Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Studi Perancangan PLTG Dengan Sistem Pendingin Udara Masuk Turbin Gas
Mechanical Refrigeration Sebagai Alternatif Dalam Memenuhi Kebutuhan
Listrik Universitas Indonesia
Zia Ru`ya Hilal, Agung Subagio, Yulianto Sulistyo Nugroho
Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
E-mail: [email protected]
Abstrak
Konsumsi energi listrik di kampus Universitas Indonesia mengalami peningkatan setiap tahunnya, ini terjadi
karena peningkatan pembangunan gedung. Salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan ini adalah dengan adanya
penambahan salah satu sistem pembangit yang disesuaikan dengan kondisi lingkungan dan potensi yang ada di
universitas Indonesia. Universitas Indonesia telah tersedia pipa gas dan potensi air danau untuk pendinginan pada
sistem pembangkit. Sehingga pembangkit listrik tenaga gas tepat sebagai solusi. Untuk menaikan daya output agar
sesuai kemampuan original dari manufaktur turbin gas, yakni dengan cara menurunkan suhu udara masuk ke
kompresor/ turbin gas tersebut, sehingga perancangan PLTG dengan mechanical refrigeration dirasa tepat dalam
melengkapi solusi tersebut. Tulisan ini akan memaparkan rancangan dari pembangkit listrik tenaga gas yang dapat
membangkitkan daya hingga 24 MW menggunakan software Cycle – Tempo 5.0 Pada tulisan ini pula didapat analisis
mechanical refrigeration, heat balance, kebutuhan bahan bakar pembangkit, nilai efisiensi, nilai heat rate, dan analisis
finansial dari pembangunan pembangkit listrik mandiri untuk Universitas Indonesia.
Kata kunci: Pembangkit listrik Tenaga Gas, Mechanical Refrigeration, Universitas Indonesia, Cycle - Tempo
1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Energi dalam bentuk listrik merupakan salah satu jenis
energi yang paling dibutuhkan saat ini. Manusia dalam
kehidupannya saat ini sangat bergantung dengan listrik.
Mulai dari kebutuhan rumah tangga, pendidikan,
industri, transportasi dan lainnya. Kebutuhan akan
energi listrik ini terus bertambah seiring dengan
perubahan zaman dan pembangunan yang terus
dilakukan terutama di Indonesia. Tak terkecuali
kebutuhan energi listrik di Universitas Indonesia.
Berdasarkan Rencana Induk Sistem Kelistrikan
Universitas Indonesia 2010-2025, saat ini Universitas
Indonesia menggunakan sumber listrik dari Perusahaan
Listrik Negara dengan daya terpasang sebesar 10.300
kVA dan daya terpakai sebesar 9.201 kVA. Tentunya
dengan terus dibangunnya bangunan- bangunan baru,
sambungan ini akan mengalami kelebihan beban.
Diprediksikan bahwa pertambahan kebutuhan listrik
Universitas Indonesia hingga tahun 2025 mencapai
44,987 KVA dengan total kebutuhan untuk bangunan
prioritas sebesar 19,467 KVA.
Pasokan listrik tambahan hingga tahun 2015 sudah
direncanakan untuk ditambah gardu tambahan hingga
tahun 2015 dengan total daya 23150 kVA. Dengan kata
lain, masih ada 21747 kVA kebutuhan daya tambahan
untuk tahun 2025.
Dari penjabaran kelebihan dan kekurangan dari
beberapa sumber energi yang dapat dijadikan alternatif
sumber energi listrik, maka untuk menghasilkan listrik
yang cukup dan kontinyu untuk kebutuhan di kampus
Universitas Indonesia, pembangkit listrik dengan
menggunakan sumber energi gas merupakan pilihan
yang paling baik.
[1] Dengan mempertimbangkan ketersediaan lahan
yang tidak terlalu besar, maka pada perancangan ini
ditentukan bahwa PLTG dengan sistem pendingin
mechanical refrigeration untuk yang akan dirancang
memiliki keluaran daya 24 MW untuk memenuhi
kebutuhan listrik kampus Universitas Indonesia sebesar
21 MW sampai tahun 2025.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari perancangan ini yaitu melakukan analisis
mengenai perkembangan kebutuhan listrik di
Universitas Indonesia hingga tahun 2025 dan
melakukan studi awal perancangan yang ditujukan
bertujuan untuk:
1. Membuat perencanaan kebutuhan daya listrik
tambahan di lingkungan Universitas Indonesia dari
rujukan Master Plan Kelistrikan Universitas
Indonesia- Depok 2010-2025
2. Menganalisis potensi dan studi kelayakan
lingkungan, potensi gas dan lokasi rencana
pembangunan pembangkit listrik tenaga gas untuk
Universitas Indonesia.
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
2
3. Perancangan pembangkitan listrik tenaga gas
sebesar 24 MW disesuaikan dengan kebutuhan
energi listrik bangunan baru Universitas Indonesia
hingga 2025.
4. Perancangan pembangkitan listrik tenaga gas
sebesar 24 MW dengan sistem pendinginan mesin
kompresi-refrigerasi, mechanical refrigeration.
5. Mendapatkan rancangan awal skema pembangkit
listrik, heat balance, dan daya serta analisis
ekonomi yang dapat dihasilkan oleh pembangkit
listrik.
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah yang diberikan pada perancangan
pembangkit listrik dalam rangka memenuhi kebutuhan
listrik di Universitas Indonesia ini adalah:
1. Jenis pembangkit listrik yang dirancang adalah
pembangkit listrik gas dengan sistem pendingin
kompresi-referigerasi atau mechanical
refrigeration
2. Pembangkit listrik yang dirancang adalah
pembangkit listrik dengan skala kecil antara 20 –
25 MW.
3. Bahan bakar yang digunakan untuk siklus gas
adalah gas alam dengan udara sebagai oksidator.
4. Perhitungan yang dilakukan adalah perhitungan
heat balance dengan tujuan mendapatkan besaran
daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik.
Adapun untuk mendapatkan heat balance dari
siklus pembangkit, digunakan simulasi dengan
software Cycle-Tempo.
5. Perubahan suhu udara masuk ke turbin gas yang
diserap cooling coil Udara masuk dari 330C
menjadi 150C sesuai kondisi original manufaktur
turbin gas dan memiliki tekanan 1.013 bar.
2. Metode Penelitian
Metodologi perancangan yang dilakukan didalam
penelitian ini pertama-tama dengan mengidentifikasi
masalah keterbatasan energi listrik di kampus
universitas Indonesia. Setelah masalah tersebut
teridentifikasi, maka dilanjutkan dengan beberapa
langkah yang diperlukan yakni;
2.1. Sistem kelistrikan UI
No Nama Bangunan Luas
Bangunan
(m2)
Kebutuhan
Listrik
(KVA)
1 Extension MIPA 7,600 253
2 FASILKOM 20,000 667
3 Health Science
Center
8,000 267
4 Kedokteran* 28,800 960
5 FKG* 20,000 667
6 Fasilitas Bersama
FK FKG
8,000 133
7 Liberal Art
College*
24,000 800
8 Univ Graduate &
Research Center
24,000 1,333
9 FIK 10,000 333
10 Lecture Teathre 10,000 167
11 Undergraduate
Library
10,000 444
12 Extension FT 37,000 1,2333
13 UI College* 120,000 4,000
14 Academic
Community
22,130 1,229
15 UI International
Program
150,000 5,000
16 Public Hospital 32,000 10,667
17 Rumah Sakit (
Kamar dan
Services )*
36,000 12,000
18 Laboratorium 10,000 556
19 Medical Services 5,000 1,667
20 Asrama Perawat
(320 unit)
5,120 171
21 Hotel (200 unit) 5,000 333
22 Convention
Center
1,000 17
23 UI Student
Housing (1950
unit)*
31,200 1,040
24 Town Houses
(800 unit)
28,800 960
Total 653,650 44,897
Kebutuhan listrik yang bertanda kuning merupakan
prioritas kebutuhan dalam waktu dekat yang
merupakan kebutuhan daya listrik tambahan hingga
tahun 2015. Sedangkan pasokan listrik tambahan
hingga tahun 2015 sudah direncanakan untuk ditambah
gardu tambahan hingga tahun 2015 dengan total daya
23150 kVA. Dengan kata lain, masih ada 21747 kVA
kebutuhan daya tambahan untuk tahun 2025. Untuk itu,
dalam skripsi ini dilakukan perancangan PLTG untuk
memenuhi kebutuhan listrik Kampus UI Depok.
Identifikasi Masalah
Menentukan Tujuan
Penelitian
Observasi lapangan
Pencarian data Kelistrikan UI
Studi Literatur Perancangan
(Cycle Tempo)
Penentuan Parameter
Perhitungan Simulasi
Analisis dan Kesimpulan
Gambar 2.1 Metodologi Penelitian dan Perancangan
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
3
Mulai
Studi Literatur
Proses Perancangan
Penentuan Parameter
Running Simulasi
Apakah
Berhasil ?
1
Selesai
Analisis data
Kesimpulan
Gambar 2.2 Flow Chart Perancangan
2.2. Tahapan/ perencanaan prancangan
Dengan melihat potensi yang ada di Kampus UI,
pembangunan PLTG bukanlah hal yang mustahil.
Disamping melihat penelitian dan studi kelayakan
bahwa pembangunan PLTG jauh lebih tepat dibanding
pembangkit listrik dengan energi lain, berikut adalah
flow chart perancangan PLTG yang dilakukan :
Tidak
Berhasil
Dalam perancangan PLTG yang dilakukan, parameter-
parameter yang dimasukkan dalam simulasi berasal
dari katalog, data-data yang sudah ada dari sistem yang
lain dan sebagian menggunakan asumsi dengan target
hasil simulasi menghasilkan daya antara 20 sampai 25
MW untuk memenuhi kebutuhan listrik UI hingga
tahun 2025 yakni sebesar 21747 kVA atau 22 MW
2.3. Perancangan PTG dengan Mechanical
Refrigeration dengan cycle tempo sofware
Tabel 2.1 Pemodelan Apparatus
No Nama Apparatus
1 Inlet air
2 Inlet air Filter
3 Evaporator
4 Compresor (Turbin gas)
5 Ruang Bakar
6 Turbin Gas
7 Inlet natural gas
8 Kondenser
9 Stack
10 Compresor (mechanical
Refrigeration)
11 Inlet Water pump
12 Ekspansi Valve
14 Out water
15 Inlet water
Untuk memodelkan siklus PLTG dengan mechanical
refrigeration ini, digunakan berbagai model apparatus
pada software Cycle – Tempo 5.0. Pada pemodelan ini
penulis menggunakan 15 apparatus dan 14 pipa sesuai
Gambar 2.3 PLTG Dengan Sistem Pendingin Mechanical
Refrigeration
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
4
pada gambar 2.1. Sementara nama – nama apparatus
dijabarkan pada tabel 2.1.
Tabel 2.2 Parameter Papa PLTG, Cycle Tempo
Parameter Nilai
Tin siklus turbin gas (oC) 15
Pin siklus turbin gas (bar) 1.01325
Rasio kompresi kompresor 24 : 1
Laju aliran massa
udara masuk turbin gas (kg/s)
67.3
LHV gas (KJ/Kg) 37000
Tin turbin gas (oC) 1155
Texhaust turbin gas (oC) 465
Isentropik kompresor dan turbin (%) 90
Isentropik kompresor mechanical
refrigeration (%)
90
Generator (%)
95
Untuk mendapatkan data – data dan parameter yang
dibutuhkan dalam perhitungan simulasi software,
penulis mengumpulkannya dari berbagai sumber
literatur serta mebuat asumsi – asumsi yang diperlukan.
Berikut adalah asumsi dan parameter yang digunakan
pada proses perhitungan simulasi:
1. Tin siklus turbin gas dan siklus turbin gas
diambil dari kondisi 15oC setelah udara
lingkungan 33 o
C diserap oleh cooling coil
mechanical referigeration dan tekanan
1.10325 bar.
2. Laju aliran massa udara masuk turbin gas,
rasio kompresi kompresor dan Texhaust
turbin gas diasumsikan sama dengan turbin
gas Titan 250.
3. Pressure drop pada combustion chamber, dan
pipa diabaikan
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Pemilihan Refrigerant
Dari diagram diatas penulis membandingkan 2 tipe
refrigerant yang berbeda, dalam hal ini proses
pengambilan panas spesifik di evaporator merupakan
proses penguapan yang berlangsung dari kiri ke kanan,
misalnya;
1. Pada R134a mempunyai
P (Tekanan) : 3 bar
T (Suhu) : 00 C
h (enthalpy pada saturation liquid) :200 kJ/kg
h (enthalpy pada saturation gas) :400 kJ/kg
Berarti pada kondisi tersebut penyerapan kalor
proses penguapan maximum :
400 kJ/kg -200 kJ/kg = 200 kJ/kg.
2. Pada R717 ( Ammonia ) mempunyai;
P (tekanan) : 3 bar
T (suhu) : – 10 0C
h (enthalpy saturation liquid) : 150 kJ/kg
h (entalpy saturation gas) : 1450 kJ/kg
Berarti pada kondisi tersebut penyerapan kalor
proses penguapan maximum :
1450kJ/kg-150 kJ/kg = 1200 kJ/kg.
Dengan demikian Refrigerant Ammonia lebih besar
menyerap energi dibandingkan dengan R22 pada
kondisi tekanan/suhu yang sama. Selain itu Ammonia
mempunyai beberapa keunggulan, yakni:
1. Panas laten penguapan Tinggi
2. Konduktifitas termal tinggi
3. Harga relatif rendah/terjangkau
4. Tersedia
5. Ramah lingkungan.
3.2. Analisis dan perhitungan Mechanical
Refrigeration
3.2.1. Mechanical Refrigeration
Dari gambar diatas pada mechanical refrigeration
dilakukan perhitungan manual untuk pendapati kerja
atau energi yang diserap tiap alat yang ditinjau dari
diagram p-h amonia (R717) didapat, data;
- Suhu udara masuk unit pendinginan
= 33o C = 306.15 K
- Suhu udara keluar unit pendingin
= 15°C = 288,15 K
- Refrigerant yang dipakai :Amoniak (R-717)
- Suhu pendinginan = 0°C Tekanan
pendinginan = 4.3 bar
- Suhu kondensasi = 65°C Tekanan
kondensasi = 30 bar
hh
h
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
5
Gambar 3.1 Skema diagram p-h mechanical refrigeration
terlampir.
3.2.2. Menentukan aliran massa pada refrigrant R7171
/ ammonia
Menentukan panas yang diserap oleh evaporator dari
suhu 33 0C menjadi 15
0C
Qevap = Qudara
= 67.3 Kg/s x 1.006 kJ / kg.K x (33-15)
= 1218.67 kJ/s
= 1218.67 kW
Dampak refrigerasi (Tabel refrigrant properti amonia
R717/terlampir) suhu pendinginan 00C
q.eff = h1-h4
= 1442.2 KJ/kg – 499.01 KJ/kg
= 943.19 KJ/kg
Qevap
1218.67 kJ/s
= 1.29 kg/s
3.2.3. Proses 1-2: Proses kompressi secara isentropic
pada compressor
Kerja (Wc) dan Daya kompresor (Pc), daya yang
dibutuhkan oleh kompresor adalah kerja per-kilogram
dikalikan dengan laju aliran refrigeran
Wc = h2-h1
= 1750 KJ/kg- 1442.2 KJ/kg
= 307.8 KJ/kg
Pc
= 1.29 kg/s x 307.8 KJ/kg
= 397.062 kW
3.2.4. Proses 2-3: Proses pembuangan panas secara
isobaric di kondensor
Besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg),
h2= entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg),
h3= entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg).
qCond = h3 - h2
= 499.01 KJ/kg- 1750 KJ/kg
= - 1250.99 KJ/kg
3.2.5. Proses 3-4 Proses penurunan tekanan pada katub
ekspansi secara adibatik.
3.2.6. Proses 4-1 Proses penyerapan panas pada
evaporator dari lingkungan.
Kapasitas Pendingin pada mechanical
refrigeration adalah;
Qe (h1-h4)
= 1.29 kg/s x (943.19 KJ/kg)
= 1216.71 kW (kapasitas Pendingin)
W
T1 = 0 0C
P = 4.3 bar
h1 = 1442.2 KJ/kg
Sat vapor
T2 = 150 0C,
P2 = 30 bar
h2 = 1750 KJ/kg
Wc = 307.8
KJ/kg
T3 = 650C
P3=P2 = 30 bar
h3 = 499.01 KJ/kg
T2 = 150 0C
P2 = 30 bar
h2 = 1750 KJ/kg
qcond = - 1250.99
KJ/kg
T4 = 0 0C
P4 = Psat @ 0 0C= 4.3 bar
h4 = 499.01 KJ/kg
T3 = 650C
P3 = P2 = 30 bar
h3 = 499.01 KJ/kg
T1 = 0 0C
h4 = hg@0 0C
= 1442.2 KJ/kg
T4 = T1 = 0 0C
P4 = P1 = Psat @ 0 0C = 4.3 bar
h4 = h3 = 499.01 KJ/kg
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
6
COP = ((h1-h4)/(h2-h1))
= ((943.19 KJ/kg)/(307.8 KJ/kg))
= 3.06
3.3. Hasil Perhitungan Daya Pada Sistem PLTG
dengan Mechanical Refrigeration
Pada rancangan ini kondisi temperatur udara yang
masuk pada kondisi ISO untuk gas turbin dengan
temperatur sebesar 15oC dan tekanan udara sebesar
1.013 bar. Udara lalu dikompresikan oleh kompresor
dengan rasio tekanan 24:1 dan masuk ke ruang bakar
untuk direaksikan dengan bahan bakar gas
menghasilkan temperatur masuk turbin gas sebesar
1154oC. Gas buang yang dihasilkan memiliki
temperatur sebesar 465oC.
Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Daya Pada Sistem PLTG dengan
mechanical refrigeration
Nama apparatus Energi [kW]
Daya terserap Gas Inlet 6 57461
Daya bruto yang
dihasilkan Generator 24325.69
Konsumsi daya
Kompressor 2 31926.08
Kompresor 10 397.062
Daya net yang
dihasilkan Generator 23928.68
Tabel 3.2 Efisiensi Isentropik Pada Apparatus
Apparatus Efisiensi Isentropik %
Generator 95
Turbin Gas 4 90
Kompresor 2 90
Kompresor 10 90
Dari hasil perhitungan diketahui secara keseluruhan
PLTG dengan mechanical refrigeration hasil rancangan
memiliki keluaran daya total sebesar 23928.68 kW atau
24 MW.
= 42%
Maka efisiensi pada siklus PLTG dengan mechanical
refrigeration adalah 42 %
3.3.1. Perbandingan Daya dan Efisiensi Dengan PLTG
Simple Cycle
Gambar 3.2 PLTG simple Cycle Tempo
Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Daya PLTG
Apparatus Energi [kW]
Daya terserap Gas Inlet 4 57461
Daya bruto yang
dihasilkan Generator 21230.59
Konsumsi daya
auxiliary - -
Daya net yang
dihasilkan 21230.59
Dengan diketahuinya daya yang masuk ke sistem pada
ruang bakar dan daya yang dihasilkan pada generator
dari tabel 3.1 dan 3.3, maka efisiensi dapat dihitung
dengan persamaan,
= 36%
Maka efisiensi pada siklus PLTG dengan mecganical
refrigeration dan siklus PLTG simple cicle masing –
masing sebesar 42% dan 36%. Efisiensi dari PLTG
dengan mecganical refrigeration lebih tinggi
dibandingkan efisiensi PLTG simple cycle disebabkan
dengan jumlah bahan bakar yang sama, daya yang
dibangkitkan oleh PLTG dengan mecganical
refrigeration inlet air 150C lebih besar dibandingkan
PLTG simple cycle 330C sehingga efisiensi pun lebih
tinggi.
Gambar 3.3 Perbandingan Efisiensi
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
7
Gambar 3.4 Perbandingan Daya Output
3.3.2. Analisis Heat Rate
Heat rate merupakan nilai kalor bahan bakar yang
digunakan pada pembangkit listrik untuk
membangkitkan listrik per-satuan daya. Heat rate
merupakan bentuk lain untuk menganalisis efisiensi
dari suatu pembangkit. Efisiensi dalam bentuk
prosentase merupakan biangan non-dimensional
sedangkan heat rate merupakan bilangan dimensional
dengan satuan kJ/kWh, kcal/kWh, atau BTU/kWh.
Heat rate =
Tabel 3.4 Nilai Heat Rate Pembangkit
Jenis
Pembangkit
Heat rate
kJ/kWh kcal/kWh BTU/kWh
PLTG Simple
Cycle 8709.19 2081.50 8256.31
PLTG dengan
Mechanical
Refrigeration
8619.15
2059.58
8170.95
3.3.3. Analisis Kebutuhan Bahan Bakar
Pada proses simulasi, LHV dari bahan bakar gas alam
diasumsikan dan diinput pada software yang kemudian
menghasilkan laju aliran massa gas bahan bakar yang
masuk ke sistem pembangkit. Dengan asumsi LHV
sebesar 37000 kJ/kg, maka dari hasil simulasi didapat
bahwa laju aliran massa gas adalah nilai kebutuhan
bahan bakar gas yaitu sebesar 1.55 kg/s atau sebesar
1.63 ton/jam. Apabila efisiensi ruang bakar
diperhatikan, maka nilai kebutuhan bahan bakar perlu
dibagi dengan nilai efisiensi ruang bakar. Apabila
efisiensi ruaang bakar diasumsikan 95%, maka nilai
kebutuhan bahan bakar gas menjadi:
/
/ /
⁄
/ /
6522 ⁄
3.3.4. Analisis Kebutuhan Lahan
Untuk melakukan perhitungan kebutuhan
lahan, diperlukan dimensi – dimensi dari peralatan –
peralatan PLTGU. Untuk itu penulis menggunakan
referensi dari peralatan PLTGU yang ada di pasaran
dan asumsi.
Untuk turbin gas, dimensi mengacu kepada
dimensi turbin gas Titan 250 buatan Solar Turbines
yang memiliki performa mirip dengan gas turbin pada
rancangan ini. Dimensi dari turbin gas sebesar:
- Panjang : 10.3 m
- Lebar : 3.7 m
- Tinggi : 3.6 m
- Luas : 38.11 m2
Untuk mechanical refrigeration dibutuhkan :
- Panjang : 7 m
- Lebar : 8 m
- Tinggi : 2 m
- Luas : 56 m2
Pembangunan lain-lain (ruang kontro, parkir, kantin
dll)
- Luas : 200 m2
Jadi kurang lebih lahan yang dibutuhkan untuk
pembangunan pembangkit listrik tenaga gas dengan
mechanical refrigeration adalah sekitar kurang lebih
300 m2.
3.4. Analisis Finansial
3.4.1. Biaya Pembangunan dan Operasional
pembangkit Listrik
Dalam referensi yang didapat (US Energy Information
Administration, 2013), didapati besarnya biaya pada
EPC Cost, Fixed Operation & Maintenance, dan
Variable Operation & Maintenance pada Pembangkit
Listrik tenaga Gas.
Tabel 3.5 Biaya Pembangunan dan Operasional Pembangkit
Listrik
Jenis
Pembangkit
EPC
Cost
US$/kW
Fixed
Operation &
Maintenance
US$/kW-
year
Variable
Operation &
Maintenance
US$/MW/h
PLTG 676 7.04 3.6
(US Energy Information Administration, 2013)
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
8
Dengan mengasumsikan bahwa pembangkit listrik
beroperasi faktor kapasitas 80% dan harga gas alam
sebesar US$ 6/MMBTU (Nasrullah & Suparman,
2011). Berikut ini hasil perhitungan biaya pembangkit
listrik;
Tabel 3.6 Hasil Perhitungan Biaya Pembangkit Listrik
Parameter Nilai
Nett Daya Pembangkit
(kW) 24,000
Heat Rate (BTU/kWh) 8,170.95
EPC Cost (Rp)
178,469,353,52
4
Fixed O & M (Rp/tahun) 1,858,560,000
Variable O & M
(Rp/tahun)
6,660,403,200
Biaya Bahan Bakar
(Rp/tahun)
90,644,677,426
Total Biaya Operasional
Tahunan (Rp/tahun)
99,163,640,626
US$ 1 = Rp 11,000
Total biaya operasional selama 1 tahun sebesar
Rp.99,163,640,626 yakni penjumlahan antara EPC
Cost, Fixed Operation & Maintenance, dan Variable
Operation & Maintenance. Untuk biaya EPC
perhitungan sudah termasuk kepada biaya mechanical
refrigeration sebesar Rp 5,353,524.000 Tabel 3.7 Parameter - Parameter Analisis Finansial
Parameter Nilai
Project lifetime (Tahun) 20
Tarif Penjualan Listrik (Rp) 1,180
Porsi Pinjaman (%) 65
Porsi Ekuitas (%) 35
Interest Rate (%) 13.5
Rate of Return (%) 18
Grace Period (tahun) 2
Repayment Period (tahun) 6
3.4.2. Hasil Analisis Finansial
Setelah melakukan perhitungan cast flow dalam excell
didapat hasil analisis finansial meliputi Weighted
Average Cost of Capital, Net Present Value, Internal
Rate of Return, dan Payback Period:
Tabel 3.8 Hasil Analisis Finansial
Parameter Nilai
Weighted Average Cost of Capital
(%) 15.08
Net Present Value (Rp) 22,224,867,654
Internal Rate of Return (%) 21.73
Payback Period (tahun) 3.33
3.4.3. Perbandingan biaya pemakaian listrik PLN
dengan PLTG mandiri
Sebelum membandingkan biaya dan penghematan
yang didapat, sebelum pembahasan tersebut perlu
diketahui komponen tarif listrik,
Tabel 3.9 Komponen Tarif Listrik
Komponen Biaya Unit Energi (Rp/kWh)
Recovery Cost 92.10
O & M Fixed Cost 20.65
Fuel Cost 342.43
O & M Variable Cost 39.56
Total Tarif 494.74
Tabel 3.10 Biaya Listrik UI
Sumber Listrik Biaya (Rp)
PLN (Rp1,350/kWh) 227,059,200,000
Pembangkit Listrik Mandiri
(Rp1,180/kWh) 198,466,560,000
Penghematan 28,592,640,000
Dari data – data pada Tabel 3.10 bisa dilihat bahwa
pembangunan pembangkit listrik mandiri di
Universitas Indonesia yang berupa pembangkit listrik
Tenaga Gas dengan sistem pendingin mechanical
refrigeration menghasilkan daya sebesar 24 MW layak
dibangun dan memenuhi kebutuhan listrik kampus
Universitas Indonesia.
Dari Tabel 3.9 didapatkan biaya pokok untuk
membangkitkan listrik sebesar Rp494.74, jauh dibawah
harga yang dijual oleh PLN sebesar Rp1,350. Namun
untuk mendapatkan nilai finansial yang bagus, harga
listrik yang dijual oleh pembangkit listrik mandiri tidak
bisa hanya seharga biaya pokok, namun harus dijual
seharga Rp1,180. Walaupun demikian, penghematan
yang didapatkan oleh Universitas Indonesia dalam hal
biaya listrik sudah cukup besar seperti yang tercantum
pada Tabel 4.10. Yaitu sebesar Rp. 28,592,640,000
(dua puluh delapan milyar lima ratus sembilan
puluh dua juta enam ratus empat puluh ribu
rupiah) atau sebesar 12.6% penghematan. Nilai
penghematan ini didapatkan dengan mengasumsikan
Universitas Indonesia mengurangi daya yang dipakai
dari PLN sebesar daya yang dapat dibangkitkan
pembangkit listrik mandiri selama 7008 jam per
tahunnya.
4. Kesimpulan dan Saran
4.1. Kesimpulan
Dari hasil studi mengenai kebutuhan listrik
Universitas Indonesia dan hasil rancangan pembangkit
listrik tenaga gas uap dapat disimpulkan:
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
9
1. Hingga tahun 2025, Universitas Indonesia
memerlukan tambahan daya listrik hingga 44,897
KVA dengan pasokan listrik tambahan hingga
tahun 2015 direncanakan untuk ditambahkan
dengan total daya 23,150 kVA, sehingga dari
tahun 2015 – 2025 daya listrik yang dibutuhkan
sebesar 21747 KVA.
2. Perancangan PLTG paling layak dalam
memenuhi kebutuhan listrik di kampus
Universitas Indonesia dilihat dari keandalan
sistem PLTG, ketersediaan bahan bakar, potensi
air sebagai pendingin serta lokasi yang memadai.
3. Untuk menaikan daya output agar sesuai
kemampuan original dari manufaktur turbin gas,
maka perancangan PLTG di desain dengan sistem
pendingin mechanical refrigeration.
4. Pemilihan Refrigerant pada sistem pendingin
mechanical refrigeration adalah Ammonia
(R717) dikarenakan penyerapan energi besar,
ramah lingkungan dan harga relatif lebih murah.
5. Hasil simulasi PLTG dengan mechanical
refrigeration dengan konfigurasi poros tunggal
dengan menggunakan software cycle – tempo dan
parameter – parameter desain yang digunakan
pada tulisan ini menghasilkan daya bersih 24 MW
dan memiliki efisiensi pembangkit sebesar 42 %.
6. Penggunaan sistem pendingin mechanical
refrigeration turbin gas menghasilkan
penambahan daya sebesar 3 MW dan dapat
meningkatkan efisiensi pembangkit sebesar 6 %
dari PLTG simple Cycle.
7. Pada sistem pendingin mechanical refrigeration
menghasilkan daya kompresor 397.362 kw, dan
kapasitas pendingin sebesar 1216.71 kW serta
COP sebesar 3.06.
8. Analisis finansial didapat hasil weighted
averagecost of capital pada pembangunan ini
sebesar sebesar 15.08 %, NVP sebesar
Rp.22,224,867,654, IRR atau Internal Rate of
Return pada hasil analisis finansial menunjukan
21.73 % dengan kata lain bernilai positif atau
menghasilkan keuntungan bagi perusahaan dan
keberlanjutan investasi. Serta pengembalian
modal atau pay back period sebesar 3.33 tahun,
bernilai waktu yang tidak terlalu lama untuk
mengembalikan investasi dan modal kerja yang
ditanam.
9. Pembangunan pembangkit listrik mandiri di
Universitas Indonesia layak dibangun dari segi
finansial didapat penghematan biaya Rp.
28,592,640,000 (dua puluh delapan milyar lima
ratus sembilan puluh dua juta enam ratus empat
puluh ribu rupiah) atau sebesar 12.6%
penghematan dalam pengeluaran biaya
kelistrikan.
4.2. Saran
Apabila pembangunan PLTG untuk Universitas
Indonesia akan dilanjutkan, maka penulis memberikan
beberapa saran untuk perancangan tahap selanjutnya:
1. Diperlukan pengambilan kondisi nyata dari
temperatur dan tekanan udara pada lokasi yang
akan dibangun karena besarnya pengaruh kondisi
udara terhadap performa turbin gas.
2. Diperlukan perancangan dan perhitungan losses
yang detil disetiap komponen PLTG dan
mechanical refrigeration
3. Memperhatikan parameter – parameter pada
perancangan ini ataupun parameter – parameter
yang dikembangkan dari perancangan ini.
5. Daftar Acuan
Breeze, P. (2005). Power Generation Technologies.
Oxford: Newnes.
Cohen, H., Rogers, G., & Saravanamuttoo, H. (1996).
Gas Turbine Theory (4th edition). Essex:
Longman.
Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral. (2007).
Neraca Gas Indonesia 2007-2015. Jakarta:
Departemen Energi Dan Sumber Daya
Mineral.
El-Wakil, M. M. (1988). Powerplant Technology.
Singapore: McGraw-Hill.
Garniwa, I., Ardita, I., Sudiarto, B., Widyanto, A.,
Hudaya, C., Djemingan, U., . . . Prayitno, B.
(2010). Rencana Induk Sistem Kelistrikan
Universitas Indonesia - Periode 2010 - 2025.
Universitas Indonesia, Depok.
Grote, K.-H., & Antonsson, E. (2008). Springer
Handbook of Mechanical Engineering. New
York: Springer.
http://www.depok.go.id/profil-kota/demografi. (2014, 6
16). Retrieved from http://www.depok.go.id:
http://www.depok.go.id/profil-kota/demografi
Kiameh, P. (2002). Power Generation Handbook.
McGraw-Hill Professional.
Nasrullah, M., & Suparman. (2011). Perbandingan
Biaya Pembangkitan Listrik Nuklir Dan Fosil
Dengan Mempertimbangkan Aspek
Lingkungan. 348-352.
US Energi Information Administration. (2013).
Updated Capital Cost Estimates for Utility
Scale Electricity Generating Plants.
Washington D.C: US Department of Energi.
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014
10
Arora, C.P., 2000. Refrigeration and Air Conditioning.
New Delhi: McGraw Hill
Wang, Shan K., 2000. Handbook of Air Conditioning
and Refrigeration. New York:
McGraw Hill
Kavanaugh, Stephen P. 2005. HVAC Simplified.
Atlanta: American Societry of
Mechanical Engineering
Abdurahman. (2011). Analisis Pemanfaatan
Pembangkit Listrik Tenaga Gas Dalam Mendukung
Sistem Ketenagalistrikan Universitas Indonesia
Hingga Tahun 2025. Jakarta: Universitas Indonesia.
Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral. (2007).
Neraca Gas Indonesia 2007-2015. Jakarta:
Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral.
(n.d.). Retrieved Juni 10, 2014, from naturalgas.org:
http://naturalgas.org
Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014