Nainggolan, William Sutan and Ir. Unggul Wibawa, M.Sc., IPU., and Ir. Wijono, M.T., Ph.D. (2024) Analisis Desain Pembangunan PLTS Terapung di Danau Toba: Studi pada Aspek Teknik, Ekonomi, dan Lingkungan. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Potensi matahari yang melimpah sepanjang tahun menjadikan PLTS sebagai salah satu pilihan untuk pemenuhan energi bersih di Indonesia. Akan tetapi, kekurangan lahan menjadi salah satu faktor penghambat pembangunan PLTS di Indonesia. PLTS Terapung dapat dijadikan solusi untuk mengatasi kendala ini. Indonesia memiliki 3.091 sumber daya air dengan 421 diantaranya tersebar di pulau Sumatra. Danau Toba di provinsi Sumatra Utara merupakan danau terbesar di Indonesia dengan luas 1.145 km2 dan tingkat iradiasi matahari mencapai 1757,1 kWh/m2/yr yang berpotensi menjadi tempat pembangungan PLTS Terapung. Pemahaman terhadap aspek teknik, ekonomi, dan lingkungan, pengembangan PLTS Terapung di Danau Toba diharapkan dapat menjadi solusi pemenuhan energi yang efisien dan berkelanjutan. Pada penelitian ini dilakukan perancangan teknis PLTS Terapung baik komponen elektris dan struktur sipil berupa media apung, anchor dan mooring. Kapasitas PLTS ditentukan berdasarkan dua skenario analisis yaitu berdasarkan luas permukaan air maksimum dan berdasarkan data beban puncak Sumatra Utara. Kapasitas inverter dibatasi dengan array-to-inverter ratio dari 1,15 sampai 1,25. Untuk mengetahui karakteristik pembangkitan modul PV berdasarkan konfigurasi pengkabelan, dilakukan simulasi grafik IV dan P-V pada tingkat radiasi matahari 1000, 500, 250, dan 100 W/m2 menggunakan software Matlab. Analisis dalam aspek ekonomi meliputi Cost of Energy, Net Present Value, Profitability Index, dan Payback Period, dengan umur proyek selama 30 tahun. Analisis lingkungan membahas reduksi GRK apabila sistem PLTS sudah terpasang dengan asumsi penyusutan daya sebesar 1% per tahun. Penelitian ini menghasilkan desain teknis PLTS Terapung Danau Toba berkapasitas 583 MWp menggunakan sistem baterai 41,64 MWh dengan memanfaatkan permukaan air seluas 3,57 km2 menggunakan 988.080 modul PV 590 Wp dan 48 inverter 10.000 kW yang diletakkan pada struktur apung berbahan HDPE dan sistem taut mooring dengan perkiraan produksi energi sebesar 854 GWh/tahun. Analisis ekonomi penelitian ini menghasilkan NPV yang bernilai positif di Rp 5,5 triliun, PI lebih dari 1 di 1,729, dan Payback Period selama 10 tahun 2 bulan yang menunjukkan bahwa pembangunan PLTS Terapung Danau Toba 583 MW layak untuk dijalankan. Analisis lingkungan penelitian ini menunjukkan bahwa proyek ini mempengaruhi penurunan reduksi emisi GRK sebesar 15,55 kiloton CO2 selama umur proyek.
English Abstract
High level of solar radiation throughout the year makes solar photovoltaic systems (PV) as one of the options for clean energy sources in Indonesia. However, land area availability is one of the factors that hinder the development of solar PV in Indonesia. Floating solar plant can be a solution to overcome this constraint. Indonesia has 3.091 water resources, with 421 of them scattered across Sumatra Island. Lake Toba in North Sumatra province is the largest lake in Indonesia with an area of 1.145 km2 and solar irradiation levels reaching 1757.1 kWh/m2/yr, which is potential for floating solar plant location. Understanding of technical, economic, and environmental aspects, the development of floating solar plant in Lake Toba is expected to provide an efficient and sustainable energy fulfilment solution. In this research, the technical design of floating solar power plants was conducted in both electrical components and civil structures (floater, anchors, and moorings). The solar plant capacity is determined based on the analysis of two scenarios, namely based on the maximum water surface area and based on the peak load data of North Sumatra. Inverter capacity is limited by an array-to-inverter ratio of 1.15 to 1.25. To determine the generation characteristics of the PV module based on the wiring configuration, a graphical simulation of the I-V and P-V was conducted at solar radiation levels of 1000, 500, 250, and 100 W/m2 using Matlab software. Analysis in economic aspects includes Cost of Energy, Net Present Value, Profitability Index, and Payback Period, with a project lifetime of 30 years. The environmental analysis discusses the GHG emissions reduction if the solar plant system is installed with the assumption of power depreciation of 1% per year. This research resulted in a technical design for the Lake Toba floating solar plant with a capacity of 583 MWp with 41,64 MWh battery energy storage system using a water surface area of 3.57 km2 consisting of 988,080 PV modules 590 Wp and 48 inverters 10.000 kW placed on HDPE floater and taut mooring system with an estimated energy production of 854 GWh/year. The economic analysis of this research produces a positive NPV of Rp 5,5 trillion, PI more than 1 in 1,729, and a Payback Period of 10 years 2 months which shows that the construction of the 583 MW Lake Toba Floating Solar Plant is feasible. The environmental analysis of this research shows that this project affects the reduction of GHG emissions on Sumatra Island by 15.55 kilotons of CO2 over the project's lifetime.
| Item Type: | Thesis (Sarjana) |
|---|---|
| Identification Number: | 0524070137 |
| Uncontrolled Keywords: | PLTS terapung, energi terbarukan, analisis ekonomi, analisis lingkungan, Danau Toba |
| Divisions: | Fakultas Teknik > Teknik Elektro |
| Depositing User: | Unnamed user with username nova |
| Date Deposited: | 19 Aug 2024 06:17 |
| Last Modified: | 19 Aug 2024 06:17 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/223372 |
![[thumbnail of DALAM MASA EMBARGO]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text (DALAM MASA EMBARGO)
William Sutan Baginda Habonaran Nainggolan.pdf Restricted to Registered users only Download (30MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |