Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Akhir-akhir ini, istilah revolusi industri 4.0 banyak diperbincangkan di mana-mana. Istilah ini pertama kali dikemukakan oleh ekonom Jerman bernama Prof. Klaus Schwab pada tahun 2017 di dalam bukunya yang berjudul “The Fourth Industrial Revolution”. 

Menurut J. Gordon, sejarawan ekonomi dari Northwestern University dunia telah mengalami empat kali revolusi industri. Revolusi industri ke-4 terjadi pada dekade 2010an yang ditandai dengan lompatan besar sektor industri, melalui penggunaan teknologi informasi dan komunikasi di semua lini industri sehingga menghasilkan model bisnis baru, dengan efisiensi tinggi dan kualitas produk yang lebih baik. Industri 4.0 disebabkan oleh kemajuan teknologi internet untuk segalanya (IoT - Internet of Things), artificial intelligence, human–machine interface, teknologi robotik & sensor serta 3D printing, yang secara revolusioner mengubah berbagai aspek kehidupan manusia.

 

Sektor Energi Sebagai Penggerak Industri 4.0

Majunya perkembangan teknologi di era industri 4.0, mendorong terjadinya 2 (dua) perubahan, yaitu electrification, dengan ketersediaan energi listrik yang cukup untuk mendorong penggunaan listrik untuk tujuan lain, seperti untuk transportasi (electric vehicle). Perubahan lainnya adalah digitalisasi di berbagai sektor yang dipicu oleh perkembangan Internet of Things (IoT). Kemajuan teknologi tersebut harus digerakkan oleh kemajuan dari sektor energi, khususnya dalam bidang kelistrikan.

Para pakar ekonomi dari PriceWaterhouseCooper, memprediksi bahwa Indonesia akan berada di peringkat 5 di tahun 2030 dengan estimasi nilai GDP US$5.424 miliar. Posisi tersebut menjadikan Indonesia sebagai big emerging market dengan perekonomian terbesar di Asia Tenggara. Agar pertumbuhan ekonomi tersebut dapat tercapai, dibutuhkan pasokan energi yang mendukung, terutama listrik. Listrik merupakan kebutuhan yang diperlukan hampir diseluruh sektor seperti industri, komersial, dan rumah tangga. Kehadiran listrik merupakan hal paling vital. Pasokan listrik yang cukup dan stabil tentu mendukung ketersediaan infrastruktur jaringan internet dengan bandwidth yang besar dan jangkauan luas, yang sangat diperlukan pada era revolusi industri 4.0 yang serba digital. 


Perlukah Revolusi Energi untuk Hadapi Revolusi Industri 4.0?
Adanya pandemi COVID-19 yang melanda Indonesia pada tahun 2020 ini turut mempercepat revolusi industri 4.0. Pasalnya, berbagai kegiatan sehari-hari yang biasanya memerlukan tatap muka harus dilakukan secara digital dari jarak jauh, untuk mencegah penularan penyakit. Tidak hanya kegiatan perkantoran yang harus dilakukan dari rumah, kegiatan belajar mengajar di sekolah dan universitas juga harus dilakukan secara daring, dengan memanfaatkan kecanggihan teknologi yang ada.

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Gambar 1. Menteri Pendidikan, Nadiem Makarim, Kaget Karena Ada Wilayah Indonesia Tanpa Listrik
(Sumber: Republika)

Tetapi, fakta di lapangan berkata lain. Tidak semua siswa dan guru di Indonesia dapat melaksanakan kegiatan belajar daring selama pandemi. Menteri Pendidikan Indonesia, Nadiem sampai dibuat kaget, alasannya, mereka tidak dapat belajar karena tidak mempunyai akses listrik. Meski Indonesia telah merdeka 75 tahun, masih ada 433 daerah di wilayah terluar yang belum memiliki akses listrik. Hal ini menyebabkan kegiatan belajar mengajar pada masa pandemi di beberapa daerah tidak dapat dilakukan.

Berkaca dari sejarah, pada tahun 2019 terjadi mati listrik menyeluruh (blackout) di pulau Jawa. Akibat kejadian itu, kegiatan ekonomi di Jawa lumpuh total. Kerugian akibat kejadian itu diperkirakan mencapai 200 miliar, belum termasuk potensi kehilangan sebesar 1 triliun. Jadi, kehandalan dan ketersediaan pasokan listrik sangat vital bagi negara ini untuk bersaing di era industri 4.0.

Dilihat dari dua kasus tersebut, revolusi energi sangat diperlukan untuk menghadapi era revolusi industri 4.0.

Bauran Energi Sebagai Langkah Menuju Revolusi Energi 4.0

Tantangan pengelolaan energi Indonesia untuk menghadapi revolusi industri 4.0 menyangkut berbagai aspek, mulai dari pasokan, pengolahan, penyaluran, pemanfaatan, dan efisiensi energi.




Gambar 2. Proyeksi Bauran Energi Indonesia
(Sumber: OJK)

Untuk menjawab tantangan revolusi industri 4.0, Indonesia telah menerapkan strategi bauran energi, yang terdiri dari minyak bumi sebesar 37,1%, gas sebesar 23,8%, batu bara sebesar 31,4% dan EBT sebesar 7,7%. Adapun target bauran energi di tahun 2030 adalah: minyak bumi sebesar 22%, gas sebesar 23%, batu bara sebesar 30% dan EBT naik menjadi 25%.

Revolusi Energi 4.0 untuk Pemerataan Energi Nasional

Untuk mengatasi masalah tidak meratanya energi nasional, diperlukan solusi tepat untuk mengoptimalkan pemanfaatan berbagai macam sumber energi yang tersedia, baik energi fosil seperti minyak bumi, gas alam, dan batubara, maupun energi terbarukan seperti energi surya, bioenergi, energi air, dan lain-lainnya, yang tercantum dalam target bauran energi di Indonesia.

Optimasi pemanfaatan energi yang tersedia dengan teknologi mutakhir untuk menunjang revolusi industri 4.0 merupakan bentuk revolusi energi 4.0. Beberapa bentuk revolusi energi 4.0 pada berbagai jenis sumber energi di Indonesia untuk pemerataan akses listrik adalah:

Pemanfaatan Digital Oil Field untuk Meningkatkan Produksi Minyak Bumi

Minyak bumi masih menjadi sumber energi utama di Indonesia, yang tingkat konsumsinya selalu meningkat dari tahun ke tahun. Akan tetapi, permintaan minyak bumi yang besar tanpa disertai dengan peningkatan produksi, menyebabkan meningkatnya impor minyak bumi dan kelangkaan energi. Untuk itu, digital oil field dapat menjadi solusi atas permasalahan ini.

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Gambar 3. Digital Oil Field dan Manfaatnya
(Sumber: McKinsey)

Digital oil field mengintegrasikan serangkaian kegiatan sektor hulu migas, mulai dari kegiatan eksplorasi, pemboran, pengelolaan sumur, asset integrity, dan maintenance, melalui teknologi digital control berbasis teknologi informasi, big data dan komunikasi yang terstandarisasi.

Digital oil field menggabungkan manajemen proses bisnis dengan teknologi informasi dan keahlian teknik pekerja untuk otomatisasi berbagai pekerjaan yang dilakukan oleh tim lintas disiplin. Pemantauan sumur (well surveilance) dan subsurface excellence secara digital mampu meningkatkan produksi minyak bumi sebesar 10-15% pada sumur yang telah ada (existing) dan 15% pada sumur baruReservoir engineer dapat mengolah data sumur dengan lebih presisi dan memperkirakan karakter dari sumur. Proses buka - tutup sumur menjadi lebih efektif, terlebih pada beberapa sumur tua. Dibandingkan dengan menggunakan reading sheet dan log yang tergantung pada manusia, menggunakan real time well surveilance jauh lebih efektif dan efisien.


Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0
Grafik 1. Penurunan Biaya Produksi Migas Melalui Penggunaan Digital Well Surveillance
(Sumber: McKinsey)

Sebagian besar biaya produksi minyak bumi dihabiskan untuk pengelolaan sumur, dengan adanya pemantauan sumur (well surveilance) digital, biaya produksi dapat berkurang sebanyak 40% (grafik 1). Melalui penerapan subsurface excellence digital, pengangkatan minyak bumi (oil recovery) dapat meningkat sebanyak 2-5%. Terakhir, risiko kecelakaan kerja dapat diminimalisir karena kerusakan fasilitas produksi dapat dipantau dari jarak jauh.

Saat ini, saya bekerja sebagai process safety engineer di industri migas pada salah satu proyek strategis nasional. Digital oil field kerap digunakan pada pekerjaan saya. Saya pernah menggunakan sebuah software khusus yang dapat memantau kondisi process equipment pada FPU (floating production unit), untuk memastikan di mana saja terjadi failure, agar bisa segera diperbaiki dan mencegah terjadinya kecelakaan besar. Saya juga pernah melakukan big data analysis untuk melakukan dynamic risk mapping, untuk menilai tingkat risiko terjadinya kegagalan suatu process equipment serta alarm management system untuk mengatur peringatan bahaya di FPU. 

Rekan-rekan saya di kantor yang bekerja sebagai geophysicist, geologist, reservoir engineer, drilling engineer, dan well-completion engineer juga menggunakan teknologi digital well surveillance dan digital subsurface excellence. Berkat penggunaan digital oil field produksi gas alam di tempat saya bekerja, meningkat dari 450 MMSCFD menjadi 600 MMSCFD dalam waktu 1,5 tahun saja.

Melalui pemanfaatan digital oil field oleh KKKS (perusahaan) MIGAS di Indonesia, target lifting minyak bumi sebesar 775 ribu bopd yang ditetapkan oleh Kementerian ESDM dan permintaan domestik dapat terpenuhi. Minyak bumi yang diperoleh kemudian disalurkan ke PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel) yang dapat mengantarkan listrik untuk wilayah yang memerlukan akses listrik di sekitarnya.

Digitalisasi dan Aplikasi Clean Coal Technology untuk Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Batubara merupakan salah satu sumber energi listrik terbesar di Indonesia. Batubara banyak dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik, alasannya karena batu bara memiliki cadangan melimpah dan biaya produksinya relatif murah. Akan tetapi, batubara yang dibakar menjadi sumber energi listrik menghasilkan emisi yang mencemari lingkungan. Padahal, Indonesia memiliki target mengurangi emisi karbon sebanyak 29% pada 2030.

Untuk itu, perlu upaya khusus agar dampak lingkungan dari batubara bisa diminimalisir, metode tersebut dinamakan clean coal technology (teknologi batubara bersih), seperti yang pernah dipaparkan oleh Kementerian ESDM.


Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Gambar 4. Clean Coal Technology
(Sumber: McKinsey)

Proses kerja clean coal technology ini adalah pertama, menggunakan wet scrubbers, atau sistem desulfurisasi flue gas (gas buang), untuk menghilangkan sulfur dioksida penyebab hujan asam, dengan menyemprotkan flue gas dengan air dan batu gamping. Campuran akan bereaksi dengan sulfur dioksida dan membentuk gipsum sintesis.

Selanjutnya menggunakan unit pembakar rendah NOx (nitrogen oksida) dapat mengurangi pembentukkan nitrogen oksida, yang merupakan sistem pembakaran rendah oksigen. Di dalamnya terdapat presipitator elektrosatis untuk menghilangkan partikulat penyebab polusi dengan cara melistriki partikel dengan medan listrik dan mengumpulkannya pada plate pengumpul.

Metode clean coal technology lainnya adalah gasifikasi, untuk mengurangi pembakaran batubara. Dengan sistem gasifikasi terintegrasi, uap dan udara bertekanan tinggi atau oksigen dikombinasikan dengan batubara pada reaksi yang memisahkan molekul-molekul karbon. Hasil reaksi ini adalah syngas, yang merupakan campuran hidrogen dan karbon monoksida, dimurnikan dan dibakar pada turbin gas untuk menghasilkan listrik. Energi panas dari turbin gas ini juga dapat menggerakkan turbin uap.

Terakhir, rangkaian proses tercanggih dalam clean coal technology adalah proses carbon capturing, untuk mengurangi emisi CO2 dari PLTU yang digerakkan dengan batubara. Proses kerja carbon capturing adalah uap dan karbon dioksida dipisahkan melalui pendinginan dan kompresi. 90% emisi dapat dikurangi melalui proses ini.

Agar proses clean coal technology dapat berjalan dengan optimal, digitalisasi harus dilakukan pada proses. Aplikasi machine learning dan analisis tingkat tinggi dilakukan untuk mengoptimasi parameter-parameter tiap proses. Multiple smart sensor & actuators dapat dipasang pada boiler untuk otomasi dan monitoring jarak jauh. Digitalisasi ini bertujuan untuk mengurangi loss energi agar proses produksi listrik dari batubara berjalan dengan efisien. 

Penggunaan clean coal technology di pembangkit Shanxi, Tiongkok, dapat mengurangi emisi karbon hingga 20% yang setara dengan 5000 ton per tahun untuk kapasitas 1000 MW. Jika indonesia memiliki 3 unit pembangkit seperti ini, Indonesia dapat mengurangi emisi karbon sebesar 75 ribu ton dalam 5 tahun. Penerapan clean coal technology dan digitalisasi PLTU dari batubara membuat produksi listrik dari batubara dapat terus berlangsung secara ramah lingkungan untuk menerangi Indonesia.


Menerangi Pulau-Pulau Terluar dengan Teknologi Pintar Pemanen Energi Surya

Sebagai negara tropis dengan intensitas sinar matahari yang tinggi, sudah seharusnya energi surya dimanfaatkan sebagai penghasil listrik. Pada tahun 2015, Kementerian ESDM telah berupaya membangun 25 PLTS di pulau-pulau terluar. Dalam merancang PLTS diperlukan beberapa tahapan, yaitu, penentuan kebutuhan energi listrik total, perancangan spesifikasi PLTS serta studi kelayakan pembangunan PLTS dan analisis dampak lingkungan.

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Gambar 5. Concentrating Solar Power
(Sumber: IEA)

Meski energi surya tidak menghasilkan emisi dan relatif murah, energi surya memiliki kelemahan, yaitu tidak dapat menghasilkan energi listrik ketika hari hujan. Oleh karena itu teknologi surya pintar, concentrating solar power (CSP) dapat menjadi solusi. Teknologi pintar ini mampu memanen dan mengolah energi surya sebagai sumber bahan bakar dari ketel uap (boiler) sehingga menghasilkan steam untuk menggerakkan turbin dan generator, yang prinsip kerjanya mirip dengan PLTU.

Teknologi CSP memiliki prinsip kerja mirip kaca pembesar dalam mengumpulkan panas. Concentrator berbentuk lensa cekung akan mengumpulkan sinar matahari di satu titik sehingga panasnya akan terakumulasi. Panas yang terkumpul selanjutnya dimanfaatkan sebagai bahan bakar dari boiler untuk memanaskan air dan menghasilkan steam penggerak turbin. Teknologi CSP dapat diintegerasikan dengan pembangkit listrik dan sistem penyimpanan panas. Teknologi CSP memungkinkan energi surya dapat terus menghasilkan energi listrik meski hujan turun. Bukan hanya itu, teknologi CSP ini juga dapat diintegerasikan dengan unit desalinasi untuk mengolah air laut menjadi air bersih, sehingga dapat menjadi sumber air bersih bagi warga di pulau-pulau terluar.

Melalui pemanfaatan energi surya pintar CSP ini, masyarakat di pulau-pulau terluar dapat menikmati akses listrik yang memadai, untuk menjalankan berbagai aktivitas di era industri 4.0 ini.

Biomassa, Sumber Energi Hayati yang Multiguna

Peningkatan produksi pertanian dan perkebunan di Indonesia memang meningkatkan taraf hidup masyarakat. Akan tetapi, meningkatnya produksi pertanian juga menyebabkan peningkatan limbah hasil pertanian (biomassa) yang selama ini hanya dibuang begitu saja dan mencemari lingkungan. Padahal, biomassa dari cangkang kelapa sawit, kotoran ternak, sekam padi, bonggol jagung, ampas tebu, serbuk kayu dan limbah pertanian lainnya dapat diolah menjadi sumber energi lsitrik, utamanya bagi wilayah terluar yang minim akses listrik.

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0
Gambar 6. Proses Produksi Listrik dari Biomassa
(Sumber: Science How Stuff Works)

Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga biomassa adalah, biomassa dibakar pada ruang khusus yang terkontrol sehingga pembakarannya berlangsung secara efisien, sehingga menghasilkan panas. Panas yang dihasilkan dari pembakaran tersebut digunakan untuk memanaskan air hingga membentuk steam bertekanan dan digunakan untuk menggerakkan turbin dan generator sehingga menghasilkan energi listrik.

Pembangkit listrik tenaga biomassa dapat mengurangi emisi COhingga 80%. Berbeda dengan bahan bakar fosil yang menghasilkan emisi yang langsung lepas ke atmosfer, emisi dari pembakaran biomassa dapat dikontrol dengan teknologi filter partikulat untuk menyaring gas buang tersebut.

Biomassa tidak hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk pembangkit tenaga listrik, tetapi juga dapat diubah menjadi bahan bakar yang dapat menggantikan LPG untuk memasak. Biomassa diubah menjadi dalam bentuk arang sehingga memiliki kalor bakar yang tinggi. Proses pengarangan dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya pirolisis. Metode ini akan menghilangkan abu, kandungan air serta zat volatil (senyawa yang mudah menguap) sehingga menyisakan arang. Arang hasil pirolisis dikemas dalam bentuk briket sehingga lebih mudah dalam dibawa. Briket biomassa tidak menghasilkan banyak asap, sehingga minim polusi. Produk lain dari metode pirolisis yaitu asap cair atau tar yang dapat diproses lebih lanjut sebagai bahan bakar cair.

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0
Gambar 7. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
(Sumber: Dokumentasi Pribadi)

Ketika saya berkuliah di UI tahun 2014, saya pernah mengikuti pilot project pembangkit listrik dari biomassa bersama senior dan dosen saya. Biomassa yang digunakan sebagai sampel adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dari perkebunan kelapa sawit Tandun dan Sei Buatan, Riau. Pada skenario pertama, TKKS dicacah menggunakan pencacah hingga berukuran sekitar 5 cm. Pada skenario kedua, setelah TKKS dicacah seperti skenario pertama, TKKS dikeringkan dengan peralatan pengering yang memanfaatkan udara panas dari pemanas listrik. 

Kedua skenario pre-treatment menghasilkan penurunan kadar air dari 38%, menjadi 22,5% dan 20%, dengan hasil analisis nilai kalor 3.152 kcal/kg dan 4.185 kcal/kg untuk masing-masing skenario. Hasil dan analisis dari kedua skenario menunjukkan nilai efisiensi boiler 74,96%, energi listrik yang dihasilkan sebesar 4.965,17 kcal/kWh, dengan efisiensi pembangkit sebesar 19,32%.

Biomassa yang multiguna, seperti yang dikatakan oleh Kementerian ESDM, diharapkan dapat menjadi sumber energi listrik bagi desa-desa yang mengandalkan pertanian dan peternakan sebagai komoditas utama, agar desa-desa tersebut memperoleh akses listrik yang stabil pada era digital ini.

Berkah dari Air yang Mengalir, Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) untuk terangi Desa

Banyak orang yang mengira bahwa masyarakat pulau Jawa telah mendapatkan berbagai infrastruktur yang memadai. Kenyataannya masih ada desa di Pulau Jawa yang tidak terlalu jauh dari ibu kota yang warganya tidak mendapatkan aliran listrik dari PLN selama lebih dari 20 tahun. Salah satu desa tanpa listrik tersebut adalah Kampung Ciukuy, Desa Singasari, Kecamatan Jonggol, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Kondisi ini tentu saja tidak mendukung kegiatan ekonomi dan pendidikan secara digital.

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Gambar 8. Mikrohidro, Menghasilkan Listrik dari Air
(Sumber: IEA)

Sebenarnya, air dari Sungai Cipelet yang mengaliri desa ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Caranya adalah dengan membangun pembangkit listrik tenaga air skala kecil atau biasa disebut mikrohidro. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) termasuk mikrohidro bekerja dengan memanfaatkan energi yang dihasilkan oleh perbedaan ketinggian yang disebabkan karena gravitasi, dengan memanfaatkan beda ketinggian dan debit air (jumlah aliran air per detik).

Air yang digunakan dapat berasal dari saluran irigasi atau sungai. Energi aliran air yang berpindah dari atas ke bawah dimanfaatkan untuk memutar kincir/turbin untuk menghasilkan energi mekanik. Energi yang dihasilkan kemudian diteruskan oleh poros yang terhubung dengan generator/dinamo. Perubahan fluks magnet pada generator akan menghasilkan arus listrik, arus listrik lalu dihubungkan jaringan transmisi untuk dikirimkan ke konsumen.

PLTMH merupakan sumber energi terbarukan yang memiliki keunggulan dibandingkan sumber energi lain. PLTMH tidak perlu dibangun secara masif dengan investasi miliaran bahkan triliunan. Lokasi pembangunannya tidak membutuhkan banyak lahan dan tidak merusak ekosistem air, sehingga bisa dikatakan fleksibel. PLTMH memiliki ketersediaan suplai air sepanjang tahun meskipun terdapat penurunan debit air pada musim kemarau, berbeda dengan PLTB yang memerlukan suplai angin yang stabil dan besar.

Investor dapat berinvestasi di sektor energi terbarukan ini dengan mudah berkat adanya Permen ESDM no. 12 tahun 2017 yang mengatur BPP untuk masing-masing sektor energi yang telah disempurnakan menjadi Permen no. 50 tahun 2017 telah menjaring 53 pengembang listrik swasta atau Independent Power Producer (IPP) dengan penandatanganan kontrak jual beli listrik atau Power Purchase Agreement (PPA) oleh PLN yang mencakup pengembangan PLTMH dengan total kapasitas 300 MW.

Menjala Energi dari Laut

Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki garis pantai terbesar kedua di dunia. Selama ini, laut hanya menjadi sarana transportasi dan menjala sumber protein berupa hasil laut. Padahal, laut dapat dimanfaatkan sebagai penghasil gas hidrogen, yang dapat menjadi sumber tenaga listrik yang ramah lingkungan. Agar air laut dapat menghasilkan hidrogen, diperlukan pemecahan molekul air laut menjadi gas H2 dan O2 melalui proses elektrolisis. Elektrolisis air laut dilakukan dengan menggunakan listrik yang dihasilkan solar photovoltaic (PV) sebesar 100 Watt, seperti yang pernah diteliti oleh Dai (2018) dari Universitas Stanford.

Konsep pemisahan air laut menjadi gas H2 dan O2 sangat sederhana, yaitu menghubungkan sumber listrik dengan dua elektroda yang terletak di air. Ketika aliran listrik memasukan elektroda, gas hidrogen akan keluar dari elektroda negatif (katoda) dan gas oksigen dihasilkan dari elektroda positif (anoda).

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Gambar 9. Prinsip Kerja Produksi Hidrogen untuk Pembangkit Listrik dari Air Laut
(Sumber: Dai et. al.)

Akan tetapi, klorin bermuatan negatif yang terdapat pada garam air laut dapat mengkorosi elektroda positif sehingga mengurangi masa pakai perangkat. Untuk mencegah hal tersebut, anoda (elektroda positif) harus dilapisi dengan lapisan bermuatan negatif, yang dapat menghalangi masuknya klorin.

Lapisan tersebut terbuat dari nickel-iron hydroxide dan nickel sulfide, yang melapisi logam pada nickel foam. Nickel foam bertindak sebagai konduktor yang mengalirkan listrik dari sumbernya dan nickel-iron hydroxide memicu elektrolisis yang memisahkan air menjadi oksigen dan hidrogen. Selama proses elektrolisis, nickel sulfide berubah menjadi lapisan bermuatan negatif yang melindungi anoda. Seperti dua kutub magnet negatif yang didekatkan akan tolak-menolak, Lapisan bermuatan negatif akan menolak klorin dan mencegah klorin mengkorosi logam.

Proses elektrolisis tersebut dapat menghasilkan hidrogen sebanyak 500 liter per jam dengan daya listrik kurang lebih 1,4 kW. Dengan memanen hidrogen dari air laut selama 10 jam menggunakan sel surya kapasitas 430Wp atau seluas 10x5 m, kita bisa menghasilkan 20 liter hidrogen. Energi listrik dari hidrogen yang dijala dari laut diharapkan dapat memberikan akses listrik memadai bagi daerah minim akses listrik yang terletak di dekat laut. Di kota besar dan menengah, listrik bertenaga hidrogen ini dapat digunakan sebagai fuel cell untuk pengoperasian data center yang memiliki peranan penting pada era revolusi industri 4.0 ini. Karena segudang manfaatnya, fuel cell bertenaga hidrogen ini disebut-sebut sebagai sumber energi masa depan oleh kementrian ESDM. 

Menelisik Prospek Pembangkit Listrik Tenaga Thorium

Indonesia merupakan negeri yang sangat kaya sumber daya alam. Berbagai mineral berharga seperti emas, perak, intan, hingga thorium dapat ditemukan di Indonesia. Potensi kandungan thorium Indonesia diperkirakan mencapai 270 ribu ton, yang banyak terdapat di Bangka Belitung, Kalimantan Barat, dan Sulawesi Barat. Thorium merupakan salah satu unsur radioaktif alam, yang dapat digunakan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN).

Sampai saat ini, banyak orang yang cenderung antipati ketika mendengar nama PLTN. Mulai dari yang menganggap PLTN memerlukan biaya mahal, tidak ramah lingkungan, hingga menimbulkan bencana besar seperti di Chernobyl, Ukraina. Padahal, Menteri ESDM Arifin Tasrif mengatakan bahwa konstruksi PLTN seharusnya dilakukan pada rentang waktu 2020-2025 sesuai dengan Peraturan Pemerintah Nomor 14 Tahun 2015 tentang Rencana Induk Pembangunan Industri Nasional.

Gambar 10. Pembangkit Listrik Tenaga Thorium
(Sumber: Batan)

Padahal, jika dilakukan dengan SOP yang tepat, energi nuklir yang dihasilkan dari thorium dapat menjadi pembangkit listrik ramah lingkungan yang efisien dan aman. Untuk meminimalisir biaya instalasi dan pemeliharaan, Reaktor Modular Kecil (SMR) merupakan solusi tepat bagi Indonesia. SMR dapat dikirim menggunakan truk ataupun kereta api ke tempat tujuan. Perusahaan energi dapat memesan hanya 1 maupun 2 unit SMR, atau mereka bisa memesan hingga sebanyak 12 unit yang bisa di integrasikan bersama sama dalam satu area yang diperkirakan mampu mensuplai kebutuhan listrik satu kota kecil.

Pembangunan 12 unit SMR hanya menghabiskan dana sebesar $3 miliar dan waktu 3 tahun dalam pembangunannya jauh lebih murah dibandingkan membangun satu reaktor nuklir skala besar yang memerlukan anggaran hingga $10 miliar dan waktu pembangunan hingga 10 tahun,

Listrik yang dihasilkan dari SMR dapat disuplai selama 24 jam sehari sepanjang tahun, tanpa terpengaruh kondisi cuaca dan tidak memerlukan back-up dari sumber energi lain. Faktor kapasitas reaktor SMR lebih besar dari pembangkit listrik tenaga surya dan angin. Selain itu, SMR bertenaga thorium beroperasi pada tekanan atmosferik, tidak ada gas hidrogen yang dapat meledak, lebih bersih, lebih murah dengan limbah nuklir yang dihasilkan lebih sedikit.

Pembangkit listrik tenaga throrium cocok diterapkan pada daerah yang memiliki banyak cadangan thorium seperti Bangka Belitung dan Kalimantan Barat, terutama yang masih minim akses listrik dari PLN, untuk menunjang kegiatan ekonomi digital.

Hasil Akhir Revolusi Energi 4.0: Smart-Grid System untuk Indonesia

Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0

Gambar 11. Smart-Grid System Listrik Masa Depan Indonesia
(Sumber: BPPT)

Jika pemanfaatan berbagai sumber energi di Indonesia dapat berjalan optimal, kedepannya, sistem listrik canggih untuk revolusi industri 4.0 dapat diterapkan secara menyeluruh di Indonesia. Listrik canggih tersebut disebut smart-grid system. Smart-grid system adalah jaringan listrik cerdas yang dapat mengintegrasikan kegiatan dari semua pengguna, mulai dari pembangkit sampai ke konsumen agar dapat menyalurkan listrik dengan aman & merata, efisien, berkelanjutan, dan ekonomis.

Hingga saat ini, pengelolaan energi listrik hanya berjalan satu arah saja, artinya suplai listrik hanya didapat dari PLN yang diteruskan ke rumah-rumah. Dengan teknologi Smart-Grid ini, pengelolaan listrik dapat berjalan dua arah yang mana pemilik rumah dapat mengontrol penggunaan energi listrik mereka dan nantinya apabila terdapat surplus dari energi listrik maka dapat dijual kepada PLN.

Smart-grid system dapat mengontrol pengeluaran atas daya listrik yang dihasilkan setiap hari. Alasannya, smart-grid system memiliki empat komponen utama: pembangkit, kontrol, komunikasi, dan aplikasi. Hal itu nantinya akan dapat menghemat penggunaan listrik di rumah-rumah. Smart-grid system dapat berperan sebagai teknologi sensor dan pengukuran secara real-time atas produk elektronik yang kita gunakan sehari-hari. Sistem ini juga akan dapat terkoneksi dengan smartphone untuk penggunaan yang lebih praktis.

Aksi Nyata untuk Mewujudkan Revolusi Energi 4.0

Gambar 12. Anak Muda Harus Solutif untuk Hadapi Industri 4.0, Seperti Nasihat Bu Tejo
(Sumber: IDNTimes)

Dadi wong ki mbok sing solutip, begitu nasihat Bu Tejo dalam film “Tilik” yang tengah booming, maka, sebagai generasi millennial, saya harus berkontribusi dalam mewujudkan revolusi energi 4.0 agar Indonesia siap berkompetisi pada era industri 4.0. Kontribusi lain yang saya lakukan (selain yang telah saya sebutkan pada beberapa poin sebelumnya) adalah belajar mengenai energi, industri, dan penerapannya sejak duduk di bangku kuliah secara mendalam, agar saya dapat menerapkan ilmu yang saya peroleh secara mendalam. Ilmu yang saya dapatkan selama kuliah saya bagikan dalam bentuk artikel sederhana pada blog pribadi saya dan beberapa media sosial seperti Medium, Facebook, twitter, dan Quora, untuk memberikan edukasi kepada masyarakat, khususnya anak muda mengenai perananan energi pada era industri 4.0 dan pentingnya inovasi energi di Indonesia.

Hal sederhana lainnya yang saya lakukan adalah berpartisipasi aktif dalam upaya penghematan energi bernama “potong 10%” yang diinisiasi Kementrian ESDM. Saya mematikan perangkat listrik yang tidak terpakai, segera mencabut charger ponsel yang telah terisi penuh, meminimalisir penggunaan AC, serta menggunakan peralatan listrik yang hemat energi. Meski terdengar sepele, dampak positif yang ditimbulkannya luar biasa. Contohnya, charger ponsel yang tidak dicabut dari colokan mengkonsumsi 1 watt setiap jamnya. Jika seluruh warga Jabodetabek lupa mencabut charger ponsel mereka, energi yang terbuang berjumlah 96.000 kWh yang cukup untuk menerangi 755 rumah. Dengan menghemat energi, energi yang kita gunakan dapat dialihkan sebagai kebutuhan energi di daerah lain untuk memberi kesempatan kepada saudara kita agar mendapatkan akses listrik.

Upaya mewujudkan revolusi energi 4.0 juga saya lakukan dengan memasang on grid solar power system di rumah saya untuk menghasilkan listrik dari tenaga surya yang ramah lingkungan. On grid solar power system terhubung dengan listrik PLN (meteran tenaga surya), sehingga menyebabkan perhitungan pengurangan konsumsi daya. Secara umum hampir semua inverter memiliki monitoring system yang cangih. Pada display nya, daya yang diserap oleh panel surya tersebut ditampilkan secara live. Sedangkan data lain seperti hasil produksi listrik harian (baik berupa total maupun rata-rata) juga terbaca.

Pemasangan on grid solar power system di rumah dapat menghemat listrik secara signifikan. Dalam sehari, saya dapat menghemat daya sebesar 5.4 Kwh dan mengurangi biaya listrik sebesar 8000 rupiah. Dalam sebulan, saya berhemat sebesar 240 ribu rupiah dan dalam setahun saya dapat berhemat hingga 2,88 juta rupiah.

Terakhir, saya dipercaya untuk terlibat dalam proyek mini LNG yang akan beroperasi di Bojonegoro, Jawa Timur. Mini LNG akan digunakan untuk pasokan LNG untuk pembangkit listrik skala kecil, yang biaya operasionalnya lebih murah dari plant LNG skala besar. Proyek ini masih dalam tahap perancangan design (FEED) dan bertujuan untuk meningkatkan akses listrik dan menggerakkan ekonomi daerah di Bojonegoro.
 

Bersama Menuju Revolusi Energi 4.0

Dalam menghadapi Revolusi Industri 4.0, seharusnya pemerintah menyiapkan perencanaan pada sektor energi, yang merupakan penyokong industri. Negara tidak bisa hanya mengandalkan APBN atau BUMN untuk menggerakkan sektor energi, oleh karena itu investasi dari swasta menjadi faktor andalan untuk pengembangan energi.

Faktor pendorong investasi adalah adanya berbagai kemudahan seperti, iklim bisnis yang mendukung, kepastian regulasi, pendanaan, risiko yang terukur, dan yang terpenting adalah tingkat keekonomian proyek. Sebab, investor perlu mengetahui proyeksi waktu pengembalian modal dan target laba.

Pemerintah, perusahaan, investor, teknokrat, akademisi dan masyarakat lokal harus bahu-membahu dalam mengelola potensi energi yang sesuai dengan ketersediaan di daerah masing-masing. Salah satu bentuk kerja sama yang dapat dilakukan adalah, aparat desa dapat bekerja sama dengan universitas atau perusahaan swasta yang terletak satu provinsi untuk mengembangkan teknologi sederhana dalam mengembangkan potensi energi di daerahnya.

Edukasi juga harus dilakukan untuk mewujudkan revolusi energi 4.0. Edukasi mengenai manfaat penghematan energi dapat dilakukan mulai dari siswa sekolah dasar. Agar masyarakat mengetahui manfaat energi fosil bersih, energi baru, dan energi terbarukan, edukasi dapat dilakukan melalui media cetak, media online, dan event-event tertentu

Jika revolusi energi 4.0, dijalankan dengan baik dengan cara memanfaatkan dan mengelola berbagai sumber energi di Indonesia menggunakan teknologi digital, maka pasokan listrik yang dibutuhkan untuk menggerakkan kegiatan ekonomi dan aktivitas lain dapat tersedia secara menyeluruh. Ketersedian listrik yang memadai menjadikan persebaran informasi di seluruh negeri dengan penggunaan komputer dan beragam alat multimedia lainnya menjadi lebih merata.

Selain manfaat ekonomi, revolusi energi 4.0 juga berperan dalam pelestarian lingkungan melalui pengurangan emisi gas rumah kaca dan pengelolaan limbah industri/pertanian yang tepat guna. Dengan revolusi energi 4.0, Indonesia siap untuk menjawab tantangan dan menjadi kekuatan ekonomi dunia di era industri 4.0

 

Referensi:

  • Bassuoni, A. et. al. (2018). Hydrogen and freshwater production from sea water. International Journal of Hydrogen Energy.

  • Davis, Jonathan. et. al. (2018). Floating membraneless PV-electrolyzer based on buoyancy-driven product separation. International Journal of Hydrogen Energy.

  • Dewi, Eniya Listiani. (2011). Potensi Hidrogen sebagai Bahan Bakar untuk Kelistrikan Nasional. BPPT.

  • Franco, Alessandro. (2009) The Future Challenges for Clean Coal Technologies: Joining Efficiency Increase and Pollutant Emission Control. Energy.

  • Goel, P., Datta, A., & Mannan, M. S. (2017). Application of big data analytics in process safety and risk management. 2017 IEEE International Conference on Big Data (Big Data). 

  • Indonesia Energy Outlook (2019). Sekretariat Jenderal Dewan Energi Nasional (DEN).

  • IRENA. (2012). Biomass for Power Generation. Vol 1: Power Sector

  • Mehos, Mark. (2017). Concentrating Solar Power (CSP) Overview. National Renewable Energy Laboratory.

  • Oktadiansyah. (2012). PLTN Berifisiensi Tinggi dengan Kombinasi Teknologi Reaktor Thorium Fluoride dan Siklus Brayton Tertutup. Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V.

  • Schipperijn, Peter. et. al. (2009). Automated, "By Exception" Well Surveillance: A Key to Maximizing Oil Production. Onepetro.

  • Susatyo, Anjar. (2009). Implementasi Teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Kapasitas 30 kW di desa Cibunar Kabupaten Tasikmalaya Jawa Barat. Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009.

  • Yu, Luo. et. al. (2019). Non-noble metal-nitride based electrocatalysts for high-performance alkaline seawater electrolysis. Nature Communications.

  • https://www.antaranews.com/berita/1565100/ika-upi-pandemi-covid-19-semakin-mempercepat-revolusi-industri-40

  • https://moneter.id/57444/strategi-energi-4-0-hadapi-tantangan-industri-4-0

  • http://ebtke.esdm.go.id/post/2015/01/09/753/25.plts.untuk.pulau.terluar

  • https://www.mckinsey.com/industries/oil-and-gas/our-insights/a-new-operating-model-for-well-organizations


*****

Artikel ini diikutsertakan dalam Lomba Karya Jurnalistik 2020 kategori Blogger yang diselenggarakan oleh Kementerian ESDM. Tautan artikel ini telah dibagikan melalui akun Quora, twitter, dan LinkedIn pribadi milik penulis.

Seluruh sumber gambar yang ditampilkan pada artikel ini telah dicantumkan pada masing-masing gambar.


Belum ada Komentar untuk "Revolusi Energi 4.0 untuk Menjawab Tantangan Industri 4.0"

Posting Komentar

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel