OPTIMASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASA SAWIT DAN DIESEL GENERATOR di PT. ASTRA AGRO LESTARI MENGGUNAKAN SOFTWARE HOMER Slamet Baktiman
Pembimbing Heri Suryoatmojo, ST, MT, PhD Ir. Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng
KONSUMSI ENERGI LISTRIK • Skenario paling pragmatik dari World Energy Council (WEC), – Pada tahun 2050, konsumsi energi global akan meningkat menjadi dua sampai tiga kali lipat dari konsumsi sekarang. – Konsumsi energi listrik akan tumbuh lebih cepat dari konsumsi energi secara keseluruhan
PERKEMBANGAN HARGA MINYAK DUNIA $140 $130
OIL SHOCK (SURGE)
$120
$100 $90 US$ / barell
Resesi Amerika Serikat
Perang Irak, ekonomi dunia menguat, permintaan meningkat, kapasitas cadangan mengecil, stok terbatas, dll
$110
Awal perang IranIrak
$80
Resesi ekonomi, Non OPEC membanjiri pasar
II
$70
III
S Arabia membanjiri pasar
$60
OPEC memotong Perang produksi, permintaan meningkat Teluk Selesai
$50
I
$40 $30
Revolusi Iran
$20
Invasi Irak ke Perang IranKuwait Irak selesai
Embargo minyak Arab 1973
$10
Serangan 11 Sept, ekonomi melemah, permintaan turun.
Krisis ekonomi Asia, pasokan minyak berlebih
$2008
2007
2006
2005
2004
2003
Pengaruh oil shock tidak signifikan pada negara-negara yang telah menerapkan : 1. Pengembangan energi alternatif (diversifikasi) 2. Efisiensi energi (konservasi) 3. Kebijakan harga energi sesuai mekanisme pasar
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
1980
1979
1978
1977
1976
1975
1974
1973
1972
1971
1970
Source: Modified EIA
KONDISI KETENAGALISTRIKAN INDONESIA • • • • • •
Kapasitas TOTAL INDONESIA 30,320 GW Saluran TRANSMISI 13.594 kms. Kapasitas Trafo Gardu Induk 8.895 MVA. Saluran Distribusi 620.000 kms. Kapasitas Trafo Distribusi 34.000 MVA. Jumlah Pelanggan : 39,2 juta orang. (Data RUPTL PLN 2011)
RASIO ELEKTRIFIKASI
NAD 72,65%
Kategori :
Sumut 85.76%
> 60 % Kaltim 66%
Kalteng 49.87%
Riau + Kepri 63.15%
41 - 60 %
Gorontalo 43.31%
Sulut 61.84%
Kalbar 53.74%
Malut 54.15%
Sumsel 50.75%
Sumbar 68.75%
Sulteng 51%
Babel 69.27%
Jambi 47.03%
Jakarta 100%
Bengkulu 50.64%
Sulsel 60.81% Kalsel 67.38%
Jabar 63.40%
Jateng 63.77%
Jatim 63.67% Jogya 74.37%
2005 Electrification Ratio
58,3%
Sultra 43.88%
Bali 78.37%
Lampung 49.23% Banten 58.44%
20 - 40 %
NTB 30.48%
NTT 26.35%
Maluku 58.06%
Papua + Irjabar 35.35%
Year Rasio Elektrifikasi : 63.9% 2006
2007
59%
60,8%
2008 62,3%
2009 65 %
6 Daerah Kristis (Peak Load > 10 MW)
Sumut - Aceh Capability Peak Load Defisit
: : :
924 MW 1.016 MW - 92 MW
U
Singkawang, Sambas
B-Aceh
Capability Peak Load Defisit
Riau Medan
Capability Peak Load Defisit
: 112 MW : 162 MW : -50 MW
: 32,6 MW : 33,8 MW : -1,1 MW
0
200
400
Kilometers
Tarakan
Jayapura Capability Peak Load Defisit
Minahasa
Gorontalo Kotamobagu
Singkawang
Pontianak
: 28 MW : 29 MW : -1 MW
Padang
Sorong
Palu Mahakam Bangka
Serui Ketapang Jayapura
Bengkulu
Ambon
Banjar Sumsel-Lampung
South & Central Kalimantan Capability Peak Load Defisit
: 221 MW : 230 MW : -9 MW Kupang
South Part of Sumatera Capability Peak Load Defisit
: 1.189 MW : 1.265 MW : -75 MW
Lombok
Bima
Sumbawa
Critical Area (peak load < 10 MW) 1. Siak (420kw) 2.Toboali (150kw), 3.sekadau (280kw) 4. Melak (185kw) 5. Petung (700kw), 6. Kefamenamu (100kw), 7. Kalabahi (300kw), 8. Polo (90kw), 9. Mautapaga (1100kw), 10. Ruteng (250kw), 11. Wamena (690kw), 12. Nabire (80kw)
No Power Shortage Defisit until 50 MW Defisit > 50 MW
Defisit Total : 136 MW
Kebijakan Energi Nasional Sasaran Kebijakan Energi Nasional 2025 (sesuai Perpres no. 5 tahun 2006) 1. Elastisitas Energi < 1 2. Energi Primer mix optimal Energi Primer Tahun 2025 (Skenario BaU)
Energi Primer Tahun 2025 (Sesuai Perpres No. 5/2006)
PLTA, 1.9% PLTMH, 0.1% Panas Bumi, 1.1%
Minyak Bumi, 20%
Gas Bumi, 20.6% Gas Bumi, 30%
Minyak Bumi, 41.7%
OPTIMALISASI PENGELOLAAN ENERGI
Batubara, 34.6%
EBT, 17%
Bahan Bakar Nabati (Biofuel), 5% Panas Bumi, 5% Biomasa, Nuklir, Air, Surya, Angin, 5%
Batubara , 33%
Batubara yang Dicairkan (Coal Liquefaction), 2%
CO equivalent gC/kWh
300
250
200
150
Equipment fabrication, Fuel mining/preparation.
100
Infrastructure, plant construction, fuel supply, Plant operation.
50
0 Coal Source: IAEA, 1996
Oil
Nat.Gas
Hydro
Nuclear
Wind
Solar PV
Primary Energy Source Source-to-Electricity Greenhouse Gas Emissions CO2 for Different Electricity Generation Options
Biomass
Potensi Minyak bumi terbatas, sedangkan potensi energi baru terbarukan relatif besar JENIS ENERGI FOSIL MINYAK
(Proven + Possible)
PRODUKSI (per TAHUN)
RASIO CADANGAN/PRODUKSI (Tanpa Eksplorasi Baru) TAHUN
86,9 milyar bbl
9,1 milyar bbl
387 juta bbl
23
384,7 TSCF
185,8 TSCF
2,95 TSCF
62
57 Milyar ton
19,3 milyar ton
201 juta ton
93
SUMBER DAYA
GAS BATUBARA
CADANGAN
JENIS ENERGI NON FOSSIL
SUMBER DAYA
SETARA
PEMANFAATAN
KAPASITAS TERPASANG
HIDRO SKALA BESAR
845 juta SBM
75,67 GW
6.851 GWh
4.200 MW
BIOMASSA MINI/MIKRO HIDRO PANAS BUMI
49,81 GW
445 MW
500 MW
500 MW
86.1 MW
219 juta SBM
27 GW
2.593,5 GWh
807 MW
SURYA
4,80 kWh/m2/day
12.1 MW
ANGIN
3-6 m/detik
1.1 MW
URANIUM (NUKLIR)
24.112 Ton* e.q.
* Hanya di Kalan –Kalimantan Barat
3 GW untuk 11 tahun
SUMBER BIOMASSA
Luas areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia selama tujuh tahun terakhir cenderung menunjukkan peningkatan yakni berkisar 2,03% 9,05% per tahunnya. No
Provinsi
Luas Areal (Ribu Ha)
1
Riau
1482.36
2
Sumut
1145.21
3
Sumsel
694.11
4
Jambi
604.31
5
Kalteng
573.33
6
Kalbar
517.18
7
Sumbar
495.94
8
Kaltim
350.27
9
Kalsel
332.7
10
Aceh
323.77
Sumber : Statistik Kelapa Sawit Indonesia 2010 - BPS
10 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
LIMBAH KELAPA SAWIT
50% dari Buah (Tandan buah kosong) segar adalah (Fiber mesokraf) residu
(Cangkang Kernel) 9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
(Sisa limbah / POME)
(Cangkang Kernel)
(Fiber mesokraf)
9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
(Tandan buah kosong)
NOT USE (Sisa limbah / POME) 9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Profil PT.Astra Agro Lestari PT Astra Agro Lestari (AAL) saat ini mengelola 29 kebun kelapa sawit seluas 201.412 ha. Sebagian besar kebun kelapa sawitnya berlokasi di Sumatera seluas 102.021 ha, Kalimantan 62.545 ha dan Sulawesi 36.846 ha.
13 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Software HOMER Software HOMER adalah suatu perangkat lunak yang digunakan untuk operasi model sistem pembangkit listrik skala kecil (micropower), perangkat lunak ini mempermudah evaluasi disain sistem pembangkit listrik untuk berbagai jenis pembangkit listrik skala kecil baik yang tersambung ke jaringan listrik atau pun tidak.Perangkat lunak ini mengoptimasi berdasarkan nilai NPC (Net Present Cost) terendah.
14 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Mulai
Menentukan Komponen PLTBS
Data Beban Harian Feedstock Biomassa Spesifikasi Alat dan Biaya
Memasukkan Persyaratan Sistem Operasi
Memasukkan Variabel Sensitifitas Konsumsi Beban
Membentuk Semua Kemungkinan Konfigurasi
Hitung NPC dan COE
NPC dan COE Minimum ?
Hasil konfigurasi
Selesai
15 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pemodelan Sistem
16 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Hour 00:00 - 01:00 01:00 - 02:00 02:00 - 03:00 03:00 - 04:00 04:00 - 05:00 05:00 - 06:00 06:00 - 07:00 07:00 - 08:00 08:00 - 09:00 09:00 - 10:00 10:00 - 11:00 11:00 - 12:00 12:00 - 13:00 13:00 - 14:00 14:00 - 15:00 15:00 - 16:00 16:00 - 17:00 17:00 - 18:00 18:00 - 19:00 19:00 - 20:00 20:00 - 21:00 21:00 - 22:00 22:00 - 23:00 23:00 - 00:00
Load (kW) 1,674.000 1,788.000 1,756.000 1,772.000 1,805.000 1,838.000 1,251.000 1,547.000 1,538.000 1,534.000 1,531.000 1,612.000 1,613.000 1,433.000 1,332.000 1,408.000 1,484.000 2,198.000 3,019.000 2,757.000 2,576.000 2,461.000 2,346.000 1,969.000
Data beban harian PT.Astra Agro Lestari
17 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Hasil Simulasi
18 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Hasil Simulasi
Sebelum
19 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Sesudah
Produksi Listrik 18,000,000 16,000,000 14,000,000 12,000,000 10,000,000
Sebelum
8,000,000
sesudah
6,000,000 4,000,000 2,000,000 0 Niigata 2,5Mw
Cumin 1Mw
Biomasa
Jumlah Konsumsi BBM 6,000,000 5,000,000 4,000,000 3,000,000
Sebelum
2,000,000
Sesudah
1,000,000 0 Niigata 2,5Mw
20 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Cumin 1Mw
Biaya sebelum optimasi Komponen
Kapital ($)
Penggantian ($)
O&M ($)
Solar ($)
Sisa/ salvage($)
Total ($)
* Net Present Costs Niigata 2,5Mw Cumin 1Mw
Total * Annualized Costs Niigata 2,5Mw Cumin 1Mw
Total
1,465,000 600,000 2,065,000
8,966,436 620,433 9,586,869
114,602 46,936 161,538
701,415 48,534 749,949
55,991 77,297,952 11,665 4,645,864 67,656 81,943,824 4,380 913 5,293
6,046,765 363,431 6,410,196
-116,499 87,668,888 -111,645 5,766,315 -228,144 93,435,200 -9,113 -8,734 -17,847
6,858,049 451,080 7,309,129
Biaya setelah optimasi Komponen
Kapital ($)
Penggantian ($)
O&M ($) Solar ($)
Sisa/ salvage($)
Total ($)
* Net Present Costs Niigata 2,5Mw BIOMASSA Cumin 1Mw Total
1,465,000 1,250,000 600,000 3,315,000
0 7,773,697 620,433 8,394,129
1,381 273,053 11,665 286,098
2,140,090 0 4,645,864 6,785,955
114,602 97,783 46,936 259,322
0 608,111 48,534 656,645
108 21,360 913 22,381
167,412 0 363,431 530,843
-186,399 3,420,071 -194,787 9,101,962 -111,645 5,766,315 -492,831 18,288,350
* Annualized Costs Niigata 2,5Mw BIOMASSA Cumin 1Mw
Total
21 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
-14,581 -15,238 -8,734 -38,553
267,541 712,017 451,080 1,430,638
End Time Primary Load (kW) 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00
1674 1788 1756 1772 1805 1838 1251 1547
Niigata (kW) 1674 0 0 0 0 0 0 0
Biomasa (kW) 0 1788 1756 1772 1805 1838 1251 1547
Dispatch Strategy
22 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Cummin Total Load Served (kW) (kW) 0 1674 0 1788 0 1756 0 1772 0 1805 0 1838 0 1251 0 1547
Jumlah Emisi Emisi (kg/tahun) Karbondioksida, CO2 Karbonmonooksida, CO Hydrokarbon, HC Particulate matter Sulfur Dioksida, SOx Nitrogen Oksida, NOx
Sebelum Optimasi 14.066.788 34.722 3.846 2.617 28.249 309.826
23 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Setelah Optimasi Selisih 1.176.204 12.890.584 3.3 31.422 366 3.48 249 2.368 2.339 25.91 29.446 280.38
Kesimpulan 1. Pada saat kondisi optimal yaitu penggabungan antara pembangkit listrik tenaga biomasa (PLTBS) dan pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD) dengan pembagian kontribusi sebagai berikut : PLTBS terhadap sistem sebesar 93% sedangkan sisanya sebesar 7% di suplai oleh PLTD. 2. Dengan optimasi menggunakan HOMER jumlah produksi energi listrik PLTD mengalami penurunan sebesar 93% dari sebelumnya sebesar 16.148 MWh/tahun menjadi 1.073 MWh/tahun. 3. Konsumsi BBM mengalami penurunan dari sebelumnya sebesar 5.341 kiloliter/tahun menjadi sebesar 442 kiloliter/tahun.
24 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kesimpulan 3. Setelah adanya optimasi harga per kWh menjadi sebesar $0,089 (Rp827,7) harga ini mengalami penurunan dari harga per kWh sebelumnya yang sebesar $0,45 (Rp 4.185). Penurunan biaya per kWh dikarenakan adanya penurunan 19% pada total NPC atau sebesar $ 75.146.812 (Rp698.865.351.600), biaya operasi 83% sebesar $ 5.976.272 (Rp55.579.329.600). 4. Pembangunan PLTBS dapat mengurangi jumlah emisi CO2 sebesar 12.890 ton/tahun atau sebesar 90% dari kondisi awal PLTD yaitu sebesar 14.066 ton/tahun.
25 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
26 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Energy konten Minyak 34 btu/liter Biomasa 5,5 MJ/kg
Pembangkitan Minyak 0,313 L/kWh Perliter = Rp 9500 Biomasa 3,034 kg/kWh Per kg = Rp 500
Kurva input-output pembangkit Diesel Kurva Input - Output 800 700
Bahan Bakar per liter
600 500 400 300 200 100 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 Daya (kw)
Kurva input-output 1000 900 800
Harga per $
700 600 500 400 300 200 100 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 Daya (kW)
Kurva Input - Output 8000 7000
Biomas Kg per kWh
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 Daya kW
Kurva input output 18000000 16000000
Konsumsi BBM/ltr
14000000 12000000 10000000 PLTD
8000000
PLTD+PLBS
6000000 4000000 2000000 0 3229666
6459332
9688998 Pembangkitan (KWh/th)
12918664
16148330
• Cara HOMER melakukan Optimasi Menggunaka metode prioriti list Dari fungsi NPC dan COE