Shannon-Wiener Index (SWI) sebagai Indikator dari Diversifikasi Pembangkit dan Tingkat Keamanan Energi Listrik Nasional

Shannon-Wiener Index (SWI) as Indicator of Power Plants Diversity and National Electrical Energy Security

Pendahuluan.

Kondisi Pemerintah yang semakin kewalahan dalam mempertahankan subsidi bagi BBM, dan semakin meningkatnya  jumlah BBM yang harus diimpor, telah memunculkan wacana untuk mengakhiri subsidi tersebut.  Memang benar bahwa subsidi pada akhirnya harus dihentikan, namun bagaimana caranya agar kebutuhan energi, khususnya energi listrik, akan tetap terjamin ketersediaannya secara berkelanjutan?

Usia sumur-sumur minyak dalam negeri rata-rata telah lebih dari 30 tahun dan beberapa diantaranya bahkan lebih tua, serta telah berkurang volumenya.  Kondisi ini tidak hanya terjadi di Indonesia saja, melainkan juga terjadi di negara-negara produsen minyak bumi lainnya.  Marion King Hubbert, dengan Hubbert’s Predictionnya, pada tahun 1971 meramalkan bahwa puncak produksi minyak bumi secara global terjadi pada tahun 2010, dan selanjutnya akan bergerak menurun (J.R. Fanchi, 2005).  Bagi Indonesia, menurunnya produksi minyak domestik bahkan sudah dimulai sejak tahun 1997 (baca di http://www.eia.doe.gov/cabs/Indonesia/Oil.html).  Mengingat laju pertumbuhan penduduk dan aktifitas ekonomi nasional yang terus berkembang, kebutuhan akan energi pun akan semakin meningkat pula.

Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) banyak dilakukan di negara-negara Eropa, Amerika Serikat, Jepang, dan beberapa negara Asia.  Akan tetapi, cukup banyak catatan yang menyebutkan kegagalan operasi yang berisiko terhadap bocornya radiasi nuklir ke lingkungan di sekitarnya (dapat dibaca pada  http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_accidents_by_country, diunduh 9/9/2010).  Kecelakaan atau tragedi PLTN Fukushima I di Jepang, yang diakibatkan oleh gempa dan terjangan gelombang Tsunami, telah menyadarkan dunia bahwa PLTN bukan solusi alternatif yang aman dalam mengatasi krisis energi dunia.

Artikel ini mengangkat sebuah indikator yang bernama Shannon-Wiener Diversity Index, yang dapat dimanfaatkan untuk mengukur tingkat keamanan suplai  energi sebuah negara melalui diversifikasi sumber-sumber energi alternatif yang dimilikinya.

Shannon-Wiener Index.

Shannon-Wiener Index (SWI), yang memperoleh sebutan “Mother of all Models”, diperkenalkan untuk pertama kalinya oleh Claude Shannon pada tahun 1948 lewat artikelnya yang berjudul “The Mathematical Theory of Communication”, yang dimuat di Bell System Technical Journal edisi Juli dan Oktober. Index tersebut sangat penting dalam mendukung konsep-konsep dari sumber informasi, pesan, pemancar, sinyal, saluran, noise, penerima, maksud/tujuan informasi, probabilitas kesalahan, koding, decoding, kecepatan informasi, kapasitas saluran, dll.  Kini, SWI adalah satu dari beberapa index keanekaragaman dalam pengukuran data berkategori, namun tetap populer dan relevan.

Di dunia keteknikan dan matematika, index ini lebih dikenal dengan sebutan Shannon Theory.

Rumus (mula-mula) Shannon adalah:   C = W log2(1 + S/N) ,

dimana C adalah channel capacity dalam satuan bit/detik,  W adalah bandwidth dalam Hertz, S adalah level sinyal yang melewati bandwidth W dalam watt, dan N adalah noise power dalam watt di dalam bandwidth W.  Terminologi model Shannon-Wiener banyak diadopsi di bidang ilmu-ilmu sosial, psikologi, biologi.

Dalam bidang ketenagalistrikan:

Diversity Index,     H = – Ʃ  (pln pi) ,

dan

Evenness,   EH/ln S

dimana H adalah SWI,  EH  adalah Kesepadananpadalah proporsi pembangkitan listrik dengan bahan bakar jenis terhadap jumlah total pembangkit, dan S adalah jumlah jenis pembangkit.

Angka SWI yang tinggi mengartikan  semakin besarnya  keanekaragaman sumber  suplai listrik. Angka SWI = 1,0 berarti bahwa sistem suplai listrik sangat bergantung pada satu jenis sumber saja, sedangkan angka  > 2,0 berarti sistem tersebut didukung oleh sejumlah pembangkit yang beraneka jenis sumber energi.   Sementara itu, angka kesepadanan atau evenness terletak antara 0 dan 1.0.  Upaya untuk meningkatkan SWI harus dikontrol dengan menjaga agar angka kesepadanan (evenness) = 1,0, atau sangat mendekati.

Mengukur SWI dari Sistem Kelistrikan di Indonesia.

Pembangkitan energi listrik di Indonesia didominasi oleh  bahan bakar fossil, yaitu: batubara, minyak diesel dan gas, dimana ketiganya merupakan sumber utama emisi karbon dioksida. Solusi dalam mengatasi krisis bahan bakar fossil yang telah dilakukan oleh negara-negara industri sejak pertengahan tahun 1970-an, adalah dengan melakukan “penganekaragaman sumber energi sebagai pengganti bahan bakar fossil”. Keanekaragaman itu sendiri  mengandung tiga sifat di dalamnya. Variasi, yang mengacu pada jumlah kategori, dimana jumlah yang dipertanyakan itu dipilah-pilah (misalnya: gas, batubara, angin, air, dll).  Seimbang, yang mengacu pada pola dari pemilahan dari jumlah tersebut pada kategori yang relevan. Dan akhirnya, perbedaan, yang mengacu pada sifat alami dan derajat perbedaan dari masing-masing kategori terhadap yang lain.  Sebagai contoh, pembangkitan listrik dengan batubara dan gas lebih dekat hubungannya (dari sisi harga bahan bakar) dari pada dengan angin dan air.

Kerangka kerja untuk menaksir keberlanjutan suplai energi di sektor kelistrikan, menurut World Energy Council (WEC),  didasarkan pada tiga obyektif, yaitu: (a) accessibility, (b) availability, dan (c) acceptability. Diversity index, dalam hubungannya dengan keberlanjutan suplai energi (sustainability of energy supply), juga dapat menjadi indikator keamanan energi nasional (national energy security), khususnya untuk mengukur availability.

 

i

Jenis
Pembangkit

Jumlah  Pembangkit

Kapasitas Daya
Total (MW)

pi

ln pi

pi ln pi

1 PLTU Batubara

11

7.757

0,3018

-1,1980

-0,3616

2 PLT Gas

4

2.234

0,0869

-2,4430

-0,2123

3 PLT Panas Bumi

4

5.496

0,2138

-1,5427

-0,3298

4 PLT Air

56

10.110

0,3933

-0,9332

-0,1444

5 PLT Mikrohidro

2100

87

0,0034

-5,6840

-0,0193

6 PLT Surya

1220

18,3

0,0007

-7,2644

-0,0051

7. PLT Angin

20

1,4

0,0001

-9,2103

-0,0009

Jumlah Total

25.703,7

SWI

1,0734

 

Jika kita asumsikan sistem pembangkit listrik di Indonesia memiliki komposisi sebagaimana pada  Tabel di atas, kita peroleh:

SWI (berdasarkan kapasitas daya dari setiap jenis pembangkit) = 1,0734

Kesepadanan atau evenness  = 0,5516 .

Dari hasil perhitungan yang diperlihatkan di dalam Tabel di atas, SWI menunjukkan angka 1,0734, yang berarti sistem energi listrik negara kita masih sangat mengandalkan pada PLTU Batubara meskipun jumlah PLTU Batubara (11) jauh lebih kecil dari pada PLT Mikrohidro (2100) dan PLT Surya (1220).  Keamanan energi nasional, dalam wujud keberlanjutan suplai energi listrik, baru dikatakan kokoh apabila SWI menunjukkan angka > 2,0.  Angka ini dapat dicapai melalui diversifikasi sumber-sumber energi listrik.  Meskipun data pada kolom 3 pada Tabel di atas telah memperlihatkan keanekaragaman jenis pembangkit listrik, namun belum lengkap karena angka kesepadanan-nya (evenness)  hanya 0,5516 dalam kontribusi daya listrik dari setiap jenis pembangkitnya.  Meskipun SWI < 2,0  namun apabila angka kesepadanannya telah mendekati 1,0 ,  sistem  sudah berada pada trek yang benar di dalam menuju ke  kondisi keanekaragaman pembangkit yang tepat dan berimbang.   Sebaliknya,  suplai listrik yang hanya berasal dari 1 jenis pembangkit saja,  akan memiliki SWI = 0.

Karena formula index ini untuk mengukur suatu konsep yang samar-samar namun merupakan sifatnya, maka cukup sulit untuk menjelaskan implikasi dari nilai-nilai yang berbeda-beda tersebut secara tepat.  Akan tetapi, kita dapat mengetahui indikasinya lewat tabel berikut ini:

Jumlah jenis
pembangkit

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

SWI

0

0,69

1,10

1,39

1,61

1,79

1,95

2,08

2,20

2,30

 

Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa penggantian bahan bakar fossil hanya dapat dilakukan melalui diversifikasi sumber-sumber energi yang bersifat terbarukan dan rendah emisi karbon.  Namun proses diversifikasi tersebut harus memperhatikan kesepadanan dalam kapasitas daya yang dihasilkan oleh setiap jenis pembangkitnya.  Angka SWI > 2,0 akan mengindikasikan bahwa sistem ketenagalistrikan tersebut memilki aneka sumber energi, dan tidak ada dari antara mereka yang berperan dominan.  Sistem dengan angka SWI > 2,0 dianggap telah memiliki tingkat keamanan yang kuat dalam  pasokan listrik, karena seandainya terjadi kelangkaan stock dari salah satu jenis bahan bakar pada sistem pembangkitan tersebut, tidak akan mengganggu kontinyuitas suplai listrik ke konsumen.

4 Komentar

Filed under Carbon Mitigation, CCS, Coal Fired Power Plants, Energy Security, Power Generation, Energy Efficiency and Policy, Tariffs, Renewable Energy, The Economics of Climate Change

4 responses to “Shannon-Wiener Index (SWI) sebagai Indikator dari Diversifikasi Pembangkit dan Tingkat Keamanan Energi Listrik Nasional

  1. Informasi ini cukup penting untuk para perencana dan penentu keputusan di Indonesia, semoga bermanfaat……..

    • Terima kasih Broer Bahang atas komentarnya.
      Jika ada aplikasi yang menggunakan formula tadi di bidang keilmuan Broer Bahang, silakan dimunculkan lewat comment blog ini agar memperkaya wawasan kita semua.
      Sekali lagi terima kasih banyak.

      Salam,
      Atmonobudi S.

  2. Agustinus

    Sodara sebenarnya Nilai Atau angka Mutlak yang ditetapkan dalam rumus Shannon wienner berapa?

    • Dear Bapak Agustinus.

      Terima kasih atas tanggapan Bapak Agustinus.

      Harga mutlak dari Shannon Wiener Index terjadi apabila seluruh beban listrik ditanggung bersama oleh semua jenis pembangkit yang ada di Indonesia secara merata. Misalkan, total beban listrik kita adalah sebesar 25.000 megawatt dan ditanggung 5 jenis pembangkit listrik (pltu, plta, plt surya, plt panas bumi, dan plt gelombang laut). SWI tertinggi akan terjadi apabila masing-masing jenis pembangkit tsb kapasitas dayannya sebesar 5.000 megawat. Namun akan lebih baik, dalam memastikan akan tingkat keamanan energi nasional, bila SWI tersebut diikuti dengan angka kesepadanan/eveness yang semakin mendekati 1,0 .

      Demikian penjelasan yang dapat saya sampaikan.

      Salam,
      Atmonobudi S.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s