{"id":16177,"date":"2021-01-14T06:01:41","date_gmt":"2021-01-13T23:01:41","guid":{"rendered":"http:\/\/ee.uii.ac.id\/?p=16177"},"modified":"2026-02-05T18:19:35","modified_gmt":"2026-02-05T11:19:35","slug":"microgrid-masa-depan-sistem-tenaga-listrik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ee.uii.ac.id\/en-ip\/microgrid-masa-depan-sistem-tenaga-listrik\/","title":{"rendered":"Microgrid: Masa Depan Sistem Tenaga Listrik"},"content":{"rendered":"

1. Pendahuluan<\/strong><\/p>\n

Struktur sistem tenaga listrik di berbagai belahan dunia sedang mengalami perubahan yang signifikan di era milenial ini. Walaupun di Indonesia belum terlalu tampak, bukan tidak mungkin dalam beberapa tahun ke depan akan terasa perubahannya. Pernahkah pembaca sekalian bayangkan kalau suatu hari daerah\/kampung tempat tinggal pembaca memiliki sumber energi listrik sendiri yang dikelola secara mandiri, menghasilkan energi listrik berlebih, dan kemudian menjualnya ke PLN? Kurang lebih seperti itulah struktur sistem tenaga listrik yang sedang emerging <\/em>di berbagai negara. Struktur yang seperti menghasilkan klaster-klaster sistem tenaga kecil yang disebut sebagai microgrid. <\/strong>Berbeda dengan sistem tenaga konvensional yang berukuran raksasa dan dikelola secara terpusat oleh satu pengelola (di Indonesia, fungsi ini dijalankan oleh PLN), microgrid sifatnya terdistribusi dan bisa menjangkau daerah-daerah terpencil yang tidak terjamah grid utama.<\/p>\n

Secara garis besar, terdapat perbedaan paradigma antara sistem tenaga berbasis pembangkit konvensional dengan sistem tenaga \u201cterdistribusi\u201d ini. Sistem tenaga konvensional dibangun berdasarkan lokasi sumber energi. Dimana sumber energi berada, di situlah pembangkit dibangun dan dari situlah kemudian dibangun saluran transmisi dan distribusi yang sangat panjang untuk menjangkau konsumen. Sayangnya, terkadang tidak semua konsumen bisa terjangkau oleh sistem ini, terutama konsumen di daerah terpencil dengan aksesibilitas terbatas. Hal inilah yang menjadi concern <\/em>di sistem tenaga terdistribusi. Sistem tenaga terdistribusi dibangun berdasarkan lokasi beban\/konsumen. Dimana konsumen berada, di situ atau di dekat situlah sistem tenaga dibangun. Karena kedekatan dengan konsumen ini, saluran transmisi dan distribusi praktis tidak diperlukan lagi.<\/p>\n

Microgrid bukannya tanpa kelemahan\/kekurangan. Namun demikian, pada kenyataannya utilisasi microgrid terus bertambah dengan pesat dan menjadi solusi yang efektif untuk mengatasi kekurangan energi listrik di berbagai wilayah. Salah satu faktor pendorongnya adalah biaya investasi pembangkit berbasis energi terbarukan yang semakin turun. Hal ini karena teknologi terkait, seperti teknologi panel surya dan turbin angin, yang telah memasuki fase mature<\/em> sehingga dimungkinkan produksi masal dalam jumlah besar. Walaupun sumber energi di microgrid tidak harus berupa energi terbarukan, pertumbuhan utilisasi energi terbarukan yang sangat pesat [1] akan tetap menjadi driving-force <\/em>utama pertumbuhan microgrid di tahun-tahun mendatang.<\/p>\n

Contoh microgrid di dunia nyata ditunjukkan pada Gambar 1. Microgrid ini dibangun di area kampus University of California, San Diego dan ditenagai oleh tiga pembangkit, yakni solar panel, sel bahan bakar, dan combined heat and power <\/em>(CHP). Selain itu, microgrid ini juga dilengkapi dengan beragam perangkat penyimpan energi, yang meliputi baterai, ultrakapasitor, dan perangkat berbasis termal. Proyek ini adalah contoh success story <\/em>dalam implementasi microgrid, dibuktikan dengan banyaknya investasi yang datang untuk pengembangan lebih lanjut [2].<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Gambar 1. Sebuah microgrid yang dibangun di area kampus University of California, San Diego [2]<\/p>\n

2. Struktur Microgrid<\/strong><\/p>\n

Pada prinsipnya, struktur microgrid mirip dengan grid (sistem tenaga) utama\/konvensional, hanya ukurannya yang jauh lebih kecil. Namun tidak semua sistem tenaga berskala kecil bisa disebut sebagai microgrid. Definisi formal microgrid yang dipopulerkan US Department of Energy berikut bisa menjadi acuan [3],<\/p>\n

“A microgrid is a group of interconnected loads and distributed energy resources within clearly defined electrical boundaries that acts as a single controllable entity with respect to the grid. A microgrid can connect and disconnect from the grid to enable it to operate in both grid-connected or island-mode.<\/em>”<\/p>\n

Jadi, untuk bisa disebut microgrid, sebuah sistem tenaga berskala kecil harus memenuhi syarat-syarat berikut: (i) memiliki batas-batas yang jelas secara elektrik, (ii) mampu mengkonsolidasi pembangkitan terdistribusi (distributed generation <\/em>atau disingkat DG), beban, dan penyimpan energi sebagai sebuah entitas tunggal, (iii) dapat beroperasi dalam mode islanding<\/em>, yakni memiliki self-sufficiency <\/em>untuk menyuplai beban-beban kritis ketika tidak terhubung ke grid utama, atau terhubung ke grid utama.<\/p>\n

Dalam operasinya, sebuah microgrid bisa beroperasi secara mandiri (stand-alone microgrid<\/em>) ataupun terhubung ke grid utama (grid-connected microgrid<\/em>). Microgrid yang didesain untuk beroperasi secara mandiri lebih sederhana dalam perencanaannya, namun sangat rawan terhadap fluktuasi dengan kondisi alam apabila menggunakan sumber energi terbarukan dalam porsi yang besar. Karena itulah, operasi microgrid yang terhubung ke grid utama menjadi pilihan di banyak tempat. Gambar 2 menunjukkan struktur sebuah microgrid yang terhubung ke grid utama melalui sebuah titik koneksi yang disebut point of common coupling <\/em>(PCC).<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Gambar 2. Struktur microgrid terhubung ke grid utama (grid-connected micrgrid<\/em>)<\/p>\n

 <\/p>\n

Komponen utama dalam sebuah microgrid adalah pembangkitan, yang di microgrid biasa disebut dengan pembangkitan terdistribusi (DG). Sumber energi DG bisa berupa sumber energi terbarukan maupun non-terbarukan. Yang menjadi catatan penting adalah walaupun porsi DG berbasis sumber energi terbarukan (seperti energi surya dan angin) terus meningkat, microgrid tidak mungkin mengandalkan energi terbarukan 100%. Hal ini karena sifat intermitensi yang sangat tinggi dari kedua energi tersebut, terlebih-lebih angin. Karenanya, pembangkitan berbasis sumber non-terbarukan (seperti unit diesel and turbin gas mikro) masih terus akan dipakai. Berbagai tipe pembangkit yang umumnya digunakan di microgrid ditunjukkan di Tabel 1.<\/p>\n

Tabel 1. Tipe-tipe pembangkit yang digunakan di microgrid<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Pembangkit<\/strong><\/td>\nPrinsip Kerja<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Turbin angin (wind turbine<\/em>)<\/td>\nMengkonversi energi kinetik angin menjadi menjadi energi listrik melalui generator<\/td>\n<\/tr>\n
Panel surya (solar panel<\/em>)<\/td>\nMengkonversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik.<\/td>\n<\/tr>\n
Turbin gas mikro (micro turbine<\/em>)<\/td>\nMengkonversi energi panas dari gas alam (atau bahan bakar lain) menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini yang menjadi input bagi generator untuk menghasilkan energi listrik.<\/td>\n<\/tr>\n
Sel bahan bakar (fuel cell<\/em>)<\/td>\nMengkonversi energi kimia dari bahan bakar (biasanya hidrogen) dan agen oksidasi (biasanya oksigen) menjadi energi listrik melalui mekanisme reaksi redox.<\/td>\n<\/tr>\n
Mesin diesel (diesel engine<\/em>)<\/td>\nMerupakan gabungan dari mesin diesel dan generator, bekerja untuk mengkonversi energi dari bahan bakar solar menjadi energi listrik.<\/td>\n<\/tr>\n
Kombinasi pembangkit panas dan daya (combined heat and power<\/em>)<\/td>\nMerupakan skema pembangkitan untuk menghasilkan energi listrik dan energi termal (panas atau dingin) secara simultan. Pembangkitan secara simultan ini menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi dibanding pembangkitan termal dan listrik secara terpisah.<\/td>\n<\/tr>\n
Turbin air (hydro<\/em>)<\/td>\nMengkonversi energi kinetik air yang mengalir dari ketinggian menjadi energi mekanik, yang selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

Komponen kedua dari sebuah microgrid adalah beban. Beban adalah alasan utama kenapa microgrid dibangun. Idealnya, microgrid harus mampu mensuplai beban kapan saja tanpa ada restriksi yang rumit. Namun karena keterbatasan sumber energi, beban perlu diatur sedemikian rupa agar keekonomisan operasi microgrid bisa dicapai. Pengaturan ini umumnya dilakukan dengan membagi beban berdasarkan beberapa kriteria, seperti tingkat kepentingannya, fleksibilitas, dan tingkat konsumsinya. Diagram di Gambar 3 menunjukkan pembagian ini. Dengan pembagian ini, perencana operasi microgrid dapat menjadwalkan suplai microgrid sesuai dengan beban yang tepat. Misalnya, ketika suplai daya dari DG benar-benar dalam kondisi yang rendah, beban critical<\/em> sepeti rumah sakitharus mendapatkan prioritas terlebih dahulu dibanding beban yang lain.\"\"<\/p>\n

Gambar 3. Pembagian beban di microgrid [4]<\/p>\n

Komponen ketiga dari sebuah microgrid adalah media penyimpan energi (energy storage<\/em>). Komponen ini merupakan pembeda microgrid dari grid konvensional. Pada umumnya, grid konvensional tidak memiliki penyimpan energi. Media penyimpan energi yang paling umum dipakai di microgrid adalah baterai, karena secara teknologi baterai-lah yang paling mapan teknologinya. Namun demikian, media penyimpan energi lain juga telah digunakan di microgrid. Secara garis besar, media penyimpan energi yang dipakai di microgrid dapat dibagi menjadi lima kategori, yaitu (i) penyimpan energi berbasis mekanik, (ii) penyimpan energi berbasi elektrokimia, (iii) penyimpan energi berbasis kimia, (iv) penyimpan energi berbasis elektrik, dan (v) penyimpan energi berbasis termal. Berbagai perangkat yang masuk dalam lima kategori ini ditunjukkan di Tabel 2. Masing-masing kategori penyimpan energi memiliki kelebihan dan kekurangan. Skema operasi terbaik adalah dengan menggunakan perangkat hibrid, yakni kombinasi dari beberapa perangkat. Dengan skema ini, kelebihan dari masing-masing kategori bisa dieksploitasi secara maksimal.<\/p>\n

Tabel 2. Kategori perangkat penyimpan energi<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Category<\/strong><\/td>\nContoh Perangkat<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Penyimpan energi berbasis mekanik<\/td>\nFlywheel, compressed-air, gravity<\/td>\n<\/tr>\n
Penyimpan energi berbasis elektrokimia<\/td>\nBaterai dengan beberapa tipenya: Li-Ion, PbA, NaS, NiCd\/NiMH, NaNiCl2<\/sub>, redox<\/p>\n

flow<\/td>\n<\/tr>\n

Penyimpan energi berbasis kimia<\/td>\nHydrogen fuel cell<\/td>\n<\/tr>\n
Penyimpan energi berbasis elektrik<\/td>\nUltrakapasitor, super magnetic<\/td>\n<\/tr>\n
Penyimpan energi berbasis termal<\/td>\nLow temperature, high temperature<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

3. Keunggulan dan Kekurangan Microgrid<\/strong><\/p>\n

Sebagai sistem yang \u201cnon-konvensional\u201d, tentu saja microgrid memiliki beberapa kekurangan, di samping kelebihan-kelebihan. Diantara kelebihan microgrid adalah sebagai berikut:<\/p>\n