Analisis tekno-ekonomi dan operasional sistem mikrogrid hybrid PLTD PLTS dan BESS dalam mengurangi konsumsi bahan bakar fosil pada sistem kelistrikan terisolasi Nusa Penida

RICHARD BENJAMIN OTNIEL SIHOMBING, Prof. Dr. Eng. Ir. F. Danang Wijaya, S.T., M.T., IPM. ; Dr.-Ing. Ir. Yohan Fajar Sidik, S.T., M.Eng.

2026 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Sektor ketenagalistrikan global tengah mengalami transformasi menuju sistem energi rendah karbon sebagai respons terhadap dampak lingkungan dari pembangkit berbasis bahan bakar fosil yang menjadi sumber utama emisi gas rumah kaca dan perubahan iklim. Di Indonesia, tantangan ini semakin kompleks pada sistem kelistrikan di pulau-pulau terisolasi yang masih bergantung pada pembangkit diesel dengan biaya operasional tinggi dan emisi karbon signifikan. Sejalan dengan Kebijakan Energi Nasional (KEN), Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT PLN (Persero), serta komitmen Net Zero Emission (NZE) 2060, diperlukan solusi berbasis energi terbarukan yang mampu meningkatkan efisiensi sistem sekaligus mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kinerja teknis, operasional, dan ekonomi sistem mikrogrid hybrid PLTD, PLTS, dan BESS pada sistem kelistrikan terisolasi di Nusa Penida. Sistem yang dianalisis terdiri dari PLTS berkapasitas 3,5 MWAC dan Battery Energy Storage System (BESS) sebesar 1,84 MWh yang terintegrasi dalam jaringan distribusi 20 kV. Metodologi penelitian meliputi analisis data operasional berbasis SCADA, simulasi dinamis menggunakan DIgSILENT , serta evaluasi ekonomi dengan pendekatan discounted cash flow (DCF). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem mampu menjaga stabilitas tegangan dalam batas ±5?n frekuensi dalam deviasi ±0,3 Hz Pada berbagai kondisi operasi, integrasi sistem hybrid memberikan potensi pengurangan konsumsi bahan bakar diesel hingga sekitar 1.909 kL per tahun serta potensi penurunan emisi karbon sebesar ±5.115 ton CO? per tahun. Secara ekonomi, sistem menunjukkan kinerja yang layak dengan nilai Levelized Cost of Energy (LCOE) sebesar 18,69 US cent/kWh, Internal Rate of Return (IRR) yang positif, serta Payback Period yang berada dalam rentang umur proyek. Hasil ini menunjukkan bahwa sistem mikrogrid hybrid PLTD, PLTS dan BESS tidak hanya meningkatkan keandalan dan efisiensi sistem, tetapi juga memberikan solusi yang skalabel dalam mendukung program dedieselisasi dan transisi energi pada sistem kelistrikan terisolasi di Indonesia.  

The global power sector is undergoing a transition toward low-carbon energy systems in response to the environmental impacts of fossil fuel-based power generation, which remains a major source of greenhouse gas emissions and climate change. In Indonesia, this challenge is particularly significant in isolated island power systems that continue to rely heavily on diesel power plants, resulting in high operating costs and substantial carbon emissions. In line with the National Energy Policy (KEN), the Electricity Supply Business Plan (RUPTL) of PT PLN (Persero), and Indonesia’s Net Zero Emissions (NZE) 2060 commitment, renewable energy-based solutions are required to improve system efficiency while reducing dependence on fossil fuels. This study aims to evaluate the technical, operational, and economic performance of a hybrid microgrid consisting of diesel power plants (PLTD), photovoltaic power plants (PLTS), and a Battery Energy Storage System (BESS) in the isolated power system of Nusa Penida. The analyzed system comprises a 3.5 MWAC photovoltaic power plant integrated with a 1.84 MWh Battery Energy Storage System (BESS) within a 20 kV distribution network. The research methodology includes SCADA-based operational data analysis, dynamic simulation using DIgSILENT PowerFactory, and economic evaluation employing the discounted cash flow (DCF) approach. The results indicate that the system is capable of maintaining voltage stability within ±5% and frequency deviation within ±0.3 Hz under various operating conditions. Furthermore, the hybrid system has the potential to reduce diesel fuel consumption by approximately 1,909 kL per year and carbon dioxide (CO?) emissions by approximately 5,115 tons per year. From an economic perspective, the system demonstrates favorable feasibility with a Levelized Cost of Energy (LCOE) of 18.69 US cents/kWh, a positive Internal Rate of Return (IRR), and a Payback Period within the project lifetime. These findings demonstrate that the hybrid microgrid integrating diesel power plants, photovoltaic generation, and battery energy storage not only enhances system reliability and operational efficiency but also provides a scalable solution to support diesel reduction programs and the energy transition in isolated power systems across Indonesia.

Kata Kunci : Mikrogrid Hybrid, PLTD, PLTS dan BESS, Energy Management System , Analisis Tekno-Ekonomi, Sistem Kelistrikan Terisolasi, Reduksi Emisi Karbon, Dedieselisasi