Wind Farm (5) : Desain Sistem turbin angin hybrid


Wind Farm (5) : Desain Sistem turbin angin hybrid

Untuk Lokasi Yang Terisolasi

Kadek Fendy Sutrisna

17 Januari 2012

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

Sistem hybrid yang dimaksud artikel disini merupakan gabungan antara sistem turbin angin fixed-speed dan direct-drive dimana dalam aplikasinya direncanakan untuk bekerja pada platform lokasi terisolasi, yaitu pada desa dimana belum terpasang jaringan PLN dan tentunya memiliki potensi energi angin yang cukup baik. Dalam hal ini, beberapa keunggulan yang terdapat pada sistem fixed-speed akan digabungkan dengan sistem direct-drive.

Seperti kita ketahui pada artikel sebelumnya, sistem fixed-speed bekerja optimal pada saat terhubung dengan grid untuk membentuk profil  tegangan dan frekuensi yang stabil yaitu 380 V, 50 Hz. Hal ini disebabkan karena generator induksi selalu membutuhkan daya reaktif pada saat beroperasi. Sayangnya, pada lokasi terisolasi, grid ini tidak tersedia. Penggunaan kapasitor bank diusulkan untuk menggantikan peran grid dalam hal mensuplai daya reaktif yang dibutuhkan. Namun dalam aplikasinya, apabila pusat beban bersifat induktif (memerlukan suplai daya reaktif yang besar) akan timbul permasalahan baru pada sistem ini. Permasalahan timbul karena pusat beban yang bersifat induktif memaksa kapasitor untuk membagi suplai daya reaktifnya menuju beban dan generator pada waktu bersamaan. Akibatnya, generator akan kekurangan suplai daya reaktif untuk menghasilkan daya aktif yang dibutuhkan oleh beban seperti yang ditunjukkan oleh gambar 1.

Gambar 1 Aliran daya reaktif saat turbin angin generator induksi dihubungkan dengan beban yang induktif

Beberapa cara telah diusulkan peneliti untuk menggunakan baterai sebagai komponen penyimpan energi pada sistem turbin angin fixed-speed apabila generator menghasilkan daya yang berlebih. Nantinya, energi yang tersimpan pada baterai ini dapat digunakan pada saat terjadi konsumsi daya reaktif berlebih pada beban. Dalam hal ini, penggunaan baterai akan menggantikan peran kapasitor bank untuk mensuplai daya reaktif yang dibutuhkan oleh pusat beban.

Walaupun baterai dapat mengatasi masalah kebutuhan suplai daya reaktif yang dibutuhkan oleh pusat beban, namun dibutuhkan kapasitas baterai yang sangat besar untuk menjamin kehandalan sistem dalam jangka waktu yang lama.

Sistem turbin angin hybrid disini juga diajukan untuk mengatasi kendala yang terjadi pada sistem turbin angin fixed-speed dengan baterai, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Pada sistem hybrid yang diajukan, kekurangan sebelumnya dapat diatasi dengan hadirnya sistem turbin angin direct-drive. Sistem turbin angin direct-dirve yang dipakai pada penelitian ini berfungsi sebagai pengganti peran grid yang dibutuhkan generator induksi.

Selain itu, penggunaan kapasitor bank pada sistem turbin angin hybrid dapat dieliminasi sehingga dapat mereduksi ukuran sistem secara keseluruhan. Kapasitas baterai yang dibutuhkan juga tidak terlalu besar dibandingkan dengan sistem terdahulu, sehingga dapat mereduksi biaya penyediaan baterai yang tentunya cukup mahal.

Fitur tambahan juga diusulkan pada sistem turbin angin hybrid untuk mengurangi penggunaan trafo pada sisi PLTB sistem direct-drive, yaitu menggunakan topologi konverter DC-DC yang mampu beroperasi pada rasio tegangan yang tinggi. Dengan fitur ini efisiensi, ukuran, biaya yang dibutuhkan oleh sistem dapat direduksi secara signifikan.

Pada akhirnya, sistem hybrid yang diusulkan dapat meningkatkan nilai ekonomis, efisiensi, produksi daya per tahun dari sistem turbin angin yang sudah ada sebelumnya.

Secara ringkas fitur-fitur yang digunakan pada sistem hybrid yang diusulkan dapat dirangkum sebagai berikut :

  1. Handal pada saat beroperasi pada lokasi terisolir (belum ada grid).
  2. Menggunakan baterai dengan kapasitas yang tidak terlalu besar.
  3. Menghilangkan pengunaan kapasitor bank.
  4. Menggunakan generator permanen magnet sehingga terjadi reduksi susut daya karena topologi generator ini tidak lagi menggunakan komponen gearbox.
  5. Mengurangi penggunaan trafo.
  6. PLTB dapat dibangun berjauhan dengan pusat beban, karena sudah terdapat saluran distribusi lokal.

Gambar 2 Sistem turbin angin hybrid

Gambar 3 Cara kerja PLTB hybrid

ASVC kompesator pada gambar 3 berguna untuk menggantikan peran kapasitor bank sebagai kompensator daya reaktif untuk sistem fixed speed dari PLTB. ASVC diupayakan terkoneksi pada salah satu busbar yang masih terhubung dengan masing-masing keluaran generator untuk sistem fixed-speed. Dengan cara seperti ini, ASVC selain dapat mensuplai daya reaktif ke masing-masing turbin angin, diharapkan juga komponen ini mampu mengendalikan faktor daya mendekati satu pada busbar yang terkoneksi. Topologi dari komponen ini dapat dilihat pada gambar 4 berikut ini. Seperti terlihat pada gambar komponen dasar dari topologi ini adalah inverter dan baterai.

Gambar 4 ASVC

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

Menerima jasa Konsultasi Studi Kelayakan (Feasibility Study, FS) untuk proyek Pembangkit Listrik, konsultansi meliputi pemilihan lokasi pembangunan pembangkit listrik, studi perhitungan daya dan energi listrik, studi sistem kelistrikan, membuat estimasi biaya pembangunan pembangkit listrik mencakup analisis harga satuan pekerjaan sipil, peralatan elektrikal-mekanik, peralatan jaringan transmisi-distribusi-instalasi rumah, pajak serta biaya pengembangan; memperkirakan komponen biaya operasional (fixed & variable O&M Cost); menghitung harga tarif yang tepat, analisa finansial, dan mematangkan segala langkah pembangunan dan operasional proyek pembangunan pembangkit listrik.
WA/Line : 0813378-01378,
Email : ir.fendysutrisna@gmail.com

Baca juga artikel lainnya tentang Wind Farm :

  1. Wind Farm (1) : Solusi Pemanfaatan PLTB di Indonesia
  2. Wind Farm (2) : Permasalahan dan Tantangan Wind Farm di Indonesia
  3. Wind Farm (3) : Sistem Turbin Angin
  4. Wind Farm (4) : Mendesain Wind Farm

Artikel tentang pembangkit listrik lainnya :

  1. Sistem PLTB Variable Speed dan Direct Drive
  2. Sistem PLTB Fixed Speed dan Variable Speed
  3. Kumpulan artikel tentang PLTA
  4. Kumpulan artikel tentang sel surya
  5. Kumpulan artikel tentang PLTN
  6. Kumpulan artikel tentang elektronika daya

One thought on “Wind Farm (5) : Desain Sistem turbin angin hybrid

  1. Pak Fendi, artikelnya bagus.
    Saya ingin menanyakan apakah Bapak dapat memberi tahu sumber tulisan Bapak ini?
    Terima kasih

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s