Perpustakaan Digital ITB

Fenomena kurva bebek akibat penetrasi tinggi pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) menjadi tantangan utama pada sistem mikrogrid Pulau Lembata yang direncanakan mengintegrasikan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Atadei berkapasitas 2×5 MW pada tahun 2030. Ketidaksesuaian antara profil beban harian dan produksi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) memicu surplus daya pada siang hari serta kebutuhan ramping rate yang tinggi menuju beban puncak, yang berpotensi menurunkan faktor kapasitas (capacity factor/CF) dan keekonomian PLTP. Keterbatasan ramping rate PLTP, yaitu 2% kapasitas nominal per menit, membuat penyesuaian output secara cepat sulit dilakukan tanpa berdampak pada kestabilan termal pembangkit. Penelitian ini bertujuan merancang strategi operasi dan economic dispatch yang optimal bagi PLTP serta mengevaluasi pemanfaatan beban fleksibel, khususnya penambangan Bitcoin dan produksi hidrogen hijau, untuk menyerap surplus daya dan menjaga operasi PLTP mendekati kapasitas nominal. Metodologi mencakup pemodelan pertumbuhan beban sistem Lembata hingga tahun 2042 pada dua skenario eksplisit: skenario pertumbuhan beban moderat sebesar 7,07% per tahun dan skenario optimis sebesar 10,63% per tahun. Pada masing-masing skenario, profil net load dan surplus daya dihitung menggunakan metode merit-order economic dispatch. Daya PLTP yang tidak terserap diidentifikasi melalui penurunan CF dibandingkan target operasional 90%. Selisih antara CF aktual dan CF target tersebut didefinisikan sebagai kebutuhan beban fleksibel, yang kemudian direncanakan melalui dua skema terpisah: (i) penambangan Bitcoin, dioperasikan mengikuti surplus dan dihentikan saat mendekati beban puncak; serta (ii) produksi hidrogen hijau berbasis Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolyzer dengan dua variasi kurva efisiensi dinamis yaitu 0,75-0,70 (least steep) dan 0,75–0,60 (medium steep), untuk merepresentasikan penurunan efisiensi pada beban fluktuatif. Hasil menunjukkan bahwa tanpa beban fleksibel pada dua skenario pertumbuhan beban, CF rata-rata PLTP hanya mencapai 84-88% selama 30 tahun dengan Net Present Value (NPV) sistem pembangkit negatif (-31.7 hingga -30.3 juta USD). Penambahan beban fleksibel meningkatkan CF hingga 90%, menurunkan curtailment, dan mengurangi kebutuhan ramping cepat, sehingga keterbatasan ramping rate PLTP tidak lagi menjadi hambatan operasional signifikan. Penambangan Bitcoin memberikan potensi keuntungan tertinggi pada skenario moderat dengan NPV hingga 29,7 juta USD dan IRR 86,4%, namun berisiko volatilitas harga kripto. Produksi hidrogen hijau menawarkan manfaat strategis jangka panjang meski margin keuntungan lebih terbatas, dengan kinerja ekonomi yang dipengaruhi profil surplus dan efisiensi elektroliser yang digunakan. Kebaruan penelitian ini terletak pada perumusan kebutuhan beban fleksibel berbasis gap-10-90% CF dan evaluasi dua skema beban fleksibel non-konvensional pada sistem PLTP-PLTS terisolasi, dengan integrasi proyeksi harga Bitcoin berbasis power law serta kurva efisiensi dinamis PEM, yang memberikan kontribusi teknis dan ekonomi bagi perencanaan sistem energi terbarukan di wilayah kepulauan.