Pulau dan Lokasi Terpencil: Melakukan Angka Saat Diesel Tidak Bisa Naik Bukit

Artikel

16 Juni 2020

Di lokasi-lokasi terpencil di Maluku, Palawan dan Sabah, harga solar yang dikirimkan bisa beberapa kali lipat dari harga pompa bensin. Setelah transportasi, penanganan, kehilangan, pencurian, dan pemeliharaan generator dimasukkan, biaya per kWh beban yang dilayani per tahun menghasilkan jawaban yang berlawanan dengan intuisi — dan menunjukkan dengan tepat di mana timbal-karbon dan lithium masing-masing unggul.

Berapa Harga Genset Diesel di Sebuah Pulau

Lokasi-lokasi terpencil di pulau-pulau terluar Maluku, Papua dan Sulawesi, di Palawan dan dataran tinggi Mindanao di Filipina, serta di pedalaman Sabah dan Sarawak memiliki satu kesamaan: jaringan listrik tidak ada atau hanya tiba beberapa jam sehari. Cadangan di lokasi-lokasi ini bukanlah cadangan sama sekali — ini adalah pasokan utama, dan generator diesel beroperasi delapan hingga dua puluh jam sehari. Pada titik ini, harga rangkaian baterai tidak relevan; yang penting adalah biaya per kWh beban yang dilayani per tahun. Biaya pengiriman solar mempunyai lima komponen: harga pompa, pengangkutan ke dermaga, pengangkutan barang kedua dari dermaga ke lokasi (perahu, sepeda motor, pengangkutan manusia), kerugian penyimpanan dan pencurian, serta pemeliharaan dan perbaikan generator yang diamortisasi berdasarkan jam berjalan. Di lokasi perbukitan yang membutuhkan angkutan barang, biaya perjalanan kedua saja bisa satu hingga dua kali lipat harga bahan bakar; menambahkan servis setiap 500 jam dan perbaikan setiap 5.000 jam dan jalur diesel biasanya memerlukan biaya dua hingga empat kali lipat pembangkitan diesel perkotaan per kWh. Dan angka tersebut bergantung pada harga bahan bakar dan kapasitas logistik – variabel yang tidak dapat dikendalikan oleh operator.

Mengubah Harga Baterai menjadi Biaya per kWh-Tahun

Perbandingan baterai tidak ada artinya kecuali jika diubah menjadi dasar yang sama. Perhitungan yang benar menjumlahkan harga pembelian, jumlah penggantian sepanjang masa pakai, transportasi dan tenaga kerja untuk setiap penggantian, dan biaya energi dari kehilangan pengisian/pengosongan, kemudian dibagi dengan kapasitas terukur × kedalaman pelepasan yang dapat digunakan × tahun siklus, sehingga menghasilkan biaya per kWh-tahun. Ambil rangkaian 48V/100Ah dengan daya 4,8 kWh: pada kedalaman pelepasan 50%, hanya 2,4 kWh yang dapat digunakan, dan pada siklus harian 2,4 kWh harus bertahan 365 hari. Jika talinya diganti setiap tiga tahun, ketiga pembelian tersebut dihitung — bukan hanya pembelian pertama. Langkah tunggal ini memperlihatkan dua kesalahan umum: memperlakukan kapasitas terukur sebagai kapasitas yang dapat digunakan, dan memperlakukan umur desain sebagai umur siklus. Dalam siklus harian, baterai dengan masa pakai terapung selama dua belas tahun hanya dapat menghasilkan 300 hingga 500 siklus — habis dalam satu tahun.

Mengapa Karbon Timbal Cocok untuk Bersepeda Harian

Dalam satu siklus pengisian-pengosongan sehari dengan periode pengisian parsial yang lama, AGM biasa gagal secara nyata: pelat negatif sulfat dengan cepat dalam PSoC, membentuk kristal timbal sulfat padat yang tidak dapat dikurangi dengan tegangan pengisian normal, sehingga kapasitas hilang secara permanen. Timbal-karbon mengatasi hal ini secara langsung dengan menambahkan karbon aktif ke pelat negatif, menciptakan mekanisme penyimpanan gabungan kapasitif dan elektrokimia sehingga arus muatan lebih memilih jalur kapasitif dan sulfat tidak menumpuk di permukaan pelat. Seri LLC (300–1.000Ah, enam model, 2V) menggunakan teknologi kapasitansi timbal-karbon dengan siklus hidup empat hingga lima kali lipat dibandingkan produk konvensional dalam tugas PSoC, penerimaan muatan sekitar 30% lebih baik, dan umur desain dua puluh tahun. Untuk lokasi di pulau, pengisian daya 30% lebih cepat mungkin lebih penting daripada siklus hidup: generator hanya beroperasi beberapa jam sehari, jangka waktu pengisian daya pendek, dan penerimaan pengisian daya menentukan berapa banyak energi yang dipulihkan setiap hari — dan dengan demikian apakah lokasi tersebut dapat bertahan hingga periode pembangkitan berikutnya.

Ketika Lithium Adalah Jawaban yang Tepat

Litium bukanlah karbon timbal yang ditingkatkan; itu adalah batas penerapan yang berbeda. Sistem LiFePO4 48V (seri SDA10, 50–200Ah, empat model) menawarkan debit 1C yang berkelanjutan dan siklus hidup yang sangat panjang dengan sepertiga hingga setengah volume dan berat kapasitas asam timbal yang setara. Ada tiga situasi yang mendukung litium: lokasi dengan ruang terbatas atau pemuatan lantai, seperti lemari kecil yang dipasang pada platform menara yang tidak dapat memuat asam timbal; aplikasi yang membutuhkan arus sesaat yang tinggi, dimana 1C berarti string 100Ah dapat mengalirkan 100A secara terus menerus, yang tidak dapat dilakukan oleh asam timbal dalam volume yang sama; dan lokasi dengan masa pakai lebih dari sepuluh tahun dan biaya transportasi yang sangat tinggi, dimana biaya pertama yang tinggi diimbangi dengan dua kali penggantian yang dapat dihindari. Sebaliknya, di lokasi yang suhu lingkungannya tetap di atas 45°C tanpa pengelolaan termal, keunggulan litium terkikis tajam dan toleransi panas timbal-karbon menjadi lebih dapat diandalkan. Pengujiannya bukan pada teknologi mana yang lebih maju, namun manakah dari ketiganya – profil suhu, frekuensi bersepeda, biaya transportasi – yang paling mahal di lokasi tersebut.

Tiga Topologi Hibrid

Situs pulau hampir tidak pernah berjalan pada satu sumber, dan pilihan topologi menentukan efisiensi secara keseluruhan. Yang pertama adalah diesel-primer dengan penyangga baterai: generator bekerja melawan beban dan baterai menutupi celah pergantian dan penghentian semalaman. Biaya retrofit paling rendah, cocok untuk beban kecil dimana pasokan bahan bakar dapat diterapkan namun jaringan listrik tidak ada sama sekali. Yang kedua adalah tenaga surya plus baterai plus diesel siaga: PV melayani beban dan mengisi daya baterai di siang hari, baterai habis di malam hari, dan solar hanya menyala setelah mendung berkepanjangan atau baterai habis. Jam kerja diesel bisa turun di bawah dua hari dengan penghematan bahan bakar terbesar, namun memerlukan area susunan yang memadai dan perlindungan debu. Yang ketiga adalah energi surya terbarukan plus baterai plus konfigurasi angin kecil, yang hanya dapat digunakan jika kecepatan angin tahunan stabil dan bebannya kecil – yang kepraktisannya terbatas di kawasan monsun Asia Tenggara. Ketiganya berbagi bahwa baterai berpindah dari siaga ke penggerak utama yang berputar setiap hari, sehingga siklus hidup, penerimaan pengisian daya, dan perilaku suhu tinggi menentukan keekonomian sistem — bukan efisiensi generator.

Mengukur Baterai dalam Sistem Hibrid

Kapasitas baterai dalam sistem hibrid harus disesuaikan dengan periode terlama tanpa pengisian ulang, bukan jam cadangan — dan kedua jawaban tersebut dapat berbeda dua kali lipat. Perhitungannya memiliki empat langkah. Pertama, konsumsi energi harian: beban dalam kW × 24 jam, dengan memperhatikan bahwa beban siang dan malam biasanya berbeda dan harus dihitung secara terpisah lalu dijumlahkan. Kedua, periode mendung terpanjang berturut-turut: dua hingga tiga hari di wilayah monsun Asia Tenggara, dengan tiga hari di antaranya konservatif; Dataran tinggi Afrika Timur menunjukkan tutupan awan yang lebih bervariasi, jadi tambahkan satu hari. Ketiga, kebutuhan kapasitas yang dapat digunakan = konsumsi harian × hari mendung ÷ kedalaman pembuangan yang diperbolehkan, dengan mengambil DOD sebesar 70%. Keempat, terapkan koreksi suhu dan penuaan, biasanya ×1,15 hingga ×1,25. Untuk lokasi yang mengonsumsi 24 kWh sehari, otonomi tiga hari pada 70% DOD memerlukan sekitar 103 kWh yang dapat digunakan, atau sekitar 124 kWh setelah koreksi 20%. Angka tersebut biasanya jauh lebih besar daripada perhitungan 'cadangan empat jam', karena keduanya menjawab pertanyaan yang berbeda: yang pertama adalah apa yang harus dilakukan ketika matahari tidak muncul selama tiga hari, dan yang lainnya adalah apa yang harus dilakukan selama pemadaman listrik selama empat jam. Di lokasi di luar jaringan listrik, hanya yang pertama saja yang bermakna. Jika ukurannya terlalu kecil, maka sistem akan runtuh saat cuaca mendung pertama kali — biasanya pada saat komunikasi menjadi hal yang paling penting; ukurannya terlalu besar dan pengembaliannya diperpanjang sampai proyek tersebut gagal di komite anggaran. Ambil contoh angka mendung yang konservatif; jangan memotong kapasitas menjadi dua hari untuk menghemat modal. View Telecom Backup Power Selection