Afrika Selatan menghadapi putaran pemadaman listrik meskipun janji dari utilitas listrik Afrika Selatan, Eskom, bahwa itu akan tetap menyala. Kerusakan tak terduga dan pemeliharaan terjadwal di berbagai pembangkit listrik telah disalahkan atas berkurangnya kapasitas pembangkitan. Ini telah membahayakan stabilitas jaringan listrik nasional. Karena ini mempengaruhi semua orang di negara ini, The Conversation Africa mengundang Thinus Booysen dan Arnold Rix untuk menjelaskan apa itu jaringan listrik dan apa yang membuatnya tetap stabil – atau tidak.
Apa itu jaringan listrik?
Grid terdiri dari tiga blok bangunan: pembangkitan, transmisi dan distribusi.
Pembangkit terdiri dari pembangkit listrik (atau pembangkit) yang menghasilkan listrik. Contohnya adalah pembangkit listrik Kusile dan Medupi yang baru dibangun. Afrika Selatan memiliki kapasitas pembangkitan sekitar 58 GW – cukup untuk menyalakan 26 juta ketel secara bersamaan – sebagian besar terdiri dari pembangkit listrik tenaga batu bara Eskom. Bagian Eskom dalam hal ini adalah kapasitas pembangkit sebesar 44 GW, di mana 38 GW di antaranya berasal dari pembangkit listrik tenaga batu bara.
Transmisi terdiri dari 28.000 km saluran tegangan tinggi yang mengangkut listrik pada tingkat tegangan tinggi (seperti 400 kV atau 765 kV) ke kota-kota besar dan kecil.
Di sana, ia bercabang ke 325.000 km jalur tegangan rendah yang mendistribusikan listrik ke rumah dan bisnis. Sebagai perbandingan, Selandia Baru memiliki 150.000 km untuk sepersepuluh dari populasi Afrika Selatan dan Inggris memiliki lebih dari 800.000 km.
Oleh karena itu, jalur transmisi dan jalur distribusi menghubungkan pembangkit dan pengguna dalam jaringan yang secara kolektif membentuk grid, yang beroperasi pada frekuensi arus bolak-balik yang disinkronkan sebesar 50Hz.
Semua pembangkit listrik, termasuk pembangkit listrik tenaga batu bara, pembangkit listrik tenaga surya, pembangkit listrik tenaga angin dan pembangkit listrik tenaga air, disinkronkan dan saling berhubungan dengan cara ini. Semua turbin yang berjalan di pembangkit listrik harus berjalan serempak, dan semua sumber terbarukan harus sejalan.
Listrik di colokan rumah juga disinkronkan ke jaringan. Ini termasuk colokan (dan soket lampu) di seluruh negeri dan di luar perbatasan Afrika Selatan di negara-negara tujuan penjualan listrik.
Seperti detak jantung, osilasi 50 Hz ini membuat grid tetap hidup. Ini memungkinkan tenaga listrik mengalir dari berbagai pembangkit listrik dan menyebar ke seluruh negeri ke tempat-tempat yang membutuhkannya.
Apa yang mengancam stabilitas di grid?
Ketika generasi tidak dapat memenuhi permintaan.
Sayangnya, karena tunggakan pemeliharaan pabrik Eskom yang lebih tua dan salah urus selama pengembangan pabrik baru, kapasitas pembangkitan Eskom sering menyusut. Dengan usia pabrik rata-rata 40 tahun, kerusakan dan pemeliharaan telah menyebabkan kerugian sebesar 20 GW dalam kapasitas pembangkitan.
Baca lebih lajut:
Pasokan listrik Afrika Selatan: apa yang membuat saklarnya tersandung
Ada dua cara untuk memastikan bahwa pasokan melebihi permintaan: mengelola permintaan dan meningkatkan pasokan.
Manajemen permintaan mencakup intervensi efisiensi seperti mengganti pemanas air listrik (geyser) dengan pemanas air panas matahari, mengganti lampu dengan versi hemat energi, atau pendekatan yang lebih langsung seperti mematikan semua pemanas air dengan kontrol riak.
Sayangnya, meningkatkan pasokan adalah proses yang memakan waktu dan modal. Dibutuhkan bertahun-tahun dan miliaran rand untuk membangun pembangkit listrik tenaga batu bara baru. Juga, batu bara adalah alasan mengapa Afrika Selatan adalah salah satu penghasil emisi per kapita terburuk di dunia. Memasang pembangkit listrik terbarukan, seperti matahari atau angin, lebih mudah, lebih cepat, dan lebih murah per unit energi. Tantangannya adalah bahwa energi terbarukan bergantung pada cuaca dan oleh karena itu pembangkitannya tidak dapat diprediksi.
Ketika jumlah daya yang digunakan (permintaan) mulai melebihi jumlah daya yang dihasilkan (pasokan), frekuensi jaringan mulai sedikit turun, karena turbin berjuang untuk mengimbangi. Ini mirip dengan penurunan tekanan darah Anda ketika Anda mulai berolahraga. Jantung Anda, generator dalam tubuh Anda, dengan cepat mulai meningkatkan kecepatan suplai darah untuk menstabilkan tekanan darah dan memasok oksigen di tempat yang dibutuhkan. Jika jantung Anda tidak dapat menahannya, Anda pingsan sebagai mekanisme perlindungan untuk memberi hati Anda kesempatan untuk mengejar dan memulihkan fungsi dalam tubuh Anda.
Jika permintaan listrik mulai melebihi pasokan, kecepatan generator akan turun di bawah 50 Hz dan perlindungan bawaan akan memutuskan generator agar tetap berputar. Ini berarti semakin sedikit pembangkit yang terhubung ke jaringan, sehingga lebih banyak generator yang terputus. Akhirnya semua generator terputus satu per satu karena pasokannya tidak dapat memenuhi permintaan.
Peristiwa cascading seperti ini akan terjadi dengan cepat (detik), meninggalkan jaringan tanpa generasi.
Apa yang terjadi jika itu runtuh?
Ketika tidak ada generasi yang terjadi, jaringan akan runtuh dan terjadi pemadaman. Hal ini pernah terjadi sebelumnya di berbagai negara lain. Misalnya pemadaman listrik 2019 di Argentina menyebabkan 48 juta pengguna tanpa listrik hampir sepanjang hari, sementara 55 juta orang Amerika Utara dibiarkan dalam kegelapan selama dua minggu pada tahun 2003. Contoh-contoh ini dikerdilkan oleh pemadaman listrik tahun 2012 di India, yang memengaruhi lebih dari 400 juta pengguna.
Untuk menghindari runtuhnya jaringan, Eskom, yang mengontrol frekuensi jaringan dari Pusat Kontrol Nasional di Johannesburg, telah menerapkan bentuk manajemen permintaan yang parah untuk situasi di mana permintaan mulai melebihi pasokan. Ini memberlakukan serangkaian pemadaman listrik yang direncanakan – yang disebut pelepasan beban – untuk mengurangi permintaan. Jika situasinya sangat buruk, ia menerapkan pelepasan beban Tahap 4, yang berarti 4GW dari total permintaan dipotong pada jadwal bergulir.
Runtuhnya sistem secara total akan berarti bahwa negara – dan beberapa negara di kawasan ini – akan tanpa listrik untuk waktu yang lama daripada periode 2 hingga 4 jam yang saat ini menjadi norma.
Ini belum terjadi di Afrika Selatan karena manajemen permintaan Eskom yang terkoordinasi dengan baik dan responsif – dan keberuntungan.
Runtuhnya jaringan seperti itu akan membutuhkan pembangkit listrik dihidupkan kembali dalam sinkronisasi dengan 50Hz, yang berarti mereka harus ditingkatkan dan ditambahkan satu per satu. Penyambungan kembali semua generator setelah pemadaman listrik mungkin akan memakan waktu dua minggu atau lebih, meninggalkan sebagian besar negara dan beberapa negara tetangga tanpa listrik selama berhari-hari atau lebih karena pembangkit, dan permintaan kritis yang terbatas, secara bertahap dihidupkan.
MJ (Thinus) Booysen, Profesor Teknik Elektro & Elektronik, Universitas Stellenbosch dan Arnold Rix, Dosen Senior, Teknik Elektro dan Elektro, Universitas Stellenbosch
Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.
Posted By : keluaran hk hari ini 2021
