presentasitugasakhir desain plt surya menggunakan … · 1. permasalahan teknologi terbarukan dan...
TRANSCRIPT
Presentasi Tugas Akhir
DESAIN PLT SURYA MENGGUNAKAN METODE LOSS OF LOAD PROBABILITY (LOLP) UNTUK ANJUNGAN MINYAK DAN GAS
1HIKAM ADZKIYAK | 2209100182
HIKAM ADZKIYAK NRP. 2209100182
Jurusan Teknik ElektroFakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Pembimbing:1. Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT.2. Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph.D
Bagian 1Pendahuluan
Bagian 2Metodelogi PenelitianTeori Penunjang
Bagian 3Analisa dan Hasil Simulasi
Bagian 4Kesimpulan
2
O U T L I N E
Daftar Istilah
HIKAM ADZKIYAK | 22091001823
Autonomi (TA): Lama PLTS dalammenanggung beban tanpa ada sinar matahati(hari).
Recharge (TR): Lama PLTS dalam mengisibaterai (hari).
Solar irradiance: Besaran yang menunjukkankuat penyinaran matahari (W / m2). Energi yangdihasilkan disebut radiasi.
Loss-of-load probability (LOLP): Indeksyang menunjukkan probabilitas PLTS gagalmensuplai beban.
Bagian 1Pendahuluan
Bagian 2Metodelogi PenelitianTeori Penunjang
Bagian 3Analisa dan Hasil Simulasi
Bagian 4Kesimpulan
4
O U T L I N E
1. Permasalahan teknologi terbarukan dan teknologi ramah
lingkungan
2. Industri harus mengurangi emisi gas rumah kaca baik untuk
pembangkitan maupun produksi
3. Industri migas memiliki anjungan yang mempunyai peralatan yang
harus disuplai kelistrikannya
HIKAM ADZKIYAK | 2209100182 5
Latar Belakang
Tantangan
• Penggunaan PLTS untuk mengurangiemisi gas rumah kaca
• Umumnya digunakan metode autonomy yang menyebabkan penggelembungan baikkapasitas maupun dimensi ruang peralatan
• Anjungan minyak dan gas memiliki ruangyang terbatas.
HIKAM ADZKIYAK | 2209100182 6
menggunakan
metode LOLP
Solusi yang ditawarkan:
State of the Art
HIKAM ADZKIYAK | 22091001827
• H. A. M. Maghraby dkk, dari King Abdulaziz University, Saudi Arabia:• membandingkan 3 metode: fixed autonomy – recharge days, LOLP dan marchov chain (MC).
Konfigurasi PLTS metode LOLP dan MC paling optimum. • menggunakan bahasa pemograman MATLAB• belum ada standar yang digunakan untuk penentuan autonomi.
2002
• J.H. Lucio dkk dari University of Burgos, Spanyol:• berbasis neural network yang dilatih melalui data dari NASA database.
• Khaled Bataineh dkk, Jordan University of Science and Technology, Jordania:• mengoptimasi konfigurasi PLTS untuk perumahan.
2012
• Tugas akhir ini:• Untuk permasalahan pada anjungan lepas pantai perusahaan migas.• Menggunakan standar yang relevan dengan lokasi anjungan.• Menggunakan data dari Nasa database.• Menggunakan bahasa pemograman Delphi agar dapat dengan mudah digunakan masyarakat umum.
2014
HIKAM ADZKIYAK | 2209100182 8
Tujuan
• Membandingkan metode fixed autonomy - recharge dan metodeLOLP
• Membuktikan bahwa metodeLOLP memiliki kelebihan daripadametode fixed autonomy - recharge
9
O U T L I N E
Bagian 1.Pendahuluan
Bagian 2Metodelogi PenelitianTeori Penunjang
Bagian 3Analisa dan Hasil Simulasi
Bagian 4Kesimpulan
Metodelogi Penelitian
HIKAM ADZKIYAK | 220910018210
TeoriDesain PLTS Berdiri Sendiri
(Stand-Alone Photovoltaic Generation System)
11HIKAM ADZKIYAK | 2209100182
Stand-alone Photovoltaic
HIKAM ADZKIYAK | 220910018212
Desain PLTS Berdiri Sendiri
HIKAM ADZKIYAK | 220910018213
EstimasiBeban
•DC•AC
MenghitungKebutuhanBaterai
•Baterai Seri•Baterai
Pararel
MenghitungKebutuhanPV
•PV Seri•PV Pararel
METODE UNTUK DESAIN PLTS
HIKAM ADZKIYAK | 220910018214
Metode fixed autonomy – recharge merupakanmetode dengan perhitungan sederhana untukdesain PLTS. Metode ini berdasarkan keadaanterburuk suatu daerah. [5]
IEEE Std 1562-2007
AS 4509.2—2002
HIKAM ADZKIYAK | 220910018215
Metode LOLP merupakan metode desainPLTS berdasarkan indeks keandalan sistemPV tersebut.
LOLP =∑ ���
��������(6)
LOL = energi yang tidak dapat disuplai oleh PLTS
METODE UNTUK DESAIN PLTS
HIKAM ADZKIYAK | 220910018216
Untuk menggunakan metode LOLP,harus diketahui terlebih dahulukesetimbangan energi dari sistemtersebut. Kapan sistem dalam keadaansurplus energi atau dalam keadaandefisit energi.
Apabila energi yang dihasilkan PLTSlebih rendah dari beban, makakeadaan defisit tercapai. Sehinggaenergi harus diambil dari baterai.
Apabila energi yang dihasilkan PLTSlebih besar dari beban, maka keadaansurplus tercapai. PLTS dapat mengisibaterai. Akan tetapi saat baterai telahpenuh, energi akan terbuang sia-sia.
17
O U T L I N E
Bagian 1.Pendahuluan
Bagian 2Metodelogi PenelitianTeori Penunjang
Bagian 3Analisa dan Hasil Simulasi
Bagian 4Kesimpulan
Estimasi Beban
HIKAM ADZKIYAK | 220910018218
Beban Energi = 6,079 kWh/hari dengan tegangan sistem 24 VDC.
Perhitungan Kebutuhan Baterai& PV
HIKAM ADZKIYAK | 220910018219
nBattSeri =����
�����(1)
nBattPararel =���� �� ���
������������(��)(2)
nPVSeri =�������������
����������(3)
nPVPararel =������� �� ���
���������������(5)
TA= autonomi (hari)TR= waktu pengisian(hari)
Plow= energi terendah yang dihasilkan PV (Wh)
HIKAM ADZKIYAK | 220910018220
Hasil metode fixed autonomy – recharge di atas digunakanuntuk masukan awal metode LOLP.
Perhitungan LOLP
HIKAM ADZKIYAK | 220910018221
Perhitungan LOLP berdasarkankesetimbangan energi yang terjadi.
Table 8 adalah kesetimbanganenergi yang terjadi pada haripertama bulan Januari. Perhitungantersebut akan dilakukan sampaiakhir tahun. Sehingga LOLP dapatdihitung dari :
LOLP =∑ ���
��������(6)
LOL = total energi yang tidak dapatdisuplai oleh PLTS.
Kesetimbangan Energi
HIKAM ADZKIYAK | 220910018222
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
En
erg
i (W
h)
Bulan Ke-
Surplus Defisit Energi Terbuang
HIKAM ADZKIYAK | 220910018223
Konfigurasi hasil metode fixedautonomy – recharge menghasilkanindeks LOLP sebesar 0,013dengan terbuangnya energisebesar 2673,66 kWh
Hasil optimasi:PV Pararel = 12 ea.Batteries Pararel= 27 ea.Biaya = Rp.228.000.00,00Indeks LOLP= 0,013Terbuangnya Energi = 1061,25 kWh
Result of Some Cases
HIKAM ADZKIYAK | 220910018224
Termurah
Terendah
Sesuai
25
O U T L I N E
Bagian 1.Pendahuluan
Bagian 2Metodelogi PenelitianTeori Penunjang
Bagian 3Analisa dan Hasil Simulasi
Bagian 4Kesimpulan
Conclusions
HIKAM ADZKIYAK | 220910018226
Metode fixed autonomy – recharge memiliki kemungkinan besar untuk terjadi
penggelembungan berlebihan.
Metode LOLP lebih cenderung ke arah optimasi desain untuk mengetahui
apakah terjadi penggelembungan atau tidak.
Penggunaan metode LOLP dapat menghemat biaya investasi sebesar 19,7% atau
lebih tanpa menurunkan tingkat keandalan.
Konfigurasi hasil metode LOLP mimiliki tingkat penggelembungan paling kecil
terlihat dari terbuangnya energi yaitu 1061,25 kWh. Sedangkan energi
terbuang dari konfigurasi lainnya berturut-turut dari kondisi eksisting, kondisi
1, dan kondisi 2 adalah: 4310,94 kWh, 2673,66 kWh, dan 2669,19 kWh.
TERIMA KASIH
HIKAM ADZKIYAK NRP. 220910018
Department of Electrical EngineeringFaculty of Industrial Technology
Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
27HIKAM ADZKIYAK | 2209100182
Daftar Pustaka
HIKAM ADZKIYAK | 220910018228
1. Putranti, Titi M, “Tax Policies on Certified Emission Reduction Transactions”, International Journal of Administrative Science & Organization, Vol.18(3) , pp. 199-210. 2011.
2. Galarza, Raul Gonzalez and friends, “Hybrid Electrical Generation Stand-Alone Systems Application in Offshore Satellite in Mexico”, 3rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference Journal, 2008.
3. Maghraby , H. A. M. and friends, “Probabilistic Assessment of Photovoltaic (PV) Generation System”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 17, NO. 1, FEBRUARY pp. 205-208, 2002.
4. Masters, Gilbert M, “Renewable and efficient electric power systems”, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2004.
5. IEEE Std 1562-2007, “IEEE Guide for Array and Battery Sizing in Stand-Alone Photovoltaic (PV)”.
6. Lucio, J.H. ,R. Valdes, and L.R. Rodriguez, “Loss-of-load probability model for stand-alone photovoltaic systems in Europe”, Science Direct: Solar Energy 86 (2012) pp. 2515–2535, 2012.
7. API RP540-1999, “Electrical Installation in Petroleum Processing Plants”, 1999.
8. Botrill, G. “Practical Electrical Equipment And Installations In Hazardous Areas (Practical Professional)”, pp. 34, 2005.
9. Bataineh, Khaled, “Optimal Configuration for Design of Stand-Alone PV System”, Smart Grid and Renewable Energy, pp. 129-147, 2012.
10. AS/NZS 4509-2, “Standalone Power System Part 2: System Design Guidelines”, 2002.
Frequently Asked Questions
29HIKAM ADZKIYAK | 2209100182
Cara Kerja PV
HIKAM ADZKIYAK | 220910018230
HIKAM ADZKIYAK | 220910018231
HIKAM ADZKIYAK | 220910018232
HIKAM ADZKIYAK | 220910018233
D D/(1-D) 1/(1-D)
0 0 1
0,1 0,111111 1,111111
0,2 0,25 1,25
0,3 0,428571 1,428571
0,4 0,666667 1,666667
0,5 1 2
0,6 1,5 2,5
0,7 2,333333 3,333333
0,8 4 5
0,9 9 10
0,99 99 100
HIKAM ADZKIYAK | 220910018234
Buck
Boost
Buck-Boost
HIKAM ADZKIYAK | 220910018235
Requirement Peralatan
HIKAM ADZKIYAK | 220910018236
Peralatan PLTS harus memenuhi standar instalasi untuk hazardous area.
North America :NFPA (National Fire Protection Association) NFPA terdiri dari 3 pembagian yaitu kelas, divisi, dan group [7].
Kelas mendefinisikan sifat umum dari bahan berbahaya di atmosfer sekitar peralatan.
Divisi mendefinisikan probabilitas hadirnya bahan berbahaya dalam konsentrasi yang mudah terbakar di atmosfer sekitar peralatan.
Group mendefinisikan bahan berbahaya di atmosfer sekitar peralatan.
Eropa: IEC (International Electro technical Commission ) IEC terdiri dari 2 pembagian utama yaitu zona dan group [8].
Zona menunjukkan kemungkinan adanya bahan yang mudah terbakar.
Group menunjukkan klasifikasi materi berdasarkan sifat mudah terbakar.
Perbandingan Antara IEC dan NFPA
HIKAM ADZKIYAK | 220910018237http://myelectrical.com/notes/entryid/126/hazardous-areas-iec-and-nec-cec-comparison
HIKAM ADZKIYAK | 220910018238
http://myelectrical.com/notes/entryid/126/hazardous-areas-iec-and-nec-cec-comparison
Perbandingan Antara IEC dan NFPA
Perhitungan Kebutuhan PV dan Baterai
HIKAM ADZKIYAK | 220910018239
HIKAM ADZKIYAK | 220910018240
Mulai
Jumlah PV Seri dan PararelJumlah Baterai Seri Baterai PararelIrradiation tiap bulanTemperatur tiap bulanHari tanpa matahari tiap bulanData Baterai dan PV
Selesai
Perhitungan LOLP
Software
HIKAM ADZKIYAK | 220910018241
Konfigurasi POD Nsol Pebedaan LOLP
PV Batt TA LOLP TA LOLP TA LOLP
36 15 3 0,076 4 0,051 1 0,03
36 26 5 0,01 7 0 2 0,01
36 36 7 0 10 0 3 0,00
PV Out
HIKAM ADZKIYAK | 220910018242
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
En
erg
i (W
h)
Bulan Ke-
Keluaran PV
Hasil Beberapa Kondisi
HIKAM ADZKIYAK | 220910018243
Konfigurasi eksisting merupakan yang paling tidak efisiendengan terbuangnya energi terbesar.
Metode fixed autonomy – recharge dapat memberikan indeksLOLP yang baik bila dipilihTA yang tepat.
Metode LOLP dapat memperkecil energi yang terbuang.
Metode LOLP dapat memperkecil biaya investasi:
Metode LOLP vs eksisting mengurangi sebesar 24% ( 72 jt )
Metode LOLP vs kondisi 1mengurangi sebesar 19,7% (59,1 jt )
Metode LOLP vs kondisi 2 mengurangi sebesar 29,6% ( 88 jt )
Equipment Requirement
As Hazardous Area Equipment
NPFA 70
44HIKAM ADZKIYAK | 2209100182
Equipment Requirement
HIKAM ADZKIYAK | 220910018245
Jika ditinjau secara umum, peralatan yang dipasang pada anjunganminyak dan gas harus sesuai digunakan pada Zone 1 atau Zone 2 Hazardous Area, Gas Group IIA dengan kode temperaturT3.
PV harus sebisa mungkin dipasang di luar hazardous area. Strukturnya harus dicat untuk melindungi dari korosi atau dapatmenggunakan bahan metal anti korosi.
Junction box harus memenuhi syarat klasifikasi Zone 1, Gas Group IIA, Temperature Class T3.
Battery box harus sesuai untuk Zone 2, Gas Group IIA, Class T6 dengan sensor temperatur.
http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-resources/calculator.html#results
HIKAM ADZKIYAK | 220910018247
0
10
20
30
40
50
60
25 30 35 40 45
PV
Baterai
LOLP 0,08
LOLP 0,08 Power (LOLP 0,08)