STUDI KELAYAKAN EKONOMIS PLTU BERBAHAN BAKAR FIBER DAN CANGKANG SAWIT SEBAGAI
STUDI KELAYAKAN EKONOMIS PLTU BERBAHAN BAKAR FIBER DAN CANGKANG SAWIT SEBAGAI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh : GIDEON REWIN NAPITUPULU NIM : 110422001 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
STUDI KELAYAKAN EKONOMIS PLTU BERBAHAN BAKAR FIBER
DAN CANGKANG SAWIT SEBAGAI DOMESTIC POWER
Oleh:
GIDEON REWIN NAPITUPULU
NIM : 110422001
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PPSE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada Tanggal 26 Bulan Nopember Tahun 2014 di depan Penguji :
1. Ketua Penguji : Ir. Syamsul Amien, M.S
2. Anggota Penguji : Ir. Surya Tarmizi, Kasim, M.Si
Disetujui Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir,
Ir. Eddy Warman, MT
NIP. 19541220 198003 1 003
Diketahui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU,
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.
NIP. 19540531 198601 1 002
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
STUDI KELAYAKAN EKONOMIS PLTU BERBAHAN BAKAR FIBER
DAN CANGKANG SAWIT SEBAGAI DOMESTIC POWER
Oleh :
GIDEON REWIN NAPITUPULU
NIM : 110422001
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PPSE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada Tanggal 26 Bulan Nopember Tahun 2014 di depan Penguji :
1. Ketua Penguji : Ir. Syamsul Amien, M.S …………….
2. Anggota Penguji : Ir. Surya Tarmizi, Kasim, M.Si …………….
Disetujui Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir,
Ir. Eddy Warman, MT
NIP. 19541220 198003 1 003
Diketahui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik USU,
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.
NIP. 19540531 198601 1 002
ABSTRAK
PT. Perkebunan Minanga Ogan merupakan perusahaan perkebunan yang memiliki pabrik pengolahan sawit yang menggunakan pembangkit listrik sendiri sebagai sumber daya untuk menjalankan kegiatan pengolahan dan kehidupan
domestic pada areal perkebunan itu sendiri dan mempunyai kebun sendiri serta
kebun plasma, salah satunya adalah Sei Ogan Mill (SOGM). SOGM adalah pabrik yang mengolah sawit menjadi CPO dengan kapasitas 60 ton/jam. SOGM memakai dua alternatif sumber power, yaitu PLTU dan PLTD. Turbin uap menghasilkan daya 1500 kW dioperasikan pada saat pabrik berjalan. Beban turbin tersebut adalah pabrik dan perumahan domestic PT. Perkebunan Minanga Ogan.
Uap dihasilkan boiler berkapasitas 19 Bar sebanyak 3 unit dan yang beroperasi 2 unit berbahan bakar fiber dan cangkang hasil pengolahan. Pada saat pabrik berhenti mengolah, sumber daya untuk perumahan domestic bersumber dari 2 unit genset dengan kapasitas 301 kW berbahan bakar solar.
Harga energi listrik masing-masing pembangkit dengan suku bunga 12 %, 6 %, adalah Rp. 920,-/kWh, Rp. 807,-/kWh untuk PLTU dan Rp. 2.337,-/kWh, Rp. 2.322,-//kWh untuk PLTD sedangkan nilai kalor bahan bakar fiber = 2.770,544 kkal/Kg = 3,222 kWh, cangkang = 3.881,15 kkal/Kg = 4,513 kWh dan solar = 2149,75 kkal = 2,5 kWh.
Kata Kunci : Pembangkit Tenaga Listrik, Fiber dan Cangkang Kelapa Sawit, Ekonomi Teknik
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas pertolongan, kasih dan karunia-Nya yang penulis alami dan rasakan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun Tugas Akhir ini diselesaikan untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada keluarga yang terkasih, yaitu : Ibunda Kristin Sitorus, B.Sc dan abang-abang ku Hizkia Yody Napitupulu, SE dan Daniel Fred Octo Napitupulu, SH yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis selama perkuliahan maupun di dalam penyelesaian Tugas Akhir.
Dalam kesempatan ini penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Rachmad Fauzi, ST. MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT selaku Dosen Wali penulis selama mengikuti perkuliahan.
4. Bapak Ir. Eddy Warman, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Heri Juliansyah, ST dan seluruh staff serta karyawan PT. Perkebunan Minanga Ogan atas bantuannya dalam memberikan bimbingan dan pengambilan data.
6. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan seluruh karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.
7. Teman-teman seangkatan Jurusan Teknik Elektro Ekstensi 2011 (Arnan Hasibuan dkk), senior dan junior serta reguler untuk dukungannya.
8. Semua pihak yang memberi dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Medan, Nopember 2014 Penulis, Gideon Rewin Napitupulu NIM : 110422001
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. i ABSTRAK ........................................................................................................ ii KATA PENGANTAR ...................................................................................... iii DAFTAR ISI ..................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii DAFTAR TABEL ............................................................................................. xBAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ........................................................ 1
1.3 Batasan Masalah .............................................................................. 2
1.4 Metodologi Penulisan ...................................................................... 3
1.5 Sistematika Penulisan ...................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI ................................................................................... 5
2.1 Potensi Sumber Energi Terbarukan ................................................. 5
2.2 Sumber Energi Biomassa ................................................................ 6
2.2.1. Sumber Energi Biomassa Sawit ...................................................... 6
2.3 Prinsip Dasar PLTU ........................................................................ 8
2.4 Peralatan Utama pada PLTU ........................................................... 11
2.4.1 Turbin Uap ...................................................................................... 11
2.4.2 Boiler .............................................................................................. 13
2.4.3. Kondensor ...................................................................................... 21
2.4.4. Generator ........................................................................................ 21
2.5 PLTU dengan Bahan Bakar Fiber dan Cangkang Sawit di PT. Perkebunan Minanga Ogan ..................................................... 24
2.5.1. Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit ................................................... 24
2.5.2 Treatment Air ................................................................................. 27
2.5.3 Proses Penggunaan PLTU sebagai Penghasil Daya Listrik ........... 30
2.5.3.1 Persiapan Bahan Bakar .................................................................. 30
2.5.3.2 Penaikan Tekanan Boiler ................................................................ 32
2.5.3.3 Pengaliran Steam dari Boiler ke Turbin Uap ................................. 32
2.6 Prinsip Dasar PLTD ....................................................................... 34
2.6.1 Peralatan Utama pada PLTD .......................................................... 37
BAB III PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI TEKNIK .......................... 41
3.1 Harga Energi Listrik ....................................................................... 41
3.2 Biaya Operasional dan Perawatan .................................................. 42
3.3 Biaya Bahan Bakar ......................................................................... 42
3.4 Biaya Pegawai ................................................................................ 43
3.5 Biaya Modal (Capital Cost) ........................................................... 43
3.6 Total Biaya Pembangkitan PLTU .................................................. 44
BAB IV ANALISIS DATA .............................................................................. 45
4.1 Umum .................................................................................................. 45
4.2 Peralatan yang Digunakan ................................................................... 45
4.3 Data-data Penggunaan PLTU sebagai Penghasil Daya listrik ............. 46
4.4 Data-data Penggunaan PLTD sebagai Penghasil Daya Listrik ............ 46
4.5 Perhitungan Biaya Bahan Bakar .......................................................... 46
4.6 Biaya Modal ........................................................................................ 48
4.7 Biaya Operasional dan Perawatan ....................................................... 51
4.7.1 Chemical Air ........................................................................................ 51
4.7.2 Biaya Pegawai ..................................................................................... 52
4.8 Perhitungan Total Biaya Pembangkitan .............................................. 53
4.9 Perbandingan PLTU Berbahan Bakar Fiber dan Cangkang Sawit dengan Bahan Bakar Minyak Lainnya atau Bahan Bakar Lainnya ..... 54
4.10 Perbandingan Biaya Produksi Listrik Domestic Power dengan Harga Beli PT. PLN (Persero) ............................................................ 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 57
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 57
5.2 Saran .................................................................................................... 58
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Konversi Energi pada PLTU................................................ 8Gambar 2.2 Siklus Fluida Kerja Sederhana pada PLTU..................................... 9Gambar 2.3 Diagram T-s Siklus PLTU (Siklus Rankine)................................... 11Gambar 2.4 Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan ............................... 12Gambar 2.5 Bagian-bagian Turbin Uap .............................................................. 13Gambar 2.6 Bagian-bagian Boiler ...................................................................... 14Gambar 2.7 Safety Valve .................................................................................... 15Gambar 2.8 Preusser Gauge .............................................................................. 15Gambar 2.9 Sight Glass .................................................................................... 16Gambar 2.10 Kondensor ..................................................................................... 21Gambar 2.11 Konstruksi Generator Sinkron secara Umum ............................... 22Gambar 2.12 Rotor Generator Sinkron ............................................................... 24Gambar 2.13 Proses Pengolahan Kelapa Sawit .................................................. 25Gambar 2.14 Depericaper Station ..................................................................... 26Gambar 2.15 Fibre Cyclone dan Air Lock ......................................................... 26Gambar 2. 16 Alur Treatment Air ....................................................................... 28
Gambar 2.17 Hopper Bahan Bakar .................................................................... 31Gambar 2.18 Loader Pengangkut Bahan Bakar .................................................. 31Gambar 2.19 Pengisian Bahan Bakar ke Hopper Bahan Bakar .......................... 31Gambar 2.20 Steam Flow .................................................................................... 32Gambar 2.21 Name-Plate Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan ......... 33Gambar 2.22 Name-Plate Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan ........... 34Gambar 2.23 Turbo Charger PLTD ................................................................... 35Gambar 2.24 Combustion Chamber PLTD ........................................................ 36Gambar 2.25 Proses Pergerakan Bolak-balik (Reciprocating) pada Torak ....... 37Gambar 2.26 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ................................. 38Gambar 2.27 Diesel Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan ................... 39Gambar 2.28 Name-Plate Diesel Generator ....................................................... 39
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Potensi Sumber Energi Terbarukan di Indonesia ............................... 5Tabel 2.2 Potensi Bahan Bakar yang Dihasilkan PKS SOGM denganKapasitas 60 Ton/Jam ........................................................................ 7
Tabel 2.3 Daftar Bahan Kimia Kougulasi .......................................................... 29Tabel 4.1 Ketersediaan Bahan Bakar PTP. Minanga Ogan .............................. 47Tabel 4.2 Ketersediaan Bahan Bakar PTP. Minanga Ogan per Tahun ............. 47Tabel 4.3 Biaya Bahan Bakar PLTU dalam per kW dan per Tahun ................. 48Tabel 4.4 Kapasitas, Umur, Tipe Bahan Bakar, Biaya Investasi PLTUPTP. Minanga Ogan .......................................................................... 49