Mahdi Syukri, Dedy Yuliadi, Syahrizal

## OPTIMASI KAPASITAS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HIBRIDA MENGGUNAKAN HOMER DI TPA GAMPONG JAWA BANDA ACEH
Mahdi Syukri 1 , Dedy Yuliadi 2 , Syahrizal 1 Jurusan Teknik Elektro dan Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. Syech Abdurrauf No. 7 Darussalam, Banda Aceh 23111, Indonesia
1 Email: mahdisyukri@unsyiah.ac.id
2 Email: dj.juliadi@mhs.unsyiah.ac.id
3 Email: syahrizal@unsyiah.ac.id

## ABSTRAK
Saat  ini  pasokan  energi  listrik  masih  belum  terpenuhi  pada  sebagian  daerah  dikarenakan semakin menipisnya sumber energi konvensional dan energi fosil. Energi alternatif yang ideal adalah  energi  terbarukan.  Tempat  Pembuangan  Akhir  (TPA) Gampong  Jawa  Banda  Aceh memiliki potensi pembangkit listrik  tenaga biomasa (PLTBm) dikarenakan memiliki banyak sampah  dengan  rata-rata  produksi  250  ton  per  hari.  Berdasarkan  titik  koordinat  TPA Gampong  Jawa,  Banda  Aceh    menggunakan  simulasi  HOMER  diperoleh  nilai  radiasi matahari  ( Photovoltaic )  sebesar  4,12  kWh/ /hari.  Tujuan  dari  penilitian  ini  adalah memperoleh jumlah energi potensi biomassa dan photovoltaic serta model yang optimal untuk sistem  pembangkit  listrik  hibrida  di  TPA  Gampong  Jawa.  Dari  hasil  penilitian  ini  potensi daya  listrik  dari  pembangkit  biomassa  di  TPA  Gampong  Jawa,  yaitu  2000  kW    yang  dapat menghasilkan energi listrik dalam satu tahun yaitu 12.641.232 kWh. Ada tiga skenario  yang digunakan  untuk  mensimulasikan  model  Pembangkit  Tenaga  Listrik  Hibrid  (PLTH).  Model yang  paling  optimal  adalah  skenario  3  dengan  nilai Net  Present  Cost (NPC) dan Cost  of Energy (COE) yang terkecil. Nilai Net Present Cost (NPC) dan COE masing-masing adalah $ 42.698.527  dan  $  0,2614  dimana  biomassa  dan  photovoltaic  menghasilkan  energi  listrik masing-masing  11.753.607  kWh  per  tahun  dan  1.248.080  kWh  per  tahun,  generic  1  kWh Lead Acid 300 unit dan converter 720 kW.
Kata Kunci: Biomassa, Hibrida, Homer .

## ABSTRACT
Currently  the  supply  of  electrical  energy  is  still  not  fulfilled  in  some  areas  due  to  the depletion  of  conventional  energy  sources  and  fossil  energy.  The  ideal  alternative  energy  is renewable  energy.  The  Final  Disposal  Site  (TPA)  of  Gampong  Jawa  Banda  Aceh  has  the potential for a biomass power plant (PLTBm) because it has a lot of waste with an average production of 250 tons per day. Based on the coordinates of the TPA Gampong Jawa, Banda Aceh using the HOMER simulation, the solar radiation value (Photovoltaic) was obtained at 4.12  kWh  /  m  ^  2  /  day.  The  purpose  of  this  research  is  to  obtain  the  optimal  amount  of biomass  and  photovoltaic  potential  energy  and  the  optimal  model  for  the  hybrid  power generation  system  in  TPA  Gampong  Jawa.  From  the  results  of  this  study,  the  potential  for electrical  power  from  the  biomass  generator  in  TPA  Gampong  Jawa,  which  is  2000  kW which  can  produce  electrical  energy  in  one  year,  is  12,641,232  kWh.  There  are  three scenarios  used  to  simulate  a  model  of  a  Hybrid  Electric  Power  Plant  (PLTH).  The  most optimal  model  is  scenario  3  with  the  smallest  Net  Present  Cost  (NPC)  and  Cost  of  Energy (COE) values. The Net Present Cost (NPC) and COE values are $ 42,698,527 and $ 0.2614 respectively  where  biomass  and  photovoltaic  produce  11,753,607  kWh  of  electrical  energy per year and 1,248,080 kWh per year, generic 1 kWh Lead Acid 300 units and converter 720 kW.
Keywords: Biomass, Hybrid, Homer

## I. PENDAHULUAN
Saat  ini  pasokan  energi  masih  belum terpenuhi  pada  sebagian  daerah  dikarenakan semakin menipisnya sumber energi konvensional  dan  energi  fosil.  Energi  alternatif yang  ideal  adalah  energi  terbarukan,  dimana energi  tersebut  tidak  berpotensi  habis  seperti energi matahari, panas dan lain-lain ( Md  Saleh Ebn Sharif, 2017).
Gampong  Jawa  yang  merupakan  salah satu  gampong di  Banda  Aceh  memiliki Tempat Pembuangan  Akhir  (TPA)  dengan  luas  21  Ha menghasilkan  sampah  sebesar  250  ton/hari. Berdasarkan  data  badan  antariksa  Amerika Serikat  (NASA,  2015)  TPA  Gampong  Jawa
memiliki  radiasi  matahari  dengan  radiasi pertahun sebesar 4,12 kWh/ /hari.
Desain  sistem  hibrida  yang  efisien  dan handal  diperoleh  berdasarkan  kombinasi  yang benar  dari  sumber  energi  terbarukan,  kondisi iklim  daerah  yang  diteliti  dan  biaya  awal komponen  sistem.  Untuk  mencapai  solusi  yang optimal  penilitian  intensif  telah  dilakukan seperti  pada  ( A.  Giwa,  A.  Alabi,  2017. (E. Romero-Cadaval,  dkk,    2015.  Haryanto,  2018. Tanim, M, 2014).

## II. DASAR TEORI
A. Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida
Mahdi Syukri, Dedy Yuliadi, Syahrizal
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Hibrida  adalah penggabungan dari beberapa  energi  listrik  yang menggabungkan antara terbarukan dan konvensional.  Pembangkit  listrik  hibrida  ini biasanya  menggunakan  energi  terbarukan  dari energi  matahari  dan  energi  biomassa.  Kedua pembangkit  dioperasikan  dan  dihubungkan melalui  konverter  untuk  dihubungkan  ke  beban seperti pada gambar 1 di bawah ini.
Gambar 1 Konfigurasi PLTH PV-Biomassa

## B. Perangkat Lunak HOMER
Perangkat lunak microgrid energi adalah standar global  untuk  mengoptimalkan  desain  microgird di  semua  sector  mulai  dari  listrik  desa  dan utilitas  pulau  hingga  kampus-kampus  yang terhubung dengan jaringannya. Awalnya dikembangkan  di  Lab  Energi  terbarukan Nasional dan disempurnakan serta didistribusikan  oleh  HOMER  Energy;  HOMER (Model  pengoptimalan  Hibrid  untuk  banyak sumber  daya  energi)  menumpuk  tiga  alat canggih  dalam  satu  produk  perangkat  lunak, sehingga dapat mengoptimalkan dari segi teknis dan ekonomisnya [7].

## C. Analisis Sensitivitas
Dalam  proses  analisis  sensitivitas  HOMER software  akan  mengulangi  proses  optimasi  dari setiap variable sensitivitas yang telah ditentukan.

## III. METODE PENELITIAN
Alur penilitian simulasi pemodelan PLTH sebagai berikut :
Gambar 2 Diagram Alir tahapan Penilitian

## A. Bahan Penelitian
Bahan penilitian yang dibutuhkan adalah : Data beban  harian,  data  biomassa,  data  radiasi Matahari  pada  TPA  Gampong  Jawa  dan  juga software  HOMER  untuk  dapat  melakukan
simulasi  dan  pengoptimalan  pembangkit  listrik tenaga hibrida.

## B. Alat Penilitan
Alat yang digunakan untuk melakukan penilitian  adalah Personal  Computer (PC) dengan  software  HOMER  untuk  melakukan simulasi  dan  optimasi  pembangkit  tenaga hybrid.

## C. Studi literature
Studi  literatur  dilakukan  dengan  cara  mecari serta  mempelajari  secara  teori-teori,  informasi dan  data  yang  berhubungan  dengan  penilitian, hasilnya  digunakan  sebagai  landasan  logika berfikir  dalam  menyelesaikan  masalah  secara ilmiah.  Landasarn  ini  dapat  diperoleh  dari berbagai  sumber  yang  relevan  seperti  buku, jurnal maupun publikasi ilmiah.

## D. Data Masukan
Data  masukan  pada  penilitian  ini  berupa  data beban  harian,  Data  biomassa  dan  intensitas radiasi.

## a) Data Masukan Beban Harian
Data Masukkan beban harian pada TPA Gampong Jawa yang didapat dari HOMER sebagai berikut:
Tabel 1 Profil Beban Harian Jam Beban Listrik (kW) 0 1.552,87 1 1.509,62
2 1.469 3 1.434,24 4 1.442,79 5 1.406,1 6 1.392,99 7 1.362,85 8 1.292,09 9 1.286,85 10 1.307,81 11 1.383,82 12 1.385,13 13 1.381,2 14 1.395,61 15 1.374,65 16 1.429,68 17 1.493,9 18 1.439,9 19 1.439,9 20 1.644,6 21 1.618,39 22 1.596,11 23 1.534,52
Pada tabel 1 di atas merupakan beban harian yang dapat digunakan untuk mensimulasikan beban listrik selama setahun. Simulasi yang dimodelkan dalam sistem hibrida ini dapat diasumsikan dengan random variability hariannya sebesar 10%.
b) Data masukan Biomassa
Mahdi Syukri, Dedy Yuliadi, Syahrizal
Setelah Data didapat dari hasil wawancara kemudian dimasukkan ke dalam database HOMER. HOMER dapat memberikan informasi berupa total biomassa yang digunakan dan akan dimasukkan sebagai parameter yang akan disimulasikan kedalam sistem PLTH.
Gambar 3 Profil Data Biomassa

## c) Data Masukan Radiasi Matahari
Pada  proses  simulasi  untuk  mengetahui  potensi radiasi  matahari  pada  suatu  tempat,  HOMER memerlukan  informasi latitude dan longitude dari  tempat  tersebut. Latitude dan longitude disimulasikan oleh HOMER sehingga mendapatkan  pola  radiasi  yang  sesuai.  Latitude dan longitude daerah penilitian adalah 5º58’ dan 95º26’  yang  merupakan  lokasi  yang  beradai  di sekitar TPA Gampong Jawa Banda Aceh.
Gambar 4 Radiasi matahari per-jam
Pada  gambar  4  diatas  menjelaskan  bahwa radiasi  matahari  hanya  ada  disetiap  siang  hari.
Radiasi matahari ada pada pukul 06.00 WIB dan terus  meningkat  hingga  pukul  12.00  WIB  lalu mulai turun sampai pada pukul 18.00 WIB.

## d) Pemodelan sistem PLTH
Pemodelan  sistem  pembangkit  listrik  tenaga hibrida  dilakukan  untuk  menjalankan  software HOMER,  dimana  di  dalam  pemodelan  tersebut yang  merupakan  komponen-komponen  dasar mendukung  proses  simulasi  pembangkit  listrik tenaga  hibrida  tersebut.  Ada  tiga  skenario  yang dilakukan untuk  mengetahui  sistam hibrid  yang mana yang lebih optimal.

## 1) Skenario 1
Skenario 1 dimana skema yang terdiri hanya dari Generator yang untuk memenuhi beban dapat dilihat pada gambar 5
Gambar 5 Skenario 1

## 2) Skenario 2
Skenario 2 dimana skema yang terdiri menggunakan pv, baterai, dan konverter dapat dilihat pada gambar 6.

## Gambar 6 Skenario 2

## 3) Skenario 3
Skenario 3 dimana skema pembangkit tenaga hybrid dimana perhitungan dilakukan oleh software HOMER dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7 Skenario 3

## IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
1) Skenario 1
Hasil  simulasi  yang  didapatkan  dari software HOMER  ini  merupakan  sistem  optimasi berdasarkan komponen-komponen dan parameter  yang  telah  dimasukkan  ke  dalam
sistem  PLTH.  Setelah  semua  komponen  dan parameter  yang  telah  dimasukkan  maka  akan didapatkan  hasil  optimasi  yang  sesuai berdasarkan sensitivitas yang telah ditentukan.
Gambar 8 Hasil dari Skenario 1 Tabel 2 Produksi Energi skenario 1 Produksi kWh/tahun % Generic Biogas 12.641.232 100 Total 12.641.232 100

## 2) Skenario 2
Hasil  simulasi  yang  didapatkan  dari software HOMER  ini  merupakan  sistem  optimasi berdasarkan komponen-komponen dan parameter  yang  telah  dimasukkan  ke  dalam sistem  PLTH.  Setelah  semua  komponen  dan parameter  yang  telah  dimasukkan  maka  akan didapatkan  hasil  optimasi  yang  sesuai
Mahdi Syukri, Dedy Yuliadi, Syahrizal
berdasarkan sensitivitas yang telah ditentukan.
Gambar 9 Hasil dari Skenario kedua Tabel 3 Produksi Energi Skenario kedua Produksi kWh/tahun % Peimar SG370M 8.892.726 100 Total 8.892.726 100

## 3) Skenario 3
Hasil  simulasi  yang  didapatkan  dari  software HOMER  ini  merupakan  sistem  optimasi berdasarkan komponen-komponen dan parameter  yang  telah  di  masukan  ke  dalam sistem  PLTH.  Setelah  semua  komponen  dan parameter  telah  dimasukan  maka  akan didapatkan hasil optimasi yang sesuai berdasarkan sensitivitas yang telah ditentukan.
Gambar 9 Hasil dari Skenario ketiga
Tabel 4 Produksi Energi Skenario 3 Produksi kWh/tahun % Peimar SG370M 1.248.080 9,60 Generic Biogas 11.753.607 90,4 Total 13.001.687 100

## V. KESIMPULAN
1. Potensi  Daya  listrik  dari  pembangkit biomassa di TPA Gampong Jawa, yaitu 2.000  kW  dengan  menggunakan  data dari HOMER dengan produksi Sampah 250 ton dan dapat dapat menghasilkan jumlah  energi  listrik  dalam  setahun 12.641.232 kWh/tahun
2. Model  pembangkit  yang  paling  optimal adalah skenario 3 dilihat dari segi ekonomis NPC dan COE, yaitu NPC $42.698.527 dan
COE $0,2614, dimana biomassa 11.753.607  kWh/tahun,  PV  1.248.080 kWh/tahun, Generic 1 kWh Lead Acid 300 unit, dan konverter 720 kW.
Mahdi Syukri, Dedy Yuliadi, Syahrizal

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Md Saleh Ebn Sharif, Md Monower  Zahid  Khan,  Md  Moniruzzaman, and Anamika Bose "Design, Simulation and Stability Analysis of Wind-PV-Diesel Hybrid Power System Using ETAP"American Journal of Modern Energy, Vol. 3, No. 6, pp. 121-130, November 2017
[2] A. Giwa, A. Alabi, A. Yusuf, and T. Oluka,  “A comprehensive review on biomass and solar energy for sustainable energy generation in Nigeria” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 69, pp. 620–641. 2017
[3] E.  Romero-Cadaval,  B.  Francois,  M.  Malinowski,  and  Q.  C.  Zhong,  “Grid-connected photovoltaic  plants:  An  alternative  energy  source,  replacing  conventional  sources,”  IEEE Ind. Electron. Mag., vol. 9, no. 1, pp. 18–32. 2015.
[4] Haryanto, “Optimasi pembangkit hybrid PLN-Solar pada aplikasi home in dustry,” Skripsi Magister Teknik Elektro. Yogyakarta, Indonesia, 2018.
[5] Tanim,  M.,  Chowdhury,  N.A.,  Rahman,  M.M.,  Ferdous,  J.,  others,  “Design  of  a photovoltaicbiogas  hybrid  power  generation  system  for  bangladeshi  remote  area  using HOMER  software,” dalam:  Developments  in  Renewable  Energy  Technology  (ICDRET), International Conference on the. IEEE, pp. 1–5. 2014.
[6] Peraturan  Presiden  Republik  Indonesia  No.  5  Tahun  2006  tentang  Kebijakan  Energi Nasional.