Jaringan listrik konvensional tidak didesain untuk diintegrasikan dengan teknologi terbaru, tidak ekonomis, tidak memperhatikan pengaruh emisi karbon, dan tidak memperhatikan konservasi dan efisiensi energi. Dengan adanya kekurangan-kekurangan jaringan konvensional, muncul konsep smart grid yang mengaplikasikan teknologi digital dan aplikasi komponen baru pada sektor tenaga listrik untuk meningkatkan keandalan, mengurangi biaya, meningkatkan efisiensi. Dalam tulisan ini dibahas komponen yang diperlukan untuk membangun smart grid. Saat ini konsep smart grid telah diaplikasikan pada jaringan listrik dan menunjukkan adanya keuntungan ekonomis yang bisa didapatkan.
Jaringan listrik adalah sistem yang menyalurkan energi listrik dari pembangkit ke pengguna melalui saluran transmisi dan distribusi. Tujuannya adalah menyalurkan daya pada konsumen sesuai dengan permintaan, level ekonomi, keandalan, dan kualitas yang dapat diterima. Sistem tenaga listrik sangat rentan terhadap ketidaknormalan seperti kesalahan pada kontrol, kegagalan proteksi atau komunikasi, gangguan sistem, dan faktor kesalahan manusia. Dengan demikian, untuk menjaga sistem tenaga tetap stabil dan handal merupakan masalah penting dalam desain sistem tenaga di masa depan. Jaringan listrik konvensional tidak didesain untuk diintegrasikan dengan teknologi terbaru, tidak ekonomis, tidak memperhatikan pengaruh emisi karbon, dan tidak memperhatikan konservasi dan efisiensi energi. Jaringan listrik konvensional mengalami permasalahan dalam hal-hal sebagai berikut:
- Belum bisa diaplikasikan deregulasi pasar listrik pada jaringan listrik yang menyajikan skenario aliran daya yang tidak pasti.
- Jaringan tidak mendukung aliran informasi data yang baik.
- Peningkatan penetrasi energi terbarukan pada sistem telah menambah masalah dalam hal kestabilan sistem.
- Masyarakat pengguna teknologi digital membutuhkan catu daya dengan kualitas dan ketersediaan yang tinggi
- Perlunya penggunaan energi terbarukan yang memiliki dampak baik bagi lingkungan.
Dengan adanya kekurangan-kekurangan jaringan konvensional, muncul konsep smart grid, yang mengaplikasikan teknologi digital dan komponen baru pada sektor tenaga listrik untuk meningkatkan keandalan, menguarangi biaya, dan meningkatkan efisiensi.
II. Skema Dasar Smart Grid
Teknologi smart grid dapat berkontribusi pada pengurangan emisi gas rumah kaca dengan meningkatkan efisiensi dan konservasi, memfasilitasi integrasi energi terbarukan, dan memungkinkan penggunaan mobil listrik (Plug in Hybrid Electric Vehicle - PHEV). Selain itu, konsumen dapat mengontrol penggunaan listriknya. Teknologi smart grid seperti yang ditunjukkan pada gambar 1 terdiri dari jaringan komunikasi, sensor canggih, dan peralatan pemantauan, yang mendasari konsep baru pembangkitan dan penyaluran daya. Smart grid memungkinkan adanya aliran daya dua arah, hal ini dikarenakan banyaknya pembangkitan yang terdistribusi terutama pada wilayah beban [4]. Aliran daya ini perlu diatur agar didapatkan kinerja jaringan yang efisien dan optimal. Untuk mengatur aliran daya tersebut diperlukan pengaturan pada peralatan atau aset-aset yang berada pada jaringan, maka dari itu smart grid sangat erat kaitannya dengan teknologi komunikasi dan informasi. Pengaturan ini dapat dilakukan karena smart grid memiliki sistem komunikasi data dua arah. Metode pengaturan didapatkan berdasarkan data yang terkumpul pada IT-based control. Sensor dalam jumlah besar yang digunakan akan terus memantau (real time) data konsumsi energi, data cuaca, kondis peralatan, dan status operasi. Data dikirim melalui infrastruktur komunikasi dua arah dari berbagai titik pemantauan pada smart grid menuju pusat kontrol. Data tersebut kemudian digunakan untuk memprediksikan apa yang akan terjadi serta untuk mendapatkan strategi kontrol yang optimal pada sistem.
Gambar 1. Teknologi smart grid [5].
Smart grid memiliki empat bagian besar, yaitu bagian sistem tenaga, bagian kontrol, bagian komunikasi, dan bagian aplikasi [2].
a. Bagian sistem tenaga
Bagian ini merupakan bagian utama dalam smart grid yang akan dioptimalkan operasinya. Peralatan-peralatan baru sistem tenaga dalam smart grid antara lain energi terbarukan, penyimpan energi, dan beban bergerak [3].
a. Bagian sistem tenaga
Bagian ini merupakan bagian utama dalam smart grid yang akan dioptimalkan operasinya. Peralatan-peralatan baru sistem tenaga dalam smart grid antara lain energi terbarukan, penyimpan energi, dan beban bergerak [3].
i.Integrasi energi terbarukan
Sumber energi listrik pada sistem smart grid tidak hanya berasal dari
pembangkitan konvensional seperti yang bersumber dari nuklir, batu bara,
diesel, maupun gas, namun juga berasal dari pembangkitan
non-konvensional yang bersumber dari matahari, angin, biomassa,
gelombang laut, fuel cell, dll. Semua pembangkitan konvensional yang
tersentralisasi dan pembangkitan non-konvensional yang terdistribusi
akan bersatu pada jaringan utama. Hal ini sangat menguntungkan karena
tiap pembangkit akan saling membantu dalam memberikan daya sehingga daya
dari pembangkitan konvensional dapat dikurangi. Selain itu penggunaan
pembangkitan non-konvensional yang dikenal ramah lingkungan akan
berdampak baik pada lingkungan.
ii.Perkembangan penyimpanan energi
Smart grid memiliki banyak pusat penyimpanan energi, besar, kecil,
bergerak, ataupun diam yang tersebar pada jaringan. Pusat penyimpanan
energi ini digunakan untuk mengantisipasi perubahan beban tiba-tiba
ataupun fluktuasi pada pembangkitan tenaga angin dan matahari. Teknologi
Quick-response Battery Energy Storage System (BESS) dan Voltage Source
Converter (VSC) telah diuji coba dan sesuai untuk sistem penyimpanan
energi.
iii.Perkembangan beban bergerak
Diperkirakan bahwa beban listrik di masa depan tidak lagi beban diam.
Perkembangan teknologi baterai saat ini memungkinkan era komersialisasi
mobil listrik. Diperkirakan di masa depan setiap harinya akan ada 10
juta mobil yang dihubungkan ke smart grid, seperti di tempat parkir,
pusat perbelanjaan, rumah, maupun kantor. Baterai pada mobil tersebut
dapat dianggap sebagai beban ketika pengisian ataupun sebagai sumber
energi. Pengisian dan pemakaian baterai ini harus dikontrol untuk
menghindari fluktuasi daya.
b. Bagian kontrol
Dalam smart grid perlu diimplementasikan metode dan algoritma kontrol
baru yang mampu memantau komponen dalam jaringan, mendiagnosa secara
cepat, memprediksi kondisi, dan memiliki respon yang sesuai untuk suatu
kejadian. Gambar 2 menunjukkan bahwa kontrol menjadi bagian dalam
jaringan. Tabel 1 menunjukkan teknologi kontrol modern pada smart grid.
Sistem kontrol smart grid membutuhkan teknologi sensor dan pengukuran
yang informatif.
Gambar 2. Pusat kontrol pada jaringan [2].
Tabel 1. Metode kontrol modern untuk smart grid.
No
|
Group
|
Teknologi
|
1
|
Peralatan cerdas terdistribusi
(Distributed Intelligent Agents)
|
· Relay digital
· Tap changer cerdas
· Sistem manajemen energi
· Pengontrol yang sesuai jaringan
· Kontrol dinamis daya terdistribusi
|
2
|
Alat analisa
|
· Kontrol dan monitor kinerja sistem
· Analisa pengukuran fasor
· Prakiraan cuaca
· Analisa aliran beban yang cepat
· Simulasi sistem pasar
· Distribusi lokasi gangguan
· Komutasi kecepatan tinggi
|
3
|
Aplikasi operasional
|
· SCADA
· Otomasi gardu induk
· Otomasi transmisi
· Otomasi distribusi
· Tanggapan demand
· Manajemen pemadaman
· Optimasi asset
|
c. Bagian komunikasi
Jaringan komputer dan komunikasi data memainkan peranan penting dalam sistem smart grid. Sistem komunikasi yang digunakan harus mempunyai kecepatan yang memadai, mempunyai dua arah komunikasi, dan terintegrasi secara penuh sehingga menjadikan smart grid begitu dinamis dan interaktif untuk pertukaran data dan daya secara real time.
Data real time menjadi sumber informasi berharga pada kontrol otomatik untuk menjaga kestabilan sistem. Berdasarkan penelitian, pemutusan daya yang meluas pada USA bagian barat pada 10 Agustus 1996 dapat dihindari jika 0,4% beban dilepas selama 30 menit. Pemutusan pada tahun 1996 menunjukkan bahwa pertukaran informasi pada area yang luas secara real time merupakan faktor penting untuk keandalan dan kestabilan sistem tenaga di masa depan.
![]()
Gambar 3 menunjukkan hubungan antara pengukuran, informasi dan pengambilan keputusan. Dengan pengukuran real time dan berkecepatan tinggi, proteksi dan aksi kontrol yang sesuai dapat dilakukan untuk menjamin keandalan sistem saat terjadi gangguan. Penyaluran dan akuisisi informasi secara luas, real time, dan cepat merupakan kunci pengontrolan dan optimasi operasi sistem tenaga pada wilayah yang luas. Untuk mendukung kebutuhan komunikasi data tersebut, teknologi dan arsitektur komunikasi masa depan harus dapat memberikan informasi data real time pada saat sistem membutuhkannya. Selain itu, jaringan di masa depan membutuhkan protokol dan standar, sehingga memudahkan dalam implementasinya.
4. Bagian aplikasi
Smart grid membutuhkan aplikasi dan piranti real time yang membuat operator dapat membuat keputusan dengan cepat. Pendukung keputusan ini membutuhkan peralatan yang menghubungkan jaringan dengan pengguna. Aplikasi dan peralatan tersebut haruslah mudah untuk digunakan.
Data real time menjadi sumber informasi berharga pada kontrol otomatik untuk menjaga kestabilan sistem. Berdasarkan penelitian, pemutusan daya yang meluas pada USA bagian barat pada 10 Agustus 1996 dapat dihindari jika 0,4% beban dilepas selama 30 menit. Pemutusan pada tahun 1996 menunjukkan bahwa pertukaran informasi pada area yang luas secara real time merupakan faktor penting untuk keandalan dan kestabilan sistem tenaga di masa depan.
Gambar 3. Diagram aliran pengukuran, informasi, dan pembuatan keputusan [1].
Gambar 3 menunjukkan hubungan antara pengukuran, informasi dan pengambilan keputusan. Dengan pengukuran real time dan berkecepatan tinggi, proteksi dan aksi kontrol yang sesuai dapat dilakukan untuk menjamin keandalan sistem saat terjadi gangguan. Penyaluran dan akuisisi informasi secara luas, real time, dan cepat merupakan kunci pengontrolan dan optimasi operasi sistem tenaga pada wilayah yang luas. Untuk mendukung kebutuhan komunikasi data tersebut, teknologi dan arsitektur komunikasi masa depan harus dapat memberikan informasi data real time pada saat sistem membutuhkannya. Selain itu, jaringan di masa depan membutuhkan protokol dan standar, sehingga memudahkan dalam implementasinya.
4. Bagian aplikasi
Smart grid membutuhkan aplikasi dan piranti real time yang membuat operator dapat membuat keputusan dengan cepat. Pendukung keputusan ini membutuhkan peralatan yang menghubungkan jaringan dengan pengguna. Aplikasi dan peralatan tersebut haruslah mudah untuk digunakan.
III. Aplikasi Smar Grid Saat Ini
Teknologi smart grid pertama kali muncul dalam bentuk kontrol elektronik yang digunakan untuk pengukuran dan pemantauan [6]. Pada tahun 1980-an pembacaan meter otomatis telah digunakan untuk memantau beban pengguna yang jumlahnya banyak, dan pada tahun 1990-an berkembang menjadi Advanced Metering Infrastructure (AMI), yang dapat menyimpan data listrik yang telah digunakan pada interval waktu tertentu dalam sehari. Smart meter atau AMI memberikan proses komunikasi yang terus-menerus sehingga pemantauan dapat dilakukan secara real time, dengan adanya smart socket pada AMI beban listrik pada rumah tangga dapat dipantau. Teknologi demand side management awal adalah peralatan dynamic demand yang mensensor beban jaringan dengan memantau perubahan frekuensi. Peralatan-peralatan seperti pendingin/pemanas ruangan di rumah atau industri, diatur siklus kerjanya untuk menghindari pengaktifan dalam kondisi puncak.
Pemantauan dan sinkronisasi Wide Area Network (WAN) dimulai pada awal 1990-an saat Bonneville Power Administration mengembangkan penelitian smart grid dengan sensor yang dapat memberikan analisa yang cepat pada ketidaknormalan kualitas listrik di wilayah geografis yang luas. Proyek Wide Area Measurement System (WAMS) tersebut pertama kali dioperasikan pada tahun 2000.
Sejak tahun 2003, kota Austin, Texas pertama kali membangun smart grid dengan mengganti 1/3 meter manualnya dengan smart meter yang berkomunikasi secara nirkabel menggunakan mesh network. Saat ini 500.000 peralatannya telah bekerja secara real time (smart meter, smart thermostat, dan sensor-sensor yang melewati area layanannya) dan melayani satu juta pelanggan serta 43.000 unit bisnis. Boulder, Colorado menyelesaikan tahap pertama proyek smart grid pada bulan Agustus 2008. Kedua sistem menggunakan smart meter sebagai pintu gerbang Home Automation Network (HAN) yang mengontrol smart socket dan smart devices.Kota Mannheim, Jerman menggunakan komunikasi real time Broadband Powerline (BPL) pada proyek Model City Mannheim (MoMa). AMI merupakan salah satu segmen smart grid yang perkembangannya paling menonjol saat ini. Segmen pasar lainnya adalah respon kebutuhan (Demand Response), optimasi jaringan, integrasi pembangkit terdistribusi, penyimpan energi, PHEV (Plug in Hybrid Electric Vehicles), dan sistem manajemen energi konsumen. Perkiraan perkembangan segmen pasar smart grid sampai tahun 2020 terlihat pada tabel 2 berikut.
Pemantauan dan sinkronisasi Wide Area Network (WAN) dimulai pada awal 1990-an saat Bonneville Power Administration mengembangkan penelitian smart grid dengan sensor yang dapat memberikan analisa yang cepat pada ketidaknormalan kualitas listrik di wilayah geografis yang luas. Proyek Wide Area Measurement System (WAMS) tersebut pertama kali dioperasikan pada tahun 2000.
Sejak tahun 2003, kota Austin, Texas pertama kali membangun smart grid dengan mengganti 1/3 meter manualnya dengan smart meter yang berkomunikasi secara nirkabel menggunakan mesh network. Saat ini 500.000 peralatannya telah bekerja secara real time (smart meter, smart thermostat, dan sensor-sensor yang melewati area layanannya) dan melayani satu juta pelanggan serta 43.000 unit bisnis. Boulder, Colorado menyelesaikan tahap pertama proyek smart grid pada bulan Agustus 2008. Kedua sistem menggunakan smart meter sebagai pintu gerbang Home Automation Network (HAN) yang mengontrol smart socket dan smart devices.Kota Mannheim, Jerman menggunakan komunikasi real time Broadband Powerline (BPL) pada proyek Model City Mannheim (MoMa). AMI merupakan salah satu segmen smart grid yang perkembangannya paling menonjol saat ini. Segmen pasar lainnya adalah respon kebutuhan (Demand Response), optimasi jaringan, integrasi pembangkit terdistribusi, penyimpan energi, PHEV (Plug in Hybrid Electric Vehicles), dan sistem manajemen energi konsumen. Perkiraan perkembangan segmen pasar smart grid sampai tahun 2020 terlihat pada tabel 2 berikut.
Tabel 2. Perkembangan segmen pasar smart grid.
Segmen Pasar/Aplikasi
|
2010
|
2015
|
2020
|
AMI
|
Penyebaran skala besar tengah berlangsung
|
Infrastruktur jaringan dan penetrasi pasar berkembang cepat
|
Implementasi dalam skala luas
|
Respon kebutuhan
|
Masih terbatas (untuk bisnis dan industri)
|
Memasuki sektor perumahan, bisnis, dan industri
|
Digunakan pada semua pengguna
|
Optimasi Jaringan
|
Otomatisasi gardu induk dan distribusi sudah dimulai
|
Teknologi sensor sudah menyatu dalam jaringan distribusi dan otomatisasi menjadi rutinitas
|
Sensor dinamis sudah tersebar dan jaringan sudah menjadi cerdas
|
Integrasi Pembangkit Terdistribusi
|
Mulai ada
|
Teknologinya sudah matang namun masih sedikit diaplikasikan
|
Tersebar di mana-mana
|
Penyimpanan energi
|
Mulai ada
|
Teknologinya mulai berkembang dan peningkatan pembangkit terdistribusi akan meningkatkan peranan penyimpanan energi
|
Mempunyai peran yang vital dalam mendukung pembangkit terdistribusi
|
PHEV
|
Belum ada
|
Pengisian smart
|
V2G (vehicle to grid)
|
Sistem Manajemen Energi Konsumen
|
Proyek pertama yang sukses
|
Mudah digunakan dan murah
|
Sudah biasa dan berbasis web
|
IV. Keuntungan Smart Grid
Contoh smart grid yang paling awal dan masih yang terbesar adalah sistem di Itali yang dipasang oleh Enel S.p.A Italia. Proyek Telegestore yang selesai pada tahun 2005 merupakan proyek yang tidak umum karena perusahaannya merancang dan membuat peralatan meter, sebagai integratornya, dan sekaligus membuat perangkat lunaknya. Proyek Telegestore dinilai sebagai teknologi smart grid skala komersial yang pertama kali untuk perumahan.
Proyek Telegestore merupakan jaringan listrik pertama yang menggunakan smart meter pada 27 juta pelanggannya, yang dihubungkan menggunakan teknologi komunikasi bandwidth rendah Power Line Communication. Proyek terbaru menggunakan komunikasi Broadband over Power Line (BPL) atau teknologi nirkabil seperti mesh networking yang memberikan koneksi yang lebih handal untuk membedakan peralatan pada suatu rumah.
Smart grid di Italia belum sepenuhnya sempurna, namun hasil yang didapat ternyata sangat menguntungkan. Proyek Telegestore ENEL Italia merupakan proyek AMI terbesar di dunia, dengan jumlah 27 juta meteran pada jaringan. Proyek yang menghabiskan biaya investasi sebesar 2.1 miliyar Euro ini dapat menghasilkan penghematan 500 juta Euro per tahun dengan pelayanan yang lebih baik dan biaya produksi yang rendah [7]. Keuntungan yang lebih besar akan didapatkan jika semua aspek smart grid di implementasikan. Disamping itu keuntungann lainnya adalah, meningkatkan efisiensi di pasar kelistrikan, pembukaan lowongan kerja baru, serta mengurangi emisi CO2.
Dengan munculnya smart grid, pelanggan ENEL dapat mengendalikan pengeluarannya untuk energi listrik, pada umumnya pelanggan menggunkan AMI untuk peralatan pada dapur dan mesin cuci. Ketika harga listrik mahal, misalnya seperti pada beban puncak, malam hari, atau malam pada musim dingin, AMI memberitahukan pelanggan bahwa listrik sedang mahal. Hasil survei yang dilakukan ENEL menunjukkan bahwa para pelanggan dapat mengurangi tagihan listriknya hingga setengah dari biasanya. Tiap bulannya para pelanggan rata-rata membayar € 18 atau Rp 220.000 per tahun [8].
Sementara itu menurut Galvin Electricity Initiative, teknologi smart grid akan mengurangi gangguan-gangguan pada sistem tenaga yang berakibat pada penghematan perekenomian Amerika Serikat sampai dengan $49 milyar per tahun. Smart grid juga akan mengurangi investasi infrastruktur sebesar $46 milyar dan sebesar $117 milyar pada 20 tahun ke depan. Selain itu dengan penyebarluasan teknologi yang mengizinkan konsumen mengontrol konsumsi dayanya akan dapat menghemat $5 milyar sampai $7 milyar per tahun pada perekonomian AS pada tahun 2015, dan $15-$20 milyar per tahun pada tahun 2020. Dengan mengasumsikan 10% penetrasi, teknologi pembangkitan terdistribusi dan cerdas, kapasitas penyimpanan yang interaktif dapat menghemat $10 milyar pada tahun 2020.
Proyek Telegestore merupakan jaringan listrik pertama yang menggunakan smart meter pada 27 juta pelanggannya, yang dihubungkan menggunakan teknologi komunikasi bandwidth rendah Power Line Communication. Proyek terbaru menggunakan komunikasi Broadband over Power Line (BPL) atau teknologi nirkabil seperti mesh networking yang memberikan koneksi yang lebih handal untuk membedakan peralatan pada suatu rumah.
Smart grid di Italia belum sepenuhnya sempurna, namun hasil yang didapat ternyata sangat menguntungkan. Proyek Telegestore ENEL Italia merupakan proyek AMI terbesar di dunia, dengan jumlah 27 juta meteran pada jaringan. Proyek yang menghabiskan biaya investasi sebesar 2.1 miliyar Euro ini dapat menghasilkan penghematan 500 juta Euro per tahun dengan pelayanan yang lebih baik dan biaya produksi yang rendah [7]. Keuntungan yang lebih besar akan didapatkan jika semua aspek smart grid di implementasikan. Disamping itu keuntungann lainnya adalah, meningkatkan efisiensi di pasar kelistrikan, pembukaan lowongan kerja baru, serta mengurangi emisi CO2.
Dengan munculnya smart grid, pelanggan ENEL dapat mengendalikan pengeluarannya untuk energi listrik, pada umumnya pelanggan menggunkan AMI untuk peralatan pada dapur dan mesin cuci. Ketika harga listrik mahal, misalnya seperti pada beban puncak, malam hari, atau malam pada musim dingin, AMI memberitahukan pelanggan bahwa listrik sedang mahal. Hasil survei yang dilakukan ENEL menunjukkan bahwa para pelanggan dapat mengurangi tagihan listriknya hingga setengah dari biasanya. Tiap bulannya para pelanggan rata-rata membayar € 18 atau Rp 220.000 per tahun [8].
Sementara itu menurut Galvin Electricity Initiative, teknologi smart grid akan mengurangi gangguan-gangguan pada sistem tenaga yang berakibat pada penghematan perekenomian Amerika Serikat sampai dengan $49 milyar per tahun. Smart grid juga akan mengurangi investasi infrastruktur sebesar $46 milyar dan sebesar $117 milyar pada 20 tahun ke depan. Selain itu dengan penyebarluasan teknologi yang mengizinkan konsumen mengontrol konsumsi dayanya akan dapat menghemat $5 milyar sampai $7 milyar per tahun pada perekonomian AS pada tahun 2015, dan $15-$20 milyar per tahun pada tahun 2020. Dengan mengasumsikan 10% penetrasi, teknologi pembangkitan terdistribusi dan cerdas, kapasitas penyimpanan yang interaktif dapat menghemat $10 milyar pada tahun 2020.
Beberapa pemicu pasar smart grid diantaranya adalah [9]:
a. Pertumbuhan Permintaan Energi
Kebutuhan permintaan energi dunia yang meningkat yang digabungkan dengan ketidakpastian iklim energi masa depan akan dengan cukup memadai bertemu dengan kebutuhan yang memimpin pada dorogan untuk mengembangkan dan mengimplementasikan teknologi yang dapat meningkatkan efisiensi sumber-sumber energi, infrastruktur dan peralatan penggunaan akhir. Pasar konsumsi energi dunia diproyeksikan akan meningkat 44% dari tahun 2006 ke 2030.
Teknologi smart grid mendukung usaha-usaha efisiensi energi secara langsung dan tidak langsung karena smart grid dapat menentukan batas suplai yang cukup (jumlah kapasitas yang dibangkitkan pada saat kelebihan permintaan untuk melindungi dari terjadinya pemadaman) pada real time, meningkatkan efisiensi operasional dari jaringan distribusi, dan mengizinkan aplikasi energi yang efisien (seperti respon pada permintaan) untuk dimasukkan pada neraca.
b. Independensi Energi dan KeamananKendaraan listrik, secara luas dipandang menjadi solusi terkemuka untuk mengurangi ketergantungan pada energi asing, melayani sebagai contoh yang sangat baik dari teknologi terisolasi yang tidak dapat merealisasikan janji yang dimaksudkan (dan bisa sangat baik menciptakan kekacauan) tanpa mendasari jaringan cerdas. Misalnya, Smart grid menyediakan sistem kontrol tingkat tinggi dan jaringan komunikasi yang dibutuhkan untuk mengisi jutaan kendaraan pribadi dengan cara yang tidak menciptakan "beban puncak yang disengaja."
Hanya dengan mempunyai algoritma yang dapat menentukan cara yang paling aman untuk "memperhalus" pengisian jadwal dari jutaan mobil listrik kita dapat memastikan bahwa tekanan-tekanan tambahan yang tidak diperlukan tidak ditempatkan pada grid. Tanpa infrastruktur cerdas ini tidak ada jalan bagi aplikasi yang diperlukan (seperti PHEVs, pembangkitan terdistribusi dan penyimpanan) untuk mencapai jenis penetrasi skala massa yang diperlukan untuk menciptakan kemandirian energi. Selanjutnya, sering terjadi gabungan aplikasi-aplikasi baru (yaitu, pengisian mobil listrik dengan terbarukan energi) yang menyediakan solusi-solusi yang menyediakan keuntungan sosial yang nyata.
c. Pengurangan Gas Rumah Kaca
Sebagaimana diketahui, bahwa bahan bakar fosil secara langsung berhubungan dengan pemanasan global. Dalam poin ini, pembangkitan energy listrik pada faktanya adalah, contributor CO2 dan gas-gas rumah kaca terbesar di dunia. Penyebaran teknologi smart grid dan pelayanannya dapat dapat mempunyai dampak yang signifikan pada pengurangan CO2 dengan secara cerdas mengatur pengiriman daya kepada konsumen dan bisnis dimana ketika hanya diperlukan.
Teknologi smart grid mendukung usaha-usaha efisiensi energi secara langsung dan tidak langsung karena smart grid dapat menentukan batas suplai yang cukup (jumlah kapasitas yang dibangkitkan pada saat kelebihan permintaan untuk melindungi dari terjadinya pemadaman) pada real time, meningkatkan efisiensi operasional dari jaringan distribusi, dan mengizinkan aplikasi energi yang efisien (seperti respon pada permintaan) untuk dimasukkan pada neraca.
b. Independensi Energi dan KeamananKendaraan listrik, secara luas dipandang menjadi solusi terkemuka untuk mengurangi ketergantungan pada energi asing, melayani sebagai contoh yang sangat baik dari teknologi terisolasi yang tidak dapat merealisasikan janji yang dimaksudkan (dan bisa sangat baik menciptakan kekacauan) tanpa mendasari jaringan cerdas. Misalnya, Smart grid menyediakan sistem kontrol tingkat tinggi dan jaringan komunikasi yang dibutuhkan untuk mengisi jutaan kendaraan pribadi dengan cara yang tidak menciptakan "beban puncak yang disengaja."
Hanya dengan mempunyai algoritma yang dapat menentukan cara yang paling aman untuk "memperhalus" pengisian jadwal dari jutaan mobil listrik kita dapat memastikan bahwa tekanan-tekanan tambahan yang tidak diperlukan tidak ditempatkan pada grid. Tanpa infrastruktur cerdas ini tidak ada jalan bagi aplikasi yang diperlukan (seperti PHEVs, pembangkitan terdistribusi dan penyimpanan) untuk mencapai jenis penetrasi skala massa yang diperlukan untuk menciptakan kemandirian energi. Selanjutnya, sering terjadi gabungan aplikasi-aplikasi baru (yaitu, pengisian mobil listrik dengan terbarukan energi) yang menyediakan solusi-solusi yang menyediakan keuntungan sosial yang nyata.
c. Pengurangan Gas Rumah Kaca
Sebagaimana diketahui, bahwa bahan bakar fosil secara langsung berhubungan dengan pemanasan global. Dalam poin ini, pembangkitan energy listrik pada faktanya adalah, contributor CO2 dan gas-gas rumah kaca terbesar di dunia. Penyebaran teknologi smart grid dan pelayanannya dapat dapat mempunyai dampak yang signifikan pada pengurangan CO2 dengan secara cerdas mengatur pengiriman daya kepada konsumen dan bisnis dimana ketika hanya diperlukan.
d. Pertumbuhan Ekonomi
Peningkatan dari infrastruktur tenaga listrik, secara luas dianggap dapat menjadi salah satu kesempatan bisnis terbesar abad ini. Electric Power Research Institute (EPRI) memperkirakan biaya dari pembangunan smart grid di AS adalah $165 milyar pada 2 dekade selanjutnya – dengan perkiraan $8 milyar per tahun.
e. Kebijakan dan Regulasi
Tekanan regulasi pada AS dan Eropa adalah salah asatu pendorong smart grid (dan teknologi energi terbarukan). Pemerintah AS yang baru sudah membuat kebijakan energy sebagai prioritas utama dan baru-baru ini mengumukan kesempatan pendanaan $3.9 milyar dolar pada American Recovery and Reinsvestment Act of 2009 (ARRA) untuk mendorong pendanaan proyek-proyek smart grid. Usaha ini sejalan dengan persyaratan pemenuhan renewable portfolio standards (RPS) bahwa sejumlah negara-negara bagian di AS sudah berkomitmen pada pencapaian sebagaimana meningkatkan kemungkinan bahwa iklim perdagangan federal yang mengubah hukum dapat dijadikan penyebab.
f. Perkembangan Teknologi
Smart grid akan membawa energi ke zaman informasi. Perpaduan dari IT, telekomunikasi dan energi akan menjadi langkah besar kedepan untuk industri listrik, sebagaimana informasi aktual tentang pembangitan energi, penyimpanan energi, distribusi dan konsumsi akan menjadi penting seperti energi aktual itu sendiri. Tidak hanya smart grid diharapkan untuk menjadi “boom” industri berikutnya, tetapi secara langsung mengangkat semua kemajuan teknologi yang dibuat oleh komputer, internet dan revolusi wireless yang sudah ada sebelumnya. Saat ini, industri listrik tertingal daripada industri lainnya dalam mengambil keuntungan dari langkah besar yang sudah dibuat oleh teknologi komunikasi dan jaringan modern. Awal untuk peningkatan industri listrik akan lebih sedikit sehubung dengan penemuan dan adopsi teknologi baru, penerapan dalam IT saat ini dan teknologi teknologi komunikasi yang sudah berevolusi pada sektor-sektor lainnya.
g. Peningkatan Efisiensi Melalui Optimasi Jaringan
Penambahan sensor dan monitor real time dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi jaringan. Operator jaringan membutuhkan data semua kejadian dalam waktu yang cepat dengan volume yang besar, sehingga pengaturan dapat diotomatisasi untuk mengoptimasi keseluruhan sistem. Algoritma routing dengan harga rendah dalam otomatisasi dan penghematan biaya merupakan kebutuhan optimasi jaringan. Pengiriman daya dengan biaya murah dari gardu induk ke konsumen merupakan target yang bisa tercapai saat perbaikan infrastruktur telah dilakukan.
h. Peningkatan Jumlah Pembangkit dan Unit Penyimpan Terbarukan dan Terdistribusi
Tanpa jaringan yang smart, sumber energi terbarukan tidak akan dapat digunakan. Penggunaan energi terbarukan harus menguntungkan dan tidak mengganggu sistem yang ada. Contoh yang terkenal sulitnya mengontrol sumber energi terbarukan adalah peristiwa “Texas Wind-Out of 2008”, yaitu peristiwa jatuhnya pembangkitan energi angin dari 1.700 MW menjadi 300 MW hanya dalam waktu tiga jam. Jumlah ini dapat dibandingkan dengan hilangnya pembangkit konvensional skala besar. Tantangan lebih lanjut bagi para insinyur adalah mendesain ulang jalur transmisi dan bagaimana menemukan cara untuk menyalurkan daya dalam dua arah dalam sistem yang dirancang untuk satu arah. Selain itu, untuk menjamin penyebaran energi terbarukan di masa depan, tidak hanya masalah integrasi saja, tapi juga masalah penyimpanan sehingga energi terbarukan dapat dimanfaatkan saat dibutuhkan.
i. Peningkatan Pelayanan Konsumen
Pergeseran paradigma pelanggan dalam menggunakan dan mengerti energi harus segera tercapai. Visi smart grid diantaranya memungkinnkan pelanggan untuk memilih pembangkit yang diinginkan, dapat mengatur penggunaan energinya, dan juga kemungkinan untuk menjual kelebihan energi yang mereka hasilkan. Di Amerika Utara memerlukan cara yang lebih baik untuk memperkenalkan teknologi dan aplikasi smart grid pada pelanggan. Di masa depan pelanggan tidak lagi merupakan mata rantai terakhir tapi juga merupakan awal mata rantai karena pelanggan dapat membangkitkan energi dan menjualnya pada pasar terbuka. Saat harga semakin turun, peningkatan ekonomis pemakaian PV dan teknologi lainnya akan semakin meningkat, sehingga dibutuhkan infrastruktur cerdas, otomatisasi jaringan, dan analisa lebih lanjut untuk memberi fasilitas koneksinya.
j. Keandalan dan Keamanan Infrastruktur
Adanya tambahan jutaan sensor dan smart meter dapat meningkatkan jumlah titik yang dapat dijadikan target serangan cyber. Namun hal ini tidak menghalangi implementasi smart grid karena pemerintah dan perusahaan pembangkit listrik telah berkonsentrasi untuk mengatasinya. Operator harus dapat mengetahui peralatan yang mengalami gangguan dan kemungkinan adanya pencurian energi yang merupakan perhatian khusus di beberapa negara seperti Brasil, Rusia, dan India.
Keuntungan jaringan komunikasi yang cepat pada sensor dan kontrol otomatis adalah kemampuan untuk mengantisipasi, mendeteksi, dan merespon gangguan jaringan. Karakteristik utama smart grid adalah kemampuan untuk mengatasi dan mencegah pemadaman secara otomatis, masalah kualitas daya, dan gangguan layanan. Aspek pengobatan sendiri ini (kemampuan untuk mendeteksi gangguan secara cepat dan secara otomatis memberikan tindakan yang tepat) merupakan perbaikan pada jaringan lama yang tidak mengetahui gangguan dan lokasi pemadaman.
k. Kualitas Daya Abad 21
Saat manusia makin bergantung pada listrik untuk mendukung kehidupannya, maka dibutuhkan tidak hanya keandalan tetapi juga kualitas daya yang cukup untuk mendukung kebutuhan era teknologi digital. Saat ini operator jaringan lebih berfokus pada masalah pemadaman daripada kualitas daya. Namun saat banyak aplikasi digunakan, akan menjadi perhatian penting bagaimana aplikasi tersebut dapat mendapatkan daya dengan kualitas yang dibutuhkan. Tanpa kualitas daya yang sesuai, peralatan elektronik dapat menjadi tidak berfungsi, mengalami gangguan operasi atau bahkan dapat menjadi tidak dapat beroperasi lagi.
Penambahan sensor dan monitor real time dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi jaringan. Operator jaringan membutuhkan data semua kejadian dalam waktu yang cepat dengan volume yang besar, sehingga pengaturan dapat diotomatisasi untuk mengoptimasi keseluruhan sistem. Algoritma routing dengan harga rendah dalam otomatisasi dan penghematan biaya merupakan kebutuhan optimasi jaringan. Pengiriman daya dengan biaya murah dari gardu induk ke konsumen merupakan target yang bisa tercapai saat perbaikan infrastruktur telah dilakukan.
h. Peningkatan Jumlah Pembangkit dan Unit Penyimpan Terbarukan dan Terdistribusi
Tanpa jaringan yang smart, sumber energi terbarukan tidak akan dapat digunakan. Penggunaan energi terbarukan harus menguntungkan dan tidak mengganggu sistem yang ada. Contoh yang terkenal sulitnya mengontrol sumber energi terbarukan adalah peristiwa “Texas Wind-Out of 2008”, yaitu peristiwa jatuhnya pembangkitan energi angin dari 1.700 MW menjadi 300 MW hanya dalam waktu tiga jam. Jumlah ini dapat dibandingkan dengan hilangnya pembangkit konvensional skala besar. Tantangan lebih lanjut bagi para insinyur adalah mendesain ulang jalur transmisi dan bagaimana menemukan cara untuk menyalurkan daya dalam dua arah dalam sistem yang dirancang untuk satu arah. Selain itu, untuk menjamin penyebaran energi terbarukan di masa depan, tidak hanya masalah integrasi saja, tapi juga masalah penyimpanan sehingga energi terbarukan dapat dimanfaatkan saat dibutuhkan.
i. Peningkatan Pelayanan Konsumen
Pergeseran paradigma pelanggan dalam menggunakan dan mengerti energi harus segera tercapai. Visi smart grid diantaranya memungkinnkan pelanggan untuk memilih pembangkit yang diinginkan, dapat mengatur penggunaan energinya, dan juga kemungkinan untuk menjual kelebihan energi yang mereka hasilkan. Di Amerika Utara memerlukan cara yang lebih baik untuk memperkenalkan teknologi dan aplikasi smart grid pada pelanggan. Di masa depan pelanggan tidak lagi merupakan mata rantai terakhir tapi juga merupakan awal mata rantai karena pelanggan dapat membangkitkan energi dan menjualnya pada pasar terbuka. Saat harga semakin turun, peningkatan ekonomis pemakaian PV dan teknologi lainnya akan semakin meningkat, sehingga dibutuhkan infrastruktur cerdas, otomatisasi jaringan, dan analisa lebih lanjut untuk memberi fasilitas koneksinya.
j. Keandalan dan Keamanan Infrastruktur
Adanya tambahan jutaan sensor dan smart meter dapat meningkatkan jumlah titik yang dapat dijadikan target serangan cyber. Namun hal ini tidak menghalangi implementasi smart grid karena pemerintah dan perusahaan pembangkit listrik telah berkonsentrasi untuk mengatasinya. Operator harus dapat mengetahui peralatan yang mengalami gangguan dan kemungkinan adanya pencurian energi yang merupakan perhatian khusus di beberapa negara seperti Brasil, Rusia, dan India.
Keuntungan jaringan komunikasi yang cepat pada sensor dan kontrol otomatis adalah kemampuan untuk mengantisipasi, mendeteksi, dan merespon gangguan jaringan. Karakteristik utama smart grid adalah kemampuan untuk mengatasi dan mencegah pemadaman secara otomatis, masalah kualitas daya, dan gangguan layanan. Aspek pengobatan sendiri ini (kemampuan untuk mendeteksi gangguan secara cepat dan secara otomatis memberikan tindakan yang tepat) merupakan perbaikan pada jaringan lama yang tidak mengetahui gangguan dan lokasi pemadaman.
k. Kualitas Daya Abad 21
Saat manusia makin bergantung pada listrik untuk mendukung kehidupannya, maka dibutuhkan tidak hanya keandalan tetapi juga kualitas daya yang cukup untuk mendukung kebutuhan era teknologi digital. Saat ini operator jaringan lebih berfokus pada masalah pemadaman daripada kualitas daya. Namun saat banyak aplikasi digunakan, akan menjadi perhatian penting bagaimana aplikasi tersebut dapat mendapatkan daya dengan kualitas yang dibutuhkan. Tanpa kualitas daya yang sesuai, peralatan elektronik dapat menjadi tidak berfungsi, mengalami gangguan operasi atau bahkan dapat menjadi tidak dapat beroperasi lagi.
Secara garis besar pemicu pasar smart grid dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Pemicu pasar smart grid.
Pertumbuhan Permintaan Energi
|
§ Penigkatan kebutuhan untuk energi (termasuk pusat data, peralatan rumah tangga konsumen dan mobil-mobil listrik) dan secara spesifik peningkatan kebutuhan untuk energi puncak yang mahal
§ Suatu kebutuhan untuk efisiensi energi/konservasi untuk menetralkan laju kebutuhan global energi
|
Independensi Energi dan Keamanan
|
§ Keamanan nasional (menurunkan suplai bahan bakar minyak dan ketergantungan yang sedang berlangsung)
§ Kenaikan harga bahan bakar minyak
|
Pengurangan Gas Rumah Kaca
|
§ Meningkatkan kesadaran dari isu-isu lingkungan, termasuk pemanasan global (pembangkitan energi listrik adalah sumber terbesar dari emisi gas rumah kaca di dunia)
§ Tekanan sosial (khususnya di Eropa dan AS dimana konsep jejak karbon makin dimengerti)
§ Optimasi distribusi dan kendali daya menghasilkan efisiensi dalam keseluruhan sistem dan mengurangi emisi gas rumah kaca
|
Pertumbuhan Ekonomi
|
§ Pembentukan lapangan kerja/kesempatan berbisnis (pembaharuan dan penemuan kembali dari infrastruktur tenaga listrik adalah salah satu dari kesempatan bisnis terbesar dari abad ini)
§ Pemadaman/pengurangan tegangan amat merugikan GDP (diperkirakan $150 milyar per tahun untuk AS)
§ Peningkatan biaya asset (biaya modal, bahan mentah dan tenaga kerja)
§ Penuaan peralatan (peralatan jaringan kira-kira 40 tahun)
|
Kebijakan dan Regulasi
|
§ Tekanan regulasi
§ Kongres AS mengakui bahwa dalam Energy Independence Act tahun 2007 dan American Recovery and Reinsvestment Act of 2009 (ARRA) bahwa penambahan teknologi smart grid pada jaringan saat ini adalah komponen kunci untuk mengurangi emisi karbon
§ Pemerintah AS yang baru sudah membuat kebijakan energi sebagai suatu prioritas dan mengarahkan $4 milyar dalam dana stimulus untuk proyek-proyek smart grid
|
Perkembangan Teknologi
|
§ Smart grid dapat dilihat sebagai titik temu dari pasar energi, IT dan komunikasi
§ Inovasi yang cepat dalam teknologi pada beberapa dekade yang lalu membuat adanya jarak produk-produk baru dan solusinya
§ Jumlah investasi modal usaha yang signifikan pada teknologi smart grid dan solusinya
|
Peningkatan Efisiensi Melalui Optimisasi Jaringan
|
§ Pelipatgandaan poin integrasi untuk perangkat keras dan perangkat lunak jaringan cerdas transmisi untuk konsumsi
§ Menanamkan sensor dan kemampuan-kemampuan monitoring
§ Penyebaran jaringan komunikasi dua arah lanjutan
§ Pertumbuhan suplai dari energi terbarukan dan pembangkitan daya terdistribusi dan penyimpanan
§ Dukungan cerdas untuk bentuk-bentuk perkalian dari sumber-sumber energy terbarukan yang tidak menentu (disentralisasi atau terdistribusi)
|
Peningkatan Pelayanan Konsumen
|
§ Kokoh, platform manajemen energi konsumen yang sederhana
§ Peralatan jaringan dalam “rumah cerdas”
§ Model harga yang efisien dan baru untuk penggunaan listrik
§ Peranan yang lebih aktif dalam efisiensi penggunaan daya
|
Keandalan dan Keamanan Infrastruktur
|
§ Sistem/jaringan toleran terhadap serangan atau bencana alam alami
§ Kemampuan untuk mengantisipasi dan secara otomatis merespon pada gangguan-gangguan system
|
Kualitas Daya Abad 21
|
§ Menyalurkan daya tanpa kedutan, gangguan-ganguan dan interupsi
|
V. Tantangan Smart Grid
Dalam rangka mewujudkan visi komprehensif dari Smart grid perusahaan seperti Austin Energi dan Xcel Energy serta kelompok industri terkemuka seperti GridWise Alliance akan mendapatkan tantangan, yaitu masalah standardisasi. Pada dasarnya grid tidak dapat dikatakan “smart” jika sistem dan teknologi secara independen dikembangkan sepihak oleh tiap perusahaan karena dapat menghasilkan sistem yang tidak kompatibel. Akibatnya, isu standardisasi adalah tantangan yang paling dibahas pada smart grid saat ini. Tantangan lainnya pada smart grid adalah meliputi investasi arsitektur sistem yang tepat dengan skala besar, pengembangan peraturan model yang insentif utilitas untuk menghemat energi dan lebih efisiensi, memulai perkembangan aliran daya dua arah dari teknologi yang dirancang untuk aliran daya hanya dalam satu arah. Dan yang terpenting adalah melibatkan konsumen agar berpartisipasi dalam program-program baru dan mengubah cara di mana mereka mengkonsumsi energi. Tantangan-tantangan ini lebih lanjut dijabarkan sebagai berikut [9]:
a. Standardisasi Peralatan
Smart grid tidak akan “smart” jika tidak didukung oleh sebuah kerangka kerja yang standar untuk komunikasi antara perangkat. Jika standar belum ditetapkan, tidak ada jaminan bagi teknologi smart grid agar dapat plug and play serta solusi masalah yang kurang baik sepanjang jaringan. Perusahaan dan vendor juga tidak akan mau berinvestasi untuk mengembangkan peralatan yang mahal dan tidak kompatibel pada sistem. Pembuatan aturan untuk standarisasi memiliki ruang lingkup yang sangat luas dan kompleks karena bergantung terhadap seperti apa visi smart grid sebenarnya. Karena inilah stadarisasi menjadi tantangan yang sangat besar. Nilai dari smart grid yang sebenarnya secara langsung bergantung pada fase perkembangan dan implementasi teknologi di lapangan yang meliputi sekuritas, intelejensi, dan interkoneksi penuh pada sistem grid. Hingga saat ini terdapat banyak standar yang diadopsi oleh perusahaan –perusahaan yang terkait smart grid.
b. Arsitektur sistem yang sesuai dengan aplikasi di masa mendatang
Pengguna sistem harus mengunakan dan memahami arsitektur sistem yang mendukung aplikasi-aplikasi saat ini maupun dimasa mendatang. Smart grid melibatkan penggunaan energi dan sistem manajemen yang akan selalu terus diperbaharui. Semua sistem tidak akan mungkin berkembang serentak, maka dari itu penting untuk menyediakan platform sistem yang juga dapat mendukung aplikasi di masa mendatang. Misalnya sistem yang akan dikembangkan tiga atau 10 tahum kemudian harus masih dapat mendukung teknologi saat ini. Dengan cara ini perusahaan yang terkait tidak perlu banyak menghabiskan biaya hanya untuk terus memperbaharui sistem. Banyak pakar sistem yang sepakat bahwa standarisasi baik dari segi sekuritas, manajemen jaringan, manajemen data merupakan hal yang perlu dilakukan segera sejak awal agar mendukung aplikasi di masa mendatang.
c. Perubahan model bisnis dan insentif perusahaan
Amerika Serikat membutuhkan perubahan model regulasi pada perusahaan jika program efisiensi dan konservasi energi diinginkan untuk berjalan. Dengan regulasi saat ini, sangat tidak mungkin perusahaan mendapatkan keuntungan dengan menghimbau kepada konsumen untuk mengurangi penggunaan listrik. Keuntungan yang didapat perusahaan di hitung berdasarkan KWH yang dijual, jika KWH yang di jual dan/atau pembangkitan yang dibangun lebih sedikit maka program efisiensi energi pasti tercapai, namun keuntungan bagi perusahaan menjadi lebih sedikit. Duke Energy telah lama mengadvokasikan isu tentang bagaimana perusahaan di kompensasi sehingga program efisiensi energi juga turut meningkatkan laba bagi mereka. Media di Amerika Serikat juga lebih mengkedepankan pemberian intensif untuk mencapai efisiensi energi. Untuk contoh ini, Duke Energy seharusnya menerima tingkat bayaran intensif bukan berdasarkan berapa besar biaya yang dikeluarkan untuk program energi efisien, tetapi berdasarkan besarnya suplai ke interkonensi yang diakibatkan oleh program energi efisien tersebut.
d. Integrasi Jumlah Energi Terbarukan Dan Energi Terdistribusi Yang Terus Bertumbuh
Terdapat dua area yang menjadi tantangan terkait energi terbarukan yang terdistribusi, yaitu sistem transmisi dan distribusi. Hal yang paling dibicarakan di media dan kongres pada tahun 2009 adalah level tegangan tinggi transmisi terkait tantangan dalam memindahkan elektron pada jarak yang jauh, misalnya memindahkan energi sel surya di gurun pasir Amerika bagian barat daya menuju kota metropolitan seperti Los Angeles. Hal ini terkait titik peletakan energi terbarukan sehingga efektif untuk digunakan pada kota berpenduduk tinggi.
Dari pandangan smart grid, tantangannya utamanya adalah pada tingkat distribusi dan menyangkut:
e. Pengadopsian Smart Grid Oleh Konsumen
Hal yang juga dianggap penting pada smart grid adalah membentuk pola pemakaian energi pada konsumen. Hal ini akan sulit untuk dilakukan misalnya pada kebiasaan hidup masyarakat Amerika utara yang tergantung oleh listrik murah. Beberapa prinsip utama smart grid adalah pemberian informasi kepada pelanggan agar mereka dapat mengatur penggunaan listriknya, sehingga konsumen dan produsen sama-sama meraih keuntungan. Tantangannya terdapat pada bagaimana mengajarkan kepada pelanggan dalam hal penggunaan teknologi smart grid. Gelombang investasi pertama pada smart grid untuk pemasangan smart meter telah difokuskan pada pengukuran data pelanggan secara real-time. Jelas bahwa data tersebut tidak dapat mengkontrol konsumsi daya pelanggan. Dari sudut pandang teknologi, pemutakhiran sistem manajemen energi yang diikuti oleh Home Area Network dan aplikasi lainnya akan dikembangkan pada tahap gelombang kedua sehingga adanya kesinambungan antara pemantauan di perusahaan dan pengaturan pemakaian daya di konsumen.
a. Standardisasi Peralatan
Smart grid tidak akan “smart” jika tidak didukung oleh sebuah kerangka kerja yang standar untuk komunikasi antara perangkat. Jika standar belum ditetapkan, tidak ada jaminan bagi teknologi smart grid agar dapat plug and play serta solusi masalah yang kurang baik sepanjang jaringan. Perusahaan dan vendor juga tidak akan mau berinvestasi untuk mengembangkan peralatan yang mahal dan tidak kompatibel pada sistem. Pembuatan aturan untuk standarisasi memiliki ruang lingkup yang sangat luas dan kompleks karena bergantung terhadap seperti apa visi smart grid sebenarnya. Karena inilah stadarisasi menjadi tantangan yang sangat besar. Nilai dari smart grid yang sebenarnya secara langsung bergantung pada fase perkembangan dan implementasi teknologi di lapangan yang meliputi sekuritas, intelejensi, dan interkoneksi penuh pada sistem grid. Hingga saat ini terdapat banyak standar yang diadopsi oleh perusahaan –perusahaan yang terkait smart grid.
b. Arsitektur sistem yang sesuai dengan aplikasi di masa mendatang
Pengguna sistem harus mengunakan dan memahami arsitektur sistem yang mendukung aplikasi-aplikasi saat ini maupun dimasa mendatang. Smart grid melibatkan penggunaan energi dan sistem manajemen yang akan selalu terus diperbaharui. Semua sistem tidak akan mungkin berkembang serentak, maka dari itu penting untuk menyediakan platform sistem yang juga dapat mendukung aplikasi di masa mendatang. Misalnya sistem yang akan dikembangkan tiga atau 10 tahum kemudian harus masih dapat mendukung teknologi saat ini. Dengan cara ini perusahaan yang terkait tidak perlu banyak menghabiskan biaya hanya untuk terus memperbaharui sistem. Banyak pakar sistem yang sepakat bahwa standarisasi baik dari segi sekuritas, manajemen jaringan, manajemen data merupakan hal yang perlu dilakukan segera sejak awal agar mendukung aplikasi di masa mendatang.
c. Perubahan model bisnis dan insentif perusahaan
Amerika Serikat membutuhkan perubahan model regulasi pada perusahaan jika program efisiensi dan konservasi energi diinginkan untuk berjalan. Dengan regulasi saat ini, sangat tidak mungkin perusahaan mendapatkan keuntungan dengan menghimbau kepada konsumen untuk mengurangi penggunaan listrik. Keuntungan yang didapat perusahaan di hitung berdasarkan KWH yang dijual, jika KWH yang di jual dan/atau pembangkitan yang dibangun lebih sedikit maka program efisiensi energi pasti tercapai, namun keuntungan bagi perusahaan menjadi lebih sedikit. Duke Energy telah lama mengadvokasikan isu tentang bagaimana perusahaan di kompensasi sehingga program efisiensi energi juga turut meningkatkan laba bagi mereka. Media di Amerika Serikat juga lebih mengkedepankan pemberian intensif untuk mencapai efisiensi energi. Untuk contoh ini, Duke Energy seharusnya menerima tingkat bayaran intensif bukan berdasarkan berapa besar biaya yang dikeluarkan untuk program energi efisien, tetapi berdasarkan besarnya suplai ke interkonensi yang diakibatkan oleh program energi efisien tersebut.
d. Integrasi Jumlah Energi Terbarukan Dan Energi Terdistribusi Yang Terus Bertumbuh
Terdapat dua area yang menjadi tantangan terkait energi terbarukan yang terdistribusi, yaitu sistem transmisi dan distribusi. Hal yang paling dibicarakan di media dan kongres pada tahun 2009 adalah level tegangan tinggi transmisi terkait tantangan dalam memindahkan elektron pada jarak yang jauh, misalnya memindahkan energi sel surya di gurun pasir Amerika bagian barat daya menuju kota metropolitan seperti Los Angeles. Hal ini terkait titik peletakan energi terbarukan sehingga efektif untuk digunakan pada kota berpenduduk tinggi.
Dari pandangan smart grid, tantangannya utamanya adalah pada tingkat distribusi dan menyangkut:
- Mendesain jaringan beraliran daya dua arah pada jaringan yang didesain hanya untuk satu arah
- Memiliki sistem otomasi intelegensia pada sistem agar dapat menfasilitasi sumber pembangkitan energi dalam jumlah besar.
Hal yang juga dianggap penting pada smart grid adalah membentuk pola pemakaian energi pada konsumen. Hal ini akan sulit untuk dilakukan misalnya pada kebiasaan hidup masyarakat Amerika utara yang tergantung oleh listrik murah. Beberapa prinsip utama smart grid adalah pemberian informasi kepada pelanggan agar mereka dapat mengatur penggunaan listriknya, sehingga konsumen dan produsen sama-sama meraih keuntungan. Tantangannya terdapat pada bagaimana mengajarkan kepada pelanggan dalam hal penggunaan teknologi smart grid. Gelombang investasi pertama pada smart grid untuk pemasangan smart meter telah difokuskan pada pengukuran data pelanggan secara real-time. Jelas bahwa data tersebut tidak dapat mengkontrol konsumsi daya pelanggan. Dari sudut pandang teknologi, pemutakhiran sistem manajemen energi yang diikuti oleh Home Area Network dan aplikasi lainnya akan dikembangkan pada tahap gelombang kedua sehingga adanya kesinambungan antara pemantauan di perusahaan dan pengaturan pemakaian daya di konsumen.
VI. Kesimpulan
Kekurangan-kekurangan pada jaringan konvensional telah memunculkan konsep smart grid. Saat ini konsep smart grid telah diaplikasikan pada jaringan listrik. Konsep smart grid yang menggabungkan teknologi digital dan berbagai komponen kontrol baru pada sektor tenaga listrik mampu meningkatkan keandalan, meningkatkan efisiensi, dan mengurangi biaya operasional. Aplikasi smart grid di Italia telah menunjukkan adanya keuntungan ekonomis yang bisa didapatkan.
Referensi
- Bin Qiu, “Next Generation Information Communication Infrastructure and Case Studies for Future Power System”, PhD Thesis Virginia Tech, Blacksburg, 2002.
- Shahram Javadi dan Shahriar Javadi, “Step to Smart grid Realization”, Proceedings of the 4th International Conference on CEA, Cambridge, 2010
- Enrique Santacana, Gary Rackliffe, Le Tang, dan Xiaoming Feng, “Getting Smart”, IEEE Power & Energy Magazine, Maret/April 2010.
- V.K. Sood, D. Fischer, J.M Eklund, dan T. Brown, “Developing a Communication Infrastructure for the Smart grid”, IEEE Electrical Power & Energy Conference, 2009.
- Takashi Hamasaka, “Japan’s New Roadmap to International Smart grid Standards and Collaborations with other Countries”, www.teriin.org, diakses maret 2011.
- Wikipedia, “Smart grid”, www.wikipedia.org, diakses 5 Maret 2011.
- National Energy Technology Laboratory for the U.S. Department of Energy Office of Electricity Delivery and Energy Reliability, “Modern Grid Benefits”, August 2007
- Kanellos ,Michael, National Smart grid Experiment, 2009.
- David J. Leeds, The Smart Grid In 2010: Market Segments, Applications And Industry Players, GTM research, 2009
Artikel ini ditulis oleh Anwar Muqorobin, Pingkan Andrea Logahan, dan Muhammad Ikhsan
No comments:
Post a Comment