STUDI KELAYAKAN EKONOMIS PLTU BERBAHAN BAKAR FIBER DAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI DOMESTIC POWER Gideon Rewin Napitupulu, Eddy Warman Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA e-mail:
[email protected]
ABSTRAK PT. Perkebunan Minanga Ogan merupakan perusahaan perkebunan yang memiliki pabrik pengolahan sawit yang menggunakan pembangkit listrik sendiri sebagai sumber daya untuk menjalankan kegiatan pengolahan dan kehidupan domestic pada areal perkebunan itu sendiri dan mempunyai kebun sendiri dan kebun plasma, salah satunya adalah Sei Ogan Mill (SOGM). SOGM adalah pabrik yang mengolah sawit menjadi CPO dengan kapasitas 60 ton/jam yang memakai dua alternatif sumber power, yaitu PLTU dan PLTD. Tulisan ini membahas kelayakan ekonomis penggunaan PLTU menggunakan sisa bahan bakar hasil produksi pabrik sawit sebagai penghasil daya untuk perumahan domestic dengan membandingkannya dengan pemakaian Genset sebagai penghasil daya. Turbin uap menghasilkan daya 1500 kW dioperasikan pada saat pabrik berjalan. Beban turbin tersebut adalah pabrik dan perumahan domestic PT. Perkebunan Minanga Ogan. Uap dihasilkan boiler berkapasitas 19 Bar sebanyak 3 unit dan beroperasi 2 unit berbahan bakar fiber dan cangkang hasil pengolahan. Pabrik berhenti mengolah, sumber daya untuk perumahan domestic bersumber dari 2 unit genset dengan kapasitas 301 kW berbahan bakar solar. Harga energi listrik masing-masing pembangkit dengan suku bunga 12 %, 6 %, adalah Rp. 920,-/kWh, Rp. 807,-/kWh untuk PLTU dan Rp. 2.337,-/kWh, Rp. 2.322,-//kWh untuk PLTD sedangkan nilai kalor bahan bakar fiber = 2.770,544 kkal/Kg = 3,222 kWh, cangkang = 3.881,15 kkal/Kg = 4,513 kWh dan solar = 2149,75 kkal = 2,5 kWh.
Kata Kunci: Pembangkit, Fiber, Cangkang, Ekonomi Teknik minimnya pengembangan dan pemanfaatan pada energi terbarukan. Sumber energi terbarukan, yaitu energi yang prosesnya berkelanjutan jika dikelola dengan baik dan tidak akan habis secara alami yang biasa disebut dengan energi berkelanjutan (sustainable energy) [1]. Biomassa merupakan salah satu dari bentuk energi yang terbarukan karena diperoleh dari sumber-sumber yang dapat diproduksi lagi dimana sumber utama biomassa tersebut berlimpah di alam dan dapat terus tumbuh dimana limbahnya tersedia secara terusmenerus (proses berkesinambungan). Fiber dan cangkang kelapa sawit merupakan limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik kelapa sawit dan abu hasil pembakaran bahan bakar adalah hasil sampingan dari limbah padat lainnya. Pada saat ini pemanfaatan limbah biomassa adalah untuk memenuhi energi pengolahan minyak kelapa sawit melalui pembakaran langsung fiber dan
1. Pendahuluan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) pada PT. Perkebunan Minanga Ogan menggunakan uap sebagai pemutar turbin uap. Uap dihasilkan oleh boiler yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil dari pengolahan. Untuk mengoperasikan turbin uap dibutuhkan biaya produksi berupa biaya lembur karyawan, biaya chemical air dan biaya bahan bakar. Dalam keadaan operasi sehari-hari sumber daya dapat juga berasal dari mesin diesel yang berbahan bakar solar yang mempunyai biaya produksi berupa solar.
2. Pembangkit Tenaga Listrik Energi adalah hal yang sangat krusial pada saat ini karena energi diperlukan di dalam setiap aspek kehidupan. Salah satu negara yang memiliki potensi dalam hal energi terbarukan (renewable energy) adalah Indonesia. Namun, hal tersebut kurang dimanfaatkan dengan baik sejauh ini oleh pemerintah disebabkan
– 53 –
copyright@ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL.11 NO.30/MEI 2015
cangkang. Cangkang dan fiber tersebut memiliki kandungan nilai kalori 2.770,544 kkal dan 3.881,15 kkal yang cukup tinggi seperti pada Tabel 1. [2] sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar PLTU.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang beroperasi di PT. Perkebunan MInanga Ogan memiliki beban pabrik itu sendiri dan perumahan domestic PT. Perkebunan Minanga Ogan yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil pengolahan. Dari semua bagian pengolahan kelapa sawit di bawah ini yang akan penulis lebih fokuskan adalah pada bagian Power House atau kamar mesin sebagai pusat pengaturan listrik untuk keperluan pabrik dan keperluan listrik perumahan domestic. Listrik dihasilkan oleh pembangkit listrik dengan menggunakan turbin uap, secara tidak langsung pembangkit listrik merupakan sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Sumber uap berasal dari boiler yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil dari pengolahan kelapa sawit. Fiber merupakan pemisahan kulit dari buah kelapa sawit (nut) yang dipisahkan melalui press cake (produk press). Proses pemisahan terjadi pada separating column berdasarkan perbedaan berat jenis kemudian fiber akan terangkat ke transport/conveying ducting sedangkan nut akan jatuh ke polishing drum kemudian fiber tersebut menuju peralatan fibre cyclone dan air lock (pemisahan fiber dengan udara). Proses pemisahanan antara nut dan fiber disebut Depericaping sedangkan cangkang adalah kulit luar atau batok dari inti buah kelapa sawit yang dipisahkan pada proses cracker inti sawit seperti pada Gambar 2. [5]. Dalam hal ini penulis akan membahas tentang pembangkit listrik dan boilernya serta pengolahan air yang akan digunakan sebagai uap air
Tabel 1. Potensi Bahan Bakar yang Dihasilkan PKS SOGM dengan Kapasitas 60 Ton/Jam Bahan Bakar
Quantity
Nilai Kalor
Fibre (12%)
7.200 Kg/Jam
11.600 kJ/Kg
Shell (6%)
3.600 Kg/Jam
16.250 kJ/Kg
Dimana: (James Prescott Joule pada tahun 1914) [3] 1 kalori = 4,186 joule 1 kkal = 4186,8 J 1 kkal = 1,163 x 10-3 kWh 1 joule = 2,389 x 10-4 kkal 1 kjoule = 0,23884 kkal 1 joule = 2,778 x 10-7 kWh 1 joule = 1 watt = 1 detik Nm 1 kWh = 3,6 x 106 joule 1 kWh = 859,9 kkal PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga thermal yang banyak digunakan karena efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. Energi kimia dalam bahan bakar dikonversi menjadi energi listrik pada PLTU seperti pada Gambar 1. [4] Tahapan melalui proses konversi energi pada PLTU adalah: a. Energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi. b. Energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. c. Energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Gambar 2. Proses Pengolahan Kelapa Sawit
Gambar 1. Proses Konversi Energi pada PLTU
– 54 –
copyright@ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL.11 NO.30/MEI 2015
Treatment air adalah sebuah treatment yang dilakukan untuk memperoleh air dengan kualitas yang diperlukan untuk suplai domestic ataupun suplai air boiler. Tujuan dari treatment air adalah: a. Mencegah pembentukan kerak atau formasi sludge di atas permukaan transfer panas di boiler. b. Mengendalikan padatan yang tidak larut dalam air umpan boiler sehingga konsentrasi padatan dalam air boiler dapat dijaga untuk menghasilkan steam yang bersih tanpa perlakuan blowdown yang berlebihan. c. Mengurangi biaya boiler water treatment dengan hasil air yang bersih dan jernih. d. Memperpanjang umur pengoperasian boiler yang berarti mengurangi biaya perbaikan. [5]
diperlukan untuk melakukan analisis. Datadata tersebut meliputi data spesifikasi peralatan PLTU, PLTD dan biaya produksi 2. Tahap Perhitungan Data Perhitungan data dilakukan untuk untuk mengetahui kelayakan PLTU Minanga Ogan berbahan bahan bakar fiber dan cangkang sawit dalam memenuhi kebutuhan domestic power dimana perlu dilakukan analisis perhitungan terhadap biaya dan aspek ekonominya. a. Harga Energi Listrik Setiap pembangkit memiliki parameterparameter dalam menghitung harga energi listrik yang berbeda-beda, yaitu [7] : 1. Biaya pembangkitan per kW. 2. Biaya pengoperasian per kWh. 3. Biaya perawatan per kWh. 4. Suku bunga. 5. Depresiasi. 6. Umur operasi. 7. Daya yang dibangkitkan.
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) adalah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator disebut prime mover. Sebagai penggerak mula, PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang digunakan untuk memutar rotor generator pada mesin diesel. Kebutuhan listrik dalam jumlah beban yang kecil seperti daerah terpencil, listrik pedesaan dan memasok kebutuhan listrik suatu pabrik biasanya menggunakan PLTD. [6]
Aspek ekonomi dalam pengembangan teknologi pembangkitan dianalisa dari biayabiaya berikut ini [7] : 1. Biaya modal 2. Biaya bahan bakar 3. Biaya operasi dan perawatan b. Biaya Operasional dan Perawatan Biaya yang digunakan selama pembangkit beroperasi termasuk ke dalam biaya operasional dan perawatan. Biaya operasional dan perawatan terdiri dari biaya tetap (fixed cost) dan biaya tidak tetap (variabel cost). Fixed Cost adalah biaya yang tidak berhubungan terhadap besar tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik. Variabel Cost adalah biaya yang berkaitan dengan pengeluaran untuk alat-alat dan perawatan yang dipakai dalam periode pendek dan tergantung pada besar tenaga listrik yang dihasilkan seperti biaya air dan lembur karyawan dalam waktu satu tahun. Biaya operasional dan perawatan (O&M) dapat ditentukan dengan persamaan 1.
3. Metode Penelitian Penelitian dilaksanakan mulai bulan Juni 2014 sampai bulan Juli 2014 dan untuk lokasi yang ditinjau adalah Pabrik SOGM (Sei Ogan Miil) PT. Perkebunan Minanga Ogan Penelitian ini memerlukan peralatan dan bahan, yaitu : 1. Alat tulis. 2. Kamera Handphone. 3. Loader Komatsu. 4. kWh meter (Terdapat pada kamar mesin PT. Perkebunan Minanga Ogan). 5. Flow meter (Terdapat pada kamar mesin PT. Perkebunan Minanga Ogan). Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Tahap Persiapan Tujuan dari tahap persiapan adalah untuk mempersiapkan dan mengumpulkan informasi penelitian berupa data-data yang
Gs =
&
(1)
Dimana : Gs = biaya O&M (US$/kWh) To = jam per tahun
– 55 –
copyright@ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL.11 NO.30/MEI 2015
c. Biaya Bahan Bakar Pada pembangkit ini menggunakan bahan bakar dari fiber dan cangkang kelapa sawit yang merupakan hasil sisa bahan bakar hasil produksi pabrik kelapa sawit. Cangkang merupakan sisa produksi yang memiliki nilai jual sedangkan fiber tidak memiliki harga jual. Oleh sebab itu, biaya bahan bakar untuk pembangkit ini dimasukkan ke dalam biaya produksi untuk mengoperasikan PLTU. Disamping itu solar merupakan bahan bakar yang dipakai untuk PLTD sebagai pembanding bahan bakar fiber dan cangkang tersebut. Untuk perhitungan biaya bahan bakar (fuel cost) sangat dipengaruhi oleh harga bahan bakar yang digunakan oleh masing-masing pembangkit tersebut.
Dimana : TC = Biaya Total (Total Cost) CC = Biaya Modal (Capital Cost) FC = Biaya Bahan Bakar (Fuel Cost) OM = Biaya Operasional dan Perawatan (Operation and Maintenance)
4. Hasil dan Pembahasan Biaya produksi litrik per kWh dapat diperoleh dengan analisis perhitungan pada biaya bahan bakar, biaya modal, biaya operasional dan perawatan dan total biaya pembangkitan. 1. Perhitungan biaya bahan bakar Dari Tabel 2. dapat dihasilkan ketersediaan bahan bakar fiber dan cangkang dalam jumlah pertahun seperti pada Tabel 4.2 dengan ratarata kerja 12 jam/hari.
d. Biaya Pegawai Biaya pegawai meliputi banyaknya jumlah karyawan yang lembur dalam pengoperasian pembangkit untuk memenuhi kebutuhan domestic power.
Tabel 2. Ketersediaan Bahan Bakar PTP. MINANGA OGAN per Tahun Bahan Quantity Nilai Kalor Bakar
e. Biaya Modal (Capital Cost) Biaya modal atau capital cost merupakan pengeluaran-pengeluaran dalam proyek pembangkit listrik dimana dipengaruhi umur ekonomis suatu pembangkit dan tingkat suku bunga dalam biaya tahunan. Biaya modal dapat dirumuskan dengan persamaan 2. CC=
(
)
Fibre 31.536 365.817.600 11.600 Kj/kg (12%) ton/ tahun Mj/tahun Shell (6%)
Capital Recovery Factor (CRF) dapat
dihitung dengan persamaan 3. =
(1+ ) (1+ ) −1
(3)
Dimana : CRF = Capital Recovery Factor (decimal) i = suku bunga 12% dan 6% pertahun untuk pinjaman lunak (%) n = Umur Pembangkit (tahun) Ps = Biaya pembangunan US$/kWh f.
Total Biaya Pembangkitan Total dari seluruh biaya pembangkitan adalah keseluruhan biaya yang meliputi biaya modal, biaya bahan bakar, dan biaya operasional dan perawatan dalam setahun pemakaian. Total biaya pembangkitan dapat dirumuskan dengan persamaan 4. TC = CC + FC + OM (4)
15.768 256.230.000 16.250 Kj/kg ton/tahun Mj/tahun
Untuk penggunaan bahan bakar solar sebagai PLTD diperlukan solar sebanyak 60 liter/jam, maka kebutuhan dalam setahun adalah 262.800 liter/tahun dan berdasarkan pengambilan data-data di lapangan, maka : a. Fiber tidak memiliki harga jual sehingga fiber tidak memerlukan biaya. b. Biaya cangkang sawit = 1500 Kg/Jam, maka biaya bahan bakar dapat dilihat pada Tabel 3.
(2)
Panas yang Dihasilkan
Tabel 3. Biaya Bahan Bakar PLTU dalam per kW dan per Tahun Bahan Bakar
Quantity MJ/ Tahun
Harga
Total Harga per Tahun
Fibre
370.166. 940
-
-
Shell
Rp. 106.762. Rp. 490,3.219.300.0 Rp . 490,500 /16.250 Kj 00,-
– 56 –
Total Harga per kW
copyright@ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL.11 NO.30/MEI 2015
Untuk menggunakan PLTD diperlukan solar sebanyak 262.800 liter/tahun dengan biaya = 262.800 x Rp. 11.150,- = Rp. 2.930.220.000,-
4. Perhitungan total biaya pembangkitan Perhitungan total biaya pembangkitan adalah: b. Suku bunga (i) = 12 % Biaya total = Rp. 920,-/kWh (PLTU) dan Rp. 2.337,-/kWh (PLTD) c. Suku bunga (i) = 6 % Biaya total = Rp. 807,-/kWh (PLTU) dan Rp. 2.322,-/kWh (PLTD)
2. Perhitungan biaya modal Tabel 4 merupakan kapasitas, umur, tipe bahan bakar dan biaya investasi PLTU PTP. Minanga Ogan.
5. Perbandingan PLTU berbahan bakar fiber dan cangkang sawit dengan bahan bakar minyak lainnya atau bahan bakar lainnya dan biaya produksi listrik domestic power dengan harga beli PT. PLN (Persero) Perbandingan bahan bakar fiber dan cangkang sawit dengan bahan bakar minyak lainnya atau bahan bakar lainnya dapat dilihat pada Tabel. 5 [8] dan Tabel 6 [9]. Fiber dan cangkang sawit yang digunakan sebagai bahan bakar PLTU di PT. Perkebunan Minanga Ogan dinyatakan layak secara ekonomis sebagai domestic power PT. Perkebunan Minanga Ogan.
Tabel 4. Kapasitas, Umur, Tipe Bahan Bakar dan Biaya Investasi PLTU PTP. MINANGA OGAN Jenis Data Nilai Kapasitas PLTU
1,5 MW
Umur
25 Tahun
Tipe Bahan bakar
Fiber dan Cangkang
Rata-rata jam operasional
12 Jam/hari 4380 Jam/tahun
Pembangkitan listrik
6570 MWh/tahun
Biaya investasi
1.000 US$/kW
CRF untuk suku bunga (i) = 12 % dan umur pembangkit (n) = 25 tahun adalah 0,1275 CRF untuk suku bunga (i) = 6 % dan umur pembangkit (n) = 25 tahun adalah 0,0783
Tabel 5. Data Hasil Pengujian Bahan Nilai Kalor (kal/gr) Batubara 5.619,16 Arang Batubara 6.543,50 Serabut Kelapa Sawit 3.809,70 Arang Serabut Kelapa 6.231,22 Sawit Cangkang Kelapa Sawit 5.112,56 Arang Cangkang 6.877,32 Kelapa Sawit Solar 10.935,3
Biaya modal (Capital Cost) pada PLTU a. CC untuk suku bunga (i) = 12 % adalah 0,0291 US$/kW b. CC untuk suku bunga (i) = 6 % adalah 0,0178 US$/kW Biaya modal (Capital Cost) pada PLTD a. CC untuk suku bunga (i) = 12 % adalah 0,0038 US$/kW b. CC untuk suku bunga (i) = 6 % adalah 0,0023 US$/kW
Tabel 6. Kandungan Kalori pada bagian Kelapa Sawit
Bagian Kelapa Sawit Nilai Kalori Cangkang 3.400 kcal/kg Serat 2.637 - 4.554 kcal/kg Tandan Buah Kosong 1800 kcal/kg Batang 4.167 kcal/kg POME (Palm Oil Mill 4.695 – 8.569 kcal/m3 Effluent)
3. Perhitungan biaya operasional dan perawatan Biaya operasional dan perawatan pada PLTU adalah Rp. 139.46,-/kWh meliputi biaya chemical air sebesar Rp. 31,2 ,-/kWh dan biaya pegawai sebesar Rp. 108,26,-/kWh
Biaya produksi listrik yang dihasilkan oleh PLTU lebih murah bila dibandingkan dengan PLTD dan tarif dasar listrik yang disediakan oleh PLN untuk golongan bisnis dan industri dengan daya 66.600 VA [10] seperti pada Tabel 7.
sedangkan pada PLTD adalah Rp. 77,07,/kWh.
– 57 –
copyright@ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL.11 NO.30/MEI 2015
Tabel 7. Perbandingan Biaya Produksi Listrik PLTU, PLTD dan PLN
D.Laksito, Suripto, Palm Oil Mill Management, Persentasi Pelatihan Engineering Minanga Group, 2013. [6] Pembangkit, Nik, “PLTD Diesel Power Plants”, 5 Mei 2013 [online]. Tersedia: http://p3mb4ngk1t.blogspot.com [Diakses 20 Agustus 2014]. [7] Sinaga, Ishak. 2011. Energi Terbarukan Sisa Keluaran Limbah Padat Pengolahan Kelapa Sawit (Studi Kasus Perencanaan Pembangunan PLTBS PKS Blangkahan). Skripsi. Universitas Sumatera Utara. [8] Syafriuddin & Hanesya, Rio, “Perbandingan Penggunaan Energi Alternati Bahan Bakar Serabut (fiber) dan Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Bahan Bakar Batubara dan Solar pada Pembangkit Listrik”, 3 November 2012 [online]. Tersedia: http://repository.akprind.ac.id/sites/f iles/conferenceproceedings/2012/1_ 1546.pdf [Diakses 1 Mei 2014]. [9] Butar-butar, David Partogi. 2013. Analisis Biaya Produksi Listrik per kWh Menggunakan Bahan Bakar Biogas Limbah Cair Kelapa Sawit (Aplikasi pada PLTBGS PKS Tandun). Skripsi. Universitas Sumatera Utara. [10] www.pln.co.id [5]
Harga PLTU PLTD PLN Per kWh Rp. 807,- Rp. 2.322,- Rp. 972,-
5. Kesimpulan Dari hasil pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Harga energi listrik di PT. Perkebunan Minanga Ogan berdasarkan perhitungan suku bunga untuk masing-masing pembangkit, yaitu : bahan bakar fiber dan cangkang dengan suku bunga 12 % dan 6 %, adalah Rp. 920,-/kWh dan Rp. 807,/kWh psedangkan bahan bakar solar dengan suku bunga 12 % dan 6 % adalah : Rp. 2.337,-/kWh dan Rp. 2.322,-//kWh. 2. Bahan bakar fiber dan cangkang sawit lebih ekonomis dan menguntungkan sebagai penghasil energi listrik karena energi listrik yang dihasilkan lebih besar dan biayanya lebih murah dibandingkan dengan bahan bakar solar, yaitu : bahan bakar fiber = 2.770,544 kkal/Kg, cangkang sawit = 3.881,15 kkal/Kg = 4,513 kWh dan solar = 2149,75 kkal = 2,5 kWh. 3. Biaya produksi listrik PLTU sebagai domestic power lebih ekonomis dibandingkan dengan PLTD dan biaya pemakaian tarif tenaga listrik PT. PLN (Persero) untuk golongan bisnis menengah B2 (6.600-200.000 VA) sebesar Rp. 972,/kWh.
6. Referensi [1]
[2]
[3] [4]
Alamendah.org. 2014. Sumber Energi Terbarukan.http://alamendah.org/20 14/09/8-sumber-energi-terbarukandi- indonesia/ [Diakses 22 Desember 2014] PT. Perkebunan Minanga Ogan. (2014). Palm Oil Management Nut & Kernel Station, Palembang, Indonesia. www.engineeringtoolbox.com [Diakses 21 Agustus 2014]. Rakhman, Alief, “Fungsi dan Prinsip Kerja PLTU”, 8 April 2013, [online].Tersedia:http://rakhman.net/ 201 3/04/fungsi-dan-prinsip-kerjapltu.html [Diakses 20 Agustus 2014].
– 58 –
copyright@ DTE FT USU
