SKRIPSI
STUDI PERBANDINGAN BIAYA POKOK PRODUKSI BAHAN BAKAR SOLAR DENGAN BAHAN BAKAR LIMBAH KELAPA
SAWIT PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (STUDI KASUS: PT BARUMUN AGRO SENTOSA)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi
Teknik Energi Listrik Oleh:
HARY PRANATA UTAMA SIDABUTAR NIM: 150402004
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
ABSTRAK
PT. Barumun Agro Sentosa merupakan perusahaan perkebunan yang memiliki pabrik pengolahan sawit yang menggunakan pembangkit listrik sendiri sebagai sumber daya untuk menjalankan kegiatan pengolahan pabrik dan kebutuhan karyawan. Harga listrik di PT. Barumun Agro Sentosa berdasarkan perhitungan menggunakan suku bunga 6% dan 12% dengan menggunakan bahan bakar solar 6% = Rp.459.7957 kWh, 12% = Rp. kWh dan pada cangkang 6%=Rp.396.0627 kWh, 12% = Rp.526.7166 kWh dan Fiber dengan 6%
= Rp.396.0387 kWh, 12% = Rp.526.6926 kWh. Penggunaan bahan bakar Cangkang dan Fiber lebih ekonomis dan lebih menguntungkan pada pembangkit listrik tenaga uap yang berada pada PKS PT dengan Break Event Point yang didapat yaitu 0.039 Tahun dengan Total Biaya Pokok Produksi dalam setahun adalah Rp.616.500.000.000. Penggunaan bahan bakar Cangkang dan Fiber dapat memenuhi kebutuhan pada pembakaran boiler dengan besar 659.700.000 Mj/tahun yang dimana energi yang dihasilkan Cangkang dan Fiber adalah sebesar 798.807.688.404 Mj/Tahun. Dengan demikian penggunaan cangkang dan fiber sangat memenuhi kebutuhan pada boiler sebesar 659.700.000 Mj/tahun. Biaya produksi listrik PLTU dalam kebutuhan pengolahan pabrik kelapa sawit sangat ekonomis dibanding dengan harga pada PT. PLN yaitu Rp. 1467.28 per kWh.
Kata Kunci : Pembangkit, Listrik, Fiber, Cangkang, Solar, Ekonomi Teknik
KATA PENGANTAR
Skripsi ini merupakan kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini sebagai berikut:
“STUDI PERBANDINGAN BIAYA POKOK PRODUKSI BAHAN BAKAR SOLAR DENGAN BAHAN BAKAR LIMBAH KELAPA SAWIT PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (STUDI KASUS : PT.
BARUMUN AGRO SENTOSA)”
Skripsi ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa Bapak (B.
Sidabutar) Mama (E. Situmorang) dan tersayang yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan skripsi ini.
Selama perkuliahan hingga selesainya penulisan skripsi ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:
1. Bapak Ir. Eddy Warman, MT., selaku Dosen Pembimbing skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan arahan, bimbingan dan bantuannya kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini.
2. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain, MT., selaku Dosen Pembanding skripsi yang telah banyak memberikan masukan dan arahan dalam penyempurnaan penulisan skripsi ini.
3. Bapak Ir. Raja Harahap, MT., selaku Dosen Pembanding skripsi yang telah banyak memberikan masukan dan arahan dalam penyempurnaan penulisan skripsi ini.
4. Bapak Ir. Arman Sani, MT., selaku Dosen Wali yang telah banyak memberikan bimbingan dan bantuan selama penulis menjalani perkuliahan.
5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen yang telah mendidik dan memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan.
6. Seluruh staff Pegawai Departemen Teknik Elektro yang telah membantu proses administrasi penulis selama perkuliahan.
7. Bapak General Manager (Best Mitson Saragi) dan seluruh staff yang ada di PT Barumun Agro Sentosa.
8. Teman-teman seperjuangan Devita Julyanti Chintyasari dan Dimas Adjie Prayoga.
9. Keluarga Bapak Best Mitson Saragi dan Ibu Evvie Situmorang
10. Teman-teman Elektro angkatan 2015 yang selalu memberikan bantuan dan dukungan.
11. Seluruh Abang/ Kakak senior dan Adik junior.
12. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari kata sempurna karena masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan perbaikan dan penyempurnaan skripsi ini sangat diharapkan penulis. Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna bagi kita semua.
Medan, Agustus 2019 Penulis
Hary Pranata Utama Sidabutar
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL... vii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 1
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah... 2
1.5 Manfaat ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 Energi Biomassa... 3
2.1.1 Energi Biomassa Fiber Dan Cangkang ... 3
2.2 Energi Solar ... 4
2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Uap... 5
2.3.1 Prinsip Kerja PLTU... 5
2.3.2 Siklus Kerja PLTU ... 6
2.4 Peralatan-Peralatan Utama PLTU ... 7
2.4.1 Boiler ... 7
2.4.1.1 Water Tube Boiler ... 8
2.4.1.2 Fire Tube Boiler ... 10
2.4.2 Turbin Uap ... 11
2.4.3 Kondensor ... 12
2.4.4 Generator ... 13
2.4.5 Steam Drum ... 14
2.4.8 Fluidized Bed Combustion (Burner) ... 16
2.4.9 Chain Grate Stoker ... 17
2.4.10 Oil and Gas Burner ... 18
2.5 Biaya-Biaya Pada PLTU ... 19
2.5.1 Biaya Operasional Dan Perawatan ... 19
2.5.2 Biaya Bahan Bakar ... 19
2.5.3 Biaya Modal (Cost Of Capital) ... 20
2.5.4 Biaya Total PLTU ... 21
2.5.5 Pendapatan Per Tahun (Cash in Flow)... 22
2.5.6 Break Event Point ... 22
BAB III METODE PENELITIAN ... 23
3.1 Tempat dan Waktu ... 23
3.2 Bahan dan Alat ... 23
3.2.1 Bahan... 23
3.2.2 Alat ... 23
3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 27
3.4 Variabel yang Diamati ... 27
3.5 Prosedur Penelitian... 27
3.5.1 Prosedur Kerja ... 29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 30
4.1 Umum ... 30
4.2 Data-Data Penggunaan PLTU Sebagai Penghasil Listrik ... 30
4.3 Perhitungan Biaya Bahan Bakar ... 31
4.4 Biaya Modal ... 34
4.5 Biaya Operasional Dan Perawatan ... 37
4.6 Perhitungan Total Biaya Pembangkitan ... 39
4.7 Pendapatan Per Tahun (Cash in Flow)... 40
4.8 Break Event Point ... 40
4.9 Perbandingan Biaya Produksi Listrik PLTU Dengan Harga Beli PT. PLN (Persero) ... 41
4.10 Grafik ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 44
5.1 Kesimpulan ... 44 5.2 Saran ... 45 DAFTAR PUSTAKA ... 46 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Konversi Energi Pada PLTU ... 5
Gambar 2.2 Diagram T-s Siklus PLTU... 6
Gambar 2.3 Boiler ... 8
Gambar 2.4 Water Tube Boiler ... 9
Gambar 2.5 Skema Water Tube Boiler ... 9
Gambar 2.6 Bentuk Irisan Water Tube Boiler ... 9
Gambar 2.7 Fire Tube Boiler ... 10
Gambar 2.8 Skema Fire Tube Boiler ... 10
Gambar 2.9 Bentuk Irisan Fire Tube Boiler... 11
Gambar 2.10 Turbin Uap ... 12
Gambar 2.11 Kondensor ... 13
Gambar 2.12 Generator ... 13
Gambar 2.13 Skema Steam Drum Boiler ... 15
Gambar 2.14 Skema Chain Grate Stoker ... 17
Gambar 2.15 Chain Grate Stoker... 18
Gambar 2.16 Oil Dan Gas Burner ... 18
Gambar 3.1 Turbin ... 24
Gambar 3.2 Boiler ... 25
Gambar 3.3 Generator ... 26
Gambar 3.4 Oil Gas Burner ... 26
Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian ... 28
Gambar 4.1 Grafik Pemakaian Solar ... 42
Gambar 4.2 Grafik Pemakaian Cangkang dan Fiber ... 42
Gambar 4.3 Perbandingan Biaya Produksi Listrik PLTU dan PT. PLN ... 43
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Kandungan Solar ... 4
Tabel 2.2 Nilai Kalor Fiber dan Shell ... 20
Tabel 3.1 Spesifikasi Turbin ... 23
Tabel 3.2 Spesifikasi Boiler ... 24
Tabel 3.3 Spesifikasi Generator ... 25
Tabel 3.4 Spesifikasi Oil Gas Burner ... 26
Tabel 4.1 Ketersediaan Bahan Bakar PKS PT. Barumun Agro Sentosa ... 31
Tabel 4.2 Pemakaian Bahan Bakar Cangkang Dan Fiber ... 33
Tabel 4.3 Pemakaian Bahan Bakar Solar ... 33
Tabel 4.4 Modal Investasi PT. Barumun Agro Sentosa ... 35
Tabel 4.5 Data Pembangkit PT. Barumun Agro Sentosa ... 36
Tabel 4.6 Biaya Opersional Dan Perawatan ... 37
Tabel 4.7 Keseluruhan Total Biaya Pembangkit... 38
Tabel 4.8 Perbandingan Suku bunga 6% dan 12% Pada Setiap Jenis Bahan Bakar Bahan Bakar ... 40
Tabel 4.9 Perbandingan Biaya Produksi Listrik PLTU dan PT.PLN ... 41
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
PT. Barumun Agro Sentosa merupakan perusahaan swasta nasional berbadan hukum Perseroan Terbatas, bergerak dalam bidang usaha perkebunan kelapa sawit dan Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit yang memiliki Pembangkit Listrik Tenaga Uap sebagai sumber pasokan energi dalam menjalankan proses produksi dan kebutuhan karyawannya dengan menggunakan uap sebagai pemutar turbin uap. Uap dihasilkan oleh boiler yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil dari pengolahan.
Dalam Tugas Akhir ini penulis membahas tentang studi perbandingan biaya pokok produksi pada PLTU menggunakan sisa bahan bakar hasil produksi pabrik sawit sebagai penghasil daya listrik untuk kebutuhan pengolahan dan karyawan dengan membandingkannya dengan pemakaian bahan bakar solar sebagai penghasil energi listrik
1.2 Perumusan Masalah
Dari latar belakang tersebut dapat dirumuskan beberapa masalah yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana perbandingan biaya pokok produksi antara bahan bakar solar dengan dengan bahan bakar limbah kelapa sawit dalam kebutuhan pabrik kelapa sawit?
2. Bagaimana kinerja yang dihasilkan oleh penggunaan bahan bakar limbah kelapa sawit dan solar?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan penelitian yang diharapkan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menganalisis kinerja yang dihasilkan oleh bahan bakar limbah kelapa sawit dan solar.
2. Membandingkan biaya pokok produksi antara bahan bakar solar dengan dengan bahan bakar limbah kelapa sawit dalam kebutuhan pabrik kelapa sawit.
1.4 Batasan Masalah
Dari rumusan masalah yang dijabarkan diatas, batasan masalah yang diangkat pada penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Hanya membahas tentang perbandingan biaya pokok produksi antara bahan bakar solar dengan limbah sawit.
2. Hanya membahas kinerja yang dihasilkan oleh bahan bakar limbah kelapa sawit dan solar.
3. Tidak membahas efek pada lingkungan.
1.5 Manfaat
Dengan hasil analisa yang didapat diharapkan mampu memberikan informasi tentang kinerja yang dihasilkan oleh bahan bakar limbah kelapa sawit dan solar serta membandingkan keekonomisan biaya pokok produksi antara bahan bakar solar dengan dengan bahan bakar limbah kelapa sawit dalam kebutuhan pabrik kelapa sawit.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Energi Biomassa
Secara umum biomassa merupakan bahan yang dapat diperoleh dari tanaman baik secara langsung maupun tidak langsung, biomassa (bahan organik) dapat digunakan untuk menyediakan panas, membuat bahan bakar, dan membangkitkan listrik Ini disebut bioenergi [8]. Biomassa merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui dan berkelanjutan, tetapi ada beban dalam memproduksi dan mengkonversi biomassa menjadi bahan bakar dan listrik [7]. Biomassa adalah bahan biologis yang berasal dari organisme atau makhluk hidup. Biomassa terbentuk dari energi matahari yang telah ditransformasi menjadi energi kimia oleh tumbuhan hijau melalui proses fotosintesis. Karena itu biomassa lebih identik dengan tumbuhan dari pada hewan. Biomassa merupakan sumber energi yang paling popular yang dapat diperbaharui, sebagai sumber tidak akan pernah habis, karena bahan biologis yang di butuhkan untuk membuat energi biomassa akan selalu tersedia selama kehidupan di muka bumi ini masih ada [5].
2.1.1 Energi biomassa fiber dan cangkang
Definisi limbah adalah kotoran atau buangan yang merupakan komponen penyebab pencemaran terdiri dari zat atau bahan yang tidak mempunyai kegunaan lagi bagi masyarakat.
Limbah kelapa sawit adalah sisa hasil tanaman yang tidak termasuk kedalam produk utama atau yang merupakan hasil ikutan dari proses pengolahan kelapa sawit.
Limbah dari proses pengolahan kelapa sawit digolongkan dalam tiga jenis yaitu limbah padat, limbah cair dan limbah gas yang berasal dari cerobong asap dan uap air buangan yang dialirkan melalui cerobong asap setinggi 25 meter dari permukaan tanah. Dalam satu hektar tanaman sawit akan menghasilkan 2,1 ton TBS/bulan dan limbah padat yang dihasilkan pada proses pengolahan kelapa sawit dari setiap ton tandan buah segar menghasilkan cangkang (shell) 6,5 %, serabut (fibre) 13 %, tandan kosong (TKS) 23 % dan limbah cair 60 %.
Limbah padat cangkang (shell) dan serabut (fibre) setiap ton TBS mencapai 190 kg. Limbah padat lainya yang jumlahnya sangat besar dihasilkan oleh pabrik kelapa sawit adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) atau TBK yang mencapai 230 kg, jumlah dari TKKS ini sangat besar di pabrik-pabrik kelapa sawit.
2.2 Bahan Bakar Minyak Solar
Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah, bahan bakar ini umumnya berwarna cokelat yang jernih (Pertamina, 2005). Penggunaan solar umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin diesel dengan putaran tingga (diatas 1000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih. Minyak solar ini biasa juga disebut Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel (Pertamina, 2005). Bahan bakar solar mempunyai sifat-sifat utama yaitu:
Adapun spesifikasi solar adalah dapat dilihat pada Tabel 2.1 dibawah ini
Tabel 2.1 Spesifikasi Kandungan Solar
2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Uap
Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik. Dalam PLTU energi primer yang dikonversikan menjadi energi listrik adalah bahan
PLTU merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik. Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu:
Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.
Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi enegi mekanik dalam bentuk putaran.
Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Proses konversi energi pada PLTU dapat dilihat pada Gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1. Proses konversi energi pada PLTU
2.3.1 Prinsip Kerja PLTU
PLTU menggunakan fluid kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :
Pertama air diisikan ke Boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap
Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar Turbin Uap sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.
Ketiga, Generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator.
Keempat, uap bekas keluar turbin masuk ke Kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.
Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.
2.3.2 Siklus Kerja PLTU
Siklus Rankine adalah sebuah siklus yang mengkonversi energi panas menjadi kerja / energi gerak. Sistem kerja pada siklus rankine panas disuplay secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya menggunakan air sebagai fluida yang bergerak [9]. Dapat digambarkan dengan diagram T - s (Temperatur - entropi). Adapun urutan langkahnya ditunjukkan pada gambar 2.2 dibawah ini.
Gambar 2.2 Diagram T – s, Siklus PLTU Penjelasan siklus :
1. a – b : Air dipompa dari tekanan p2 menjadi p1. Langkah ini
2. b – c : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik didih. Terjadi di LP heater, HP heater dan Economizer.
3. c – d : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising (penguapan) dengan proses isobar isothermis, terjadi di boiler yaitu di wall tube (riser) dan steam drum.
4. d – e : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur kerjanya menjadi uap panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini terjadi di superheater boiler dengan proses isobar.
5. e – f : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperautrnya turun. Langkah ini adalah langkah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.
6. f – a : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat. Langkah ini adalah isobar isothermis, dan terjadi didalam kondensor [10].
2.4 Peralatan-peralatan utama pada PLTU
PLTU merupakan mesin pembangkit thermal yang terdiri dari komponen utama bantu (sistem penunjang) serta sistem-sistem lainnya. Komponen utama terdiri dari Lima komponen yaitu:
2.4.1 Boiler (Ketel Uap)
Boiler adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk merubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap dilakukan dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan panas hasil pembakaran bahan bakar. Proses pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar.
Uap yang dihasilkan adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler
yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut water tube boiler (boiler pipa air).
Dalam pengoperasiannya, boiler ditunjang oleh beberapa peralatan bantu seperti economizer, downconers, furnace, waterwall, steam drum, superheater dan reheater. Berikut adalah gambar boiler ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Boiler
Komponen utama pada tubing boiler terdiri dari:
2.4.1.1 Water tube boiler
Pada water tube boiler air yang dipanaskan untuk menjadi uap berada pada tubing (pipa-pipa) sehingga dinamakan water ubes. Kemudian gas asap hasil pembakaran bahan bakar yang akan digunakan untuk memanasi air berada diluar pipa air (berada didalam ruang badan boiler-furnance). Water tube boiler dapat dilihat pada gambar 2.4, 2.5, dan 2.6.[1]
Gambar 2.4. Water Tube Boiler
Gambar 2.5. Skema Water Tube Boiler
Gambar 2.6. Bentuk Irisan Water Tube Boiler
2.4.1.2 Fire tube boiler
Pada fire tube boiler gas asap hasil pembakaran bahan bakar yang akan digunakan untuk memanaskan air sehingga menjadi uap berada pada tubing (pipa-pipa) sehingga dinamakan fire tubes. Kemudian pada air yang dipanaskan untuk menjadi uap berada diluar pipa air (berada didalam ruang badan boiler) [1] seperti ditunjukkan pada gambar 2.7, 2.8, 2.9.
Gambar 2.7. Fire Tube Boiler
Gambar 2.8. Skema Fire Tube Boiler
Gambar 2.9. Bentuk Irisan Fire Tube Boiler
2.4.2 Turbin uap
Berfungsi untuk mengubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi gerakan memutar (putaran)uap dengan tekanan dan temperatur tinggi diarahkan untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros sehingga poros turbin berputar. Akibat melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur uap keluar turbin turun hingga menjadi uap basah.
Uap ini kemudian dialirkan ke kondensor, sedangkan tenaga putar yang dihasilkan digunakan untuk memutar 15 generator.
Kelebihan dari turbin uap :
1. kemampuan untuk menggunakan uap tekanan dan temperature tinggi.
2. Efisiensi komponen tinggi.
3. Kecepatan putaran tinggi
4. perbandingan kapasitas/bobot tinggi 5. Vibrasi rendah
6. No internal lubrication 7. Oil free exhaust steam
8. Skala kapasitas besar (dari kapasitas kecil sampai 1200MW)
Bentuk dari turbin uap dapat dilihat pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10. Turbin Uap
2.4.3 Kondensor
Kondensor adalah peralatan untuk merubah uap menjadi air. Proses perubahan nya dilakukan dengan cara mengalirkan uap kedalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir diluar pipa-pipa sedangkan air sebagai pendingin mengalir didalam pipa-pipa. Kondensor seperti ini disebut surface (tubes) condenser. Sebagai pendingin digunakan air sungai atau air laut. Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin. Kebersihan pipa-pipa dan perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin.
Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada tekanan dan temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum. Karena temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka 16 temperatur air kondensat nya maksimum mendekati tempearatur udara luar.
Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur. Bentuk dari kondensor dapat dilihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.11. Kondensor
2.4.4 Generator
Generator berfungsi untuk mengkonversikan energi mekanik (putaran poros) dari turbin menjadi energi listrik dengan membuat poros generator dengan poros turbin berada dalam satu poros dengan cara dikopel [4].
Manfaat generator listrik adalah sebagai salah satu elemen mesin pembangkit listrik yang mana berasal dari energi mekanik dan semua pembangkit listrik menggunakan komponen generator di dalamnya.
Manfaat generator listrik pun sangat banyak baik itu untuk kalangan pribadi ataupun industri. Untuk industri prinsip kerja generator sangat terasa pada pusat listrik tenaga uap yang berjenis medan tutup dan menggunakan system udara yang terbuka. Disini putaran turbin yang berasal dari air yang dibendung dalam waduk mampu menghasilkan listrik, bentuk generator dapat dilihat pada gambar 2.12.
Gambar 2.12. Generator 2.4.5 Steam drum
Steam drum adalah bagian dari boiler yang berfungsi untuk:
1. Menampung air yang akan dipanaskan pada pipa-pipa penguap (wall tube), dan menampung uap air dari pipa-pipa penguap sebelum dialirkan ke superheater.
2. Memisahkan uap dan air yang telah dipisahkan di ruang bakar (furnance).
3. Mengatur kualitas air boiler, dengan membuang kotoran-kotoran terlarut didalam boiler melalui continuous blowdown.
4. Mengatur permukaan air sehingga tidak terjadi kekurangan saat boiler beroperasi yang dapat menyebabkan overheating pada pipa boiler.
Bagian-bagian dari steam drum terdiri dari : feed pipe, chemical feed pipe, sampling pipe, baffle pipe, separator, scrubber, dryer, dan dry boxer. Level air dari drum harus selalu dijaga agar selalu tetap setengah dari tinggi drum.
Sehingga banyaknya air pengisi yang masuk ke steam drum harus sebanding dengan banyaknya uap yang meninggalkan drum, supaya lever air tetap konstan. Batas maksimum dan minimum level air dalam steam drum adalah - 250 mm s/d 250 mm dari titik 0 ( setengah tinggi drum ).
Pengaturan level air dilakukan dengan mengatur flow control valve. Jika level air didalam drum terlalu rendah, akan menyebabkan terjadinya overheating pada pipa boiler, sedangkan bila level air dalam drum terlalu tinggi, kemungkinan butir-butri air terbawa ke turbine dan akan mengakibatkan kerusakan pada turbine. Berikut adalah skema steam drum boiler ditunjukkan pada gambar 2.13.
Gambar 2.13. Skema Steam Drum Boiler
Pengaturan level air dilakukan dengan mengatur flow control valve. Jika level air didalam drum terlalu rendah, akan menyebabkan terjadinya overheating pada pipa boiler, sedangkan bila level air dalam drum terlalu tinggi, kemungkinan butir-butri air terbawa ke turbine dan akan mengakibatkan kerusakan pada turbine [1].
2.4.6 Reheater
Reheater berfungsi untuk memanaskan kembali uap yang keluar dari HP Turbin dengan memanfaatkan gas hasil pembakaran yang temperaturnya relative masih tinggi. Pemanasan ini bertujuan untuk menaikkan efisiensi system secara keseluruhan. Perpindahan panas yang paling dominan pada reheater adalah perpindahan panas konveksi.
Perpindahan panas radiasi pada reheater memberikan efek yang sangat kecil sehingga proses ini biasanya diabaiakan. Temperatur uap masuk reheater adalah 335 derajat celcius dengan tekanan sebesar 42,8 kg/cm2, sedangkan temperature keluarnya adalah 541 derajat celcius dengan tekanan 139 kg/cm2. Uap ini kemudian digunakan untuk menggerakan IP Turbin, dan
setelah uap keluar dari IP Turbin, langsung digunakan untuk memutar LP Turbin tanpa mengalami pemanasan ulang [1].
2.4.7 Economizer
Economizer menyerap panas dari gas hasil pembakaran setelah melewati superheater, untuk memanaskan air pengisi sebelum masuk ke main drum. Panas yang diberikan ke air berupa panas sensibel. Pemanasan air ini dilakukan agar perbedaan temperatur antara air pengisi dan air yang ada dalam steam drum tidak terlalu tinggi, sehingga tidak terjadi thermal stress ( tegangan yang terjadi karena adanya pemanasan ) didalam main drum, selain itu dengan meningkatkan efisiensi dari boiler dan proses pembentukan uap lebih cepat.
Economizer berupa pipa-pipa air yang dipasang dtempat laluan gas hasil pembakaran sebelum air heater. Perpindahan panas yang terjadi di economizer terjadi dengan arah aliran kedua fluida berlawanan (counter flow). Air pengisi steam drum mengalir ke atas menuju steam drum, sedangkan udara pemanas mengalir ke bawah [1].
2.4.8 Fluidized bed combustion ( burner )
Bahan bakar yang digunakan pada burner berbentuk halus tersuspensi dalam lapisan fluida panas ( pasir, batu kapur dll ). Pada semburan udara dalam burner yaitu dengan ditiup untuk menyediakan oksigen yang diperlukan untuk pembakaran atau gasifikasi. Pada burner pencampuran gas dan padatan yang cepat dan tepat menghasilkan perpindahan panas dan reaksi kimia yang cepat didalam bed tersebut.
Adapun keuntungan penggunaan FBC pada ruang bakar yaitu :
1. Dapat menggunakan bahan bakar secara umum (termasuk kemungkinan menggunakan bahan bakar yang sulit terbakar dengan menggunakan teknologi lain).
2. Emisi oksida nitrat (NO2/NOx) yang rendah karena temperatur bahan bakar lebih rendah dan kemungkinan menghilangkan belerang
(SO2/SOx) secara sederhana dengan menggunakan batu kapur (limestoe) sebagai bahan dasar.
3.
4. Sistem ini membakar bahan bakar pada suhu 1400-1700 derajat Fahrenheit (750-900 derajat celcius), jauh di bawah ambang batas tempat nitrogen oksida terbentuk (sekitar 2500 derajat F/1400 derajat C). Boiler biasa beroperasi pada temperature sekitar 850 derajat celcius.
5. Unit FBC komersial beroperasi dengan efisiensi kompetitif (biaya operasi lebih murah dari pada unit boiler konvensional) karena perpindahan panas 10 kali lebih banyak daripada proses pembakaran lainnya (pembakaran partikel batu bara).
6. Area yang lebih sedikit diperlukan untuk FBC karena koefisien perpindahan panas konvektif yang tinggi.
7. Iso-thermal bed combustion karena suhu disabuk bebas (free belt) dan sabuk aktif (active belt) tetap konstan.
Kelemahan Fluidized bed combustion 1. Erosi pada tabung didalam boiler.
2. Distribusi temperature yang tidak merata disebabkan oleh penyumbatan pada saluran udara masuk bed.
3. Waktu starting yang lama mencapai hingga 48 jam dalam beberapa kasus [1].
2.4.9 Chain Grate Stoker
Salah satu sistem pembakaran pada boiler adalah sistem chain grate stoker. Schematic diagramnya dapat dilihat pada gambar 2.14.
Gambar 2.14 Skema Chain Grate Stoker
1. Pada sistem pembakaran ini, batubara dimasukkan didalam coal hoper lalu dibawa ke coal bunker dengan menggunakan conveyor.
2. Dari coal bunker batubara didorong ke ruang bakar dengan menggunakan screw feeder. Banyaknya bahan bakar yang masuk di atur oleh motor yang sudah di setting putarannya oleh pabrik pembuatnya.
3. bahan bakar yang di dorong oleh screw feeder jatuh di chain grate stoker.
4. Ketika chain grate berputar sepanjang tungku, batubara terbakar sebelum jatuh pada ujung chain sebagai abu.
Gambar 2.15 Chain Grate Stoker
2.4.10 Oil and Gas Burner
Pembakar jenis ini adalah jenis pembakar ganda yang merupakan mesin yang dioperasikan dengan dua bahan bakar (minyak dan gas). Jenis pembakar ini sangat cocok untuk semua jenis pemanas fluida termis, ketel uap, insinerator, generator udara panas. Pembakar bahan bakar ganda dapat
Gambar 2.16 Oil And Gas Burner 2.5 Biaya-biaya pada PLTU
Dalam pembahasan ini akan di bahas mengenai biaya-biaya pada pembangkitan listrik tenaga uap tersebut, berikut biaya-biaya yang akan dibahas:
2.5.1 Biaya Operasional Dan Perawatan
Biaya yang digunakan selama pembangkit beroperasi termasuk ke dalam biaya operasional dan perawatan. Biaya operasional dan perawatan terdiri dari biaya tetap (fixed cost) dan biaya tidak tetap (variabel cost). Fixed Cost adalah biaya yang tidak berhubungan terhadap besar tenaga listrik yang
dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik. Variabel Cost adalah biaya yang berkaitan dengan pengeluaran untuk alat-alat dan perawatan yang dipakai dalam periode pendek dan tergantung pada besar tenaga listrik yang dihasilkan seperti biaya air dan lembur karyawan dalam waktu satu tahun [10]. Biaya operasional dan perawatan dapat dilihat dari persamaan 2.1.
(2.1) Dimana:
Gs = Biaya Total Operasional dan Maintanance To = Jam pertahun ( 8760 jam )
Kapasitas Pembangkit : 1500 Kw
2.5.2 Biaya Bahan Bakar
Pembangkit ini menggunakan bahan bakar dari fiber dan cangkang kelapa sawit yang merupakan hasil sisa bahan bakar hasil produksi pabrik kelapa sawit. Cangkang merupakan sisa produksi yang memiliki nilai jual sedangkan fiber tidak memiliki harga jual. Oleh sebab itu, biaya bahan bakar untuk pembangkit ini dimasukkan ke dalam biaya produksi untuk mengoperasikan PLTU. Disamping itu solar merupakan bahan bakar yang dipakai sebagai pembanding bahan bakar fiber dan cangkang tersebut.
Cangkang dan fiber tersebut memiliki kandungan nilai kalori 2.770,544 kkal dan 3.881,15 kkal yang cukup tinggi seperti pada Tabel 2. Potensi Bahan Bakar yang diihasilkan Pabrik Kelapa Sawit PT. Barumun Agro Sentosa dengan Kapasitas 60 Ton/Jam sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar PLTU [10].
Rumus bahan bakar dapat dilihat pada persamaan 2.2.
(2.2)
Tabel 2.2 Nilai Kalor Fiber dan Shell
2.5.3 Biaya Modal ( Cost Of Capital )
Biaya modal adalah biaya pembangunan pembangkit listrik yang dipengaruhi oleh tingkat suku bunga dan umur ekonomis suatu pembangkit.
Biaya modal / Capital Cost (CC) dirumuskan pada persamaan 2.2 [2].
( )
Bahan Bakar Nilai Kalor
Fiber (12 %) 11.600 KJ/Kg Shell (6 %) 16.250 KJ/Kg
Dimana :
CC = Capital Cost (Biaya Modal) CRF = Capital Recovery Factor Ps = Biaya Pembangkitan
Jumlah pembangkitan tenaga kerja (jam operasional per hari x hari olah dalam 1 tahun)
CRF merupakan faktor pengembalian modal, yang berarti nilai investasi yang ditanam untuk saat ini, yang dihitung sampai dengan masa tahun pemanfaatan barang yang dibeli. Capital Recovery Factor (CRF) dirumuskan pada persamaan 2.3 [2].
( ) ( ) (2.4)
CRF = Capital Recovery Factor (decimal) I = Suka bunga pada 6% dan 12%
N = Umur pembangkit / Lama waktu penyusutan (Tahun) Maka:
Ps = Biaya pembangkit (US$/kWh) Ps =
2.5.4 Biaya Total PLTU
Total dari seluruh biaya pembangkitan adalah keseluruhan biaya yang meliputi biaya modal, biaya bahan bakar, dan biaya operasional dan perawatan dalam setahun pemakaian. Total biaya pembangkitan dapat dilihat pada persamaan 2.4.
TC = CC + FC + OM (2.5)
Dimana :
TC= Biaya Total ( Total Cost ) CC= Biaya Modal ( Capital Cost )
FC= Biaya Bahan Bakar ( Fuel Cost ) OM= Biaya Operasional Dan Perawatan
2.5.5 Pendapatan per Tahun (Cash in Flow)
Cash in Flow (CIF) dirumuskan pada persamaan 2.5.
CIF = Kapasitas PKS 60 T/jam x olah 6000 jam/ tahun x
Rendemen CPO 20,5% x harga CPO 7500 Rp/kg (2.6)
2.5.6 Break Event Point
Break Event Point adalah lama waktu yang diperlukan untuk mengembalikan dana investasi. Investasi yang ideal adalah investasi dengan BEP terpendek. Break Event Point (BEP) dirumuskan pada persamaan 2.6.
(2.7)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian Skripsi ini dilakukan di Pabrik Kelapa Sawit PT Barumun Agro Sentosa, Labuhan Batu Selatan, Sumatera Utara. Penelitian ini dilakukan selama 2 (dua) minggu.
3.2 Bahan dan Alat 3.2.1 Bahan
Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah data dari PT Barumun Agro Sentosa berupa :
1. Data Log Sheet harian karyawan 2. Data realisasi dari peneliti.
3. Alat Tulis
4. Kamera Handphone 3.2.2 Alat
Alat yang digunakan dalam proses penelitian ini adalah : 1. Turbin
Turbin yang digunakan pada Pabrik Kelapa Sawit PT Barumun Agro Sentosa memiliki spesifikasi seperti ditunjukkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Spesifikasi Turbin Turbin
Merk : SHINKO
Tipe : SINGLE STAGE WITH
REDUCTION GEAR
Daya : 2000 KW
Putaran : 5208 RPM Temperatur : 260oc P in : 21 Kg/Cm2g
Gambar 3.1 Turbin
2. Boiler
Boiler yang digunakan pada Pabrik Kelapa Sawit PT Barumun Agro Sentosa memiliki spesifikasi yang dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Spesifikasi boiler PT. Barumun Agro Sentosa adalah sebagai berikut:
Tabel 3.2 Spesifikasi Boiler
Boiler
Merk : Advance
Tipe : Membrane Wall
Nomor Seri : WT/0393
Tekanan Kerja : 24 Bar Kapasitas : 45 Ton/Jam
Furnance : 170 m2
Gambar 3.2 Boiler 3. Generator
Generator yang digunakan pada Pabrik Kelapa Sawit PT. Barumun Agro Sentosa memiliki spesifikasi yang dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Spesifikasi generator PKS PT. Barumun Agro Sentosa.
Table 3.3 Spesifikasi Generator
Generator
Merk : Deutz
Model : BF8M 1015
Kapasitas : 448 kw
Cos phi : 0,8
Putaran : 1500 RPM
Gambar 3.3 Generator
4. Oil and Gas Burner
Burner yang digunakan pada boiler PKS PT. Barumun Agro Sentosa dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.4 Oil Gas Burner
Table 3.4 Spesifikasi Oil Gas Burner
3.3 Pelaksanaan Penelitian
Adapun rancangan penelitian ini yaitu penelitian ini menggunakan metode deskriptif dengan mengamati, merangkum, dan mencatat data yang diperlukan saat pengoperasian pembankit listrik dan pengolahan limbah kelapa sawit.
3.4 Variabel yang Diamati
1. Konsumsi bahan bakar limbah kelapa sawit dan bahan bakar solar pada pemakaian pembangkit.
2. Kinerja yang dihasil oleh limbah kelapa sawit dan solar pada pembangkit listrik.
3.5 Prosedur Penelitian
Penentuan prosedur penelitian dapat kita lihat pada diagram alir penelitian Gambar 3.1 berikut ini. Dimana tahapan pertama kita melakukan studi literatur tentang variabel yang kita amati, selanjutnya pengambilan data pada lokasi penelitian PKS PT. Barumun Agro Sentosa. Data-data yang diperoleh dari lokasi penelitian akan di olah untuk mendapatkan hasil dari pengambilan data dilokasi penelitian.
Generator
Merk : Baltur/Riello
Jenis : Dual Fuel Burner
Power Supply : 220-3800 V/50-60 HZ
Power : 97-15000 kW
Mulai
Studi Literatur
Pengambilan Data
Pelaksanaan Penelitian
Pengumpulan data berdasarkan variable yang diamati:
1. biaya pokok produksi
2. kinerja LIMBAH KELAPA SAWIT
pengolahan data
Pengumpulan data berdasarkan variable yang diamati:
1. biaya pokok produksi
2. kinerja
Perbandingan hasil Analisa data yang diperoleh
Hasil Analisa
Selesai
SOLAR
pengolahan data
Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian.
3.5.1 Prosedur Kerja
1. Observasi (pengamatan)
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data dengan melakukan pengamatan dan pencatatan langsung yang berkaitan dengan pembangkit tenaga (power plant) terutama pada Boiler dan Turbin di PKS PT.
Barumun Agro Sentosa.
2. Wawancara
Pengumpulan data secara langsung (wawancara) dilakukan dengan bertanya kepada pihak manajemen maintenance termasuk operator, mandor dan asisten dengan memberikan penjelasan tentang keadaan dan masalah dari stasiun pembangkit tenaga listrik.
3. Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan selama waktu pengopeasian pada stasiun pembangkit tenaga di PKS PT. Barumun Agro Sentosa.
4. Pengolahan Data
a. Pengolahan Kualitatif
Data yang didapat berupa sajian tentang performa stasiun pembangkit tenaga listrik melalui wawancara dengan pihak operator, mandor, dan asisten maintenance.
b. Pengolahan Kuantitif
Data yang diambil tersebut adalah data sekunder dari buku harian mandor mengenai performa stasiun pembangkit tenaga (power plant) selama waktu pengoperasian pembangkit tenaga.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Salah satu peralatan yang terdapat di dalam sebuah pabrik kelapa sawit adalah boiler yang berfungsi sebagai penghasil uap yang digunakan sebagai bahan untuk mengolah kelapa sawit dan penggerak turbin uap untuk menghasilkan listrik. Sebagai penghasil uap untuk penggerak turbin, boiler akan bekerja dengan tekanan kerja yang idealnya berada pada tekanan 25 bar.
Ada pun prosedurnya adalah :
1. Persiapan bahan bakar.
2. Persiapan air umpan boiler.
3. Pengaturan turbin dikamar mesin.
4.2 Data-Data Penggunaan PLTU Sebagai Penghasil Listrik
Dari pengamatan yang dilakukan dilapangan dan data-data yang diperolah di PT. Barumun Agro Sentosa, diperoleh data-data untuk penggunaan PLTU sebagai penghasil daya listrik sebagai berikut.
a) Harga Cangkang : Rp. 600/Kg
b) Harga Fiber : Rp. 100/Kg
c) Harga Solar : Untuk periode ini Rp. 9800/Ltr
d) Pemakaian Solar : 58600 L/tahun
4.3 Perhitungan Biaya Bahan Bakar
Potensi bahan bakar cangkang dan fiber yang dihasilkan oleh pabrik pertahun.
Table 4.1 Ketersediaan Cangkang dan Fiber PKS PT. Barumun Agro Sentosa BAHAN
BAKAR
QUANTITY NILAI KALOR Panas yang
Dihasilkan
Fibre (14%) 45.713.207 11.592 Kj/Kg 529.907.495.544
Shell (7%) 16.559.970 16.238 Kj/kg 268.900.792.860
Kebutuhan bahan bakar pada sebuah boiler adalah turbin uap 25 Kg/kW.
Panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 Kg Uap adalah 2.932 KJ/Kg = 701 kKal/Kg. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh PLTU adalah 1.500 kW, maka diperlukan uap sebesar 25 x 1.500 = 37.500 kg uap/jam, maka kebutuhan bahan bakar, yaitu : 37.500 x 2.932 = 109.950 Mj/jam atau 659.700.000 Mj/tahun.
Kebutuhan bahan bakar ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu pencampuran antara cangkang dan fiber dimana penggunaan cangkang adalah 1.500 kg/jam atau sama dengan 24.357 MJ/jam atau 146.142.000 MJ/tahun, maka sisa energi berasal dari fiber, yaitu 85.593 MJ/jam atau 513.558.000 MJ /tahun.
Berdasarkan data-data dilapangan maka diketahui bahwa pabrik kelapa sawit PT. Barumun Agro Sentosa tidak membeli cangkang atau fiber, tetapi pada bahan bakar solar mereka membeli dengan harga jual 9800/ltr dengan penggunaan solar sebanyak 58.600 liter/tahun dengan nilai rupiah sebesar = 58.600 x
Rp.9800,- = Rp 574.280.000. Dengan begitu dapat kita hitung dengan rumus dibawah.
( ) Maka;
a) Solar:
b) Cangkang:
c) Fiber
Jadi dengan perhitungan diatas diketahui bahwa harga pada :
a) Solar : Rp. 63.80 per kWh
b) Cangkang : Rp. 0.067 per kWh
c) Fiber : Rp. 0.043 per kWh
Data Pemakaian Biomassa
Tabel 4.2 Pemakaian Bahan Bakar Cangkang dan Fiber
Data Pemakaian Solar
Tabel 4.3 Pemakaian Bahan Bakar Solar
No. Bulan Konsumsi dan Harga
Jumlah (Ltr) Jumlah (Rp.)
1 Januari 3,600 35,280,000
2 Pebruari 7,600 74,480,000
3 Maret 5,200 50,960,000
4 April 5,200 50,960,000
5 Mei 7,000 68,600,000
6 Juni 8,800 86,240,000
7 Juli 2,600 25,480,000
8 Agustus 6,200 60,760,000
9 September 2,200 21,560,000
10 Oktober 5,600 54,880,000
11 Nopember 2,800 27,440,000
12 Desember 1,800 17,640,000
Jumlah 58,600 574,280,000 No. Bulan Bahan Bakar Panas yang dihasilkan
Cangkang Fiber Cangkang Fiber
1 Januari 1,635,710 3,448,017 26,560,658,980 39,969,413,064
2 Februari 873,270 2,019,383 14,180,158,260 23,408,687,736
3 Maret 1,400,880 4,109,835 22,747,489,440 47,641,207,320
4 April 1,092,080 3,830,099 17,733,195,040 44,398,507,608
5 Mei 1,282,600 3,969,760 20,826,858,800 46,017,457,920
6 Juni 1,432,810 2,401,174 23,265,968,780 27,834,409,008
7 Juli 1,980,960 5,135,663 32,166,828,480 59,532,605,496
8 Agustus 1,335,550 4,743,283 21,686,660,900 54,984,136,536
9 September 1,627,710 5,127,625 26,430,754,980 59,439,429,000
10 Oktober 1,171,070 3,985,559 19,015,834,660 46,200,599,928
11 Nopember 1,401,840 3,811,011 22,763,077,920 44,177,239,512
12 Desember 1,325,490 3,131,798 21,523,306,620 36,303,802,416
Jumlah 16,559,970 45,713,207 268,900,792,860 529,907,495,544
4.4 Biaya Modal
Biaya modal dirumuskan sebagai berikut:
( )
1. Perhitungan CRF
Pada perhitungan CRF ini dipengaruhi umur ekonomis pembangkit dimana dapat dihitung dengan rumus dibawah ini.
( ) ( ) Dimana diketahui:
CRF = Capital Recovery Factor i = Suku Bunga (6%)
n = Umur Pembangkit/Lama waktu penyusunan (tahun)
Maka:
Untuk suku bunga (i)= 6 % dan umur pembangkit (n) = 24 tahun, yaitu:
( ) ( ) ( )
( ) 0.0796
Untuk suku bunga (i) = 12 % dan umur pembangkit (n) = 24 tahun, yaitu:
( ) ( ) ( )
( )
2. Perhitungan pembangkitan tenaga listrik per tahun pada pembangkit PLTU PKS PT. Barumun Agro Sentosa
PLTU = Kapasitas x jam operasional
= 1500 kW x 6000 jam/tahun
= 9.000.000 kWh/tahun
= 9.000 MWh/tahun 3. Perhitungan biaya pembangunan
Dibawah ini ada tabel 4.5 Modal investasi PT. Barumun Agro Sentosa.
Tabel 4.4 Modal Investasi PT. Barumun Agro Sentosa
NO PERLATAN SPESIFIKASI ALAT BIAYA
1 Boiler 1 unit Boiler
Kapasitas 45 Ton/Jam
Rp.12.000.000.000
2 Steam Turbin 1 unit Turbin Kapasitas 2 MW
Rp.4.500.000.000
3 BPV 1 Unit Back Pressure
Vessel
Rp.1.000.000.000
4 Oil Gas Burner 1 Unit Rp.90.000.000
4 Water
Treatment Plant
1 Unit Instalasi
Pengolahan Air Rp.2.000.000.000
5 Instalasi Perpipaan
1 Unit Instalasi Perpipaan
Rp.700.000.000
6 Instalasi Listrik cw Panel Induk
1 Unit Instalasi Listrik
Rp.1.500.000.000
7 Bangunan 1 Unit Bangunan Rp.750.000.000
Total Biaya Investasi Rp.22.540.000.000
Dari tabel diatas maka diperoleh biaya pembangunan PLTU sebagai berikut:
Dari perhitungan yang diatas dapat kita lihat data-data keseluruhan pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Data Pembangkit PT. Barumun Agro Sentosa
Jenis Data Nilai
Kapasitas PLTU 1500 KW
Umur 24 Tahun
Bahan bakar Cangkang, Fiber dan Solar
Rata-rata jam operasional 20 Jam/hari (300 hari) 6000 Jam/Tahun
Pembangkitan Listrik 9000MWh/Tahun
Biaya Pembangunan Rp. 16.064.000
Setelah mendapatkan hasil dari CRF, perhitungan pembangkitan per tahun dan perhitungan biaya pembangunan akan dilanjutkan pada perhitungan biaya modal dengan perhitungan pada rumus dibawah:
Biaya modal pada PLTU a. Suku bunga 6 %
( )
b. Suku Bunga 12 %
( )
4.5 Biaya Operasional dan Perawatan
Adapun biaya operasional dan perawatan meliputi biaya tenaga kerja, pengolahan air dan pemeliharaan alat (service) dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut ini.
Tabel 4.6 Biaya Operasional dan Perawatan
No Jenis data Keterangan Jumlah Harga
1
Tenaga Kerja
8 orang/shift, 2 shift/hari (UMR: 2.5 jt, lembur
Rp.15.000/jam, 1 Tahun: 300 hari olah)
Rp.606.000.000
2 Biaya Pengolahan Air Kebutuhan air 1000m3/hari, biaya:
Rp.1.800/m3, 1 Tahun (300 hari olah)
Rp.540.000.000
3 Pemeliharaan Alat Service
rutin/Tahun untuk boiler, Turbin dan Instalasi
Listrik
Rp.500.000.000
Total Biaya Rp.1.646.000.000
Dari tabel diatas didapat hasil dari biaya total operasional dan perawatan dapat dilihat pada rumus dibawah ini.
Total biaya operasional dan perawatan pada PLTU adalah:
Dimana :
Gs : Biaya Total Operasional dan Perawatan To : Jam kerja pertahun (20jam x 300 hari olah) Maka didapat :
Dari data data diatas dapat diperoleh keseluruhan biaya pembangkit pada tabel 4.7 berikut ini.
Tabel 4.7 Keseluruhan Total Biaya Pembangkit
Jenis Biaya Harga Per Tahun Harga Per/Satuan
Biaya Modal -
Pada suku bunga 6%: Rp.
Pada suku bunga 12%:Rp.
Biaya Bahan Bakar Cangkang(Rp.611.896) Fiber(Rp.394.354) Solar(Rp.574.280.000)
Rp. 0.067 per kWh Rp. 0.043 per kWh Rp.63.80 per kWh
4.6 Perhitungan Total Biaya Pembangkitan
Perhitungan total biaya pembangkitan dapat dihitung dengan rumus :
( )
a. Suku bunga 6%
( )
( )
( )
b. Suka bunga 12%
( )
( )
Biaya Operasional Rp.1.646.000.000 (sudah mencakup semua variabel pada
biaya Gs)
Rp.182.88/kWh
( )
Perbandingan biaya pada Solar, Cangkang dan Fiber pada tingkat suku bunga 6%
dan 12% dapat dilihat pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Perbandingan Suku bunga 6% dan 12% pada Setiap Jenis Bahan Bakar
4.7 Pendapatan Per Tahun (Cash in Flow)
Pendapatan per Tahun (Cash in Flow) dapat dilihat pada perhitungan berikut :
CIF = Kapasitas PKS 60 T/jam x olah 6000 jam/ tahun x Rendemen CPO 20,5% x (harga CPO 7500 Rp/kg dan 3500 pada kernel)
CIF (pada produksi CPO setahun) = 60 x 1000 x 6000 x 20,5/100 x 7500
= Rp. 553.500.000.000,-
CIF (pada produksi kernel setahun) = 60 x 1000 x 6000 x 5/100 x 3500
= Rp. 63.000.000.0000,-
Total Pendapatan per tahun adalah Rp. 616.500.000.000,-
4.8 Break Event Point
Jenis Biaya Harga Suku Bunga 6% dan 12%
Solar
Suku Bunga 6 %: Rp. 459.7957 kWh Suku Bunga 12%: 590.4496 kWh
Cangkang
Suku Bunga 6 %: Rp. 396.0627 kWh Suku Bunga 12%: Rp. 526.7166 kWh
Fiber
Suku Bunga 6 %: Rp. 396.0387 kWh Suku Bunga 12%: Rp. 526.6926 kWh
Setelah mendapatkan jumlah dari pendapatan per tahun kita mendapatkan pengembalian modal atau yang disebut Break Event Point (BEP) Dengan perhitungan :
Break Event Point = Biaya Investasi + Biaya Operasional Setahun / Hasil Produksi Setahun
Break Event Point = 22.540.000.000 + 1.646.000.000 / 616.500.000.000 tahun
Break Event Point = 0.039 Tahun
4.9 Perbandingan Total Biaya Produksi Listrik PLTU dengan Harga Beli PT.PLN (Persero)
Biaya produksi listrik yang dihasilkan oleh PLTU lebih murah dibandingkan dengan tarif dasar listrik yang disediakan oleh PLN berdasakan ditetapkan nya peraturan Menteri energi dan sumber daya mineral untuk golongan bisnis dan industry menengah. Hal ini menunjukan perhitungan harga atas tenaga listrik (power supplies) yang dihasilkan PLTU bila menggunakan cangkang dan fiber akan lebih ekonomis dibanding PT. PLN karena tidak memiliki biaya penggunaan cangkang dan fiber. Sedangkan bila PLTU memakai bahan solar tetap lebih ekonomis dibanding dengan PT.PLN. Jadi sebagai Power Supplies yang lebih ekonomis dan menguntungkan adalah memakai bahan bakar cangkang dan fiber. Dari data diatas dapat disimpulkan perbandingan biaya produksi listrik pada PLTU dan PLN menggunakan cangkang, fiber dan solar seperti pada tabel 4.8 dibawah ini.
Tabel 4.9 Perbandingan Biaya Produksi Listrik PLTU dan PT. PLN
4.10 Grafik
Grafik hasil Analisa data dapat dilihat sebagai berikut.
a. Data Pemakaian Solar Keterangan Jenis Bahan
Bakar
PLTU PLN
Harga Per kWh
Solar
Suku Bunga 6 %: Rp.
459.7957 kWh Suku Bunga 12%:
590.4496 kWh
Rp.1467.28/kWh Cangkang
Suku Bunga 6 %: Rp.
396.0627 kWh Suku Bunga 12%: Rp.
526.7166 kWh
Fiber
Suku Bunga 6 %: Rp.
396.0387 kWh Suku Bunga 12%: Rp.
526.6926 kWh
- 1.000.000 2.000.000 3.000.000 4.000.000 5.000.000 6.000.000
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
Series1 Series2
b. Data Pemakaian Cangkang dan Fiber
Gambar 4.2 Grafik Pemakaian Cangkang dan Fiber
c. Perbandingan Suku bunga 6% dan 12% pada Setiap Jenis Bahan Bakar
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Suku bunga 6% dan 12% pada Setiap Jenis Bahan Bakar
- 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000
Januari Pebruari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
solar
solar
0 100 200 300 400 500 600 700
Solar Cangkang Fiber
Chart Title
Suku Bunga 6% Suku Bunga 12%
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Dari data pengamatan dilapangan dan data yang diperoleh, maka dapat didapat kesimpulan sebagai berikut:
1. Harga listrik di PT. Barumun Agro Sentosa berdasarkan perhitungan menggunakan suku bunga 6% dan 12% dengan menggunakan bahan bakar solar 6% = Rp.459.7957 kWh, 12% = Rp. kWh dan pada cangkang 6%=Rp.396.0627 kWh, 12% = Rp.526.7166 kWh dan Fiber dengan 6% = Rp.396.0387 kWh, 12% = Rp.526.6926 kWh.
2. Penggunaan bahan bakar Cangkang dan Fiber lebih ekonomis dan lebih menguntungkan pada pembangkit listrik tenaga uap yang berada pada PKS PT. Barumun Agro Sentosa dan Break Event Point yang didapat yaitu 0.039 Tahun dengan Total Biaya Pokok Produksi dalam setahun adalah Rp.616.500.000.000,-
3. Dari segi kinerja penggunaan bahan bakar Cangkang dan Fiber dapat memenuhi kebutuhan pada pembakaran boiler dengan besar 659.700.000 Mj/tahun yang dimana energi yang dihasilkan Cangkang dan Fiber adalah sebesar 798.807.688.404 Mj/Tahun. Dengan demikian penggunaan cangkang dan fiber sangat memenuhi kebutuhan pada boiler.
4. Biaya produksi listrik PLTU dalam kebutuhan pengolahan pabrik kelapa sawit sangat ekonomis dibanding dengan harga pada PT. PLN yaitu Rp.
1467.28 per kWh.
5.2 Saran
1. Memanfaatkan limbah sawit lain nya atau bahan bakar minyak lain nya dan bahan bakar lain yang memiliki nilai kalor sebagai alternatif bahan bakar pada PLTU.
2. Sebaiknya perbanyak pemakaian bahan bakar cangkang dan fiber dibanding bahan bakar solar agar mengurangi biaya pembangkitan mengurangi tenaga kerja dari karyawan yang lembur untuk pada pembangkitan listrik tenaga uap agar lebih efisien lagi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Hendra Zulkarnain, Pembangkit Tenaga Listrik, Universitas Sumatera Utara, Medan, 2019.
[2] Butar-butar, David Partogi, Analisis Biaya Produksi Listrik per kWh Menggunakan Bahan Bakar Biogas Limbah Cair Kelapa Sawit (Aplikasi pada PLTBGS PKS Tandun), Universitas Sumatera Utara, Medan, 2013.
[3] Wardjito, Sugiyanto, Analisis Konsumsi Bahan Bakar Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Unit 3 Dan 4 Gresik, Universitas Gresik, Gresik, 2013.
[4] Nurmalita, Analisis Efisiensi Energi Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) PT. Energi Alamraya Semesta Di Kabupaten Nagan Raya Nanggroe Aceh Darussalam Institut Pertanian Bogor, Bogor, 2012.
[5] Michel dkk, Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBm) Sawit Pada PT. Fajar Saudara Kusuma, Universitas Tanjungpura, Pontianak, 2019.
[6] Erhaneli dkk, Pemanfaatan Cangkang Dan Serabut Sawit Sebagai Bahan Bakar Pada PLTU Untuk Memenuhi Kebutuhan Listrik Masyarakat Kabupaten Bungo, Institut Teknologi Padang, Padang, 2017.
[7] Arief Tajalli, Panduan Penilaian Potensi Biomassa Sebagai
[8] Nazaruddin dkk, Analisa Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit (PLTBS) PT. Perkebunan Nusantara 1 Aceh, Universitas Samudera, Aceh, 2014.
[9] Agus Dwi Putra dkk, Sudi Potensi Limbah Biomassa Kelapa Sawit Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Di PT.
Perkebunan Nusantara XIII PKS Parindu, Universitas Tanjungpura, Pontianak, 2014.
[10] Ishak Sinaga, Energi Terbarukan Sisa Keluaran Limbah Padat Pengolahan Kelapa Sawit (Studi Kasus Perencanaan Pembangunan PLTBS PKS Blangkahan), Universitas Sumatera Utara, Medan, 2011.
LAMPIRAN 1
LOKASI PERKEBUNAN PT. BARUMUN AGRO SENTOSA
Lokasi perkebunan PT. BARUMUN AGRO SENTOSA berada di Desa Jambu Tonang Kecamatan Simangambat Kabupaten Padang Lawas Utara Provinsi Sumatera Utara (Peta dapat dilihat pada Gambar 1). Aksesibilitas lokasi kebun dan Pabrik Kelapa Sawit lebih kurang 10 - 12 jam dari Medan ibu kota Provinsi Sumatera Utara atau 5 - 6 jam dari Ibu kota Provinsi Riau yaitu Pekanbaru. Secara administratif PT. Barumun Agro Sentosa dahulu berada di Kabupaten Tapanuli Selatan, setelah pemekaran berada di Kabupaten Padang Lawas Utara dengan Ibu kota Kabupaten Gunung tua yang berjarak lebih kurang 50 Km dari lokasi perkebunan PT. Barumun Agro Sentosa.
LAMPIRAN 2
PETA KERJA PERKEBUNAN KELAPA SAWIT PT. BARUMUN AGRO SENTOSA
Luas areal perkebunan PT. Barumun Agro Sentosa berdasarkan hasil pengukuran dan peta gambar situasi khusus Kantor Wilayah Badan Pertanahan Nasional Sumatera Utara No. 7/10/IV/993 tanggal 8 Januari 1993 seluas ± 12.319 Ha, di tambah dengan Izin lokasi ± 1.500 Ha sehingga luas total PT. Barumun Agro Sentosa ± 13.819 Ha dengan Pabrik Kelapa Sawit PT. Barumun Agro Sentosa berada di areal perkebunan PT. Barumun Agro Sentosa. Dalam menjalankan kegiatan perkebunan kelapa sawit PT. Barumun Agro Sentosa juga sangat peduli terhadap pengurangan emisi gas rumah kaca yang ditimbulkan dari kegiatan perkebunan dan pengolahan kelapa sawit. Sebagai salah satu bentuk komitmen PT. Barumun Agro Sentosa dalam mengurangi kegiatan yang berdampak pada pemanasan global atau gas rumah kaca, PT. Barumun Agro Sentosa telah mendapatkan sertifikat International Sustainability and Carbon Certification (ISCC) dan dalam melakukan pengendalian lingkungan PT.
Barumun Agro Sentosa juga telah mendapatkan peringkat biru pada sertifikat Program Peringkat Kinerja Perusahaan (PROPER).
Secara operasional PT. Barumun Agro Sentosa mengelola 3 (tiga) unit kebun, 1 (satu) unit Pabrik Kelapa Sawit dan 1 (satu) unit Pabrik Kernel Oil dengan produk utama berupa Crude Palm Oil (CPO). Tiga unit kebun dan satu unit Pabrik Kelapa Sawit tersebut adalah : Kebun Aek Kulim dengan luas 4.490 Ha, Kebun Aek Sigala gala dengan luas 4.642 Ha, Kebun Aek Barumun dengan luas 4.687 Ha. Total luas ketiga kebun tersebut 13.819 Ha dan Pabrik Kelapa Sawit PT. Barumun Agro Sentosa memiliki kapasitas produksi 60 Ton/Jam, yang didukung dengan hasil produksi kebun berupa tandan buah segar ± 900 s/d 1.200 ton/hari, yang langsung diolah oleh Pabrik Kelapa Sawit PT. Barumun Agro Sentosa. Pabrik Kelapa Sawit PT. Barumun Agro Sentosa menghasilkan produk Crude Palm Oil (CPO) dan inti. Untuk pembagian wilayah kerja perkebunan dapat di lihat pada Gambar berikut ini.
PETA KERJA KEBUN KELAPA SAWIT PT. BARUMUN AGRO SENTOSA
LAMPIRAN 3 MATERIAL BALANCE
PABRIK KELAPA SAWIT PT. BARUMUN AGRO SENTOSA
Penjelasan flowchart material balance:
1. Tandan buah segar (TBS) terlebih dahulu direbus dengan memakai uap dengan temperatur 150oC dan tekanan maksimum 3,0 kg/cm2.
2. Setelah tandan buah segar direbus akan mengeluarkan air 12 – 14 %, pada saat terjadi perebusan air yang terdapat didalam TBS akan berubah wujud menjadi uap (Penguapan).
3. Tandan buah yang telah direbus akan berkurang beratnya menjadi 86 - 88%
4. Setelah TBS direbus dimasukkan kesuaatu alat yaitu bantingan (theresser), yang bertujuan untuk memisahkan tandan kosong 2 – 4 % dengan fruit 62 – 69 %.
5. Sementara tandan kosong di aplikasikan ke kebun untuk menjadi pupuk organik.
6. Buah (fruit) dimasukkan kedalam alat kempa (screw press) bertujuan untuk memisahkan daging buah (mesocarp) 50 – 55% dengan biji (Nut) 12 -14 %.
7. Daging buah dimasukkan kedalam alat kempa (screw press) yang bertujuan untuk memisahkan crude 35 – 40 % dengan fibre 15 – 18%.
8. Fibre dipergunakan sebagai bahan bakar boiler
9. Crude dimasukkan kedalam suatu wadah yang disebut dengan continouse setling tank (CST) dengan temperatur 90 – 95oC
10. Dalam CST akan terjadi pemisahan antara minyak (oil) 20 – 23%
dengan sludge 12 -17 %
11. Sementara nut akan dimasukkan kesuatu alat pemecah (Ripple Mill) sehungga terpisah antara Kernel 4 – 5% dengan cangkang 7 – 9 % 12. Cangkang dipergunakan sebagai campuran bahan bakar boiler.
13. Sludge di proses menggunakan alat pemisah secara centrifuge sehinggga terpisah antara solid 2 – 4% dengan liquid 10 – 13 %
14. Solid diaplikasikan kelapangan sebagai pupuk organik, dan juga liquid dapat diaplikasikan kekebun setelah melalui perlakuan (treatment) agar tidak mencemari lingkungan.
15. Hasil akhir (produksi) dari pabrik pengolah kelapa sawit adalah Crude Palm Oil (CPO) dan Palm Kernel (PK).
