Panduan investasi "Undergrounding Transmission and Distribution Lines" yang diterbitkan oleh Departemen Energi AS pada September 2024 menawarkan tinjauan menyeluruh tentang salah satu strategi utama dalam meningkatkan ketahanan jaringan listrik. Dokumen ini menyajikan analisis komprehensif mengenai keuntungan, kerugian, biaya, dan manfaat dari memindahkan sistem transmisi dan distribusi listrik dari atas tanah ke bawah tanah sebagai upaya untuk melindungi infrastruktur penting dari berbagai ancaman alam.
Perkembangan Sistem Bawah Tanah di Amerika Serikat
Berdasarkan data yang disajikan dalam laporan ini, terdapat peningkatan signifikan dalam penerapan sistem distribusi listrik bawah tanah di Amerika Serikat. Persentase total panjang jalur distribusi listrik bawah tanah meningkat dari 18% pada 2009 menjadi sekitar 20% pada 2023. Meskipun demikian, penerapan sistem transmisi bawah tanah untuk tegangan tinggi masih sangat terbatas, dengan hanya sekitar 0,5% dari total panjang jalur untuk kapasitas 200 kV atau lebih tinggi yang dipasang di bawah tanah hingga tahun 2009.
Teknik Konstruksi Utama:
Panduan ini mengidentifikasi dua teknik konstruksi utama yang digunakan dalam proyek-proyek pengalihan jaringan ke bawah tanah:
- Sistem Parit (Trenching): Melibatkan penggalian dengan lebar dan kedalaman yang sesuai, persiapan dasar parit dengan material pasir atau semen pilihan, pemasangan komponen infrastruktur, dan penimbunan kembali atau penutupan dengan pelindung yang stabil secara termal.
- Sistem Terowongan (Tunneling): Digunakan di lokasi-lokasi di mana teknik penggalian parit sulit diterapkan. Memanfaatkan mesin pengeboran dan penggalian untuk menciptakan terowongan dengan kedalaman dan diameter yang sesuai untuk instalasi jaringan.
Keuntungan Utama Sistem Bawah Tanah
Peningkatan Keandalan dan Ketahanan:
Keuntungan utama dari sistem transmisi dan distribusi bawah tanah adalah berkurangnya kerentanan terhadap gangguan akibat cuaca ekstrem dan kebakaran hutan. Penelitian dari Stanford menemukan bahwa peningkatan 10% dalam sistem jalur bawah tanah berkorelasi dengan penurunan 14% dalam durasi gangguan tahunan di seluruh AS.
Studi Kasus Keberhasilan:
- Wisconsin Public Service Commission (WPSC):
- Periode: 2012-2021
- Hasil: 95% peningkatan kinerja dalam SAIDI (pengurangan 137 menit dibandingkan dengan sebelum proyek) selama badai.
- Florida Power & Light (FP&L):
- Periode: Sampai 2017
- Hasil: Tingkat pemadaman hanya 4% selama Badai Irma pada 2017, dibandingkan dengan 24% untuk sistem overhead yang tidak diperkuat.
- Virginia Electric and Power Company (VEPC):
- Periode: 2016-2022
- Hasil: 99% peningkatan SAIFI setelah penyelesaian proyek; 27% pengurangan waktu pemulihan sistem selama badai salju Januari 2022; perkiraan kerugian GDP yang dihindari sebesar $270.000 hingga $3,6 juta selama badai guntur Juni 2016.
- Pacific Gas & Electric (PG&E):
- Hasil: Proyeksi pengurangan risiko kebakaran sebesar 99% di area yang terdampak.
- Studi di Inggris dan Montreal, Kanada:
- Periode: 1990-an dan 2000-an
- Hasil: Menghindari kerugian nilai properti real estate sekitar sebesar ~5% - ~20%.
Tantangan dan Kerugian
Meskipun memberikan banyak manfaat, sistem bawah tanah juga memiliki beberapa kerugian signifikan:
- Biaya Langsung yang Lebih Tinggi: Biaya material, tenaga kerja, dan administrasi untuk sistem bawah tanah jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem overhead, terutama untuk sistem transmisi.
- Waktu Perbaikan yang Lebih Lama: Meskipun tingkat kegagalan lebih rendah, perbaikan sistem bawah tanah umumnya memakan waktu lebih lama karena kesulitan dalam mengakses jalur dan menemukan titik kegagalan. Sebagai contoh, dalam tiga badai pada 2016-2017, CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index) Duke Energy Florida untuk jalur bawah tanah melebihi jalur overhead sebesar 5-46%.
- Masa Pakai yang Lebih Pendek: Sistem bawah tanah umumnya memiliki masa pakai yang lebih pendek dibandingkan dengan sistem overhead, dengan perkiraan berkisar antara 20-60% lebih pendek (20-40 tahun dibandingkan dengan 30-50 tahun). Hal ini disebabkan oleh faktor-faktor seperti penumpukan panas berlebihan yang menyebabkan degradasi material isolasi kabel dan kerentanan terhadap kelembaban yang dapat menyebabkan korosi.
- Risiko dari Banjir dan Gempa Bumi: Tergantung pada lokasi, jalur transmisi dan distribusi bawah tanah mungkin berisiko terhadap banjir, termasuk banjir karena kenaikan permukaan air laut dan gelombang badai. Sistem bawah tanah juga dapat rentan terhadap kerusakan kabel di lokasi yang rawan gempa bumi.
Analisis Biaya
Biaya sistem bawah tanah bervariasi secara signifikan tergantung pada lokasi, detail teknis, dan utilitas. Biaya umumnya lebih tinggi untuk sistem transmisi dibandingkan dengan sistem distribusi (sekitar 3 hingga 10 kali lebih tinggi untuk konstruksi baru, dan 1,5 hingga 5 kali lebih tinggi untuk konversi).
Contoh Biaya Konversi dari Overhead ke Underground:
- Edison Electric Institute (sekitar 2013):
- Urban: $0,54 - $12 juta/mil (USD 2013)
- Rural: $1,1 - $11 juta/mil (USD 2013)
- Suburban: $1,1 - $6 juta/mil (USD 2013)
- New Hampshire Electric Co-op (2009):
- Urban (34,5 kV): $1,43 juta/mil
- Rural (34,5 kV): $0,99 juta/mil
- Urban (15 kV): $2,88 juta/mil
- Rural (15 kV): $1,78 juta/mil
- Urban (1 & 2 Phase): $1,15 juta/mil
- Rural (1 & 2 Phase): $0,9 juta/mil
- Pacific Gas & Electric (2023-2026):
- $2,97 juta/mil (USD 2019)
- Virginia Electric & Power Company (2016-2022):
- Rural distribution: $0,48 juta/mil (USD nominal rata-rata selama bertahun-tahun)
- Wisconsin Public Service Corporation (2012-2021):
- Rural distribution: $0,16 juta/mil (USD nominal rata-rata selama bertahun-tahun)
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Biaya dan Manfaat
Faktor Lingkungan: Biaya dapat secara signifikan lebih tinggi atau manfaat dapat berkurang untuk proyek-proyek bawah tanah di lokasi di mana faktor lingkungan meningkatkan kompleksitas proyek. Konstruksi baru di area lahan basah atau bekas lahan basah, misalnya, dapat mempersulit proyek bawah tanah dan menambahkan persyaratan sistem untuk mengurangi risiko genangan. Faktor geologis juga dapat membatasi penerapan sistem bawah tanah di beberapa area.
Manfaat vs Biaya Langsung: Manfaat dari sistem bawah tanah mungkin lebih besar daripada biaya langsung. Beberapa utilitas memperhitungkan biaya yang dihindari pelanggan atau manfaat sosial seperti kerugian produk domestik bruto negara bagian atau regional yang dihindari, atau dampak estetika, dalam penilaian konversi bawah tanah. Lainnya melakukan "strategic undergrounding", misalnya, untuk mengurangi risiko kebakaran hutan dan menghindari kebutuhan untuk pemutusan daya demi keselamatan publik.
Perbandingan dengan Penguatan Sistem Overhead: Dalam beberapa kasus, biaya langsung konversi bawah tanah mungkin tidak jauh berbeda dari biaya penguatan sistem overhead untuk menghadapi cuaca ekstrem.
Implikasi untuk Kebijakan dan Perencanaan
Panduan ini menyediakan dasar yang kuat untuk pembuat kebijakan, regulator, dan utilitas dalam mempertimbangkan investasi dalam sistem transmisi dan distribusi bawah tanah sebagai bagian dari strategi ketahanan infrastruktur kritis mereka. Beberapa pertimbangan penting meliputi:
- Pendekatan Strategis: Mengidentifikasi segmen jaringan yang paling rentan terhadap gangguan dan memprioritaskan mereka untuk konversi dapat mengoptimalkan manfaat investasi.
- Analisis Biaya-Manfaat Komprehensif: Memasukkan manfaat sosial yang lebih luas, seperti pengurangan kerugian ekonomi dan peningkatan nilai properti, dalam evaluasi kelayakan ekonomi proyek.
- Pertimbangan Geografis dan Geologis: Menyesuaikan pendekatan berdasarkan kondisi lokal, termasuk risiko bencana alam dan karakteristik geologis.
- Integrasi dengan Strategi Ketahanan yang Lebih Luas: Menggabungkan sistem bawah tanah dengan tindakan ketahanan lainnya, seperti mikrojaringan dan teknologi smart grid, untuk meningkatkan ketahanan sistem secara keseluruhan.
Kesimpulan
Panduan investasi "Undergrounding Transmission and Distribution Lines" yang diterbitkan oleh Departemen Energi AS menyediakan analisis mendalam tentang potensi dan tantangan memindahkan sistem transmisi dan distribusi listrik ke bawah tanah. Meskipun biaya awalnya tinggi, bukti dari berbagai studi kasus menunjukkan bahwa investasi ini dapat memberikan peningkatan signifikan dalam keandalan dan ketahanan jaringan, khususnya dalam menghadapi bencana alam dan cuaca ekstrem.
Untuk utilitas dan pembuat kebijakan, pendekatan selektif dan strategis terhadap sistem bawah tanah, dengan mempertimbangkan faktor-faktor geografis, ekonomi, dan risiko spesifik, dapat menjadi komponen penting dari strategi ketahanan yang komprehensif. Dengan meningkatnya frekuensi dan intensitas peristiwa cuaca ekstrem dan ancaman lainnya terhadap infrastruktur kritis, pertimbangan mengenai sistem bawah tanah menjadi semakin relevan dalam perencanaan sistem energi masa depan.
Sementara sistem bawah tanah bukanlah solusi universal untuk semua tantangan dalam distribusi dan transmisi listrik, mereka mewakili alat penting dalam toolkit ketahanan yang dapat, bila diterapkan secara tepat, secara signifikan meningkatkan keandalan dan keamanan pasokan listrik dalam menghadapi gangguan.
Sumber: U.S. Department of Energy, Grid Deployment Office. (2024). Undergrounding Transmission and Distribution Lines: Resilience Investment Guide. September 2024.