Tugas Akhir – TE091399 STUDI PEMANFAATAN ENERGI PANAS LAUT DAN GELOMBANG LAUT UNTUK SISTEM KELISTRIKAN DI KABUPATEN KARANGASEM BALI Dosen Pembimbing I: Ir. Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng, NIP : 194612111974121001 Dosen Pembimbing II: Ir. Teguh Yuwono, NIP : 195008061976121002 Nison Hastari Raharjo, NRP: 2209.105.104, Email:
[email protected] Bidang Studi Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Kampus ITS Keputih Surabaya 60111, Indonesia Abstrak Pemanfaatan dan pengembangan sumber daya energi alternatif yang tersedia di Indonesia dalam rangka penganeka-ragaman sumber energi terutama sumber-sumber energi baru dan terbarukan (EBT), salah satunya adalah energi yang berasal dari laut. Potensi energi laut ini dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit tenaga listrik dengan memanfaatkan potensi energi fisis/kimia yang dikandung menjadi energi listrik dengan cara mengkonversikannya, potensi energi laut ini diantaranya adalah; energi panas laut (untuk PLTPL), energi gelombang laut (untuk PLTGL), energi arus laut (untuk PLTAL), energi pasang-surut (untuk PLTPS) dalam studi pemanfaatan energi panas laut dan gelombang laut untuk sistem kelistrikan di kabupaten Karangasem Bali studi akan dikhususkan mengenai pemanfaatan energi panas laut untuk pembangunan PLTPL dan energi gelombang laut untuk pembangunan PLTGL, hal ini sangat relevan mengingat letak geografis Indonesia yang sebagian besar wilayahnya terdiri atas lautan, dan sebagai antisipasi untuk mereduksi defisit energi nasional, hal ini dikarenakan adanya kenaikan harga minyak dunia sebagai akibat dari beberapa negara penghasil utama minyak dunia telah mengalami produksi puncak pada beberapa tahun lalu dan diprediksi akan mengalami penurunan produksi pada dekade selanjutnya, selain itu hal ini sangat efektif untuk pemenuhan kebutuhan energi listrik untuk wilayah yang sulit dijangkau oleh sistem kelistrikan Jawa-Bali, disamping itu juga dapat berfungsi sebagai pengembangan ilmu pengetahuan di bidang energi mengenai pembangkit energi listrik berbasis EBT (Energi Baru dan Terbarukan). Kata kunci/Keywords:Pembangkit Listrik; Konversi Energi Panas Laut; KEPL; Konversi Energi Gelombang Laut; KEGL; Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut; PLTPL; Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut; PLTGL; Energi Baru dan Terbarukan; EBT; Pembangkit Listrik Energi Terbarukan pengembangan sumber energi alternatif memerlukan waktu sebelum sampai pada pemanfaatan secara ekonomi. Beberapa negara seperti Amerika Serikat, Uni Soviet, Inggris, Perancis, Kanada, Jepang, Belanda, dan Korea telah mulai meneliti kemungkinan pemanfaatan energi dari laut terutama, gelombang, pasang surut, dan panas laut dengan hasil yang memberikan harapan cukup baik. Dengan luas perairan hampir 60% dari total luas wilayah sebesar 1.929.317 km2, Indonesia mempunyai potensi dibidang kemaritiman yang sangat besar. Apalagi dengan bentangan Timur ke Barat sepanjang 5.150 km dan bentangan Utara ke Selatan 1.930 km telah mendudukkan Indonesia sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di dunia. Laut selain menjadi sumber pangan juga mengandung beraneka sumber daya energi. Dengan memperhatikan gambar 1.2 yang merupakandata produksi minyak dunia dari negara-negara yang telah mengalami produksi puncak pada tahun 1999 dan mengalami penurunan pada tahun-tahun selanjutnya, seharusnya sudah menjadi pertimbangan dalam menentukan kebijakan di bidang ketahanan energi, khususnya penganekaragaman energi listrik.
1.1. Latar Belakang Adanya kesenjangan antara kebutuhan dan persediaan energi merupakan masalah yang perlu segera dicari pemecahannya. Apalagi mengingat perkiraan dan perhitungan para ahli pada tahun 2010-an produksi minyak akan menurun tajam dan bisa menjadi titik awal kesenjangan energi, ditambah lagi dengan tidak menentunya harga minyak di pasar internasional yang mengakibatkan melambungnya harga minyak dunia yang merupakan sumber energi primer yang banyakdigunakan.Situasi ini sedikit banyak telah berpengaruh pada bangsa Indonesia. Dimana minyak bumi menjadi sumber energi utama. Hal ini menyebabkan naiknya ongkos produksi akibat adanya kenaikan harga Bahan Bakar Minyak (BBM), perhatikan gambar 1.1 merupakan prediksi penurunan produksi minyak dunia;
Gambar 1.1 Superposisi Beberapa Prediksi Produksi Minyak Dunia1 (Sumber: EWG, 2008, Crude Oil the Supply Outlook hal 12, IEA, 2009, World Energy Outlook 2009) Untuk itulah perlu solusi energi alternatif yang dapat menggantikan minyak bumi atau bahan bakar fosil lainnya yang bersifat lebih efisien, ramah lingkungan dan terbaharui. Namun,
Gambar 1.2 Grafik Produksi Puncak Minyak Dunia2
1 http://ekonomi.kompasiana.com/bisnis/2011/10/11/2030-indonesia-raksasa-no5-ekonomi-dunia/
2
1
http://www.theoildrum.com/story/2006/11/2/204936/516
Kini para ahli menaruh perhatian terhadap laut sebagai upaya mencari jawaban terhadap tantangan kekurangan energi di waktu mendatang dan upaya menganekakan penggunaan sumber daya energi. Pada musim hujan, angin umumnya bergerak dari Utara Barat Laut dengan kandungan uap air dari Laut Cina Selatan dan Teluk Benggala. Di musim Barat, gelombang air laut naik dari biasanya di sekitar Pulau Jawa. Penerapannya di Indonesia bukanlah sesuatu yang mustahil. Tapi perlu ada masterplan yang jelas dan konsisten untuk mewujudkannya. Karena ini dapat menjadi sumber energi alternatif potensial. Apalagi proses pembuatannya tidak merusak alam, melainkan ramah lingkungan. Perhatikan Gambar 1.3, defisit energi yang di alami Indonesia menunjukkan semakin tinggi nilai konsumsi minyak di banding kapasitas produksi minyak dari tahun ke tahun, serta dari grafik tersebut dapat dilihat semakin besar nilai defisit energi untuk prediksi tahun-tahun berikutnya.
Kekurangan sistem jenis ini membutuhkan keadaan pantai yang curam, agar tidak memerlukan pipa air dingin yang panjang. Status teknologi konversi energi panas laut jenis ini baru pada tahap percontohan dengan kapasitas 100 W dan dengan fluida kerja freon yang dilakukan oleh TEPSCO Jepang, dengan lokasi percontohan di Kepulauan Nauru. Selain itu dibangun pusat penelitian dan pengembangan konversi energi panas laut landasan darat (STF) yang terletak di Hawaii.Untuk konversi energi panas laut terapung landasan permanen, diperlukan sistem penambat dan sistem transmisi bawah laut, sehingga permasalahan utamanya pada sistem penambat dan teknologi transmisi bawah laut yang mahal. Jenis ini masih dalam taraf penelitian dan pengembangan.Konversi energi panas laut terapung kapal beroperasi dengan bebas karena dibangun di atas kapal. Biasanya energi listrik yang dihasilkan untuk memproduksi berbagai bahan yaitu amonia, hidrogen, methanol, dan lain-lain. Status teknologi konversi energi panas laut jenis ini baru taraf percontohan, dengan nama pembangkit Mini OTEC yang berkapasitas 50 kW dengan lokasi percontohan di laut Hawaii. Mini OTEC menghasilkan daya bersih 10 kW sampai 15 kW. Selain itu, pada tempat yang sama beroperasi konversi energi panas laut dengan nama OTEC1 dengan kapasitas 1 MW. Perkembangan teknologi konversi energi panas laut di Indonesia baru mencapai status penelitian, dengan jenis konversi energi panas laut landasan darat dan dengan kapasitas 100 kW, lokasi di Bali Utara yaitu Bondalem oleh BPPT.4 Pulau Bali merupakan salah satu wilayah yang kaya akan sumber energi terbarukan, yang dapat dikembangkan sebagai pembangkit tenaga listrik untuk perkembangan kebutuhan energi listrik di wilayah tersebut dan sekitarnya, Bali yang wilayahnya terletak di dekat daerah garis khatulistiwa sehingga mempunyai kondisi Sea Surface Temperature (SST) yang rata-rata bersuhu relatif panas (sekitar antara 25-30oC) lihat gambar 1.1 berikut;
Gambar 1.3 Grafik Konsumsi Minyak terhadap Kapasitas Produksi Minyak Indonesia3 Salah satu yang akan di bahas dalam Tugas Akhir ini adalah konversi energi panas laut yang dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut (PLTPL), konversi energipanas laut merupakan sistem konversi energi yang terjadi akibat perbedaan suhu di permukaan dan di bawah laut menjadi energi listrik. Potensi terbesar konversi energi panas laut untuk pembangkitan listrik terletak di khatulistiwa. Karena sepanjang tahun di daerah khatulistiwa suhu permukaan laut berkisar antara 25-30°C, sedangkan suhu di bawah laut turun 5-7°C pada kedalaman lebih dari 500 meter. Terdapat dua siklus konversi energi panas laut, yaitu siklus Rankine terbuka dan siklus Rankine tertutup. Sebagai pembangkit tenaga listrik, konversi energi panas laut siklus Rankine terbuka memerlukan diameter turbin sangat besar untuk menghasilkan daya lebih besar dari 1 MW, sedangkan komponen yang tersedia belum memungkinkan untuk menghasilkan daya sebesar itu, alternatif lain yaitu siklus Rankine tertutup dengan fluida kerja ammonia (NH3), karena ammonia memiliki titik didih yang sangat rendah, selain ammonia, Freon R-22 (CHClF2) dan Propan (C3H6) juga memiliki titik didih yang sangat rendah, yaitu antara -30o C sampai dengan 50o C pada tekanan atmosfer, dan kurang lebih 30o C pada tekanan antara 10-12,5 Kg/cm2. Gas-gas inilah yang prospektif untuk dimanfaatkan sebagai medium/fluida kerja pada konversi energi panas laut. Berdasarkan letak penempatan pompa kalor, konversi energi panas laut dapat diklasifikasikan menjadi tiga tipe; konversi energi panas laut landasan darat (Land-Based), konversi energi panas laut terapung landasan permanen (Spar BuoyOff-Shore), dan konversi energi panas laut terapung kapal (Barge Off-Shore). Konversi energi panas laut landasan darat alat utamanya terletak di darat, hanya sebagian kecil peralatan yang menjorok ke laut. Kelebihan sistem ini adalah dayanya lebih stabil dan pemeliharaannya lebih mudah.
Gambar 1.1 Mean Sea Surface Temperature (SST)5 Serta pulau Bali merupakan salah satu wilayah yang perairannya dilalui ARLINDO (Arus Lintas Indonesia) atau ITF (Indonesian Through Flow) arus ini relatif konstan bersuhu dingin (sekitar antara 5-10oC) lihat gambar 1.2 berikut;
4
http://www.alpensteel.com/article/52-106-energi-laut-ombakgelombang arus/2885--sumber-energi-alternatif-dari-laut.html http://www.osdpd.noaa.gov/ml/ocean/sst/contourthumb.html
3
5
http://bicaraenergi.com/2011/09/bp-statistical-review-2011-minyak-bumi/
2
Pembangkit listrik tenaga gelombang telah diuji cobakan di pulau Islay, di lepas pantai barat Skotlandia, dan menghasilkan 500 KW listrik yang cukup untuk kebutuhan 400 rumah tangga. Berikut data tinggi gelombang laut yang akan dimanfaatkan untuk pembangunan PLTGL; Cara kerja pembangkit listrik baru ini sangat sederhana. Sebuah tabung beton dipasang pada suatu ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang dibawah permukaan air laut. Tiap kali ada ombak yang datang ke pantai, air di dalam tabung beton itu akan mendorong udara yang terdapat di bagian tabung yang terletak di darat. Pada saat ombak surut, terjadi gerakan udara yang sebaliknya dalam tabung tadi. Gerakan udara yang bolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Sebuah alat khusus dipasang pada turbin itu supaya turbin hanya berputar satu arah, walaupun arah arus udara dalam tabung beton itu silih berganti. Selain skotlandia langkah ini juga telah dirintis di New South Wales, Australia, baru-baru ini. Pembangkit listrik itu mempunyai luas seperempat lapangan sepak bola dan tingginya setara gedung bertingkat lima. Pembangkit listrik tenaga gelombang pertama ini nantinya akan diletakkan 200 meter dari garis pantai.m Ombak yang datang akan memasuki sebuah lorong dan menciptakan tiupan udara dengan kecepatan mencapai 400 kilometer per jam untuk memutar turbinnya menerangi 2.000 rumah. Keuntungan lain pembangkit listrik ini, tak menghasilkan gas emisi hingga ramah lingkungan. Berikut data tinggi gelombang laut yang akan dimanfaatkan untuk pembangunan PLTGL;
Gambar 1.2 Indonesian Through Flow (ITF)6 Sehingga perbedaan suhu ini sangat cocok untuk dijadikan wilayah pengembangan Pembangkit Listrik Energi Panas Laut (PLTPL), ARLINDO merupakan bagian tak terpisahkan dari sistem termohaline circulation dunia dan berpengaruh besar pada dinamika yang terjadi baik di Samudera Pasifik maupun Samudera Hindia (Sprintall et. al., 2003). ARLINDO sendiri memasuki perairan Indonesia dari Samudera Pasifik melalui lapisan thermocline (Hautala,1996)7 .Untuk pengembangan PLTPL di wilayah lain yang tidak di lalui ARLINDO pada kedalaman tertentu masih bisa mendapatkan selisih suhu yang dibutuhkanuntuk pembangunan PLTPL hal ini didasarkan dengan teori oceanography yaitu mengenai thermocline berikut penjelasan teori tersebut secara grafik;
Gambar 1.3 Simple temperature-depth ocean water profile (Thermocline Characteristic)8 Gambar 1.5 Sea Surface Height (SSH) Wilayah Indonesia9
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa untuk mendapatkan selisih suhu antara suhu permukaan (Sea Surface Temperature/SST) dengan suhu laut pada kedalaman tertentu sangat mudah, suhu dingin yang dibutuhkan tersebut terdapat pada kedalaman antara 500 m sampai dengan 1000 m (5oC-10oC). Selain energi panas laut yang dapat dimanfaatkan, Air laut juga memiliki banyak manfaat salah satunya menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan energi gelombang laut yang dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL). Sifat kontinyuitasnya yang tersedia terus setiap waktu menjadikan gelombang laut baik untuk dijadikan sebagai pembangkit tenaga listrik. Melalui pembangkit listrik ini, energi besar yang dimiliki ombak dapat diubah menjadi tenaga listrik. Listrik dari tenaga gelombang ini diharapkan dapat menjadi solusi bagi krisis energi yang terjadi akhir-akhir ini.
Dengan ini sumber energi terbarukan dari laut akan mempunyai peranan yang sangat besar terutama pada masa mendatang. laut menyimpan cadangan energi yang cukup besar dan energi tersebut tersimpan dalam panas laut, gelombang laut, pasang surut, dan arus laut. Dalam penyelidikan para ahli, lautan termasuk salah satu yang akan dikembangkan sebagai pendukung pengadaan sumber energi di dunia. Perlu diketahui energi yang tersimpan dalam laut mulai dari panas laut, gelombang laut hingga arus laut. Total potensinya mencapai 727.000 MW. Namun dengan teknologi yang ada saat ini, potensi yang bisa dikembangkan mencapai 49.000 MW. Sementara teknologi yang paling siap adalah teknologi gelombang dan arus pasang surut dengan potensi praktis 6.000 MW, oleh karena itu pengembangan pembangunan Pembangkit Listrik berbasis Energi Baru dan Terbarukan (EBT) harus mendapatkan prioritas dalam Rencana Pembangunan Jangka Panjang Nasional (RPJPN).10
6 http://www.faktailmiah.com/2010/07/28/15-juta-meter-kubik-air-tiap-detikmenembus-indonesia.html 7 http://www.ilmukelautan.com/oseanografi/ fisika-oseanografi 8 http://www.windows2universe.org/earth/water/temp.html
9
http://polar.ncep.noaa.gov/waves/viewer.shtml?-multi_1-aus_ind_phihttp://www.esdm.go.id/news-archives/323-energi-baru-dan-terbarukan/4755potensi-energi-laut-nasional-telah-diratifikasi.html 10
3
Pada dasarnya pembangkitan energi laut jauh lebih ekonomis dibanding BBM. Bila untuk membangkitkan 1 kWh dengan BBM dibutuhkan US$ 20-25 sen, dengan energi laut biaya yang dibutuhkan hanya US$ 7-18 sen.Jenis sumber daya energi laut yang dapat dimanfaatkan diantaranya energi arus laut (Tidal Current), energi level pasang surut (Tidal Height), energi gelombang (wafe), energi panas laut (Ocean Thermal), dan energi kimia laut (Salinity). Di Indonesia, jenis sumber daya dan potensi energi laut yang diratifikasi versi ASELI (Asosiasi Energi Laut Indonesia) pada tahun 2011; arus pasang surut memiliki potensi teoritis 160 GWpotensi teknis 22,5 GW, dan potensi praktis 4,8 GW; sedangkan untuk gelombang laut memiliki potensi teoritis 510 GW, potensi teknis 2 GW, dan potensi praktis 1,2 GW, serta yang terakhir untuk panas laut memiliki potensi teoritis 57 GW, potensi teknis 52 GW, dan potensi praktis 43 GW (Mukhtasor, anggota Dewan Energi Nasional/DEN).11
pemanfaatan sumber energi terbarukan yang ada di Bali sebagai pembangkit tenaga listrik. Fokus pembahasan pada penulisan ini ditujukan pada penyediaan energi non-konvensional di Bali sebagai bagian dari kebijakan energi nasional. 2. ANALISA DATA 2.1. Wilayah Penelitian 2.1.1. Lokasi Penelitian Gambar 4.1 menunjukkan lokasi penelitian yang dilakukan untuk studi pemanfaatan energi panas laut untuk pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut (PLTPL) dan studi pemanfaatan energi gelombang laut untuk pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL) adalah di kabupaten Karangasem Bali.
1.2. Permasalahan Permasalahan yang akan dibahas mengenai pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut dan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang di Karangasem Bali adalah meliputi: a. Berapa potensial energi panas laut dan gelombang yang bisa dikonversikan menjadi energi listrik di Karangasem Bali. b. Berapa besar efisiensi energi listrik yang dihasilkua oleh pembangkit listrik tenaga panas laut dan pembangkit Listrik tenaga gelombang laut jika dibanding dengan sumber energi terbarukan yang lain. c. Berapa besar harga energi listrk per kWh dari sumber energi panas laut dan gelombang laut jika dibandingkan dengan pembangkit yang telah ada saat ini. d. Sumber listrik dari jenis energi apakah yang cocok untuk dikembangkan di Karangasem Bali di masa mendatang.
Gambar 4.1 Lokasi Penelitian di Kab. Karangasem Prop.Bali 2.1.2. Koordinat Analisa Lokasi Pembangunan PLTPL & PLTGL Berikut merupakan beberapa titik koordinat untuk pengambilan sampel data untuk lokasi pembangunan PLTPL (Jingga) dan PLTGL (Hijau).
1.3. Batasan Permasalahan a. Analisa potensi energi panas laut dan gelombang yang dapat dikembangkan dilakukan di Karangasem Bali. b. Karena pembangkit listrik tenaga panas laut dan gelombang belum ada di Indonesia sebagian data di ambil dari negara maju di dunia yang telah melakukan penelitian terlebih dahulu, data tersebut dipakai di Indonesia khususnya Karangasem Bali setetah diadakan penyesuaian atas situasi kondisi yang telah ada. c. Prakiraan biaya didasarkan atas pendekatan dari data pembangunan pembangkit listrik yang telah ada saat ini. d. PLTPL yang dibahas adalah PLTPL siklus terbuka. e. Belum membahas perencanaan teknis secara mendetail dari pembangunan pembangkit listrik tenaga panas laut dan gelombang. f. Untuk perhitungan studi kelayakannnya menggunakan NPV dan IRR.
Gambar 4.3 Titik Koordinat Pembangunan Pembangkit Listrik 2.1.3. Koordinat Antara Pembangunan Pembangkit Dengan Lokasi Pusat Beban/Penduduk Terpadat
1.4. Tujuan a. Memperoleh data secara keseluruhan dari potensi sumber energi panas laut dan gelombang yang bisa dikembangkan. b. Memberikan gambaran mengenai biaya pembangkitan dari Pembangkit listrik tenaga panas laut dan gelombang di Karangasem Bali.
Gambar 4.4 Titik Koordinat Pertimbangan Pembangunan Pembangkit Listrik Gambar 4.4 merupakan ilustrasi secara keseluruhan dari beberapa titik koordinat yang menjadi pertimbangan pembangunan pembangkit listrik antara lain; jarak transmisi ke pusat beban/penduduk terpadat, akses transportasi terdekat, kemudahan akses jalan untuk proses pembangunan maupun maintenance pembangkit, dan pertimbangan lainnya sebagai pemenuhan persyaratan dibangunnya pembangkit.
1.5. Relevansi Makin tinggi tingkat kemajuan dan pendapatan nasional suatu bangsa, makin tinggi pula konsumsi energi yang dibutuhkan, sementara itu cadangan sumber energi konvensional (minyak, gas bumi, dan batu bara) di dunia hampir habis, sebab itu untuk lebih menunjang pembangunan di masa mendatang, peningkatan penyediaan energi harus direncanakan mulai sekarang terutama
2.1.4. Area Penelitian Pembangunan PLTPL & PLTGL
11
http://202.46.15.98/index.php/module/News+News/id/10063 (ristek.go.id)
4
Penentuan area penelitian disesuaikan dengan kedalaman laut untuk mendapatkan selisih suhu, tinggi gelombang, frekuensi gelombang, Periode Gelombang di wilayah Karangasem Bali
Menunjukkan jarak yg dibutuhkan utk jaringan transmisi dari pusat pembangkit menuju pusat sistem distribusi secara garis lurus, jarak tempuh: 11.8 km. c. Garis Merah Perkiraan jarak yg dibutuhkan utk jaringan transmisi dari pusat pembangkit menuju pusat sistem distribusi secara riil, jarak tempuh: 13 km 2.2. ANALISA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS LAUT (PLTPL) 2.2.1. PLTPL Siklus Terbuka 2.2.1.1. Efisiensi Siklus Rankine Air laut dengan temperatur 29.8°C dan tekanan 1 Atm dipompa ke dalam evaporator sampai mencapai uap jenuh pada temperatur 24.8°C dengan tekanan 10.6 Atm. Setelah memutar turbin, temperatur turun menjadi 13.1°C dengan tekanan 7.6 Atm. Kemudian pelepasan kalor di dalam kondensor dari pemompaan air laut dingin dengan temperatur 8.1°C akan menghasilkan air bersih (tawar) dan temperatur air laut dingin akan naik menjadi 10.6°C. Prosesnya dapat ditunjukkan pada gambar 4.1.
Gambar 4.4 Area Penelitian Pembangunan Pembangkit Listrik
Berikut data lokasi area penelitian pembangunan pembangkit: a. Koordinat A (kuning) Latitude : -8.352981° Longitude : 115.650350° b. Koordinat B (kuning) Latitude : -8.352981° Longitude : 115.845326° c. Koordinat C (kuning) Latitude : -8.549585° Longitude : 115.845326° d. Koordinat D (kuning) Latitude : -8.549585° Longitude : 115.650350°
Gambar 4.6 Siklus Rankine
2.1.5. Koordinat Yang Dipilih Sebagai Lokasi Pembangunan Pembangkit Lokasi yang dipilih untuk PLTPL adalah jarak yang terdekat dengan daratan dsn akses jalan untuk memudahkan pembangunan, sedangkan untuk PLTGL adalah jarak yg terdekat dengan titik koordinat pembangunan PLTPL, tentunya penentuan lokasi tersebut telah memenuhi syarat untuk mendapatkan daya maksimal di area penelitian tersebut.
Keadaan 1 : temperatur 29.8°C dan tekanan 1 Atm Keadaan 2 : temperatur 27.3°C dan tekanan 10.6 Atm Keadaan 3 : uap jenuh dengan temperatur 24.8°C dan tekanan 10.6 Atm Keadaan 4 : temperatur 13.1°C dan tekanan 7.6 Atm Keseimbangan tenaga pada pompa menghasilkan: ·
(4.1)
dimana; (dari tabel B.1a pada halaman Lampiran) : 0.001004 m3/kg pada suhu 29.8oC : 1.088 Mpa : 1 atm = 0.1013 Mpa Jadi; 0.001004
9.9
Gambar 4.5 Area Penelitian Pembangunan Pembangkit Listrik
/
1.088
106 .
0.1013
.
Jika efisiensi pompa sama dengan 60% kerja untuk menggerakkan pompa sebesar: . 16.5 / .
Berikut koordinat yang dipilih sebagai lokasi pembangunan pembangkit listrik; a. Koordinat pembangunan PLTPL Latitude : -8.434285° Longitude : 115.744592° b. Koordinat pembangunan PLTGL Latitude : -8.427383° Longitude : 115.713999°
.
) diperoleh rumus:
Enthalpi fluida sebelum dipompa (
(4.2) 121.65
121.8
Berikut Jarak antara masing-masing titik koordinat yang dipilih sebagai lokasi pembangunan pembangkit listrik; a. Garis Biru Menunjukkan jarak antara titik koordinat pembangunan PLTGL dengan titik koordinat pembangunan PLTPL, jarak tempuh: 3.46 km b. Garis Kuning
0.001 1.088
/
0.1013 10
.
.
Enthalpi fluida setelah dipompa ( 123.8
16.5
140.3
/
) diperoleh dengan rumus: (4.3) .
Temperatur sebelum masuk evaporator ( dengan persamaan: ·
·
. 5
) dapat dicari (4.4)
dimana; : Temperatur permukaan air laut (29.4oC) : Temperatur sebelum melalui evaporator : Panas jenis air laut (4.186 kJ/kg) Maka; 29.4
.
.
·
193
/
.
31 .
.
Gambar 4.7 Diagram Segitiga Kecepatan dimana; 15° 193 / 400 /
Jadi panas yang dipindahkan ke dalam evaporator persatuan berat adalah: (4.5) 2547.2 140.3 2406.9 kJ/kg. Untuk menentukan keadaan 4, harus menentukan keadaan 4s, Pada temperatur 13.1o C, maka: (dari tabel B.1 pada halaman Lampiran) 8.5588 / . 0.2101 / . . 8.5952 / . . Karena; = dan 8.5588 0.2101 8.5952
maka; · cos 400 · 15. 386.4 / . Efisiensi sudu turbin adalah: 2· ·
·
2 · 193 · 386.4 400
Pada temperatur 13.1° C (dari tabel B.1 pada halaman Lampiran) didapatkan: 54.6 / 2470.7 / · 54.6 0.97 2451.2 / .
2.2.1.3. Perhitungan Daya Turbin Pada PLTPL ini generator yang dipakai adalah generator arus bolak-balik (AC). Sedangkan daya yang dibangkitkan adalah 2500 kW. Jika efisiensi generator 95%, maka daya mekanis yang dibutuhkan generator ialah :
(4.6) 2470.7 .
maka kerja yang dihasilkan turbin persamaan berat fluida adalah:
2500 0.95
(4.7) 96
/
.
Jika efisiensi turbin = 80%, maka; . 96. 0.8 76.8 / .
93%
Dengan mengabaikan kerugian mekanis turbin, maka efisiensi turbin dianggap sama dengan efisiensi sudu, yaitu: 93%
Maka;
2451.2
. 15
Dengan menggunakan diagram segitiga kecepatan seperti gambar 4.2 maka diperoleh:
Pada keadaan uap jenuh 24.8° C, maka; 3 = 2547.2 kJ/kg (dari tabel B.1 pada halaman Lampiran)
2547.2
·
1/2 · 400 ·
2631.579
Banyaknya uap yang dibutuhkan per satuan waktu untuk mensuplai tenaga ke turbin adalah : (4.8) 0.93
Sehingga;
2631.579 76.8 16.5
46.926
/
(4.9) 2547.2
76.8
2470.4 /
.
Jadi daya poros turbin adalah: 0.93 76.8
Jadi efisiensi siklus turbin adalah: (4.10) 76.8 16.5 2406.9
46.926
3352
Dan jari-jari poros turbin ( ) adalah: · .
2.5 %
·
60 · 193 2 · 750
2.2.1.2. Efisiensi Turbin Uap Perubahan enthalpi uap air laut akan sama dengan tenaga kecepatan uap yang keluar nozzle. Sedangkan kecepatan uap yang masuk ke turbin adalah: (4.11) . · 44.72 · √2547.2 2470.4 400 /
2.5
atau diameternya ( ) adalah: 5 meter Jika telah diketahui diameter turbin d = 5 meter, dan kecepatan turbin dalam m/s, yaitu U’ = 386.37 m/s, maka kecepatan turbin (n) jika dikonversikan dalam rpm (rotation per minute) menjadi; 60
Sudut nozzle turbin dipilih sebesar 15o, sehingga untuk memperoleh efisiensi maksimum kecepatan sudu harus: 6
.
60
.
Jika frekuensi generator yang digunakan f = 50 Hz maka didapat jumlah pasang kutub generator sinkron (Pg) adalah sebagai berikut; 120 · 120 · 50 4.065 1475.82
= 1.004 m/detik = 9.8 m/detik 2 Sehingga didapat daya pompa air laut dingin ( diperlukan adalah; 9.8 · 10.522 · 0.05 ·
2.2.1.4. Kapasitas Evaporator Energi panas yang diperlukan oleh evaporator untuk mencapai uap jenuh pada 22.8oC adalah: · · 46.926 · 2547.2 140.3 112947 /
28.927
10792
. ·
123.8
2346.6
/
110117
9.8 · 10.792 · 0.05 ·
/
( Beda suhu air laut sebelum masuk kondensor dan setelah keluar kondensor adalah 2.5oC, maka kondensor membutuhkan air pendingin sebesar:
5
5
34
Sehingga daya pompa untuk hampa udara adalah: 10% · 2500 250 ) = 10522
/ Jadi daya total yang dibutuhkan untuk starting sistem PLTPL 2500 kW adalah:
2.2.1.6. Perhitungan Daya Pompa Air Laut a. Daya Pompa Air Laut Dingin Untuk menentukan daya pompa air laut dingin dengan rumus; · ·
100 1.004 · 5.5 2 · 9.8
) yang
2.2.1.7. Perhitungan Pompa Hampa Udara Pada perhitungan pompa hampa udara yang dipergunakan biasanya memerlukan daya 10% dari net power output12
Jadi kapasitas kondensor (
·
.
Jadi daya total pompa dari air laut dingin dan hangat adalah ): 29.9
110117 4.186 2.5 10522 /
. ·
·
Sehingga didapat daya pompa air laut hangat ( diperlukan adalah;
Panas yang harus dilepaskan per satuan waktu di dalam kondensor adalah: · 2346.6 · 46.926
· ·
Diketahui: = 10.792 m3/detik = 0.05 = 100 m = 5.5 m = 1.004 m/detik = 9.8 m/detik 2
);
2.2.1.5. Kapasitas Kondensor Energi panas yang harus dilepaskan dalam kondensor untuk mencapai titik semula adalah: · 2470.4
·
dimana; : Debit air laut (m3/detik) : Faktor gesekan : Panjang pipa air (m) : Diameter pipa (m) : Kecepatan air laut dalam pipa (m/detik) g : Percepatan gravitasi bumi (m/detik2)
/
Jadi kapasitas evaporator ( 10792 /
600 1.004 · 5.5 2 · 9.8
b. Daya Pompa Air Laut Hangat Untuk menentukan persamaan daya pompa air laut hangat sama dengan penentuan persamaan daya pompa air laut dingin,yaitu:
Jika efisiensi evaporator dianggap 100%, beda temperatur sebelum masuk evaporator dan setelah keluar dari evaporator adalah 2.5°C dengan panas jenis air laut 4.186 kJ/kg, maka evaporator membutuhkan air pemanas sebesar: 112947 4.186 2.5
) yang
·
34
.
250
284
Jadi efisiensi pompa (
dimana; : Debit air laut (m3/detik) : Faktor gesekan : Panjang pipa air (m) : Diameter pipa (m) : Kecepatan air laut dalam pipa (m/detik) g :Percepatan gravitasi bumi (m/detik2)
2500 2500 284
) adalah:
90%
Jadi efisiensi seluruh sistem PLTPL 2500 kW adalah : 0.025
Diketahui: = 10.522m3/detik = 0.05 = 600 m =5.5 m
0.93
0.95
0.90
2.8%
12 Clinton E. Brown, Laskar W, “Engineering and Open Cycle Power Plant For Extracting Solar Energy The Sea”, Dallas, Texas, 1975
7
1.15 · 4888
2.2.1.8. Perkiraan Biaya Pembangunan PLTPL 2500 KW Biaya investasi pembangkit dan biaya listrik dapat dihitung dan diestimasikan dengan menyederhanakan konsep. Estimasi biaya berdasarkan pada asumsi power output 2500 kW dan umur hidup (life time) 30 tahun dengan faktor guna atau keandalan sebesar 0.8 (waktu operasional 292 hari).Dalam hal ini biaya hanya dihitung sekali pembangunan saja dan biaya bahan bakar tidak berpengaruh. Biaya energi dapat dihitung dengan menggunakan beban rata-rata pertahun yang jumlahnya tetap dan dapat dirumuskan sebagai berikut:
0.5 ·
$ 5622
5622
2,811.
0.02 · 8,433. $ 0.168 /
1,596.
$ 0.09
1362
3
Pompa air laut (C3)
341
4
Pompa hampa udara (C4)
551
5
Turbin uap (C5)
369
6
Pipa air laut (C6)
137
7
Penjangkaran (C7)
142
Jumlah ( ∑
)
30
$ 1,096,307.65
Sehingga didapat harga energi listrik yang lebih rendah setelah dimasukkan hasil sampingan tersebut: 1.096.307,65 2500 8000
. $ 0.06 /
$1
Jika kurs dollar diasmumsikan maka; 570/
Biaya (US$/kW) 1986
9,500.
21,082,500+3,176,769.103
Tabel 4.1 Biaya Investasi PLTPL2500 kW untuk umur investasi 30 tahun
Bangunan (C2)
/
/
3,360,000+280,934.5+2,073,915.36 ×10
/
Heat Exchanger (C1)
168.7 $1
. 812 /
·
2
.
b. PLTPL+ Air bersih +Industri Bromida
Jadi biaya listrik dapat dihitung sebagai berikut: · · .
1
maka di
2.2.1.9. Analisa Perhitungan dari Sistem PLTPL Untuk menekan harga listrik per kWh yang dihasikan, maka pemasukan dari hasil samping yang berupa air bersih ataupun industri Bromida digunakan untuk mengurangi harga jual energi listrik per tahun, dimana life-time dari pembangkit tersebut adalah 30 tahun sehingga akan didapat harga energi listrik per kwh yang lebih rendah. Dalam perhitungan ini jika: a. PLTPL + Industri Bromida 0.16 0.57
Estimasi standarddiketahui sebagai berikut: = 0.8 = 0 (tanpa bahan bakar) = 8000 per tahun
Komponen Utama
. 9,500.
Jadi biaya investasi untuk pembangkit listrik tenaga panas laut dengan daya 2500 adalah sebesar $ 21.082.500, , sehingga harga jual listrik(energi) untuk PLTPL 2500 siklus terbuka adalah sebagai berikut: 0.02 ·
Untuk biaya listrik lepas pantai dapat dihitung sebagai berikut; · · · dimana; : Beban rata-rata per tahun : Jumlah biaya untuk investasi dalam US$/kW : Jam per tahun : Faktor guna (keandalan) : Biaya bahan bakar dalam mills/kWH
No
$ 8,433. /
Jika asumsi nilai kurs $ 1, dapat; . 80,113,500. /
jadi didapat nilai sebagai berikut; 0.01 0.02 0.03 0.06
0.02 ·
$ 2,811. /
Biaya investasi listrik untuk PLTPL 2500 kW adalah sebesar:
Harga variabel ditentukan sebagai berikut: a = 0.01 (masa pengeluaran 30 tahun dengan bunga 3 %) b = 0.02 (sama dengan nuklir) c = 0.03 (konservasi pada daerah lepas pantai)
0
/
Biaya tak langsung (B) dan biaya tak terduga (C) adalah sebesar: 0.5 ·
dimana; : Faktor tahunan b : Pajak dan asuransi c : Biaya operasi dan pemeliharaan
· 2500 0.06 · 0.8 · 8000
$ 5622,
9.500,
,
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut ini: Tabel 4.6 Harga energi PLTPL Kombinasi PLTPL
4888
Biaya langsung ( ) dapat dihitung sebagai berikut: ·∑ . dimana: :faktor koreksi sebesar 1.15 ∑ :
Harga Energi Cent US$/kWh 16.8
PLTPL + Bromida
9
PLTPL + Air bersih + Bromida
6
Pembangkit listrik tenaga panas laut mempunyai karakteristik pembangkitan: Daya ouput : 2,500kW Daya pembangkitan : 2,631.75 kW Daya starting : 284 kW Air laut Æ evaporator :10,792 kg/detik
Jadi biaya langsung adalah: 8
Air laut Ækondensor Efisiensi seluruh sistem Biaya investasi Harga jual
2. Muka air (dibawah muka air laut rata-rata) 3. Debit air
: 10,522 kg/detik :2% : 21,082,500 US$ : 0.06US$/kWh
Dari data diatas tersebut sehingga dapat dihitung potensi daya yang dapat dibangkitkan, yaitu sebesar; . . . 1,200 · 9.81 · 3 · 17.3 610,966.8
2.3. ANALISA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT (PLTGL) Perhitungan energi gelombang dipergunakan statistik gelombang signifikan. Periode dan tinggi gelombang di sekitar Pulau Bali terutama wilayah kabupaten Karangasem diambil berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika/BMKG (Maritim) Surabaya pada tahun 2011 ditunjukan pada tabel 4.7sebagai berikut:
Dalam perencanaan diambil data sebagai berikut: a. Efisiensi turbin = 80 % b. Efisiensi generator =90 %
Tabel 4.7Data tinggi gelombang tahun 2011 pada koordinat yang telah ditentukan13 (dt)
Bulan
(dt)
(dt)
Daya yang dibangkitkan adalah: 0.8 0.9 610,966.8
(m)
Januari
4.8
5.5
5.15
1.3
Februari
5.1
5.6
5.35
0.7
Maret
5.1
5.5
5.3
0.7
April
5.0
5.3
5.15
0.7
Mei
5.1
5.3
5.2
1.8
Juni
5.5
5.7
5.6
2.5
Juli
5.3
5.4
5.35
2.5
,
· . · .
· ·
. 571
100% dimana;
· 2·
9.81 · 5.2375 2·
43
sehingga didapatkan efisiensi pembangkitan: 43
439,896 55 571
100%
32.6 %
2.3.1.2. Sistem Salter Nodding Duck Dengan menggunakan data seperti disebutkan sebelumnya maka, perhitungannya adalah sebagai berikut:
2,988 /
20 dimana; · 2·
/
2.3.1. Daya Output Pembangkitan Konstanta tetap yang dipergunakan dalam Perhitungan daya output dari masing-masing sistem pembangkit listrik tenaga gelombang adalah sebagai berikut: = 1,200 kg/m3 g = 9.81 m/s2 =3.14 = 1.425 m = 5.2375 dt
a. Saluran lonjong (Tapered Channel) 1. Panjang seluruhnya 2. Lebar lubang pengumpul 3. Tinggi dinding saluran 4. Tinggi dinding dalam saluran (dibawah muka air laut rata-rata) b. Reservoir 1. Luas
9.81 · 5.2375 2·
43
Jadi; 2.15
.
| 0.0937 · · 0.0937 · 43 4.0291 . 2.15 √4.0291 2 · 2.15 2·
2.3.1.1. Sistem Tapered Channel (TAPCHAN) Perhitungan daya listrik ini didasarkan atas pilot plant yang telah didirikan oleh Norwave AS, sehingga didapatkan data-data sebagai berikut:
3.41 .. 4.3 .
Luas daerah gelombang yang dipotong adalah: · 3.41 · 4.3 14.7 · . · . 0.72 1 Daya seluruhnya per unit adalah: · · ·
: 180 m : 55 m : 3.3 m :7m
.
· ,
· · .
·
.
· .
·
.
· .
.
38.208 Efisiensi pembangkitan adalah: 2
: 8.000 m
43
13
439,896
Efisiensi pembangkitan adalah:
Dimana kerapatan energi gelombang persatuan luas dinyatakan dalam / dan daya gelombang persatuan luas dinyatakan dalam / yang dihasilkan oleh gelombang laut sekitar garis tepi pantai kabupaten Karangasem Bali pada tahun 2011 adalah sebagai berikut: 1 9.81 · 1200 · 0.7125 · 2 1 · · · · · · . · ·
:3 m :17.3 m3/s
38.208 4.3 571
100%
36%
2.3.1.3. Sistem Heaving and Pitching Combination Device
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika/BMKG (Maritim) Surabaya pada tahun 2011
9
Daya yang diterima oleh air adalah dalam bentuk energi tekanan dan energi kinetik. Dari panjang gelombang yang telah dihitung ( ) = 43 meter, maka dipilih panjang buoy sebesar: %· . 80% · 0.5 43 17 Lebar buoy dipilih: 25 m
Tabel 4.8 Perbandingan Efisiensi Pembangkitan dari Sistem Konversi Energi Gelombang Laut
Daya Gelombang: 571
0.5
43
25
17
25
306,913
dengan
· .
· .
0.54
.
/ .
Jadi untuk daya perlawanan air pada kedalaman 15 m adalah: 1,200 · 9.81 · 15 · 3.14 · 0.5 · 0.54. Daya yang diterima oleh air adalah: 74,852
167,823
·
185
HPCD
538
1.350.415
439.896
32.6
105.578
38.208
36
306.913
120.833
39
Untuk faktor keandalan sistem di asumsikan sebesar 0.91 atau 91%, maka jumlah waktu operasi sistem ini adalah 332 hari atau setara 7972 jam, maka dipilih dengan pendekatan jumlah waktu operasi sebesar 8000 jam
Jika daya yang diterima oleh turbin adalah: ·
2.365
SND
(%)
2.3.2. Prakiraan Biaya Prakiraan biaya ini dihitung berdasarkan referensi dari Marine Source of Energy, hal 100 dan juga dari pembangkit-pembangkit listrik yang telah didirikan sebagai pendekatan dalam penentuan harga komponen pembangkit listrik tenaga gelombang.
74,852
242,675
TAPCHAN
P (Watt)
Dari tabel 4.8 terlihat bahwa konversi energi gelombang laut dengan sistem HPCD memiliki efisiensi pembangkitan paling tinggi jika dibandingkan dengan sistem gelombang yang lain.Agar pemanfaatan luas gelombang sama maka untuk sistem Salter Nodding Duck (SND) dipasang 13 unit dan untuk Heaving and Pitching Combination Devices (HPCD) dipasang 5 unit, jadi sekarang daya listrik yang dibangkitkan oleh masing-masing sistem konversi energi gelombang adalah: Tapered Channel : 439.896 Watt Salter Nodding Duck : 496.704 Watt HPCD : 604.165 Watt
242,675
Jika daya perlawanan oleh air pada kedalaman 15 jari-jari silinder = 0.5 adalah: · . · · · dimana; 2·
A
dimana; A : Luas gelombang yang digunakan (m) : Daya yang digunakan (Watt) P : Daya listrik yang dibangkitkan (Watt) : Efisiensi pembangkitan (%)
Daya Tekan Buoy: 571
Sistem
.
dimana; · 4
2.3.2.1. Sistem Tapered Channel Berdasarkan “Pilot Plant” yang telah dibangun oleh Norwave AS bersama Ing Thor Furuholmen AS, dengan perincian sebagai berikut:
· .
· 0.5 · 1.425 ·
1 5.2375
0.05
/
Jadi daya yang diterima oleh turbin adalah: 167,823 · 1200 · 167,823.88
. .
³
Investasi untuk pilot plant tersebut sebesar US$ 1.100.000,Prakiraan biaya yang dikeluarkan pertahun:
.
²
Daya listrik yang dibangkitkan: Efisiensi turbin 80% Efisiensi generator 90% 0.8 0.9 120,833
167,823.88
100%
12%
US$
132,000
Umur hidup
30 tahun
US$
36,667
Pemeliharaan
8.5%
US$
93,500
Administrasi
0.85%
US$
9,350
Biaya tng kerja
Per orang
US$
3,913
US$
38,500
US$
313.930
Pajak &asuransi 3.5%
Efisiensi pembangkitan adalah: 120833 306913
Bunga modal
Total
39 %
Jumlah waktu operasi Jumlah kWh pertahun
2.3.1.4. Perbandingan Sistem Berdasarkan Efisiensi Pembangkitan Dari perhitungan daya gelombang, daya listrik yang dibangkitkan dan efisiensi pembangkitan dari masing-masing sistem konversi energi gelombang laut, kita dapat membandingkan antara ketiga sistem konversi energi gelombang laut tersebut.Sehingga dapat diketahui sistem konversi energi gelombang laut yang mana yang memiliki efisiensi pembangkitan yang paling tinggi, sehingga energi gelombang laut tersebut dapat dimanfaatkan secara optimum. Untuk lebih jelasnya, perbandingan efisiensi pembangkitan dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Harga listrik per kWh
8.000 ,
,
, ,
,
,
+
3,519,168 0.089
$/
2.3.2.2. Sistem Salter Nodding Duck Konstruksi dan pendulum dibuat seperti sebuah kapal dan memerlukan plat baja kurang lebih 74.78 untuk satu unitnya dan untuk harga plat baja per ton berkisar $ 790. . Jadi biaya untuk satu unit berkisar $ 59,076.2 karena dalam perencanaan dipasang 13 unit maka biaya struktur keseluruhan berkisar $ 767,990.6. 10
Berat balast untuk satu unit diperkirakan 833.94 , dimana harga balast per ton berkisar $ 17.39, sehingga secara keseluruhan harga balast berkisar $ 159,524.4 @US$ 92,352.Rating 500 kW 20% dari Biaya konstruksi dengan jarak 5 km dari laut
US$
1,200,576
US$
92,352.6
US$
153,598
US$
43,480.1
di darat
US$
217,400.5
Total investasi
US$
2634,922.2
12%
Umur Hidup
30 tahun
Pemeliharaan Administrasi Biaya tenaga kerja Pajak & Asuransi
US$
1,200,576
8.5%
US$
92,352.6
0.85%
US$
153,598
Untuk 1 orang
US$
43,480.1
3.5%
US$
217,400.5
US$
746,521.9
Total
Jumlah waktu operasi Jumlah kWh pertahun Harga listrik per kWh
8.000 ,
,
, ,
, .
Sistem
Waktu Operasi (jam)
kWh /thn
TAPCHAN
8.000
SND
8.000
HPCD
8.000
+
0.083
$/
Biaya Total/thn (US$)
Harga Listrik /kWh
3.519.168
313.930
0.089
3.973.632
746.521,9
0.188
4.833.320
350.901,8
0.083
2.4. ANALISA EKONOMI PEMBANGUNAN PEMBANGKIT Dengan masa umur ekonomis yang sama, maka pemilihan investasi terhadap teknologi pembangkitan dapat digunakan metode nilai sekarang (net present value), dalam hal ini sebelumnya kita menetapkan parameter-parameternya terlebih dahulu yang didapatkan dari hasil perhitungan sebelumnya dan parameterparameternya adalah sebagai berikut: 1. Masa ekonomis: 30 tahun 2. Biaya investasi: a. Pembangkit listrik tenaga panas laut yaitu sebesar
+
3,973,632 0.188
,
. ,
Tabel 4.9 Perbandingan Prakiraan Biaya Pembangkitan
Prakiraan biaya yang dikeluarkan pertahun: Bunga Modal
,
2.3.2.4. Perbandingan Ketiga Sistem Berdasarkan Perhitungan Biaya Dari prakiraan biaya di atas, sehingga dapat ditentukan sistem konversi energi gelombang mana yang paling ekonomis. Kita dapat melihat perbandingan tersebut pada tabel 4.9.
Prakiraan biaya peralatan pembangkit listrik: Sistem Hidrolik Sistem Generator Biaya Sistem tambat Transmisi ke darat Peralatan terminal
,
Harga listrik per kWh
21,082,500 US$.
.
b. Pembangkit listrik tenaga gelombang laut yaitu sebesar 1,550,334.4 US$. 3. Pemasukan dari hasil penjualan energi listrik setiap tahunnya bila pembebanan 100% : a. PLTPL : US$ 3,360,000 b. PLTGL: US$ 350,901
$/
2.3.2.3. Sistem Heaving and Pitching Combination Devices Berat satu buah buoy diperkirakan seberat 80.8 ton sedangkan dalam perencanaan ini dipasang sekitar 5 buoy, maka berat buoy secara keseluruhan adalah 404 ton. Buoy ini terbuat dari baja, dimana harga plat baja perton sekitar $ 790. sehingga biaya buoy secara keseluruhan adalah $ 319,160.
Jika dengan discount rate sebesar 15% dan dengan bunga bank sebesar 17% maka hasil perhitungan dengan metode present value dapat dilihat pada tabel 4.10, dimana aliran kas dihitung pada masa produksi pembangkit.
Prakiraan biaya peralatan pembangkit listrik:
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan NPV
Pipa Saluran
US$
33,199.2
US$
461,760
US$
92,352.6
20% dari Biaya konstruksi
US$
63,832
Dg jarak 5 km dari laut
US$
217,400.5
US$
1,231,184.4
@US$ 92,352.Rating 610 kW
Piston Sistem generator Biaya sistem tambat Transmisi ke darat
Total investasi
Harga Disc. rate Disc. rate Disc. rate Disc. rate Energi 6% 9% 12 % 15 % Cent (US$) (US$) (US$) (US$) US$/kWh PLTPL -12,719,160 - 14,873,040 -16,229,340 -17,139,840 3 PLTGL 22,713 -175,139 -337,500 -597,538 7
+
9
Prakiraan biaya yang dikeluarkan pertahun: Bunga Modal
12%
US$
147,742.1
Umur Hidup
30 tahun
US$
41,039.5
Pemeliharaan
8.5%
US$
104,650.7
Administrasi
0.85%
US$
10,465
Untuk 1 orang
US$
3,913
3.5%
US$
43,091.5
US$
350,901.8
Biaya tenaga kerja Pajak dan Asuransi
Total
Jumlah waktu operasi Jumlah kWh pertahun
16
, ,
-1,568,040 190,023
-6,593,760 -11,324,019 -11,868,960 42,609
70,120
41,451 -9,236,520
PLTPL
124,020
-2,454,120
-6,523,020
PLTGL
292,834
167,074
47,320
125,445
PLTPL
1,890,492
608,316
1,270,572
154,044
PLTGL
555,746
460,935
373,162
290,029
Sehingga dengan melihat hasil dari tabel di atas dimana masing-masing NPV yang bernilai positif akan memberikan dampak yang baik bagi investasi. Disamping itu masih ada satu lagi yang digunakan untuk menentukan apakah investasi itu menguntungkan atau tidak yaitu dengan metode ROR dimana metode tersebut digunakan untuk menentukan keseimbangan antar pemasukan dan pengeluaran sehingga menyebabkan nilai investasi sama dengan nol. Penentuan tersebut dihitung dengan menggunakan parameterparameter yang telah ditetapkan sebelumnya dimana akan didapatkan nilai IRR seperti pada tabel 4.11. Dimana biaya investasi
+
8.000 ,
PLTPL PLTGL
4,833,320
11
didapatt dari subsidi pemerintah daan pinjaman bank dengan buunga sebesarr 17% dan dihaarapkan tingkatt pengembaliannnya sebesar 133%.
3
Surya PV
0.5
4
Biomassa
0.09
Tabel 4.11 Hasil Perhhitungan IRR
5
Gambut
0.09
PLTPL 10%
PLTGL
16,6 %
PLTGL
16,2 %
PLTGL
15,8 %
PLTPL PLTGL
0.8
15,78 %
tidak layak
8
Panas Laut
0.14
9
Gelombangg
0.08
10
Pasang suruut
1.4
PLTGL
PLTGL
17,07% tidak layak
16,97%
Dan untuk leebih jelasnya m mengenai perbaandingan hargaa energi listrrik dari sumberr energi terbaruukan dapat diliihat pada gam mbar 4.9 yan ng mana data-daatanya diambill dari tabel 4.13 3.
tidak layak
16,87%
P PERBANDINGA AN HARGA ENERGI
15,45% 15,10%
15 %
15,35% 15,42%
PLTPL 60 %
Fuel Cell
15,44% 15,4 %
PLTPL 50 %
0.07
7
15,74%
PLTPL
40 %
Panas bumii
Keterangan
15,76%
PLTPL 20 %
30 %
6 IRR
MAR RR
Harga Energi (US$/kWh)
Sub bsidi Pemeerintah
14,6 %
14,75%
Selain permasaalahannya terleetak pada faktoor biaya, invesstasi, S dan peemodalannya juga j harus diiperhatikan appakah pembanngkitpemban angkit tersebut layak dijual atau tidak, daalam artian baahwa pemban angunan tersebbut akan mengguntungkan ataau merugikan bila dibanddingkan sumbeer energi lain dalam konteeks sumber ennergi terbaruukan sebagai gaambaran perbaandingan, kita dapat melihat pada p tabel 4.12, 4 dimana peembangkit listrrik tenaga mikrrohidro menem mpati posisi teratas dimanaa biaya investaasinya yang paling p murah (US$ ( 1200/kkW).
Biayaa Investasi US$ 12000/kW
US$ 0.026/kWh
Anggin
US$ 30000/kW
US$ 0.267-0.333//kWh
Suryaa PV
Modul: US$ 35000-5000/kW Sistem: US$ 35000-5000/kW
0.8 0.5
0.5 0.030.07
Miikrohidro Bio omassa Fuel Cell Pasang surut
Anggin Gambut Pan nas Laut
mber energi konvensional dengan Kalau melihhat antara sum sum mber energi teerbarukan, meemang terlihatt masih sangaat tidak seim mbang, sebab biaya pembanngunan energii konvensionall masih jauh h lebih murah dibandingkan d bbiaya penggun naan energi terbbarukan. Jikaa kita berpikiraan pendek, m maka akan lebih h baik mengan andalkan enerrgi konvensionnal saja tanpa hharus memikirk kan penggunaann energi terb barukan Tab bel 4.14 Perbaandingan Hargaa energi listrik k PLTPL dan PLTGL P den ngan pembangkkit listrik yang aada di Bali
US$ 0.133-0.2/kW Wh
Perband dinganHarga EnerrgiListrik (Cent U US$/kWh)
Perbandingan Pembangkit P Listriik
US$ 900-11400/kW
US$ 0.013-0.033//kWh
PL LTPL dengan PLTD D
166.8: 6.8
Gamb mbut
US$ 5,9-66,3/SBM
US$ 0.1-0.15/kWh Wh US$ 0.03-0.05/kW Wh
PL LTGL sistem HPC CD deengan PLTD
8.3 : 6.8
Panas bumi b
Biaya ekspplorasi: US$ 500-11000/kW US$ 19000/kW (kapasitas550kW)
US$ 0.03-0.05/kW Wh
Panas Laut
US$ 85000/kW
US$ 0.168/kWh
Gelom mbang Lauut (HPC CD)
US$ 63000/kW
US$ 0.083/kWh
Namun haruus diingat pula bahwa semakiin banyak suatuu energi kon nvensional, maaka akan sem makin memperrcepat sumberr energi tersebut habis, teerlebih lagi kkonsumsi enerrgiuntuk pembbangkitpem mbangkit yangg ada di Balii sebagian beesar tergantunng pada pen nyediaan energgi konvensionaal. Hal ini dap pat terlihat padda tabel 4.15 5.
A Apabila sumberr-sumber energgi tersebut telahh ditambah denngan biaya eksplorasi, e perhhitungan peakk performance, kendala teknoologi dan sebbagainya. Makka diperoleh haarga jual energii listrik yang dapat d diperbaandingkan denggan harga jual listrik pada PL LTPL dan PLTG GL.
Tab bel 4.15 Pem makaian kebutuhan bah han bakar mem mbangkitkan liistrik PLN Jaw wa-Bali 14 No o
Tabel 4.13 Harga Ennergi Listrik No.
Teknologi
Harga Energi E (US$/k kWh)
1
Mikrohidro
0.033
2
Angin
0.077
Suryya PV Pan nas bumi Gelombang
Gambaar 4.15Grafik P Perbandingan Harga H Energi L ListrikSumberE rEnergi Terbaru ukan
Biomaassa
Fuel Cell C
40.08 0.14 0
0.0090.090.07
Teknollogi Pembangkit
Harga Enerrgi
Mikrohhidro
1
0
Tabel 4.12Perbandinngan dan Perkirraan Biaya Inveestasi dan Prodduksi Energi Baru Teerbarukan) EBT (E Sumb ber Daya EBT E
1.4
1.5
Fuel Type
Units 3
2007
2008
2009
2010
1
Batubara
10 ton
26339
26481 1
27126
3 30525
2
Gas
Bcf
358
425
492
524
MFO
3
231
214
326
260
3
10 kl
14
12
untuk
“R RUKN 2010-20115”, PT. PLN
No
Fuel Type
Units
2007
2008
2009
4
HSD
103 kl
25
83
35
81
5
Panas Bumi
GWh
9729
10277
11277
11198
6
Air
GWh
6575
6578
6575
6575
pengembangan OTEC dan OWEC di Indonesia sangat sulit mengingat di lingkungan regional Asia Tenggara, hanya Indonesia yang pemah mengembangkan teknologi tersebut (untuk OTEC yang pernah direncanakan akan beroperasi di Bondalem Bali dengan kapasitas daya 100 kW dan untuk OWEC yang pernah beroperasi di pantai Baron Jogjakarta dengan kapasitas daya 1.1 MW).
2010
Dengan meningkatnya konsumsi energi, maka diperkirakan dalam 100 tahun kedepan sumber energi tersebut akan habis. Hal ini bisa terlihat pada tabel 4.16 dan 4.17.
2.5. PENINJAUAN ASPEK LINGKUNGAN PEMBANGUNAN PEMBANGKIT Pada pembangkit konvensional yang banyak terdapat di Bali bahan bakarnya menggunakan bahan bakar fossil yaitu dapat menghasilkan zat sisa yang mana zat sisa tersebut sangat berbahaya bagi lingkungan sekitarnya. Zat sisa yang dihasilkan oleh pembangkit-pembangkit listrik yang ada di Bali dapat dilihat pada tabel 4.19.
Tabel 4.16 Cadangan minyak yang tersisa di dunia Cadangan
Waktu
Arab Saudi
86 tahun
Iraq
146 tahun
Kuwait
124 tahun
Iran
68 tahun
Total
95 tahun
Tabel 4.19Beban pencemaran yang diakibatkan oleh pembangkit Listrik Tenaga Diesel tahun 2000 (ton/tahun)15 Prop Debu
Tabel 4.17Penurunan produksi minyak bumi diantar negara utama produsen minyak anggota OPEC Negara
1998/1974
Arab Saudi
52%
Iraq
10%
Kuwait
65%
Iran
21%
Aljazair
57%
Indonesia
32%
Libya Nigeria
31% 52%
UAE
25%
Venezuela
86%
Bali
Surya PV
10%
Biomassa
25%
Panas bumi
40%
Mikrohidro
75%
Angin
20%
Pasang Surut
10%
Fuelcell
40%
Panas Laut
2.8 %
Gelombang (HPCD)
39%
HC CO
150,897
1,125
11
56
CO 251,340
Sehinggaakan mudah memanfaatkan dan mengembangkannya. Pembangunan pembangkit ini akan mempunyai dampak lingkungan positif antara lain: a. Peningkatan kesejahteraan penduduk sekitarnya. b. Pengaruh sekunder pada sektor ekonomi yang lain, misalnya industri yang berlangsung yang berkaitan dengan pemanfaatan energinya. c. Dapat mengurangi erosi yang diakibatkan oleh laut. d. Pendayagunaan sumber daya alam dalam rangka penganekaragaman energi. e. Menghasilkan air bersih yang nantinya akan dapat digunakan untuk berbagai keperluan.
Tabel 4.18 Efisiensi teknologi Energi BaruTerbarukan (EBT) Efisiensi
NO2
Sedangkan pada pembangkit listrik tenaga panas laut dan gelombang laut dimana sumber energi pada lautan dapat dikatakan tidak akan pernah habis dan mempunyai sifat menguntungkan antara lain: a. Sumber panas laut dan gelombang secara teratur dibangkitkan kembali karena proses alam, sehingga merupakan sumber yang secara siklus dapat diperbarui. Oleh karena itu energi kelautan disebut sebagai sumber daya energi terbaharui. b. Tidak akan mengganggu keseimbangan energi dunia dan tidak akan menimbulkan zat sisa yang merugikan. c. Karena di Bali sebagian besar wilayahnya memiliki potensi yang sangat besar untuk pembangunan pembangkit ini selain wilayahnya yang strategis.
Jelas dapat diamati bahwa penurunan energi dalam jumlah yang besar berpengaruh pula pada harga penyedian listrik di dunia.Padahal energi adalah sangat vital dan masa depan dunia mengharapkan tersedianya sumber-sumber energi yang murah.Salah satu penyebab tidak berkembangnya pembangunan pembangkit listrik tenaga panas laut dan gelombang laut adalah mahalnya biaya riset bila dikaitkan dengan efisiensinya (pembangkit listrik tenaga panas laut hanya sekitar 2%) hal itu dapat dilihat pada tabel 4.18.
Jenis EBT
89
SO2
Sehingga kebutuhan energi terbarukan yang akan digunakan sangat berkaitan dengan kondisi-kondisi yang melatarbelakangi penggunaan energi itu sendiri, baik itu kondisi geografi, teknologi, finansial, lingkungan, sumber daya alam, maupun sumber daya manusia yang akan mengoperasikannya. Namun dengan melihat kondisi sumber energi yang ada di Bali saat ini yang sebagian besar menggunakan energi konvensional dan juga melihat jumlah energi konvensional yang tersisa di dunia, maka tidak memperlukan lagi penggunaan Energi Baru Terbarukan (EBT) yang merupakan pilihan utama.
Akan tetapi melihat dari analisa di atas, maka dengan semakin menipisnya energi konvensional, sedang energi yang lain semisal nuklir sampai saat ini limbahnya masih belum dapat diolah maka sumber energi baru dan terbarukan diharapkan mampu memberikan kontribusi.Dan juga mengingat potensi kelautan yang ada di Bali diharapkan OTEC dan OWEC dapat menjadi alternatif pilihan yang utama untuk dapat menunjang sumber energi yang selama ini menggunakan energi konvensional. Memang harus diakui
Tabel 4.20 Perbandingan antara PLTPL, PLTGL, dan PLTD Ket
PLTPL
PLTGL
PLTD
Efisiensi
2.8%
39%
45%
15
13
“Lingkungan Hidup Indonesia tahun 2000”, Biro Pusat Statistik
Ket
PLTPL
PLTGL
PLTD
Energi
Panas laut
Gelombang
Solar
Investasi
US$ 21.082.500
Harga jual (CentUS$ /kWh)
16.8
a. Mengingat potensi laut yang ada di Bali (Karangasem) belum dapat dimanfaatkan secara maksimal maka perlu diadakan penelitian lebih lanjut sehingga diperoleh data-data yang sempurna untuk bisa dimanfaatkan sebagaimana mestinya.
US$ 3.765.440,4 US$ 1.250.000 8.3
b. Penelitian tentang metode konversi energi panas laut dan gelombang laut yang bertujuan untuk mendapatkan metode yang handal dengan efisiensi yang tinggi dan harga jual listrik yang murah sangat diperlukan, melihat potensi energi panas laut dan gelombang sangat besar.
6.8
Murah jika Aspek energi yang ekonomis berasal dari fosil telah langka
Murah jika Murah energi yang untuk saat berasal dari fosil ini telah langka
Tidak mengganggu ekosistem yang ada Aspek dan juga tidak lingkungan menghasilkan zat sisa yang merugikan lingkungan
Tidak menghasilkan polusi udara, dan juga berfungsi sebagai penahan ombak sehingga mengurangi pengikisan pantai
c. Diperlukan penelitian lebih lanjut dengan memasukkan jenis turbin dan generator yang digunakan, sehingga didapatkan suatu hasil yang lebih baik.
Menghasilkan zat sisa yang dapat mengganggu lingkungan sekitar
DAFTAR PUSTAKA 1. Kadir, Abdul, 1999, “Mesin Sinkron”, Djambatan, Jakarta. 2. Dietzel, Fritz, Alih bahasa: Dakso Sriyono, 1996, “Turbin, Pompa dan Kompresor”, Erlangga, Jakarta..
3. PENUTUP 3.1. Kesimpulan a. Dengan melihat Bali (Karangasem) yang wilayahnya dilewati arus lintas indonesia dari samudera hindia dan melihat dari hasil analisa dimana potensi untuk PLTPL bila dimanfaatkan secara maksimal yang mana daerah tersebut memiliki beda suhu rata-rata berkisar antara 20-24°C mempunyai potensi sekitar +136,000 MW dan untuk PLTGL potensi daya gelombang persatuan luas dengan tinggi gelombang signifikan = 1.425 meter dan periode signifikan = 5.2 detik adalah 571 watt/m2 memiliki potensi daya sekitar +256,000 MW.
3. Bagus Indarto, 2001, “Studi Pembangkit Listrik Tenaga Panas Laut (PLTPL) 1000 kW Terintegrasi Industri Kimia Sebagai Alternatif Kelistrikan di Kawasan Indonesia Timur Indonesia”, Surabaya: Tugas Akhir. 4. William C. Reynolds, Henry C. Perkins, disadur oleh Fillino Harahap Ir. Msc. Phd., Pantur Silaban Phd., “Thermodinamika Teknik”, Erlangga, Jakarta, 1984. 5. M.M EL Wakil, “Powerplant Technology”, International Edition. Professor of Mechanical and Nuclear Engineering University of Winconsin, McGraw Hill book company, New York.
b. Memang dilihat dari sisi efisiensi pembangkit listrik tenaga panas laut dan gelombang laut memang bukanlah yang paling efisien akan tetapi bila dilihat dari kondisi geografis maka pembangkit listrik tenaga panas laut dan gelombang laut dapat digunakan sebagai salah satu alternatif hal itu dapat dilihat pada analisa Bab IV pada tabel 4.18, yaitu dengan efisiensi sebesar 2% untuk PLTPL, dan 39% untuk PLTGLhal ini masih bisa dimaksimalkan dengan perkembangan teknologi ke depan.
6. Takahashi Patrick and Trenka Andrew, “Ocean Thermal Energy Conversion”, John Willey and Sons, New York, 1996. 7. Iwan Rustandi,1995, “Studi Pembangkit Listrik Tenaga Ombak Tipe Tapered Channel 1.1 MW di Teluk Baron Yoyakarta”, Surabaya: Tugas Akhir
c. Efisiensi untuk PLTPL yaitu US$ 0.168 dan untuk PLTGL yaitu US$ 0.083 Dan jika dibandingkan dengan pembangkit listrik yang telah ada saat ini yaitu pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD) yang merupakan sumber tenaga listrik yang utama yang ada di Bali (Karangasem) memang memiliki harga jual listrik yang lebih mahal terutama jika dibandingkan dengan PLTPL, perbandingan itu dapat dilihat pada tabel 4.14, yaituPLTPL dengan PLTD sebesar 16.8 berbanding 6.8 (cent US$/kWh), dan untukPLTGL sistem HPCD dengan PLTDsebesar 8.3 berbanding 6.8 (cent US$/kWh), akan tetapi PLTPL dan PLTGL akan menjadi lebih murah jika sumber energi yang berasal dari minyak bumi atau fosil menjadi langka dengan kata lain jika dinilai manfaatnya dalam jangka panjang.
8. Building Energy, 2001. “Southern New England Wave Energy Resources Potential”, Tufts University, Boston, MA 9. IEEE Transactions on Power Apparatus and System, Vol. PAS102, No. 9, “Outline of the 100 kW OTEC Pilot Plant in The Republic of Nauru”, September 1983 10. I Nyoman Pujawan, 1995. “Ekonomi Teknik”. PT. Guna Wijaya, Jakarta. 11. Majalah Energi dan Listrik Volume X No 3, “Pemberdayaan Potensi Panas Laut Sebagai Sumber Daya Ketenaga-listrikan Pulau Ambon”,1 - 9, September 2000
d. Sumber listrik yang cocok untuk dikembangkan di Bali (Karangasem) untuk masa depan adalah sumber energi yang tidak bergantung pada bahan bakar fosil hal itu mengingat kondisi geografis dari Bali (Karangasem) itu sendiri yang sebagian besar wilayahnya terdiri dari laut disamping itu kebutuhan bahan bakar dari Bali (Karangasem) masih bergantung pada daerah lain, oleh karena itu hal tersebut perlu dipikirkan apabila PLTPL dan PLTGL diterapkan maka akan dapat meningkatkan pendapatan masyarakat sekitar akibat adanya industri yang terkait:
12. Ditjen Listrik dan Pengembangan Energi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, Proyek pengembangan sistem perencanaan energi dan pemanfaatan energi baru, “Laporan akhir teknologi pemanfaatan EBT (Energi BaruTerbarukan)”.Jakarta, Maret, 2000.
3.2. Saran Setelah melihat hasil dari analisa dan data-data maka diberikan saran-saran sebagai berikut:
Penyusun dilahirkan di Sidoarjo pada tanggal 23 Desember 1983 dengan nama lengkap NISON HASTARI RAHARJO, pada tahun 2001 diterima menjadi mahasiswa Institut
13. Sumber: “Biro Pusat Statistik” 14. RUKN 2010-2015”, PT. PLN. BIOGRAFI MAHASISWA
14
Teknologi 10 Nopember Surabaya Jurusan Teknik Elektro, Program Studi D3 Elektro Industri dengan NRP 2201 039 015, dan lulus pada tahun 2004. Pada tahun 2005 mulai memasuki dunia kerja di perusahaan perhiasan emas terbesar di asia tenggara PT. UNTUNG BERSAMA SEJAHTERA (UBS) sebagai Information Technology Marketing Staff selama 1 (satu) tahun dan sebagai Promotion & Advertising Staff selama 2 (dua) tahun di perusahaan yang sama. Memasuki dunia pendidikan kembali pada tahun 2009 untuk melanjutkan jenjang pendidikan S1 Teknik Elektro di Institut Teknologi 10 Nopember Surabaya dengan NRP 2209 105 104 hingga sekarang, serta bekerja (freelance) di perusahaan desain komunikasi visual INDOJAVAMEDIA Group sejak tahun 2009 sebagai Web Master & Graphic Design Staff hingga sekarang.
15
