Sejak akhir abad ke-19, sistem distribusi tenaga listrik (sering disebut jaringan listrik) telah menjadi sumber listrik utama di dunia.Ketika jaringan ini dibuat, cara kerjanya cukup sederhana – menghasilkan listrik dan menyalurkannya ke rumah, gedung, dan di mana saja yang membutuhkan listrik.
Namun seiring dengan meningkatnya permintaan listrik, diperlukan jaringan listrik yang lebih efisien.Sistem distribusi listrik “jaringan pintar” modern yang kini digunakan di seluruh dunia mengandalkan teknologi tercanggih untuk mengoptimalkan efisiensi.Makalah ini mengeksplorasi definisi jaringan listrik cerdas dan teknologi utama yang menjadikannya jaringan pintar.
Jaringan pintar (smart grid) adalah infrastruktur distribusi listrik yang menyediakan komunikasi dua arah antara penyedia utilitas dan pelanggan.Teknologi digital yang memungkinkan teknologi jaringan pintar mencakup sensor daya/arus, perangkat kontrol, pusat data, dan meter pintar.
Beberapa jaringan pintar lebih pintar dari yang lain.Banyak negara telah memfokuskan upayanya untuk mengubah jaringan distribusi yang sudah usang menjadi jaringan pintar, namun transformasi ini rumit dan akan memakan waktu bertahun-tahun atau bahkan puluhan tahun.
Contoh teknologi smart grid dan komponen smart grid
Smart Meter – Smart meter adalah langkah pertama dalam membangun jaringan listrik pintar.Meter pintar menyediakan data konsumsi energi saat digunakan kepada pelanggan dan produsen utilitas.Mereka memberikan informasi konsumsi energi dan biaya untuk memperingatkan pengguna agar mengurangi pemborosan energi dan membantu penyedia mengoptimalkan beban distribusi di seluruh jaringan.Smart meter umumnya terdiri dari tiga subsistem utama: sistem tenaga untuk mengukur konsumsi daya, mikrokontroler untuk mengelola teknologi di dalam smart meter, dan sistem komunikasi untuk mengirim dan menerima data konsumsi/perintah energi.Selain itu, beberapa meter pintar dapat memiliki daya cadangan (saat jalur distribusi utama terputus) dan modul GSM untuk menentukan lokasi meteran demi tujuan keamanan.
Investasi global pada smart meter meningkat dua kali lipat dalam satu dekade terakhir.Pada tahun 2014, investasi tahunan global pada smart meter adalah $11 juta.Menurut Statista, investasi smart meter global mencapai $21 juta pada tahun 2019, dengan mempertimbangkan peningkatan efisiensi sistem dari penerapan smart meter.
Sakelar kendali beban pintar dan papan distribusi distribusi – Meskipun meteran pintar dapat memberikan data real-time kepada penyedia layanan utilitas, namun meteran pintar ini tidak secara otomatis mengontrol distribusi energi.Untuk mengoptimalkan distribusi daya selama periode penggunaan puncak atau ke area tertentu, utilitas listrik menggunakan perangkat manajemen daya seperti sakelar dan switchboard pengontrol beban cerdas.Teknologi ini menghemat sejumlah besar energi dengan mengurangi distribusi yang tidak perlu atau secara otomatis mengelola beban yang telah melampaui batas waktu penggunaan yang diperbolehkan.Untuk mengoptimalkan distribusi daya selama periode penggunaan puncak atau ke area tertentu, utilitas listrik menggunakan perangkat manajemen daya seperti sakelar dan switchboard pengontrol beban cerdas.Teknologi ini menghemat sejumlah besar energi dengan mengurangi distribusi yang tidak perlu atau secara otomatis mengelola beban yang telah melampaui batas waktu penggunaan yang diperbolehkan.
Misalnya, kota Wadsworth, Ohio, menggunakan sistem distribusi listrik yang dibangun pada tahun 1916. Kota Wadsworth telah bermitra dengan Itron, produsen listrik.Sakelar Kontrol Beban Cerdas(SLCS), untuk mengurangi penggunaan listrik sistem sebesar 5.300 megawatt-jam dengan memasang SLCS di rumah-rumah untuk memutar kompresor AC selama periode puncak penggunaan listrik.Otomatisasi Sistem Tenaga Listrik – Otomatisasi sistem tenaga listrik dimungkinkan oleh teknologi jaringan pintar, menggunakan infrastruktur TI tercanggih untuk mengontrol setiap tautan dalam rantai distribusi.Misalnya, sistem tenaga otomatis menggunakan sistem pengumpulan data cerdas (mirip dengan meter pintar), sistem kontrol daya (seperti sakelar kontrol beban cerdas), alat analisis, sistem komputasi, dan algoritma sistem tenaga.Kombinasi komponen-komponen utama ini memungkinkan jaringan (atau beberapa jaringan) secara otomatis menyesuaikan dan mengoptimalkan dirinya sendiri dengan interaksi manusia yang terbatas.
Implementasi Jaringan Cerdas
Ketika teknologi digital, komunikasi dua arah, dan otomasi diterapkan pada jaringan pintar, sejumlah perubahan infrastruktur akan memaksimalkan efisiensi jaringan.Penerapan Smart Grid telah memungkinkan perubahan infrastruktur berikut：
1.Produksi energi yang terdesentralisasi
Karena jaringan pintar dapat terus memantau dan mengendalikan distribusi energi, tidak diperlukan lagi satu pembangkit listrik besar untuk menghasilkan listrik.Sebaliknya, listrik dapat dihasilkan oleh banyak pembangkit listrik yang terdesentralisasi, seperti turbin angin, pembangkit listrik tenaga surya, panel surya fotovoltaik perumahan, bendungan pembangkit listrik tenaga air kecil, dll.
2.Pasar yang terfragmentasi
Infrastruktur jaringan pintar juga mendukung koneksi beberapa jaringan sebagai sarana pembagian energi secara cerdas di seluruh sistem terpusat tradisional.Misalnya, di masa lalu, kotamadya memiliki fasilitas produksi terpisah yang tidak terhubung dengan kota tetangga.Dengan penerapan infrastruktur jaringan pintar, pemerintah kota dapat berkontribusi pada rencana produksi bersama untuk menghilangkan ketergantungan produksi jika terjadi pemadaman listrik.
3.Transmisi skala kecil
Salah satu pemborosan energi terbesar dalam jaringan listrik adalah distribusi energi dalam jarak jauh.Mengingat jaringan pintar mendesentralisasikan produksi dan pasar, jarak distribusi bersih dalam jaringan pintar berkurang secara signifikan, sehingga mengurangi limbah distribusi.Bayangkan, misalnya, sebuah peternakan tenaga surya komunitas kecil yang menghasilkan 100% kebutuhan listrik harian komunitas, hanya berjarak 1 km.Tanpa pembangkit listrik tenaga surya lokal, masyarakat mungkin perlu mendapatkan listrik dari pembangkit listrik yang lebih besar yang berjarak 100 kilometer.Hilangnya energi yang diamati selama transmisi dari pembangkit listrik yang jauh mungkin seratus kali lebih besar daripada kehilangan energi yang diamati dari pembangkit listrik tenaga surya lokal.
4.Distribusi dua arah
Dalam kasus pembangkit listrik tenaga surya lokal, mungkin terdapat situasi di mana pembangkit listrik tenaga surya dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dikonsumsi masyarakat, sehingga menciptakan surplus energi.Kelebihan energi ini kemudian dapat didistribusikan ke jaringan listrik pintar (smart grid), sehingga membantu mengurangi permintaan dari pembangkit listrik yang berjarak jauh.
Dalam hal ini, energi mengalir dari pembangkit listrik tenaga surya ke jaringan utama non-komunitas pada siang hari, namun ketika pembangkit listrik tenaga surya tidak aktif, energi mengalir dari jaringan utama ke komunitas tersebut.Aliran energi dua arah ini dapat dipantau dan dioptimalkan dengan algoritma distribusi daya untuk memastikan bahwa jumlah energi yang terbuang paling sedikit setiap saat selama penggunaan.
Dalam infrastruktur jaringan pintar dengan distribusi dua arah dan batas jaringan terdesentralisasi, pengguna dapat bertindak sebagai generator mikro.Misalnya, setiap rumah dapat dilengkapi dengan sistem tenaga surya fotovoltaik yang berdiri sendiri yang menghasilkan listrik saat digunakan.Jika sistem PV perumahan menghasilkan energi berlebih, energi ini dapat disalurkan ke jaringan listrik yang lebih besar, sehingga mengurangi kebutuhan akan pembangkit listrik terpusat yang besar.
Pentingnya Jaringan Cerdas
Pada tingkat makroekonomi, jaringan pintar (smart grid) sangat penting untuk mengurangi konsumsi listrik.Banyak penyedia utilitas lokal dan pemerintah menawarkan langkah-langkah yang murah hati dan agresif untuk berpartisipasi dalam penerapan jaringan pintar karena bermanfaat secara finansial dan lingkungan.Dengan mengadopsi jaringan pintar, produksi energi dapat didesentralisasi, sehingga menghilangkan risiko pemadaman listrik, mengurangi biaya pengoperasian sistem tenaga listrik, dan menghilangkan pemborosan energi yang tidak perlu.
Waktu posting: 15 Maret 2023