Integrasi Sistem Hybrid Floating Photovoltaic (FPV) pada Sistem Hydropower

Indonesia berkomitmen untuk mengurangi emisi gas rumah kaca (GRK) di sektor energi sebagaimana tertuang dalam Nationally Determined Contribution (NDC). Pada tahun 2030, target penurunan emisi GRK dari sektor energi adalah sebesar 11%. Pada tahun 2030, target penurunan emisi GRK dari semua sektor, termasuk sektor energi, adalah sebesar 314-398 juta ton CO2. Langkah-langkah untuk mencapai target ini meliputi pengembangan energi terbarukan, peningkatan efisiensi energi, dan kendaraan listrik.

Pengembangan energi surya diperkirakan akan menjadi sumber energi dominan bagi Indonesia di masa depan di antara sumber energi terbarukan. Namun, pengembangan energi surya sering kali bertentangan dengan penggunaan lahan dan harga. Pemerintah mendorong masyarakat Indonesia untuk berinvestasi pada fotovoltaik (PV) surya atap, tetapi dapat diperkirakan bahwa PV surya atap tidak memadai untuk mencapai target energi terbarukan dan pengurangan emisi.

Di lain hal, Indonesia juga memiliki potensi sumber daya alam yang sangat besar, termasuk sumber daya air yang dapat digunakan untuk mengembangkan sistem hidropower (Hydropower). Indonesia tercatat memiliki sebanyak 162 unit PLTA tersebar di wilayah Indonesia, dengan sebanyak 59 unitnya dikelola oleh PT Indonesia Power.

Namun, penggunaan sumber daya air ini juga dapat mengakibatkan dampak negatif terhadap lingkungan, seperti pengubahan bentang aliran dan pengubahan ekosistem. Luas yang dibutuhkan dalam membangun setiap unit waduk PLTA dapat bermacam, mulai dari terkecil, yakni 51.21 Ha seperti yang terdapat di Sulawesi Tenggara, hingga yang terbesar, yakni 115.514,35 Ha seperti pada Sumatera Utara.

Penggunaan lahan yang digunakan pada PLTA sebatas hanya sebagai wadah penampungan air waduk sebagai sumber utama pergerakan mekanisme pembangkit listrik bertenaga arus air. Sehingga, penggunaan sumber daya air untuk mengembangkan sistem Hydropower dapat mengakibatkan penggunaan lahan yang sangat besar, yang dapat mengakibatkan pengubahan ekosistem dan pengurangan lahan yang dapat digunakan untuk tujuan lain, seperti pertanian dan konservasi lahan.

Gambar 1. Gambaran Umum Sistem Hybrid Floating Photovoltaic (FPV) pada sistem Hydropower

Dengan begitu, penggunaan Hybrid Floating Photovoltaic (FPV) di perairan seperti danau, waduk, dan laut menjadi lebih menjanjikan dalam mengembangkan energi surya. Berbeda dengan sistem fotovoltaik konvensional, pembangkit listrik surya yang terapung tidak memerlukan lahan secara khusus dan dapat mengurangi penguapan air, yang juga dapat digunakan sebagai sistem pendinginan untuk meningkatkan efisiensi panel surya.

Dengan menggabungkan proyek pembangkit listrik surya terapung dengan pembangkit listrik tenaga air, kita dapat menciptakan sistem pembangkit listrik yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan, terutama karena pembangkit listrik tenaga air memiliki kemampuan untuk beradaptasi dengan fluktuasi produksi listrik yang disebabkan oleh pembangkit listrik surya yang intermiten. Selain itu, kombinasi dari kedua jenis pembangkit listrik ini akan saling melengkapi satu sama lain, terutama dalam mengatasi tantangan musiman seperti musim kemarau dan musim hujan. 

Cara kerja dan prosedur implementasi penggunaan Hybrid Floating Photovoltaic (FPV) menggunakan prinsip hybrid olah energi dari struktur pembangkit listrik surya terapung dengan pembangkit listrik tenaga air, kita dapat menciptakan sistem pembangkit listrik yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Pada FPV sendiri dapat dilihat dari gambar diagram berikut.

Gambar 2. Sistem olah energi dari FPV

Dapat dilihat, integrasi tersebut mengevaluasi kemungkinan sistem FPV di wilayah lepas permukaan air tenang sebagai tinjauan dari permukaan air waduk dari PLTA di Indonesia. Gambaran ini disajikan secara singkat ketika sistem FPV dipasang untuk menghasilkan pasokan listrik untuk rumah, industri pabrik, pertanian, dan budidaya perikanan (Gambar 2). Singkatnya, diagram menjelaskan bahwa sistem FPV menggunakan prinsip yang sama seperti pengolahan energi photovoltaik yang diintegrasikan dengan sistem kontrol energi, kemudian disimpan pada baterai dengan kapasitas yang sesuai, dan diubah jenis arusnya dari DC menjadi AC, sehingga dapat digunakan pada area  rumah, industri pabrik, pertanian, dan budidaya perikanan.

Gambar 3. Klasifikasi dari struktur FPV: (a) Modular raft, (b) Membranes, (c) Pure float

Gambar 3. di atas merupakan klasifikasi prinsip yang dapat digunakan dalam membangun FPV, diantaranya dapat dijelaskan : 

Klasifikasi struktur FPV:

1. Modular raft: Jenis struktur ini terdiri dari serangkaian modul yang saling berhubungan yang membentuk platform mirip rakit. Desain modular memungkinkan akses mudah ke sistem dan penempatan komponen penting pada posisi yang tepat untuk kinerja daya optimal. Hal ini juga memungkinkan skalabilitas, memungkinkan penyesuaian sistem multi-MW sesuai kebutuhan

2. Membranes: Jenis struktur ini menggunakan membran fleksibel sebagai fondasi sistem FPV. Membran dapat dibuat dari berbagai bahan, seperti pipa polietilena densitas tinggi (HDPE), dan dapat digunakan untuk membuat platform yang stabil untuk sistem FPV.

3. Pure float: Jenis struktur ini terdiri dari pelampung individual yang tidak terhubung satu sama lain. Struktur pelampung murni biasanya digunakan untuk sistem FPV skala kecil dan kurang umum untuk instalasi skala besar karena potensi interaksi hidrodinamik antara masing-masing pelampung.

Dari situ, FPV akan mengubah energi matahari menjadi energi listrik, yang kemudian disalurkan ke jaringan listrik. Sementara itu, sistem hydropower berfungsi sebagai sumber energi yang stabil dan dapat menyesuaikan fluktuasi produksi listrik surya yang intermiten. Ketika produksi listrik surya rendah, sistem hydropower dapat meningkatkan produksi listrik untuk memenuhi kebutuhan energi, dan sebaliknya, saat produksi listrik surya tinggi, energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk meningkatkan pasokan air ke turbin hydropower.

Potensi pengembangan FPV ini dapat dikuatkan dengan analisa yang dilakukan terhadap jumlah hektar pada lahan permukaan air waduk dari sebaran PLTA di Indonesia. Untuk membuat hal ini efektif diimplementasikan, potensi FVA yang diambil harus memiliki luas lebih dari 34,5 hektare atau potensi energi surya lebih dari 1 MWp. Pemetaan energi efektif itu difaktorkan dengan kekuatan yang tertampung pada baterai dan nilai akhir setelah didistribusikan pada setiap gardu distribusi Pembangkit Listrik. Total potensi PV terapung di waduk ini mencapai 16,3 GWp. Reservoir terbesar berada di Sulawesi Selatan dengan total potensi floating PV sebesar 2,7 GWp. 

Papua mempunyai 103 waduk, namun luas wilayahnya kecil sehingga potensi PV terapung hanya sebesar 1.687 MWp, lebih rendah dibandingkan potensi PV terapung pada 2 waduk di Gorontalo (yaitu 2.276,72 MWp). Sehingga, dapat dianalisa terdapat sebanyak 555 jumlah waduk dengan luas 564,7 Hekate yang berpotensi menampung 16.347,9 MWp dari tenaga FPV

Dengan demikian, dapat disimpulkan, integrasi sistem hybrid Floating Photovoltaic (FPV) dengan sistem hydropower menawarkan pendekatan yang inovatif dan berpotensi pada perkembangan energi hijau di Indonesia dengan meningkatkan efisiensi energi dan penggunaan lahan, sambil mengurangi dampak lingkungan. Dengan memanfaatkan kelebihan masing-masing teknologi, seperti kemampuan produksi energi listrik yang stabil dari sistem hydropower dan kemampuan penyesuaian terhadap fluktuasi produksi listrik dari sistem FPV, integrasi ini dapat menciptakan sistem pembangkit listrik yang lebih fleksibel dan dapat diandalkan.

Fachrizal Ihsan
Fachrizal Ihsan Anugerah Akbar

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.