksi microgrid ke  jaringan-jaringan  distribusi dilakukan  sebagai  pengguna  yang  menyerap  sebagian kebutuhan  lokalnya  di  jaringan-jaringan  tersebut, sekaligus  sebagai  penyedia  tenaga  listrik  ke  jaringan- jaringan  bila  terdapat  kelebihan  kapasitas  produksi  di dalam microgrid . Dengan demikian microgrid diharapkan  akan  dapat  melepaskan  diri  sendiri  dan berdiri  sendiri  bila  terjadi  gangguan  sistem  secara keseluruhan, sekaligus menopang sistem tenaga kelistrikan  secara  keseluruhan  pada  kondisi  operasi normal .
Prinsip  pengaturan  sistem  operasi microgrid diatas, dapat diterapkan pada  beberapa pembangkit energi  baru terbarukan  maupun  tak  terbarukan  yang  lokasinya berdekatan  dan  sudah  memikul  beban  lokalnya  masing- masing,  sehingga  akan  dapat  dicapai  peningkatan ketersedian  dan  ketahanan supply tenaga  listrik  para konsumen  pengguna  di  dalam microgrid tersebut.  Pada tahapan ini microgrid tersebut mungkin belum terhubung dengan  jaringan  tenaga  listrik  utama,  tetapi  bila  situasi memungkinkan microgrid system tersebut dapat dihubungkan jaringan tenaga listrik utama.
Syarat-syarat  pembangkit  yang  berbeda  untuk  bekerja secara paralel, yaitu :
- Tegangan  ketiga  pembangkit  tersebut  harus  sama besar;
- Frekuensi harus sama;
- Phase ketiga pembangkit harus sama; dan
- Urutan phase ketiga pembangkit harus sama.

## 3. Kondisi Objek Penelitian
Desa  Temajuk  merupakan  salah  satu  desa  dari 8(delapan)  desa  yang  berada  di  Kecamatan  Paloh Kabupaten  Sambas.  Desa  Temajuk  secara  geografis terletak  pada  koordinat  2 0 01’  22.6’’  LU  dan  109 0 37’ 00.5’’  BT.  Desa  Temajuk  salah  satu  desa  yang berbatasan  langsung  dengan  Negara  Malaysia  Timur Sarawak.  Desa  Temajuk  termasuk  katagori  daerah terisolir ( remote area ) karena letak geografisnya.
Gambar 5. Peta posisi geografis Desa Temajuk Kecamatan Paloh Sumber : google map

## A. Kondisi Kelistrikan
Pada  saat  ini  Desa  Temajuk  memiliki  3(tiga) pembangkit  yaitu  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Diesel (PLTD),  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Terpusat  ( status  standby ).  Kapasitas  PLTMH  daya terpasang  18 kiloWatt dibangun  pada  tahun  anggaran 2011  oleh  Dinas  Pekerjaan  Umum  Bina  Marga Pengairan  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral  Kabupaten Sambas,  PLTS  Terpusat  daya  terpasang  80 kiloWattpeak dibangun  pada  tahun  anggaran  2014  oleh  PT.  PLN Wilayah  Kalimantan  Barat  dan  PLTD  daya  terpasang sebesar  235 kiloVoltampere sebanyak  2(dua)  unit  mesin dibangun  pada  tahun  anggaran  2015  oleh  PT.  PLN Wilayah Kalimantan Barat.
PLTMH  melayani  25(dua  puluh  lima)  konsumen yang  berdekatan  dengan  pembangkit  menggunakan jaringan  tegangan  rendah  sepanjang  ±2kilometer,  PLTS Terpusat  melayani  70(tujuh  puluh)  konsumen  dan penerangan  jalan  umum  dengan  menggunakan  jaringan tegangan  rendah  sepanjang  ±5kilometer  tapi  saat  ini tidak  dioeprasikan  lagi  oleh  PLN  dan  PLTD  melayani 300(tiga  ratus)  konsumen  menggunakan  jaringan tegangan menengah, jaringan tegangan rendah.
Jadwal pengoperasian PLTMH melayani beban konsumen  mulai  pukul  18.00  sampai  dengan  06.00  (12 jam/hari),  PLTS  Terpusat standby dan  PLTD  melayani beban konsumen serta fasilitas umum mulai pukul 18.00 sd 06.00 (12 jam/hari).
Jadwal  operasional  pembangkit-pembangkit  di  Desa Temajuk, yaitu :
1. Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH), yaitu :
- Saat  ini  waktu  beroperasinya  mulai  pukul  18.00 sampai dengan 06.00 (12 jam).
- Melayani 25pelanggan.
- Wilayah area cakupan sekitar rumah pembangkit.
- Jaringan  distribusi  menggunakan  tegangan  rendah (SUTR)  dengan  panjang  ±2,5kilometer  sirkuit  dari pembangkit.
2. Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  Terpusat, yaitu :
- Jaringan  distribusi  menggunakan  tegangan  rendah (SUTR)  dengan  panjang  ±3kilometer  sirkuit  dari pembangkit.
- Saat ini pembangkit dalam kondisi status standby .
3. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD). A. Saat  ini  waktu  beroperasinya  mulai  pukl  1800 sampai dengan 0600 (12jam).
B. Melayani  jumlah    pelanggansebanyak  300(tiga ratus). C. Area  cakupan  jaringan  distrubsinya  yang  tidak dilayani oleh PLTMH.
D. Jaringan distribusi mengunakan tegangan menengah  (SUTM),  jaringan  tegangan  rendah (SUTR) dan travo .
Tiap-tiap  pembangkit  tersebut  diatas  berdiri  sendiri ( stand  alone ) dengan  melayani  beban  masing-masing di dalam  wilayah  jaringannya,  begitu  juga  dengan  sistem pengelolaannya.

## B. Pengumpulan Data

## Gambar 6. Diagram alir Penelitian
Data  dalam  penelitian  ini  merupakan  data  hasil survey /observasi  lapangan  tempat  dimana  penelitian  ini dilaksanakan.  Adapun  data-data  yang  terhimpun  dari hasil survey /observasi  yang  dilakukan  adalah  data kapasitas pembangkit listrik dari sistem PLTD, PLTMH, PLTS  Terpusat,  data  jumlah  pelanggan  tiap-tiap pembangkit.
Data  kapasitas  pembangkit  listrik  dari  sistem  PLTD meliputi  merk  mesin,  tipe,  nomor  seri,  tahun  operasi, daya  terpasang,  daya  mampu, merk  load  sharing , type load  sharing , CT  Ratio dan  keterangan.  Dan  data kapasitas  pembangkit  listrik  dari  sistem  PLTMH  dan PLTS  Terpusat  meliputitipe,  tahun  pembuatan,  daya terpasang, output rata-rata,  tanggal  operasi,  kondisi pembangkit dan status asset.
E. Sistem PLTMH Off Grid di Desa Temajuk Sistem PLTMH di Desa Temajuk merupakan jenis off grid atau stand  alone dengan  daya  terpasang18 kW dan didesain  untuk  melayani  25  pelanggan  dengan  jaringan distribusi  tipe  tegangan  rendah  sepanjang  2 km dari pembangkit,  data  tersebut  bersumber  dari  Dinas Pekerjaan  Umum  Bina  Marga  Pengairan  ESDM Kabupaten Sambas pada tahun 2011.
F. Sistem PLTS Terpusat Off Grid di Desa Temajuk Sistem  PLTS  Terpusat  di  Desa  Temajuk  merupakan jenis off  grid atau stand  alone dengan  daya  terpasang 80 kWp dan untuk melayani 70pelanggan dengan jaringan distribusi tipe tegangan rendah.
G. Sistem PLTD Off Grid di Desa Temajuk Pembangkit  Listrik  Tenaga  Diesel  (PLTD)  ialah Pembangkit  listrik  yang  menggunakan  mesin  diesel sebagai penggerak mula ( prime mover) . PLTD  memiliki daya  terpasang  235 kW x  2  dan  hanya  1(satu)  yang beroperasi. Prime  mover merupakan  peralatan  yang mempunyai  fungsi  menghasilkan  energi  mekanis  yang diperlukan  untuk  memutar rotor  generator .  PLTD digunakan  untuk  memenuhi  kebutuhan  listrik  dalam jumlah  beban  kecil,  terutama  untuk  daerah  baru  yang terpencil ( remote area ) atau untuk listrik pedesaan.
4. Hasil Dan Pembahasan
a. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
Sumber  daya  energi  air  yang  akan  digunakan  sebagai objek  penelitian  ini  merupakan  aliran  sumber  air  bersih bagi masyarakat setempat. Menurut informasi masyarakat,  ketersediaan  sumber  daya  air  tersedia sepanjang  tahun  dalam  jumlah  yang  memadai.  Potensi sumber  daya  energi  air  di  Desa  Temajuk  antara  lain meliputi    Sungai    Maludin,  Teluk  Melake,  Pasir  Pelaek dan  Sungai  Sekanji.  Pengukuran  sesaat  debit  air  pada musim  kemarau  dan  hujan  serta  informasi  masyarakat menunjukkan  tersedianya  sumber  daya  air  yang  relatif terjamin sepanjang tahun dalam jumlah yang memadai. - Pola  Pembebanan Lokasi  Sungai  Maludin  berada  pada  ketinggian  207 meter  dpl.  Lokasi  ini  berada  pada  titik  koordinat 02°01’22.6”  LU  dan  109°37’0,5”  BT,  dengan head sepanjang 80 meter. Jarak terdekat sumber air ini dengan pemukiman  penduduk  sekitar  500  meter.  Dengan  debit air  terukur sebesar 30  liter/detik sumber data dari Dinas Pekerjaan  Umum  Bina  Marga  Pengairan  ESDM Kabupaten Sambas tahun 2011. Analisis potensi sumber daya air Sungai Maludin adalah sebagai berikut:
𝑃 =  𝜌. 𝑄. 𝑔. ℎ . (𝜂) 𝜌  = 1.000𝑘𝑔/𝑚 3 (kondisi air standar ) 𝑄  = 30𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑔  = 9.81𝑚/𝑠 2 ℎ  = 80𝑚 𝜂  = 0.70 𝑃  = 1.000 𝑘𝑔 𝑚 3 × 30𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 × 9.81𝑚 𝑠 2 × 80𝑚  × 0.70%
= 16480.800 𝑊𝑎𝑡𝑡 = 16.48 𝑘𝑊
Saat  ini  PLTMH  masih  beroperasi  dan  men supply energi  listrik  ke  konsumennya,  yaitu  sebanyak  24 pelanggan.  Tiap  rumah  tangga  tersebut  dibatasi  oleh pembatas  arus  sebesar  2  A,  sehingga  daya  yang  dapat digunakan  oleh  konsumen  rata-rata  sebesar  450 watt . Besaran  daya  terpasang  sebesar  18 kW dan  output  rata- rata sebesar 10 kW .  Operasional PLTMH selama 12 jam mulai  dari  pukul  18.00  sampai  dengan  06.00  setiap harinya  tergantung  debit  air  yang  tersedia  di  bak penenang.  Sumber  data  dari  Dinas  Pekerjaan  Umum Bina Marga Pengairan ESDM Kabupaten Sambas.
Tabel 1. Kondisi PLTMH Saat Ini
b. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terpusat Sumber daya energi surya di Desa Temajuk sangatlah berlimpah  karena  termasuk  wilayah  garis  khatulistiwa yang  lama  penyinarannya  cukup  lama  yaitu  mulai  dari pukul  09.00  sampai  dengan16.00.  Sehingga  sinar matahari  dapat  dimanfaatkan  untuk  diubah  menjadi energi dan dimanfaatkan oleh masyarakat setempat .
- Kapasitas Daya Modul Surya ( PV )
Menentukan  kapasitas  daya  modul  surya  diambil berdasarkan harga minimum insolasi matahari. Dengan total  panel  surya  yang  digunakan  sebanyak  400 pcs , setiap  modul  surya  mempunyai  spesifikasi  sebagai berikut :
𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟  𝑉𝑚𝑝  = 38.0𝑉𝐷𝐶 𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑀𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 (𝐼𝑚𝑝) = 5.26𝐴𝑚𝑝 𝑊𝑝 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑆𝑢𝑟𝑦𝑎 = 200𝑊𝑝 Sehingga kapasitas total panel surya sebesar 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑆𝑢𝑟𝑦𝑎 = 400𝑝𝑐𝑠  × 𝑊𝑝 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑆𝑢𝑟𝑦𝑎 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑆𝑢𝑟𝑦𝑎  = 400𝑝𝑐𝑠  × 200𝑊𝑝 = 80.000𝑊𝑝 = 80𝑘𝑊𝑝
Kapasitas  baterai  sama  dengan  energi  yang dihasilkan  modul  surya  dibagi  dengan  daya  yang dihasilkan modul,dikarenakan besarnya deep of discharge ( DOD ) pada baterai 80%. 𝑃  = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘  × 2% = 14.075,5 ×  2% = 281.51 𝑊𝑎𝑡𝑡
Daya  yang  dihasilkan  oleh  Battery  Charger  ini  adalah sebesar :
𝑃  = 14.075,5 𝑊𝑎𝑡𝑡  − 281.51 𝑊𝑎𝑡𝑡 = 13.793,99 𝑊𝑎𝑡𝑡
- Pola Pembebanan
Energi maksimal yang dihasilkan oleh PLTS Off Grid 80 kWp dengan kondisi radiasi matahari ≥ 4.484 𝑘𝑊ℎ 𝑚 2  /𝑑𝑎𝑦 adalah :
Energi Max = Daya yang masuk × Kondisi radiasi matahari
= 14.075,5𝑊𝑎𝑡𝑡  × 4.484𝑘𝑊ℎ 𝑚 2 /𝑑𝑎𝑦 = 63.113,5𝑊𝑎𝑡𝑡 ℎ𝑜𝑢𝑟
Estimasi kWh yang  dihasilkan  dalam  1  hari  63.113,5 atau  63.1 kWh . Battery yang  disediakan  oleh  sistem  PLTS  Terpusat  ini adalah  144 kWh dengan DOD 80%  maka  energi maksimal  yang  bisa  digunakan  setiap  hari  adalah  115.2 kWH ,  tetapi  disarankan  untuk  menggunakan DOD 50% sampai  60%  atau  72 kWH sampai  86.4 kWh untuk memperpanjang umur battery yang digunakan. 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖  =  63𝑘𝑊ℎ

## 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛  = 47𝑘𝑊ℎ (±75%)
Data  bersumber  dari  PT.  PLN  Area  Singkawang  Rayon Sekura .
c. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)
PLTD Temajuk dibangun pada Tahun 2015 oleh PT. PLN (Persero) Kalimantan Barat. Memiliki 4 pembangkit  dengan  masing-masing  kapasitas  daya terpasang    yaitu  235x2  status  OK  kondisi  baru  dan 140x2 status Standby kondisi bekas.
- Pola Pembebanan
Data yang digunakan adalah data beban harian PLTD Temajuk  dalam  sehari  rata-rata  menghasilkan  745.11 kWh dengan  menghabiskan  bahan  bakar  minyak  jenis solar  rata-rata  sehari  294.13  liter  sehingga  pemakaian
bahan  bakar  minyak  rata-rata  per kWh =  0.39  liter sumber  data  dari  PT.  PLN  Area  Singkawang  Rayon Sekura.  Pengambilan  sampel  beban  harian  PLTD mewakili  nilai  nominal  beban  minimum,  rata-rata  dan maksimum  Januari  2017  untuk  mewakili  1bulan  lama pengoperasian .
Tabel 2. Data Beban Minimum PLTD Berdasarkan Waktu Pengoperasian Tanggal 28 Januari 2017
Gambar 7.  Grafik Data Beban Minimum PLTD Tanggal 28 Januari 2017
Tabel 3. Data Beban Rata-Rata PLTD Berdasarkan Waktu Pengoperasian Tanggal 05 Januari 2017
Gambar 8.  Grafik Data Beban Rata-Rata PLTD Tanggal 05 Januari 2017
Tabel 4. Data Beban Maksimal PLTD Berdasarkan Waktu Pengoperasian Tanggal 22  Januari 2017
Gambar 9. Grafik Data Beban Maksimal PLTD Tanggal 22

## Januari 2017
Saat  ini  PLTD  melayani  konsumen  sebanyak  300 pelanggan.  Besaran  daya  terpasang  235 kW dan  daya mampu  sebesar  200 kW .  Pembagian  besaran  daya  tiap- tiap  pelanggan  bervariasi  mulai  dari  900 watt sd  1300 watt .  Operasional  PLTD  selama  12  jam  di  mulai  dari pukul  18.00  sampai  dengan  06.00  setiap  hari  dengan mesin  PLTD  yang  beroperasi  hanya  satu  unit.  Data bersumber  dari  PT.  PLN  Area  Singkawang  Rayon Sekura tahun 2017. Data-data yang dikumpulkan, yaitu :
Data  harian  beban  PLTD  Temajuk  dari  Januari  sampai dengan Mei Tahun 2017.
Laporan  PLTD  Temajuk  (bulan/tahun,  BBM  (liter)  dan kWh Produksi  bulan  Januari  sampai  dengan  Mei  2017. Data-data  tersebut  dicatat  oleh  operator  yaitu  PLN
Temajuk    Rayon  Sekura.  Sampel  yang  digunakan diambil  bulan  Januari  2017  pada  tanggal  05,  22  dan  28 untuk beban minimum, rata-rata dan maksimum.Sumber data dari PT. PLN Area Singkawang Rayon Sekura.
Tabel 5. Data Laporan PLTD Temajok
Kebutuhan  listrik  untuk  masyarakat  Desa  Temajuk, antara 450 Watt sd 900 Watt per sambungan rumah tangga (220 V , 4 A ). Alokasi utama penggunaan listrik masyarakat pedesaan umumnya adalah untuk penerangan  pada  malam  hari  dan  televisi,  dengan pertimbangan pada siang hari sebagian besar masyarakat bekerja diluar rumah sesuai dengan pekerjaannya.

## Tabel 6. Kebutuhan Daya Listrik Pedesaan
Berdasarkan data  terakhir  hingga  Desember  2014, jumlah  bangunan  yang  membutuhkan  energi  listrik  di Desa  Temajuk  adalah  500  pelanggan  yang  terdiri  dari 487  unit  rumah  tangga  masyarakat  dan  13  unit  sarana
umum termasuk gedung kantor. Sumber data dari Badan Pusat Statistik Sambas.
Tabel 7. Data Jaringan dan Daya Terpasang
4.1 Studi Microgrid System di Desa Temajuk
Model  yang  digunakan  untuk  studi  lebih  lanjut  ke dalam  perilaku microgrid  system dan  pengembangan model yang lebih akurat.
Gambar 10. Peta Jaringan dan Pembangkit Microgrid System
Jaringan  distribusi microgrid  system menggunakan jaringan  tegangan  rendah  dengan  konduktor  jenis TC ( twisted  cable )  tanpa  menggunakan  jaringan  tegangan menengah dan trafo .
1. Jaringan distribusi PLTS Terpusat.
Penggunaan  jaringan  distribusi  dalam microgrid system Desa  Temajuk  menggunakan  jaringan  tegangan rendah  dengan  konduktor  jenis TC ( twisted  cable ) ukuran 2 ×  3 × 50 + 1 × 50 𝑚𝑚 2 dengan panjang lintasan 1,4 kms . 𝑃 3∅  = 70𝑘𝑊𝑝 𝐼1 = 𝑃 3 Ø 3 × 𝑉1−1 × 𝐶𝑜𝑠 𝜑 (4.1) 𝐼1 = 70.000 𝑤𝑃 3 × 380 × 0.85
𝐼1 = 70.000 𝑤𝑃 559.44 = 125𝐴𝑚𝑝
Asumsi beban Total PLTS Terpusat :
𝑃1  = 50𝑘𝑊𝑝 𝐼1 = 50.000𝑤𝑃 559.44 = 89𝐴𝑚𝑝 Dengan kabel TC ukuran 2 × (3 × 70 + 1 × 50)𝑚𝑚 2 dan  panjang  lintasan  1,4 kms dengan  resistensi konduktornya = 0,401 Ω / km. maka, Resistensi Total : 𝑅𝑒𝑠 𝑇𝑜𝑡 = Resistensi Konduktor 2 ×Panjang Lintasan
Resistensi Total = 0.401𝛺/𝑘𝑚
2 × 1.4𝑘𝑚𝑠 = 0,28𝛺 V 𝑑𝑟𝑜𝑝 Tegangan = I1 ×Resistensi (4.3) = 89𝐴𝑚𝑝 × 0.28𝛺 = 24.29 Volt
Sehingga tegangan pada ujung saluran  jaringan kabel TC tersebut  apabila  tegangan  pada  sumber  pembangkit sebesar 230 Volt dengan panjang lintasan 1,4 kms adalah : Tegangan ujung saluran =   230𝑉𝑜𝑙𝑡 − V drop =   230𝑉𝑜𝑙𝑡  − 24.29𝑉𝑜𝑙𝑡 =   205.08𝑉𝑜𝑙𝑡
2. Jaringan distribusi PLTMH. Penggunaan jaringan distribusi dalam
microgridsystem Desa  Temajuk  menggunakan  jaringan tegangan  rendah  dengan  konduktor  jenis TC ( twisted cable )  ukuran (3 × 70 + 1 × 50)𝑚𝑚 2 dengan  panjang lintasan 2,3 kms .
𝑃 3∅  = 18𝑘𝑊𝑝
Dengan menggunakan persamaan maka :
𝐼1  = 18.000𝑤𝑃
559.44 =  32.18 Amp
Asumsi beban total PLTMH : P 1 = 10 kW , maka dengan menggunakan persamaan
𝐼 1 = 10.000𝑊𝑎𝑡𝑡 559.44
= 17.88𝐴𝑚𝑝
Untuk  konduktor  jenis TC ( twisted  cable )  dan  ukuran penghantar (3 × 70 + 1 × 50)𝑚𝑚 2 dan  besar  resistensi konduktor 0.401 Ω dengan panjang lintasan 2,3 kms . maka Resistensi Total adalah :
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = Resistensi Konduktor × Panjang Lintasan = 0.401 𝛺 × 2.3 𝑘𝑚𝑠 = 0.92𝛺
Jadi,  tegangan  ujung  saluran  jaringan  kabel TC ukuran (3 × 70 + 1 × 50)𝑚𝑚 2 dengan panjang lintasan 2,3 kms , maka dengan menggunakan persamaan:
V 𝑑𝑟𝑜𝑝 = 17.88 𝐴𝑚𝑝 × 0.92 𝛺 = 16.45 𝑉𝑜𝑙𝑡 Sehingga tegangan pada ujung saluran jaringan kabel TC tersebut  apabila  tegangan  pada  sumber  pembangkit sebesar 230 Volt dengan panjang lintasan 2,3 kms adalah : Tegangan Ujung Saluran = 230 𝑉𝑜𝑙𝑡  × 16.45 𝑉𝑜𝑙𝑡 = 213 𝑉𝑜𝑙𝑡
3. Jaringan distribusi PLTD
Penggunaan  jaringan  distribusi  dalam microgrid system Desa  Temajuk  menggunakan  jaringan  tegangan rendah  dengan  konduktor  jenis TC ( twisted  cable ) ukuran 3 × (3 × 95 + 1 × 70)𝑚𝑚 2 dengan panjang lintasan 2,4 kms . 𝑃 3∅  = 100𝑘𝑉𝑎 𝐶𝑜𝑠 𝜑  = 0.85 𝑃 3∅  = 85𝑘𝑊
Asumsi Pl = 60 kW maka, dengan menggunakan persamaan:
I1 = 60.000𝑊
559.44 = 107.25 𝐴𝑚𝑝 Dengan kabel TC
ukuran 3 × (3 × 95 + 1 ×
70)𝑚𝑚 2 dan  resistensi  konduktornya  =  0,324  Ω  /  km dengan panjang lintasan 2,4 kms .
Maka resistensi total dengan menggunakan persamaan adalah :
Resistensi Total = 0.324 𝛺/𝑘𝑚 3 × 2.4𝑘𝑚𝑠
= 0.26 𝛺
V drop tegangan jaringan ujung dengan menggunakan persamaa  (4.3) adalah :
V 𝑑𝑟𝑜𝑝  = 107.25𝐴𝑚𝑝 × 0.26𝛺 = 27.89𝑉𝑜𝑙𝑡
Sehingga tegangan pada ujung saluran jaringan kabel TC tersebut  apabila  tegangan  pada  sumber  pembangkit sebesar 230 Volt dengan panjang lintasan 2,4 kms adalah : Tegangan Ujung Saluran = 230𝑉𝑜𝑙𝑡  − V 𝑑𝑟𝑜𝑝 = 230𝑉𝑜𝑙𝑡  − 27.89 𝑉𝑜𝑙𝑡 = 202.11𝑉𝑜𝑙𝑡
Berdasarkan  data  beban  harian  PLTD  Temajuk  PLN Rayon Sekura, maka dapat dirancang sebagai berikut : 1. Pada siang hari.
- Pada  siang  hari  modul  surya  ( PV )  dipakai  untuk mengisi batteray dengan  kondisi  posisi  saklar  S1 “ON”.
- PLTMH dan PLTD kondisiposisi saklar S2 dan S3 “ OFF ”.
2. Pada pukul 18:00 sampai dengan pukul 22:00
- Menjadi beban puncak ( Peak-Load )
- Beban  akan  di supply oleh  PLTD  posisi  saklar
“ ON ”.
- Lama waktu pengoperasian selama 4(empat) jam.
- PLTMH dan PLTS Terpusat posisi saklar “ OFF ”.
3. Pada pukul 22:00 sampai dengan 06:00
- Beban akan menurun posisi saklar PLTD “ OFF ”.
- Beban akan di supply oleh PLTMH  bersama-sama dengan PLTS Terpusat posisi saklar “ ON ”.
- Lama waktu pengoperasian selama 8(delapan) jam.
Gambar 11. Diagram Satu Garis Studi Microgrid System Desa Temajuk
Biaya  operasional  dari  sisi  bahan  bakar  minyak PLTD  Temajuk  saat  ini  (sebelum  penggabungan)  yang bekerja selama 12(dua belas) jam mulai dari pukul 1800 sampai  dengan  0600  memikul  beban  pelanggan  sangat membebani  operator  (PLN  Rayon  Sekura).  Biaya  rata- rata operasional penggunaan bbm PLTD Rp. 2,235,338.71/hari  dan  total  operasi  selama  satu  bulan mulai  dari  tanggal  01  sampai  dengan  31  Januari  20017 mencapai  Rp.  69,295,500.00/bulan,  data  dari  PT.  PLN Area Singkawang Rayon Sekura.
Setelah  dilakukan  penggabungan  pola  beban  maka, terjadi  penghematan  biaya  operasional  dari  sisi
penggunaan  bbm  PLTD  rata-rata  Rp.  961,790.32/hari dan total operasional satu bulan mulai tanggal 01 sampai dengan
31
Januari 2017 mencapai Rp.
29,815,500.00/bulan.  Untuk  membangkitkan  1 kWh energi  PLTD  membutuhkan  biaya  Rp.  3000,00  bahan bakar minyak jenis solar.
Tabel 8. Data Hasil Penghematan BBM PLTD Setelah Penggabungan

## 5. Kesimpulan
Dari hasil Penelitian maka dapat disimpulkan, bahwa : 1. Lamawaktu operasional PLTD  menjadi 4(empat) jam dalam  sehari  setelah  penggabungan  pembangkit PLTMH dan PLTS Terpusat dalam Microgrid System . 2. Lama waktu operasional PLTMH dan PLTS Terpusat selama  8(delapan) jam  dalam  sehari  selama penggabungan Microgrid System . 3. Terjadi penghematan biaya dari sisi penggunaan bbm PLTD  sebesar  57%  dalam  sebulan  setelah  terjadinya penggabungan  pembangkit  PLTMH,    PLTS  Terpusat dan PLTD dalam Microgrid System . 4. Daya terpasang PLTD yang diperlukan cukup 100 kW dalam Microgrid System saat ini.

## Referensi
[1] J.  D.  Kueck,  R.  H.  Stauton,  S.  D.  Labinov,  B.  J.  Kirby . January 29, 2003. Microgrid Energy Management System
[2] Robert H. Lasseter, Paolo Piagi University of Wisconsin- Madison  Madison ,  Wisconsin  Germany,  20-25  June 2004. Microgrid : A Conceptual Solution
[3] Giuliani  Marshall, Supervisor  :  Dr.  Colin  Cotes.  The University  of  Newcastle,  Australia  Oktober  2004. Modelling of a Micro-grid System
[4] Arwindra Rizqiawan , March 4, 2009. Microgrid : Wacana Solusi Daerah Mandiri Energi
[5] BPPT ,  Program  Insentif  Riset  Litbang  Perekayasa.  2010. Desain  Sistem  Pendukung  Operasi  Jaringan  Pembangkit Energi  Terbarukan  Skala  Kecil  Tersebar  Dengan Teknologi Microgrid
No. Produksi kWh PLTD Produksi kWh PLTS Produksi kWh PLTMH Penghematan kWh Penghematan (Rp) BBM (Liter) Penghematan BBM (Liter) Biaya Total Produksi Sekarang (Rp)
1 161.30 480 80 560.00 1,680,000.00 63.73 221.27 483,900.00 2 299.50 300 120 420.00 1,260,000.00 117.39 164.61 898,500.00 3 293.70 300 120 420.00 1,260,000.00 116.46 166.54 881,100.00 4 289.70 300 120 420.00 1,260,000.00 115.52 167.48 869,100.00 5 317.00 300 120 420.00 1,260,000.00 125.60 166.40 951,000.00 6 325.70 300 120 420.00 1,260,000.00 128.85 166.15 977,100.00 7 321.50 300 120 420.00 1,260,000.00 127.91 167.09 964,500.00 8 351.70 300 120 420.00 1,260,000.00 139.00 166.00 1,055,100.00 9 341.40 300 120 420.00 1,260,000.00 135.41 166.59 1,024,200.00 10 315.00 300 120 420.00 1,260,000.00 126.43 168.57 945,000.00 11 363.30 300 120 420.00 1,260,000.00 143.78 166.22 1,089,900.00
12 371.00 300 120 420.00 1,260,000.00 145.87 165.13 1,113,000.00
13 371.70 300 120 420.00 1,260,000.00 146.01 164.99 1,115,100.00 14 331.30 300 120 420.00 1,260,000.00 133.61 169.39 993,900.00 15 378.10 300 120 420.00 1,260,000.00 147.81 164.19 1,134,300.00 16 359.50 300 120 420.00 1,260,000.00 141.59 165.41 1,078,500.00 17 343.50 300 120 420.00 1,260,000.00 134.52 164.48 1,030,500.00 18 339.70 300 120 420.00 1,260,000.00 133.25 164.75 1,019,100.00 19 334.70 300 120 420.00 1,260,000.00 131.27 164.73 1,004,100.00 20 336.40 300 120 420.00 1,260,000.00 132.09 164.91 1,009,200.00 21 329.00 300 120 420.00 1,260,000.00 129.14 164.86 987,000.00 22 331.70 300 120 420.00 1,260,000.00 131.06 165.94 995,100.00 23 331.50 300 120 420.00 1,260,000.00 130.57 165.43 994,500.00 24 286.90 300 120 420.00 1,260,000.00 112.83 165.17 860,700.00 25 294.30 300 120 420.00 1,260,000.00 115.78 165.22 882,900.00 26 314.30 300 120 420.00 1,260,000.00 124.13 165.87 942,900.00 27 295.00 300 120 420.00 1,260,000.00 116.35 165.65 885,000.00 28 275.80 300 120 420.00 1,260,000.00 108.61 165.39 827,400.00 29 288.90 300 120 420.00 1,260,000.00 114.11 165.89 866,700.00 30 313.90 300 120 420.00 1,260,000.00 124.04 165.96 941,700.00 31 331.50 300 120 420.00 1,260,000.00 130.13 164.87 994,500.00
[6] Kazuhito  Ishida (presenter),  Yoshihide  Shimogawa, Tadakazu  Imayoshi,  Koji  Takano,  Hidemi  Hayashi, ToshikazuYamada,  and  Toshirou  Noguchi  Kyushu
Electric Power Co., Inc.
[7] Takehiko  Kojima  and  Toshiharu  Mounai  Fuji  Electric System Co., Ltd .
[8] Hassan Feroze , August 7 th , 2009. Multi-Agent System in Microgrid : Design and Implementation