PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI TRANSPORTASI GAS MELALUI PIPA DAN PERHITUNGAN TOLL FEE-NYA

Proceeding Simposium Nasional IATMI 25 - 28 Juli 2007, UPN “Veteran” Yogyakarta

_______________________________________________________________________________

PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI TRANSPORTASI GAS MELALUI PIPA DAN PERHITUNGAN TOLL FEE-NYA Oleh:

Arsegianto1,2, Edi Soewono1,3,Evi Wahyuningsih 1,2, Delint Ira S1 1

Pusat Pemodelan Matematika dan Simulasi 2 Program Studi Teknik Perminyakan 3 Departemen Matematika Institut Teknologi Bandung Jalan Ganesha 10 Bandung – 40132, Indonesia e-mail: [email protected]

ABSTRAK Gas alam merupakan salah satu sumber energy alternatif yang tepat untuk menggantikan peranan minyak bumi dalam pemenuhan kebutuhan energi nasional. Dengan semakin meningkatnya permintaan gas, maka kebutuhan untuk membangun pipa sebagai salah satu media transportasi gas juga semakin meningkat. Dengan mengoptimumkan biaya investasi untuk membangun pipa transmisi, maka diperlukan suatu proses optimisasi. Optimisasi pipa transmisi yang dimaksud meliputi optimisasi diameter dan ketebalan pipa serta optimisasi daya kompresor. Tujuan dari optimisasi ini adalah untuk meminimalkan biaya investasi namun desain pipa tetap memenuhi constraint yang ada. Selain mempengaruhi desain pipa, hasil optimisasi juga akan mempengaruhi toll fee yang akan dibebankan operator pipa ke konsumen. Untuk mengilustrasikan metode optimisasi yang diajukan di paper ini, sebuah studi kasus akan diberikan dengan menggunakan data hipotetik. Keywords : pipa transmisi gas, optimisasi, toll fee

PENDAHULUAN Dengan semakin digalakkannya penggunaan gas alam sebagai bahan bakar pengganti minyak telah meningkatkan permintaan gas setiap tahunnya. Peningkatan produksi gas telah mendorong berkembangnya industri gas pada dekade terakhir ini. Hal ini ditunjukkan dengan semakin meningkatnya instalasi pipa yang digunakan untuk mentransportasikan gas ke konsumen. Dan diperkirakan di masa yang akan datang

pembangunan pipa gas ini akan terus berlanjut untuk memenuhi permintaan gas, terutama untuk daerah- daerah industri. Dalam instalasi pipa transmisi yang membutuhkan biaya yang tidak sedikit, maka suatu proses optimisasi diperlukan untuk mencapai hasil yang optimum. Hal ini perlu dilakukan agar biaya yang dikeluarkan untuk membangun pipa dapat minimum namun desain pipa yang dihasilkan tetap memenuhi constrain yang ada,

___________________________________________________________________________________ IATMI 2007-TS-14


_______________________________________________________________________________

Paper ini mendiskusikan masalah optimisasi pipa transmisi, termasuk optimisasi ukuran pipa, kekuatan kompresor, biaya investasi total, serta biaya operasi pipa sepanjang lifetime pipa dan kompresor. FORMULASI PERMASALAHAN Dalam industri gas,minimisasi biaya sangat penting dalam membangun instalasi pipa. Ada beberapa parameter yang diperlukan yaitu: 1. Diameter dan ketebalan optimum pipa 2. Tekanan kerja dari kompresor dan gas di pipa transmisi. 3. Jumlah maksimum kompresor yang dibutuhkan untuk mengalirkan gas. Sedangkan parameter yang menjadi objektif dari proses optimisasi adalah biaya investasi awal, biaya operasi dan perawatan pipa dan kompresor serta biaya lainnya yang termasuk dalam sistem ini. Variabel yang berkaitan dengan optimisasi pada pipa transmisi adalah: 1. Gas rate (Qg) 2. Tekanan inlet (Pinlet) 3. Tekanan outlet (Pout) 4. Diamater pipa (ID pipa) 5. Panjang pipa (L pipa) 6. Tekanan suction kompresor (Ps) 7. Tekanan discharge kompresor (Pdis) Diameter optimum pipa dapat ditentukan berdasarkan faktor ekonomi dan constraint pipa. Diamater pipa yang optimum dapat meminimumkan biaya kapital dan operasi pipa. Sebaliknya diameter pipa yang besar akan meningkatkan biaya kapital, tapi akan meminimumkan biaya operasi kompresor karena kehilangan tekanan yang lebih kecil. Beberapa faktor ekonomi yang dipertimbangkan antara lain: 1. Internal rate of return (IRR) 2. Interest (I) 3. Discount rate (r)

METODE OPTIMISASI Metode optimisasi yang digunakan dalam paper ini adalah metode heuristic. Metode ini digunakan untuk menghitung diameter dan ketebalan optimum pipa yang akan dibangun. Constraint yang digunakan adalah maximum allowable operating pressure (MOP) pipa, dan objektif dari optimisasi ini adalah meminimumkan total biaya instalasi pipa.

MODEL PERHITUNGAN BIAYA Biaya investasi pipa Biaya total untuk investasi pipa dapat dihitung dengan persamaan berikut: Investasi pipa = 15,894 ( 1+ R p ) C p L ( OD- t ) t (1)

Dan untuk biaya investasi tahunan dapat diperkirakan sebagai berikut: CIP =

r ( 1+ r )

(1+ r )

n

n

-1

X Investasi pipa (2)

Biaya investasi Kompresor Investasi tahunan untuk kompresor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Q Pb T Z CIC =

6250 r (1 + r ) Chp (1 + r ) n 1 2061 n

P2 P1

k 1 k Ep

Tb ( k 1)

b

1 k + bl + sl

Biaya Operasi Pipa Biaya tahunan untuk operasi pipa diasumsikan berbanding lurus terhadap biaya investasi pipa, sebagai berikut:

___________________________________________________________________________________ IATMI 2007-TS-14

(3)


_______________________________________________________________________________

Biaya operasi pipa = Cfp× Investasi pipa (4) Biaya Operasi Kompresor Besar energi yang diperlukan oleh kompresor untuk mengalirkan gas tergantung dari rasio kompresor dan rate gas yang mengalir. Horse power yang dibutuhkan oleh kompresor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini.

QPbTZ OCcomp=1+ ( Cop) 19809

P2 P1

((k-1)kEp)

Tb(k-1)

-1 k +6532.32b ( l+sl) CeHy (5)

PERHITUNGAN TOLL FEE Toll fee ditentukan berdasarkan return dari investasi yang dipengaruhi oleh banyak faktor. Toll fee terdiri dari delivery charge dan capacity charge. Capacity charge merupakan kapasitas pipa yang dibayar oleh konsumen sepanjang lifetime pipa dan harus mengkompensasi biaya investasi dari pipa. Sedangkan delivery charge merupakan biaya yang ditentukan berdasarkan biaya investasi operasi kompresor. Toll fee merupakan penjumlahan dari capacity charge dan delivery charge atau dapat dirumuskan sebagai berikut:

TF =

OC pipe +OC comp CIP +CIC + (6) Q× 365×1000 Q× 365×1000

STUDI KASUS Gambar 1 memberikan ilustrasi pipa gas transmisi yang digunakan dalam studi kasus ini. Pada contoh kasus ini jaringan terdiri dari satu buah source dan dua

konsumen A dan B dengan jarak dan laju alir gas masing-masing diberikan pada Tabel 1 dan data keekonomian proyek diberikan pada Table 2. Jaringan gas transmisi ini akan dioptimisasi baik ukuran diameter dan ketebalan pipa optimum maupun ukuran kompresor di source dengan menggunakan software yang telah dikembangkan oleh RC – OPPINET. Diameter pipa yang dioptimasi merupakan diameter yang tersedia di pasar berdasarkan standar API 5L dan ANSI B31.Hasil optimisasi untuk tiaptiap segmen pipa diberikan dalam Tabel 3. Sedangkan total investasi serta biaya operasi pipa dapat dilihat pada Tabel 4. Besar biaya capacity charge tergantung dari diameter pipa yang dibangun dan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2), sedangkan besar delivery charge tergantung dari daya kompresor yang dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (4). Setelah menghitung total biaya investasi serta biaya operasi pipa tiap tahunnya, maka besar toll fee untuk tiap-tiap konsumen A dan B dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (5). Perhitungan toll fee pada studi kasus kali ini menggunakan asumsi bahwa depresiasi yang digunakan adalah liniear dan tiap tahun terjadi eskalasi sebesar 5% sehingga dari tahun ke tahun besar toll fee akan berubah tergantung rate eskalasi. Selain itu besarnya return yang diperoleh ditentukan berdasarkan regulated rate of return sebesar 12%. Besarnya toll fee untuk masing-masing konsumen A dan B serta biaya operasi total dapat dilihat pada Tabel 5.

KESIMPULAN Optimisasi jaringan pipa gas merupakan salah satu upaya untuk mencapai hasil optimum dalam membangun pipa transmisi. Hal ini tidak hanya dilakukan untuk menghindari overdesign, tetapi juga dapat meningkatkan efisiensi operasi pipa sepanjang kontrak berlaku. Toll fee yang dibebankan kepada konsumen harus adil berdasarkan kapasitas pipa yang digunakan serta berdasarkan IRR yang telah ditetapkan BPH Migas sebagai badan regulator. Besarnya toll fee selama kontrak dapat berubah akibat faktor –faktor tertentu yang mempengaruhi biaya operasi maupun investasi.

___________________________________________________________________________________ IATMI 2007-TS-14


_______________________________________________________________________________

DAFTAR SIMBOL bl Ce Cfp Chp CIC CIP Cp Ep ghp Hy INV IRR k L n NPV pb Q r Rp sl T Tb

bearing losses harga listrik (US$/KWh) perbandingan antara biaya operasi pipa terhadap biaya investasi pipa harga kompresor (US$/HP) biaya investasi kompresor (US$) biaya investasi pipa (US$) harga pipa (US$/Ton) Efisiensi kompresor (%) daya kompresor (HP) total lama kompresor bekerja dalam satu tahun (hour) present value untuk investasi pipa dan kompresor (US$) internal rate of return konstanta adiabatik panjang pipa (km) lifetime dari pipa dan kompresor (tahun) net present value base pressure (psia) laju alir gas (MMCFD) internal rate of return (%) fraksi antara biaya instalasi pipa terhadap biaya investasi pipa sealing losses temperatur gas (oR) base temperature (oR)

DAFTAR PUSTAKA 1. Arsegianto., 2000, Diktat Kuliah: Ekonomi Minyak dan Gas Bumi, p.2-8 – 2-9; 2-19 2. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral., 2004, Kebijakan Energi Nasional 2003-2020, p.3;43 3. McAllister, E.W., 2002, Pipeline Rules of Thumb Handbook, 5th edition, p.575-576 4. Steiner, H.M., 1996, Engineering Economic Principles, 2nd edition, p.143-162; 239-241; 267. 5. American Petroleum Institute., 1980, API Specification for Line Pipe,p.15 ___________________________________________________________________________________ IATMI 2007-TS-14


_______________________________________________________________________________

200 km

150 km 125 km

GAMBAR 1. SKEMA PIPA TRANSMISI TABEL 1. PROPERTI PIPA TRANSMISI Laju alir gas Minimum pressure Panjang (MMSCF) di outlet ( psi) Segmen Segment Source - Node 200 km 600 Node -A 150 km 200 250 Node - B 125 km 200 350 TABEL 2. DATA EKONOMI PROYEK 0.055 IRR 12% Ce US$/Kwh Rp r 10% Hy 8760 hours Cfp n 20 tahun Chp 750 US$/hp PPN Cp 3000 US$/ton Ep 0.95 Eskalasi bl 30 Pb 14.73 psia sl 20 Tb 520 Rankine

2.4 0.04 10 % 5%

TABEL 3. HASIL OPTIMISASI PIPA TRANSMISI Outside Diameter Wall Thickness Laju Alir Gas (Inch) (Inch) MMSCFD Source - Node 28 0.312 600 ___________________________________________________________________________________ IATMI 2007-TS-14


_______________________________________________________________________________

Node - A Node - B

20 20

0.312 0.312

250 350

TABEL 4. TOTAL INVESTASI DAN BIAYA OPERASI PIPA Total Capacity Segmen Compressor Investment Recovery Operating Cost (Million (Million (HP) (Million US$) US$/Year) US$/Year) Source - Node Node - A Node - B

11995 0 0

240.2 128.1 106.7

38.6 20.6 17.2

6.5 3.5 2.9

TABEL 5. TOLL FEE YANG DIBAYAR KONSUMEN SELAMA LIFETIME PROYEK

Tahun 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Toll fee sebelum PPN (US$/MMSCF) A 0 0.55 0.58 0.61 0.64 0.67 0.71 0.74 0.78 0.82 0.86 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.21 1.27

B 0 0.42 0.44 0.46 0.49 0.51 0.54 0.56 0.59 0.62 0.65 0.68 0.72 0.75 0.79 0.83 0.87 0.92 0.96

Toll Fee setelah PPN (US$/MMSCF) A 0 0.63 0.66 0.69 0.73 0.76 0.8 0.84 0.88 0.93 0.97 1.02 1.07 1.13 1.18 1.24 1.3 1.37 1.44

B 0 0.47 0.5 0.52 0.55 0.58 0.6 0.63 0.67 0.7 0.73 0.77 0.81 0.85 0.89 0.94 0.98 1.03 1.09

Biaya Operasi (US$)

Depresiasi (US$)

0 12,717,525 13,226,226 13,755,275 14,305,486 14,877,705 15,472,814 16,091,726 16,735,395 17,404,811 18,101,003 18,825,044 19,578,045 20,361,167 21,175,614 22,022,638 22,903,544 23,819,686 24,772,473

0 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209 23,748,209

___________________________________________________________________________________ IATMI 2007-TS-14


_______________________________________________________________________________

19 20

1.34 1.4

1.01 1.06

1.51 1.58

1.14 1.2

25,763,372 26,793,907

23,748,209 23,748,209

GAMBAR 2. TOLL FEE CUSTOMER A DAN B

___________________________________________________________________________________ IATMI 2007-TS-14

PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI TRANSPORTASI GAS MELALUI PIPA DAN PERHITUNGAN TOLL FEE-NYA

Recommend Documents