Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014
ISSN: 2088-9984
Studi Kelayakan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa) di TPA Kota Banda Aceh Rachmad Ikhsan1 dan Syukriyadin2 Program Magister Teknik Elektro, 2Jurusan Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala Jln. Tgk. Syech Abdurrauf No. 7 Darussalam, Banda Aceh 23111 e-mail:
[email protected] 1
Abstrak—Tujuan penelitian ini adalah menentukan kelayakan dibangunnya suatu pembangkit listrik tenaga sampah (PLTSa) di daerah TPA Gampong Jawa Banda Aceh, Metode yang digunakan yaitu metode least cost untuk menghitung analisa ekonomi berupa menentukan nilai NPV, ROI, BCR, PP. Dari hasil perhitungan metode tersebut didapatkan besarnya potensi gas yang dihasilkan =1.992.533 m3/tahun dan energi listrik yang dihasilkan adalah 15.065.010 kWh dan daya listrik yang dihasilkan 1,7 MW, sedangkan nilai NPV = Rp. 18.607.329.579, IRR = 24%, BCR = 3,73 dan juga nilai PP = 4,01 Tahun, sehingga dari hasil tersebut proyek pembangunan PLTSa di Kota Banda Aceh dapat memenuhi kriteria kelayakan untuk dibangun. Kata kunci: Pembangkit, Sampah , Studi Kelayakan, Potensi Gas, Analisa Ekonomi
I.
Pendahuluan
Berdasarkan sifat fisiknya, sampah dibagi menjadi dua jenis yaitu : • Sampah Basah (garbage), yaitu sampah yang terdiri dari bahan organik dan mempunyai sifat mudah membusuk. • Sampah Kering, yaitu sampah yang tersusun dari bahan organik dan bahan anorganik, sifatnya lambat atau tidak membusuk dan dapa dibakar[1].
Seiring meningkatkan permintaan energi listrik dan juga pertumbuhan energi listrik, saat ini masih banyak pembangkit menggunakan energi fosil yang lambat laun akan habis sedangkan energi terbaharukan masih sedikit yang digunakan, padahal sumber energi listrik terbaharukan sangat melimpah dan belum digunakan secara optimal. Sampah merupakan salah satu sumber energi terbaharukan yang dapat menghasilkan gas melalui beberapa metode pengolahan, sampah juga dianggap sebagai suatu masalah dalam menata suatu kota. Sehingga untuk melakukan suatu perencanaan pengolahan sampah menjadi sumber energi listrik terbaharukan perlu dilakukan kajian yang matang untuk menentukan layak atau tidaknya pembangkit listrik tersebut dibangun berdasarkan jumlah sampah yang tersedia.
B. Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa) PLTSa disebut juga sebagai pembangkit listrik tenaga sampah merupakan pembangkit yang dapat membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan sampah sebagai bahan utamanya, baik dengan memanfaatkan sampah organik maupun anorganik. Mekanisme pembangkitan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan proses konversi thermal dan proses konversi biologis. Proses Konversi thermal memanfaatkan teknologi Pirolisis dan Teknologi gasifikasi. Sedangkan proses konversi biologis adalah dengan Anaerob Digestion dan Landfill gasification [2].
II. Landasan Teori A. Klasifikasi Sampah
C. Konversi Sampah Menjadi Energi Listrik
Berdasarkan sifat kimianya, sampah dibagi menjadi dua jenis yaitu : • Sampah Organik terdiri dari bahan-bahan penyusun tumbuhan dan hewan yang berasal dari alam. • Sampah Anorganik berasal dari sumber daya alam tak terbarui seperti mineral dan minyak bumi, atau dari proses industri.
Proses konversi energi yang digunakan untuk menghasilkan listrik secara garis besar terbagi dua yaitu : konversi biologis dan konversi termal. Konversi biologis menggunakan bakteri pengurai sampah organik untuk menghasilkan gas metan (CH4). Melalui proses degradasi biologis, senyawa tersebut 146
Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014
ISSN: 2088-9984
dirombak menjadi gas metan pada kondisi tanpa kehadiran oksigen (dekomposisi anaerob). Konversi termal adalah proses transformasi sampah menjadi sumber energi dengan menggunakan biogas yang dihasilkan sebagai bahan bakar[1].
dengan biaya investasi awal [4]. Dirumuskan dalam persamaan (3): n
BCRt =
D. Analisa Ekonomi
PP =
t =0
CIFt − COF (1 + k )t
(1)
dimana : k = Discount rate yang digunakan COF = Cash outflow /Investasi CIFt = Cash in flow pada periode t N = Periode terakhir cash flow diharapkan. 2. I nternal Rate of Return ( IRR) IRR adalah besarnya tingkat keuntungan yang digunakan untuk melunasi jumlah uang yang dipinjam agar tercapai keseimbangan ke arah nol dengan pertimbangan keuntungan. IRR ditunjukkan dalam bentuk %/periode dan biasanya bernilai positif (I > 0) [1]. Untuk menghitung IRR dapat menggunakan Persamaan (2): NPV1 IRR = i1 + NPV − NPV 1 2
t
Investment Cost
(3)
Investment Cost Annual CIF
(4)
5. L andfill Teknologi landfill yang dikenal secara umum adalah sampah dimasukan ke dalam lubang, lalu bagian atas sampah ditimbun tanah. Selanjutnya, bagian atas timbunan tersebut ditimbun lagi dengan sampah dan ditutup lagi dengan tanah dan seterusnya. Dengan demikian, areal tanah akan lebih efisien karena akan dihasilkan biogas dari landfill yang berada di bawah permukaan tanah dan dihasilkan kompos dari landfill yang berada di permukaan tanah. Dengan kata lain, dalam teknologi landfill diterapkan teknologi aerobic composting pada bagian atas tanah dan teknologi landfill (proses anaerobic) dibagian bawah tanah [5]. Persamaan LandGEM digunakan untuk memperkirakan jumlah gas landfill yang digunakan, hal tersebut dapat dikonversi ke listrik didefinisikan oleh EPA antara 75 85% dari hasil konversi gas metana dalam landfill [6]. Untuk mengetahui produksi gas yang dihasilkan dari Landfill dapat menggunakan persamaan LandGEM yang dipublikasikan oleh Environmental Protection Agency (EPA) Amerika Serikat [1] yang dinyatakan dengan Persamaan (5) :
1. N PV (Net Present Value) NPV adalah nilai sekarang dari keseluruhan Discounted Cash Flow atau gambaran ongkos total atau pendapatan total proyek dilihat dengan nilai sekarang (nilai pada awal proyek). Secara matematik nilai NPV dapat dinyatakan seperti Persamaan (1). n
1
4. P ayback Period (PP) Payback Period adalah lama waktu yang diperlukan untuk mengembalikan dana investasi[4]. Dirumuskan dalam persamaan (4):
Biaya potensial pada energi sampah adalah biaya modal dan operasional. Salah satu kelemahan utama untuk menyiapkan fasilitas energi sampah adalah biaya modal yang tinggi. Menurut organisasi penelitian utama di Waste To Enegy di Amerika Serikat (Limbah-Untuk-Energi Riset dan Teknologi Council 2012), biaya modal berkisar dari $ 150.000 hingga $ 200.000 per ton, harian Capacity di Uni Eropa dan Amerika Serikat[3]. Sebelum suatu proyek dilaksanakan perlu dilakukan analisa dari investasi tersebut sehingga akan diketahui kelayakan suatu proyek dilihat dari sisi ekonomi investasi. Ada beberapa metode penilaian proyek investasi, yaitu[4] :
NPV = ∑
∑ CIF
n
QT = ∑ 2kLo M i e − kti
(5)
i =1
dimana : QT = Tingkat emisi gas total (volume/waktu) n = Total periode waktu dari penimbunan sampah k = Konstanta emisi gas Landfill Lo = Potensi produksi metana (volume/massa sampah) ti = Jangka waktu penimbunan sampah (waktu) Mi = Massa sampah (ton)
(2)
dimana : IRR = Internal Rate of Return (%) NPV1= Net Present Value dengan tingkat bunga rendah NPV2= Net Present Value dengan tingkat bunga tinggi i1 = tingkat bunga pertama (%) i2 = tingkat bunga kedua (%)
Potensi daya yang dihasilkan dari landfill adalah dinyatakan dengan Persamaan (6) berikut : Pg =
QT xH o 3600
dimana : Pg = Daya yang dihasilkan (kW) QT = Produksi LFG (m3/jam) Ho = Nilai kalori LFG (kJ/m3)
3. B enefit Cost Ratio (BCR) Benefit-Cost Ratio adalah rasio perbandingan antara pemasukan total sepanjang waktu operasi pembangkit 147
( 6)
Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014
ISSN: 2088-9984
Tabel 1. Komposisi Biogas.
Tabel 2. Rekapitulasi Sampah Tahun 2013.
Komponen
Unit
Landfill Gas
Metana (CH4)
%
Karbondioksida (CO2)
%
10-25
Total Timbang Netto/Kg
Total
45-55
Rata-rata Total Timbang Netto/hari(ton) Kubik (m3)
25-30
150,02
54.763.130
216.024,16
Nitrogen (N2)
%
Hidrogen Sulfida (H2S)
Mg/Nm3
0,00
Oksigen (O2)
%
<8000
Hidrogen (H2)
%
1-5
Nilai Kalori
MJ/m3
18-21,96
area Banda Aceh dan Aceh Besar [8,9] seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2. Dari data di atas dengan asumsi kadar air pada sampah 35% dengan jumlah nilai kalori yang masuk 2000 kkal/ kg dan jumlah sampah yang tersedia 150,02 ton/hari maka diperoleh energi thermal yang masuk ke boiler sebesar 822 kkal/hari atau 12.501 kkal/jam.
6. Biogas Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses dekomposisi senyawa organik (hidrokarbon) dalam kondisi tanpa kehadiran oksigen. Proses dekomposisi tersebut bisa terjadi akibat adanya aktivitas penguraian yang dilakukan oleh mikro organisme atau konversi kimiafisis. Nilai kalori biogas dapat dilihat pada Tabel 1 [6].
B. Lokasi Penelitian Kota Banda Aceh (Gambar 2) terletak 05°16’ 15” 05° 36’ 16” Lintang Utara dan 95° 16’ 15” - 95° 22’ 35” Bujur Timur dengan tinggi rata-rata 0,80 meter di atas permukaan laut [10]. Gambar 3 menunjukkan lokasi TPA kota Banda Aceh.
III. Metodologi Penelitian
C. Data Kelistrikan Kota Banda Aceh dan Kependudukan
Adapun metodologi penelitian pada penelitian ini dapat dilihat dari flowchart pada Gambar 1.
Data kelistrikan kota Banda Aceh ditunjukkan pada Tabel 3, sedangkan data kependudukan kota Banda Aceh diperoleh dari Biro Pusat Statistik (BPS) Kota Banda Aceh seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4. Diagram Blok Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa) ditunjukkan pada Gambar 4.
A. Data Sampah Pada TPA Gampong Jawa Data TPA Gampong Jawa di peroleh dari dinas UPTD Gampong Jawa yaitu sampah yang masuk berasal dari
Gambar 2. Lokasi Kota Banda Aceh.
Gambar 1. Flowchart Metodologi Penelitian.
Gambar 3. Lokasi TPA Kota Banda Aceh.
148
Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014
ISSN: 2088-9984
Tabel 3. Pembangkit Sistem Lueng Bata. Uraian
No
Tabel 5. Produksi LFG.
2010
2011
2012
Tahun
Volume m3
Produksi LFG m3/thn
Aliran LFG m3/jam
2008
129.334
1.192.928
136
2009
171.995
1.586.417
181
2010
175.443
1.618.220
185
2011
175.962
1.623.007
185
2012
212.786
1.962.658
224
2013
216.025
1.992.533
227
1
Produksi (kWh)
442.105.661
-
-
2
Penjualan (x1000)
238.141.619
265.371.569
278.829.286
3
GH (Unit)
5
5
5
4
Trafo Distribusi (buah)
749
825
952
5
Panjang JTM (kms)
902,11
943,22
973,49
6
Panjang JTR (kms)
727,84
770,58
791,30
7
Pembangkit Non PLN (kVA)
-
-
-
8
Pelanggan (orang)
101.866
102.142
95.434
9
Daya Tersambung (VA)
164.671.250
178.390.800
185.376.550
10
Terima (PLTD Lueng Bata) (kWh)
315.628.275
282.318.009
479.129.228
11
Penjualan (kWh)
329.892.395
331.932.211
350.897.866
12
Daya Trafo Distribusi (kVA)
101.170
109.910
121.215
13
Jumlah kecamatan terlistriki
9
9
9
14
Jumlah Desa terlistriki
90
90
90
15
Jumlah desa seluruhnya
90
90
90
16
Rata-rata tarif per kWh
708,07
777,10
730,00
Pb =
0, 26 *122.038 QxP = = 40kW η x1000 0, 80 x1000
Potensi daya yang dihasilkan adalah : = Pg
QtxHo 1992533 x12.501 = = 6.919kW 3600 3600
Potensi daya yang dihasilkan = 6.919kW = 6.879 kW
40 kW
Sehingga daya listrik yang dihasilkan dari pembangkit dengan asumsi effisiensi 25 % adalah : Pe = η exPg =
25 x6.879kW = 1.719kW 100
Sedangkan energi listrik yang dihasilkan adalah: 1.719kW x 8.760 = 15.065.010 kWh
Tabel 4. Jumlah Penduduk Dan Rata-Rata Pertumbuhan Penduduk. Rincian
satuan
2009
2010
2011
2012
Penduduk
Jiwa
212.241
223.446
228.562
238.784
Sex Ratio
Jiwa
112,15
106,23
106,23
106,01
Laju Pertumbuhan Penduduk
%
-2,61
5,28
2,29
4,47
Energi yang digunakan untuk pemakaian sendiri: 1.719kW x 8.760 = 15.065.010 kWh Maka energi yang dapat dijual ke PT. PLN adalah: 15.065.010 kWh - 1.506.501 kWh = 13.558.509 kWh
Pengumpulan sampah
Pelepasan Kondensator
Blower
B. Biaya Investasi
Flare
Besarnya biaya investasi untuk membangun sebuah PLTSa ditunjukkan seperti pada Tabel 6.
Filter Gas
Jaringan PLN
Trafo
Generator
C. Penerimaan Biaya
Turbin
Besarnya perhitungan penerimaan diasumsikan tenaga listrik yang dapat disalurkan 100% dari daya yang dijual, maka besar penerimaan pada tahun pertama adalah : Penerimaan = Rp. 950.1.1700kW.8760 = Rp. 14.147.400.000
Gambar 4. Blok Diagram Perencanaan PLTSa.
IV. Hasil dan Pembahasan A. Estimasi Produksi LFG (Landfill Gas)
D. Biaya Pengeluaran
1. Estimasi daya yang dihasilkan Daya yang digunakan oleh blower :
Biaya pengeluaran ditampilkan pada Tabel 7, yang meliputi biaya pemeliharaan dan operasional. 149
Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014
ISSN: 2088-9984
Tabel 6. Biaya Investasi Pembuatan Pembangkit PLTSa. No
Uraian
E. Depresiasi
Harga (Rp)
1
Paket Generator dan Turbin
2
Blower
3
Gas Treatment
4
Sistem Kontrol dan sarana pendukung
5
Heat Recovery
6
Interkoneksi
726.923.319
7
Flare
360.900.515
8
Lahan pengumpul
1.706.594.081
9
Material dan Tenaga Kerja kontruksi
4.518.270.741
10
Manajemen Proyek dan Kontruksi
2.750.962.445
11
Biaya Engineering
2.750.962.445
12
Biaya Tak Terduga
4.000.000.000
13
Tes Ekstraksi LFG
634.040.000
14
Total Sebelum Pajak
37.037.743.610
15
Pajak 10%
3.703.774.361
16
Total Investasi
40.741.517.971
Umur ekonomis pembangkit yang diperkirakan sekitar 15 tahun dan pada akhir umur pembangkit tersebut masih ada nilai residu yang tersisa sekitar 10% dari masa pemakaiannya. • Residu Investasi awal = Rp. 40.741.517.971 Nilai residu (10%) = Rp. 4.074.151.797 • Penyusutan
12.811.543.053 100.748.005 2.898.760.733 200.152.510 3.577.885.763
Investasi - Re sidu 15 Rp. 40.741.517.971 - Rp. 4.0774.151.797 = 15 = Rp. 36.667.366.174
Penyusu tan =
F. Penyusunan Cashflow Penyusunan cashflow menggunakan beberapa asumsi di antaranya : • Discount rate = 15% • Discount Factor = 25 % • Umur ekonomis pembangkit = 15 Tahun • Load Factor = 0,65
Tabel 7. Biaya Maintenance and Operational. Uraian
Harga (Rp)
Pengumpulan Gas
852.996.400
Pengolahan Gas
278.008.819
Generator dan Turbin
2.866.729.795
Total
3.997.735.014
G. Penilaian Investasi • N et Present Value (NPV) Dengan menggunakan persamaan (1) NPV dapat dihitung sebagai berikut: NPV = Rp. 82.725.083.733 – Rp. 64.117.754.154 NPV = Rp. 18.607.329.579
Tabel 8. Penyusunan Cashflow Menggunakan Metode Least Cost. Tahun 0
Biaya Investasi (a)(Juta) 40.741.517.971
Manfaat (b)
O&M
Manfaat Bersih c=(b-a)
DR (15%) (d) DF= 1/(1+i)t
PV Biaya (e=a.b)
PV Manfaat (f=b.d)
0
0
-40741517971
1
40741517971
0
1
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,87
3.476.291.317
12.302.086.957
2
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,76
3.022.862.014
10.697.466.919
3
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,66
2.628.575.665
9.302.145.147
4
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,57
2.285.717.969
8.088.821.867
5
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,50
1.987.580.843
7.033.758.145
6
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,43
1.728.331.168
6.116.311.430
7
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,38
1.502.896.668
5.318.531.679
8
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,33
1.306.866.667
4.624.810.155
9
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,28
1.136.405.798
4.021.574.048
10
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,25
988.178.955
3.497.020.911
11
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,21
859.286.047
3.040.887.749
12
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,19
747.205.259
2.644.250.217
13
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,16
649.743.703
2.299.348.014
14
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,14
564.994.525
1.999.433.056
15
14.147.400.000
3.997.735.014
10.149.664.986
0,12
491.299.587
1.738.637.440
64117754154
82725083733
212.211.000.000
152.244.974.790
150
Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro 2014
ISSN: 2088-9984
Tabel 9. Hasil Evaluasi Proyek No
Parameter Evaluasi
Hasil Perhitungan
Kriteria Kelayakan Proyek
1
NPV
Rp. 18.607.329.579
NPV > 0
2
PP
4.01 Tahun
PP < Umur Ekonomis Proyek
3
BCR
3,73
BCR > 0
4
IRR
24%
IRR > 0
dengan menggunakan metode least cost hasil perhitungan NPV Rp. 18.607.329.579 yang berarti proyek ini menguntungkan sesuai dengan kriteria kelayakan proyek NPV > 0 dan waktu pengembalian modal juga tidak melebihi umur ekonomis dari suatu pembangkit. Rasio keuntungan antara biaya yang ditunjukkan oleh BCR merupakan angka yang positif yaitu 3,73 dan yang terakhir yaitu IRR yang diperoleh sebesar 24 %. Berdasarkan hasil evaluasi tersebut proyek pembangunan PLTSa di TPA Kota Banda Aceh dapat direalisasikan karena memenuhi kriteria studi kelayakan.
• P ayback Periode (PP) Dengan menggunakan persamaan (4) nilai PP dapat dihitung sebagai berikut: PP = 40.741.517.971/10.149.664.986 PP = 4.01 Tahun
Referensi
• B enefit Cost Ratio (BCR) Dengan menggunakan persamaan (3) nilai BCR dapat dihitung sebagai berikut: BCR = 152.244.974.790/40.741.517.971 BCR = 3,73 • I nternal Rate Of Return (IRR) Dengan menggunakan persamaan (2) nilai IRR dapat dihitung sebagai berikut: IRR = (0, 20 + 6712963001 / (6712963001 − (−1571296385) ) x(0, 25 + 0, 20) IRR = 0, 24 atau 24%
[1]
Nazlie Haq. Alan.. Studi Potensi pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Sampah di Kota Banjarmasin. Februari 2012.
[2]
Monice, Syafii. Operasi ekonomis (economic dispatch) pembangkit listrik tenaga sampah (PLTSa) dan (PLTG) dalam melayani beban puncak kelistrikan sumbar. Universitas Andalas.
[3]
Duong Viet-An. Waste-To-Energy Feasibility Analysis: A Simulation Model. University Of California, Berkeley
[4]
Dwi prasetyo. Puguh. Studi Pembangunan PLTU Tanah Grogot 2x7 MW Di Kabupaten Paser Kalimantan Timur dan Pengaruh Terhadap Tarif Listrik Regional Kalimantan Timur.
[5]
Kurniawan Nalim. Analisis Kelayakan Usaha Pengolahan Sampah Kota Menjadi Produk yang Berguna di TPA Bantargebang. Universitas Gunadarma.
[6]
Dieter Deublein, Angelika Steinhauser, Biogas from Waste and Renewable Resources: An Introduction, 2nd, Revised and Expanded Edition, Wiley-VCH:2011
[7]
M. Dowling, S.Kibaara, S. Chowdhury, and S.P. Chowdhury, Economic Feasibility Analysis of Electricity Generation from Landfill Gas in South Africa. Power System Technology (POWERCON), IEEE International Conference on: 2012
[8]
Dinas kebersihan dan pertamanan Kota Banda Aceh. Modul pengelolaan Sampah. 2013.
[9]
TPA Gampong Jawa Banda Aceh : Diperoleh 10 Mei 2014. bandaacehkotamadani.wordpress.com
H. Hasil Evaluasi Proyek V. Kesimpulan Besarnya potensi gas yang dihasilkan =1.992.533 m3/ tahun dan energi listrik yang dihasilkan adalah 15.065.010 kWh dan daya listrik yang dihasilkan 1,7 MW, selanjutnya
[10] Kota Banda Aceh, Diperoleh : 10 Mei 2014. http://id.wikipedia. org/wiki/Kota_Banda_Aceh
151
