Permintaan akan sistem jaringan mikro berbasis sumber daya terbarukan semakin meningkat di seluruh dunia untuk memenuhi tujuan pembangunan berkelanjutan 7 (SDG7) yang dicanangkan oleh Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB) yaitu energi yang terjangkau dan bersih. Namun, tanpa analisis kelayakan yang tepat, sistem jaringan mikro ini dapat menyebabkan kerugian ekonomi bagi pelanggan dan investor. Oleh karena itu, makalah ini bertujuan untuk mengeksplorasi kelayakan dan keberlanjutan sistem jaringan mikro hibrida berdasarkan sumber daya terbarukan yang tersedia di wilayah perbukitan terpencil di Bangladesh.
Sembilan skenario berbeda dianalisis di sini, dan kombinasi sistem pembangkit listrik tenaga surya, air, biogas, dan diesel dianggap sebagai solusi terbaik dalam hal biaya listrik dan emisi yang paling rendah. Hasil yang dioptimalkan menunjukkan bahwa dengan fraksi terbarukan sebesar 0,995, unit biaya energi yang diratakan pada sistem jaringan mikro adalah $0,182 dan mengeluarkan CO2 54 dan 117 kali lebih sedikit dibandingkan dengan sistem berbasis jaringan dan berbasis diesel. Selain itu, pangsa bahan bakar sistem ini sebesar 0,5% dan gas rumah kaca per energi sebesar 0,06425 kg/KWh, sehingga memvalidasi sistem ini sebagai sistem yang sangat berkelanjutan dan ramah lingkungan. Dengan kemampuan untuk memenuhi kebutuhan beban tanpa mengganggu pasokan, dan mengurangi emisi gas rumah kaca, microgrid yang dirancang dapat memberikan solusi energi berkelanjutan untuk setiap perbukitan di Bangladesh.
Seiring bertambahnya jumlah penduduk dan revolusi industri yang terjadi di seluruh dunia, Bangladesh menghadapi permintaan energi yang tinggi seperti negara berkembang lainnya. Menurut Laporan Pemerintah Bangladesh tahun 2023, 100% masyarakat mempunyai akses terhadap listrik namun pasokannya tidak terputus, dan rata-rata peningkatan konsumsi energi meningkat sebesar 6%. Menurut Kementerian Tenaga Listrik negara Bangladesh, pada tahun 2030, total kebutuhan listrik akan mencapai 34.000 MW. Pemerintah Bangladesh berupaya memenuhi permintaan energi dengan memanfaatkan semua sumber daya untuk memastikan listrik terjangkau bagi masyarakat guna memenuhi tujuan pembangunan berkelanjutan nomor 7 (SDG7) Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB), yaitu energi yang terjangkau dan bersih. Namun, di daerah pedesaan, masih banyak masyarakat yang belum mendapatkan listrik karena kendala lingkungan dan ekonomi, perluasan jaringan listrik di daerah perbukitan tidak dapat dilakukan.
Selanjutnya, untuk memastikan pembangunan sosial-ekonomi yang berkelanjutan, pembangkitan listrik yang tidak terputus sangatlah penting. Microgrid mungkin memecahkan masalah wilayah off-grid jika sumber daya energi terbarukan yang tersedia dapat dimanfaatkan secara efisien dan hemat biaya. Selain itu, sistem yang bergantung pada energi terbarukan dapat melepaskan tekanan pada bahan bakar fosil dan mengurangi kelangkaan energi yang ada. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi sistem jaringan mikro yang berkelanjutan dan layak dengan mempertimbangkan ketersediaan sumber daya terbarukan di wilayah perbukitan terpencil di Bangladesh. Oleh karena itu, dipilih lokasi di daerah perbukitan dimana jaringan listrik nasional tidak mempunyai pasokan listrik. Data sumber daya terbarukan yang tersedia dikumpulkan di seluruh geografi situs yang terletak jauh ini. Kemudian data tersebut disimulasikan dengan menggunakan software HOMER. Sembilan kasus berbeda telah dipelajari dengan berbagai kombinasi sumber daya yang tersedia.
Model yang diusulkan untuk merancang sistem microgrid ditunjukkan pada Gambar 2. Sistem ini terdiri dari modul PV, generator diesel, generator biogas, pembangkit listrik tenaga air, baterai, dan konverter. Biaya investasi, pengoperasian, dan pemeliharaan (O/M) serta biaya penggantian dipilih menurut [42] dan disediakan dalam HOMER. Biaya investasi, O/M, dan penggantian masing-masing adalah $1300/kW, $20, dan 0 dengan perkiraan masa pakai 25 tahun. Untuk generator diesel, biayanya masing-masing $370/KW, $0,05/jam, dan $296/kW sedangkan generator biogas memerlukan modal $400/kW, $0,1/jam O/M, dan biaya penggantian $300/kW. Pompa air memerlukan biaya sebesar $4000 sebagai biaya modal dan $100/tahun untuk O/M dengan biaya penggantian sebesar $3000. Baterai berharga sekitar $1100 untuk investasi dan $1000 untuk penggantian. Konverter memerlukan $800 untuk modal, $750 untuk penggantian, dan $8 untuk pemeliharaan. Masa pakai baterai dan konverter dipilih masing-masing 12 dan 15, sedangkan untuk generator diesel, generator biogas, dan pompa air adalah 20 tahun.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa microgrid hibrida telah dirancang untuk berbagai negara di seluruh dunia. Beberapa penelitian juga telah dilakukan mengenai desain microgrid berbasis energi terbarukan untuk Bangladesh. Namun, sebagian besar penelitian didasarkan pada satu sumber energi dan telah dianalisis pada pulau-pulau. Sebuah studi kelayakan untuk mengeksplorasi potensi sumber daya yang tersedia dalam menghasilkan listrik di daerah perbukitan Bangladesh diperlukan, yang dilakukan dalam makalah ini. Di sini, sistem dirancang berdasarkan sumber energi terbarukan yang tersedia dan generator diesel konvensional serta mengeksplorasi sistem mikrogrid hibrida yang dioptimalkan. Biaya listrik untuk model optimal yang dikembangkan adalah $0,0182/kWh, lebih rendah dibandingkan sebagian besar pekerjaan sebelumnya. Meskipun optimasi telah dilakukan pada hampir semua hasil sebelumnya, hasil tersebut kurang memiliki sensitivitas dan analisis keberlanjutan. Analisis sensitivitas menggambarkan dampak variasi biaya komponen terhadap total biaya energi. Analisis keberlanjutan membantu mengukur dan memahami dampak terhadap alam, lingkungan, perekonomian, dan masyarakat. Analisis keberlanjutan dalam studi ini memverifikasi bahwa sistem yang dirancang lebih efektif dengan persentase pangsa energi terbarukan yang tinggi serta ketergantungan bersih terhadap impor energi yang rendah.
Studi ini bertujuan untuk mengeksplorasi kelayakan dan keberlanjutan sistem mikrogrid di daerah perbukitan Bangladesh untuk memenuhi kebutuhan listrik. Naraichori, daerah terpencil tanpa akses listrik, dipilih sebagai lokasi uji coba. Situs ini telah dieksplorasi untuk mencari sumber energi terbarukan yang tersedia, dan datanya telah digunakan untuk simulasi dalam perangkat lunak HOMER. Kombinasi sumber daya publik yang berbeda dipertimbangkan dalam proses simulasi. Biaya pembangkitan listrik telah menjadi perhatian utama, seiring dengan keberlanjutan dan kondisi lingkungan. Berdasarkan hasil simulasi, sistem hibrida PV/hidro/biomassa/DG dipilih sebagai sistem yang akan dipasang karena biaya pembangkitan minimum sebesar $0,182/KWh dan 93% listrik berasal dari modul PV, sedangkan 6%, 0,5% dan 0,5% listrik masing-masing berasal dari turbin air, generator diesel, dan generator biogas. Sistem ini mengeluarkan CO2 47, 54, dan 117 kali lebih sedikit jika dibandingkan dengan sistem berbasis minyak tanah, jaringan listrik nasional, dan solar per tahun. Sistem yang dioptimalkan lebih cocok dibandingkan rumah tenaga surya mandiri dan jaringan listrik nasional dalam konteks sudut pandang ekonomi dan lingkungan. Studi ini menganalisis sistem yang dioptimalkan terhadap beberapa indikator keberlanjutan yang belum dilakukan untuk sistem mikrogrid hibrida di perbukitan Bangladesh. Dari indikator keberlanjutan, diketahui bahwa sistem ini memiliki porsi energi terbarukan yang lebih tinggi, yaitu sekitar 99,5%. Selain itu, ketergantungan impor energi bersih hanya sebesar 0,5%, dan produksi GRK per penggunaan energi sebesar 0,06425 kg/KWh. Semua ini menunjukkan bahwa sistem ini sangat berkelanjutan, mengingat kondisi yang berbeda-beda. Di masa depan, studi ini dapat digunakan untuk analisis kelayakan dan keberlanjutan di wilayah potensial lainnya di Bangladesh serta di seluruh dunia untuk pembangkitan energi dari jaringan mikro hibrida.
Penulis: Lilik Jamilatul Awalin, ST, SPd, MT, PhD.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Chowdhury, Aditta, et al. “Feasibility and sustainability analysis of a hybrid microgrid in Bangladesh.” International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE) 14.2 (2024): 1334-1351.
