STUDI KELAYAKAN EKONOMIS PLTU BERBAHAN
BAKAR FIBER DAN CANGKANG SAWIT SEBAGAI
DOMESTIC POWER
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
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 :
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 :
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
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
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,
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
ABSTRAK ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
BAB 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
2.4.2 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
4.4 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 GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Konversi Energi pada PLTU... 8
Gambar 2.2 Siklus Fluida Kerja Sederhana pada PLTU... 9
Gambar 2.3 Diagram T-s Siklus PLTU (Siklus Rankine)... 11
Gambar 2.4 Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan ... 12
Gambar 2.5 Bagian-bagian Turbin Uap ... 13
Gambar 2.6 Bagian-bagian Boiler ... 14
Gambar 2.7 Safety Valve ... 15
Gambar 2.8 Preusser Gauge ... 15
Gambar 2.9 Sight Glass ... 16
Gambar 2.10 Kondensor ... 21
Gambar 2.11 Konstruksi Generator Sinkron secara Umum ... 22
Gambar 2.12 Rotor Generator Sinkron ... 24
Gambar 2.13 Proses Pengolahan Kelapa Sawit ... 25
Gambar 2.14 Depericaper Station ... 26
Gambar 2.15 Fibre Cyclone dan Air Lock ... 26
Gambar 2.17 Hopper Bahan Bakar ... 31
Gambar 2.18 Loader Pengangkut Bahan Bakar ... 31
Gambar 2.19 Pengisian Bahan Bakar ke Hopper Bahan Bakar ... 31
Gambar 2.20 Steam Flow ... 32
Gambar 2.21 Name-Plate Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan ... 33
Gambar 2.22 Name-Plate Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan ... 34
Gambar 2.23 Turbo Charger PLTD ... 35
Gambar 2.24 Combustion Chamber PLTD ... 36
Gambar 2.25 Proses Pergerakan Bolak-balik (Reciprocating) pada Torak ... 37
Gambar 2.26 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ... 38
Gambar 2.27 Diesel Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan ... 39
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Potensi Sumber Energi Terbarukan di Indonesia ... 5
Tabel 2.2 Potensi Bahan Bakar yang Dihasilkan PKS SOGM dengan Kapasitas 60 Ton/Jam ... 7
Tabel 2.3 Daftar Bahan Kimia Kougulasi ... 29
Tabel 4.1 Ketersediaan Bahan Bakar PTP. Minanga Ogan ... 47
Tabel 4.2 Ketersediaan Bahan Bakar PTP. Minanga Ogan per Tahun ... 47
Tabel 4.3 Biaya Bahan Bakar PLTU dalam per kW dan per Tahun ... 48
Tabel 4.4 Kapasitas, Umur, Tipe Bahan Bakar, Biaya Investasi PLTU PTP. Minanga Ogan ... 49
Tabel 4.5 Keseluruhan Biaya Pembangkit ... 53
Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian ... 54
Tabel 4.7 Kandungan Kalori pada Bagian Kelapa Sawit ... 55
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
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) pada PT. Perkebunan Minanga
Ogan menggunakan uap sebagai pemutar turbin uap. Uap dihasilkan oleh boiler
yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil dari pengolahan. Untuk
mengoperasikan turbin uap dibutuhkan biaya produksi berupa biaya lembur
karyawan, biaya chemical air dan biaya bahan bakar. Dalam keadaan operasi
sehari-hari sumber daya dapat juga berasal dari mesin diesel yangberbahan bakar
solar yang mempunyai biaya produksi berupa solar.
Dalam Tugas Akhir ini penulis membahas tentang studi kelayakan
ekonomis penggunaan PLTU menggunakan sisa bahan bakar hasil produksi
pabrik sawit sebagai penghasil daya untuk perumahan domestic dengan
membandingkannya dengan pemakaian Genset sebagai penghasil daya.
1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan
Adapun tujuan penulisan dalam Tugas Akhir ini adalah :
1. Untuk mengetahui berapa besar biaya produksi untuk menjalankan PLTU
2. Untuk mengetahui perbandingannya dengan pemakaian PLTD sebagai sumber
daya perumahan domestic dan bahan bakar minyak lainnya atau bahan bakar
lainnya.
3. Untuk mengetahui perbedaan biaya produksi listrik domestic power dengan
harga beli PT. PLN (Persero).
Adapun manfaat dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Memberikan perhitungan biaya yang digunakan untuk menjalankan PLTU
berbahan bakar fiber dan cangkang sawit dan membandingkannya dengan
pemakaian PLTD sebagai sumber daya perumahan domestic dan bahan bakar
minyak lainnya atau bahan bakar lainnya.
2. Mendapatkan pengertian dan penjelasan mengenai penggunaan PLTU
berbahan bakar fiber dann cangkang sawit sisa produksi dari sisi biaya
produksi.
3. Mendapatkan perbandingan biaya produksi listrik domestic power dengan
harga beli PT. PLN (Persero).
1.3 Batasan Masalah
Untuk menjaga agar pembahasan materi dalam Tugas Akhir ini lebih
terarah, maka penulis menetapkan beberapa batasan masalah sebagai berikut :
1. Aplikasi dilakukan pada pabrik SOGM (Sei Ogan Mill) PT. Perkebunan
Minanga Ogan.
2. Biaya produksi yang diambil adalah biaya lembur karyawan, biaya chemical
3. Pembanding adalah berupa biaya solar untuk pemakaian Genset 301 kW dan
bahan bakar minyak lainnya atau bahan bakar lainnya.
4. Kegiatan dilakukan pada saat pabrik berhenti beroperasi.
5. Bahan bakar berasal dari fiber dan cangkang hasil dari produksi.
1.4 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini,
yaitu :
1. Studi Literatur
Studi literatur ini dilakukan dengan membaca teori-teori yang berhubungan
dengan Tugas Akhir yang terdiri dari buku-buku referensi baik dari penulis
sendiri ataupun dari perpustakaan, artikel-artikel dan jurnal serta internet.
2. Studi Bimbingan
Diskusi dengan dosen pembimbing Tugas Akhir yang berkaitan dengan
masalah-masalah dalam penulisan Tugas Akhir.
3. Observasi
Mengamati proses penggunaan PLTU dan PLTD sebagai penghasil listrik serta
menemukan data-data biaya yang diperlukan untuk memperoleh kesimpulan
dari hasil keduanya.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan
sebagai berikut :
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang
masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah,
metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini membahas tentang sumber energi terbarukan, sumber
energi biomassa sawit, prinsip dasar PLTU, peralatan utama pada
PLTU, PLTU berbahan bakar fiber dan cangkang sawit dan prinsip
dasar PLTD.
BAB III PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI TEKNIK
Bab ini membahas tentang harga energi listrik, biaya operasional
dan perawatan, biaya bahan bakar, biaya pegawai, biaya modal dan
total biaya pembangkitan PLTU.
BAB IV ANALISIS DATA
Bab ini membahas perhitungan dari aspek ekonomi teknik pada
pengambilan data Tugas Akhir di lapangan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bagian penutup berupa kesimpulan dan saran
yang berkaitan dengan pembahasan yang telah diperoleh
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Potensi Sumber Energi Terbarukan
Energi adalah hal yang sangat krusial pada saat ini karena energi
diperlukan di dalam setiap aspek kehidupan. Salah satu negara yang memiliki
potensi dalam hal energi terbarukan (renewable energy) adalah Indonesia. Namun,
hal tersebut kurang dimanfaatkan dengan baik sejauh ini oleh pemerintah
disebabkan minimnya pengembangan dan pemanfaatan pada energi terbarukan.
Sumber energi terbarukan, yaitu energi yang prosesnya berkelanjutan jika dikelola
dengan baik dan tidak akan habis secara alami yang biasa disebut dengan energi
berkelanjutan (sustainable energy) [1].
Tabel 2.1 Potensi Sumber Energi Terbarukan di Indonesia [2]
No. Jenis Energi Potensi Pemanfaatan
(MW) (MW) (%)
1. Tenaga Air 75.670 4.200 5,55
2. Panas Bumi 27.510 1.189 4,32
3. Mikro Hidro 500 86 17,22
4. Biomassa 49.800 445 0,89
5. Energi Angin 9.290 1,12 0,01
7. Gelombang 10-35**) - -
Total 162.770 5.921 3,64
Keterangan : *) kWh/m2/hari
**) MW per km coast length
(Dewan Riset Nasional, 2010)
2.2 Sumber Energi Biomassa
Biomassa merupakan salah satu dari bentuk energi yang terbarukan karena
diperoleh dari sumber-sumber yang dapat diproduksi lagi dimana sumber utama
biomassa tersebut berlimpah di alam dan dapat terus tumbuh dimana limbahnya
tersedia secara terus-menerus (proses berkesinambungan).
2.2.1. Sumber Energi Biomassa Sawit
Fiber dan cangkang kelapa sawit merupakan limbah padat yang dihasilkan
oleh pabrik kelapa sawit dan abu hasil pembakaran bahan bakar adalah hasil
sampingan dari limbah padat lainnya. Pada saat ini pemanfaatan limbah biomassa
adalah untuk memenuhi energi pengolahan minyak kelapa sawit melalui
pembakaran langsung fiber dan cangkang.
Cangkang dan fiber tersebut memiliki kandungan nilai kalori 2.770,544
kkal dan 3.881,15 kkal yang cukup tinggi seperti pada Tabel 2.2 sehingga dapat
Tabel 2.2 Potensi Bahan Bakar yang Dihasilkan PKS SOGM dengan Kapasitas 60 Ton/Jam
(Sumber Tabel : PT. Perkebunan Minanga Ogan, Palm Oil Management Nut &
Kernel Station)
1 Kg fiber = 11.600 kJ = 2.770,544 kkal
1 Kg cangkang sawit = 16.250 kJ = 3.881,15 kkal Dimana (James Prescott Joule pada tahun 1914) [3] :
1 kalori = 4,186 joule
1 kkal = 4186,8 J
1 kkal = 1,163 x 10-3 kWh
1 joule = 2,389 x 10-4 kkal
1 kjoule = 0,23884 kkal
1 joule = 2,778 x 10-7 kWh
1 joule = 1 watt = 1 detik Nm
1 kWh = 3,6 x 106 joule
1 kWh = 859,9 kkal
Bahan Bakar Quantity Nilai Kalor
Fibre (12%) 7.200 Kg/Jam 11.600 kJ/Kg
2.3 Prinsip Dasar PLTU
PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga thermal yang banyak
digunakan karena efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang
ekonomis. Energi kimia dalam bahan bakar dikonversi menjadi energi listrik pada
PLTU.
Tahapan melalui proses konversi energi pada PLTU adalah :
a. Energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk
uap bertekanan dan temperatur tinggi.
b. Energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran.
c. Energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Gambar 2.1 Proses Konversi Energi pada PLTU
Sirkulasi secara tertutup fluida kerja air uap digunakan pada PLTU. Siklus
tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan
1. Air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah
panas. Di dalam boiler air ini dipanaskan dengan panas hasil pembakaran
bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap.
2. Uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan
untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.
3. 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.
4. 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.
5. Siklus ini berlangsung secara terus menerus dan berulang-ulang.
Siklus tertutup kerja PLTU dapat digambarkan dengan diagram T-s
(Temperatur-entropi) yang merupakan penerapan siklus rankine ideal.
Langkah-langkah penerapannya, yaitu :
1. a-b : Air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah langkah
kompresi isentropis dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.
2. b-c : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik
didih yang terjadi di LP heater, HP heater dan economiser.
3. c-d : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising
(penguapan) dengan proses isobar isothermis dan 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 temperaturnya turun.
Langkah ini adalah langkah ekspansi isentropis dan terjadi di dalam
turbin.
6. f-a : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat.
Gambar 2.3 Diagram T-s Siklus PLTU (Siklus Rankine)
2.4 Peralatan Utama pada PLTU 2.4.1 Turbin Uap
Turbin uap adalah turbin yang menggunakan energi potensial uap (yang
dihasilkan oleh boiler) yang diubah menjadi energi mekanik di sudu-sudu dan
Gambar 2.5 Bagian-bagian Turbin Uap
2.4.2. Boiler
Boiler adalah sebuah alat yang berfungsi untuk menghasilkan uap
bertekanan. Adapun tipe-tipe dari boiler adalah :
1. Menurut penggunaannya.
a. Stationary Boiler (Ketel Uap Tetap).
b. Non Stationary Boiler (Ketel Uap Tidak Tetap).
2. Menurut tekanan kerja.
a. Low Pressure (2-16 Kg/cm²).
b. Medium Pressure (17-30 Kg/cm²).
c. High Pressure (31-140 Kg/cm²).
e. Super Critical Pressure (Hingga 226 Kg/cm²).
3. Menurut kandungan pipanya.
a. Fire Tube Boiler (Ketel Pipa Api).
b. Water Tube Boiler (Ketel Pipa Air).
c. Combi Boiler (Ketel Pipa Api dan Pipa Air).
Gambar 2.6 Bagian-bagian Boiler
Adapun alat-alat safety device boiler adalah sebagai berikut :
Safety Valve adalah alat untuk mengurangi tekanan kerja pada drum boiler agar
tidak melebihi tekanan yang diizinkan atau telah disetting.
Gambar 2.7 Safety Valve
b. Preusser Gauge
Preusser Gauge sebagai indikator tekanan pada drum boiler.
Gambar 2.8 Preusser Gauge
c. Sight Glass/Gelas Penduga
Sight Glass/Gelas Penduga merupakan alat penunjuk level air yang paling
Gambar 2.9 Sight Glass
d. Blowdown Valve
Blowdown Valve untuk pembuangan kotoran TDS (Total Disolvid Solid) dari
dalam boiler dan mengkontrol parameter air pada boiler.
e. Alarm/Sirine
Alarm/Sirine untuk memperingatkan operator akan kondisi level air pada drum.
Adapun lampu indikator level boiler terdiri atas 4, yaitu :
1. High Level, pada level ini alarm akan berbunyi.
2. Normal Level.
3. First Low Level, pada level ini alarm akan berbunyi.
4. Second Low Level, pada level ini alarm akan berbunyi.
f. Thermometer
Untuk mengukur temperatur uap dari boiler. Peralatan ini juga dipasang untuk
memonitor temperatur gas buang boiler pada cerobong asap [5].
Selanjutnya, cara kerja dari sebuah boiler adalah :
Penting dilakukan pengawasan/kontrol yang seksama terhadap semua peralatan
pada boiler untuk memastikan bahwa semuanya berada dalam kondisi siap
pakai sebelum dilakukan pemanasan :
• Periksa dan pastikan semua valve pada boiler dalam posisi tertutup.
• Periksa secara visual terhadap semua fan seperti : casing, bearing, v-belt,
baut penahan dan lain-lain.
• Periksa level air pada gelas penduga. Cobakan gelas penduga untuk
memastikan bahwa level air sekitar setengah gelas penduga.
• Periksa pressure gauge berfungsi baik atau tidak.
• Kontrol air compresor dan pastikan tekanannya lebih besar dari 8.
• Inspeksi ruang bakar dan pastikan bahwa dapur bersih dan fire bar serta
dinding batu secara umum siap pakai.
• Periksa dan pastikan blowdown valve dalam posisi tertutup.
• Periksa tangki air umpan dan isi bila diperlukan.
• Tes alarm untuk level air tinggi dan level air rendah (level pertama dan
kedua). Ini dilakukan dengan memompakan air ke level yang tinggi
kemudian buang menjadi level pertama dan kedua. Kembalikan lagi level
air di boiler sekitar setengahnya.
Pemanasan (Menaikkan Steam).
Waktu yang dibutuhkan untuk pemanasan boiler bervariasi diantara jenis atau
tipe boiler. Jika boiler dipadamkan malam sebelumnya lakukan hal seperti
berikut ini :
• Masukkan fiber dan sebarkan secara merata di atas fire grate kemudian
• Hidupkan ID fan, FD fan dan secondary fan dengan damper yang setengah
terbuka.
• Jika memiliki sistem pendingin pendukung batang ruang bakar, buka water
valve atau jalankan pompa sirkulasi jika ada.
• Panaskan boiler secara perlahan untuk menaikkan steam ke tekanan kerja.
Pastikan bahwa level air di gelas penduga tidak bertambah (terkontrol).
• Lakukan blowdown pada header dinding samping dan pastikan bahwa level
air tetap terjaga (Jangan lakukan blowdown pada header dinding samping
ketika boiler operasi).
Saat boiler bekerja (Selama Pengoperasian).
Selama boiler beroperasi perhatikan hal-hal berikut ini :
• Pengujian safety valve dengan menaikkan tekanan steam satu kali tiap shift
untuk memastikan bahwa safety valve dalam kondisi siap pakai setiap
waktu. Catat tanggal, waktu dan nama orang yang melaksanakan pengujian
tersebut.
• Pengujian gauge glass dengan frekuensi satu kali per shift untuk
memastikan bahwa bagian steam dan air terlihat jelas. Pengujian dilakukan
sesuai dengan prosedur pengujian gauge glass secara normal.
• Lakukan blowdown pada steam drum dan main headers sesuai hasil analisa
air boiler. Pastikan bahwa level air terjaga pada setengah gelas penduga.
Catat tanggal, waktu dan nama orang yang melaksanakan blowdown.
• Lakukan soot blowing satu kali per shift. Operasikan soot blower dari depan
ke belakang. Catat tanggal, waktu dan nama orang yang melakukan soot
• Masukkan bahan bakar dan sebarkan secara merata di atas fire grate dengan
ketebalan tidak lebih dari 15 cm.
• Bersihkan fire grate dengan penggaruk dan keluarkan bongkahan kerak tiap
empat jam sekali. Ini dilakukan dengan membersihkan setengah bagian fire
grate dan mempertahankan tekanan. Lakukan pembersihan pada setengah
bagian lainnya setelah tekanan dinaikkan. Catat tanggal, waktu dan nama
orang yang melakukan pembersihan ini.
Normal Shutdown (Setelah Pengoperasian).
Petunjuk berikut adalah untuk pemadaman boiler malam sebelumnya atau
pemadaman lain yang dilakukan tidak dalam kondisi darurat.
• Berhentikan pemberian bahan bakar dan biarkan bahan bakar pada ruang
bakar terbakar habis.
• BerhentikanFD dan secondary fan serta tutup damper.
• Biarkan tekanan turun dengan mengalirkan steam ke stasiun klarifikasi dan
rebusan.
• Berhentikan ID fan dan tutup damper ketika tekanan boiler sekitar setengah
dari tekanan kerja normalnya.
• Keluarkan abu dan bongkahan dari ruang bakar.
• Blowdown boiler secara manual 2 atau 3 kali tetapi pastikan bahwa level air
tidak hilang dari gelas penduga.
• Pompa air ke boiler untuk mengisi bagian atas gelas penduga.
• Tutup main stop valve, auxiliary valve boiler dan hentikan feed pump serta
• Sebelum boiler ditinggalkan, asisten harus memastikan bahwa tekanan
boiler tidak lebih dari 3 bar.
Emergency Stop Boiler.
Dalam keadaan darurat seperti kondisi low level, langkah pertama adalah
memeriksa air di dalam gauge glass. Jika air tidak terlihat di dalam glass,
segera lakukan pengujian gauge glass dalam keadaan darurat.
Jika air tetap tidak terlihat di dalam glass setelah pengujian gauge glass dalam
keadaan darurat, boiler harus segera dihentikan total dengan urutan sebagai
berikut :
• Segera hentikan pompa air umpan boiler secara bersamaan (simultan).
• Tutup penuh isolating valve air umpan pada modulating control valve dan
hentikan valve/check valve air umpan pada steam drum (catatan : valve
bypass pada modulating control valve juga harus ditutup penuh).
• Berhentikan pembakaran boiler dan tarik keluar semua bahan pembakaran
(tanpa meninggalkan sisa abu dan bahan bakar) dari dapur boiler.
• Tutup penuh main steam stop valve untuk mengisolasi boiler.
• Jaga semua pintu dapur dan damper fan terbuka penuh untuk mendinginkan
dapur.
• Informasikan ke Manager dan GM tentang kejadian ini. Inspeksi semua
bagian boiler terhadap kerusakan ketika boiler telah cukup dingin.
2.4.3 Kondensor
Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin (uap
[image:34.595.210.414.195.379.2]yang telah digunakan untuk memutar turbin) [4].
Gambar 2.10 Kondensor
2.4.4 Generator
Generator berfungsi untuk mengubah energi putar dari turbin menjadi
energi listrik. Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan
generator sinkron. Oleh sebab itu, generator sinkron memegang peranan penting
dalam sebuah pusat pembangkit listrik. Generator sinkron (sering disebut
alternator) merupakan sebuah mesin sinkron yang berfungsi mengubah energi
mekanik berupa putaran menjadi energi listrik bolak-balik (AC) [6].
medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar
rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama
dengan medan putar pada stator. Mesin sinkron tidak dapat start sendiri karena
kutub-kutub tidak dapat tiba-tiba mengikuti kecepatan medan putar pada waktu
saklar terhubung dengan jala-jala. Generator sinkron dapat berupa generator
sinkron tiga phasa atau generator sinkron satu phasa [7].
Pada prinsipnya konstruksi generator sinkron sama dengan motor sinkron.
Secara umum konstruksi generator sinkron terdiri dari stator (bagian yang diam)
dan rotor (bagian yang bergerak). Keduanya merupakan rangkaian magnetik yang
berbentuk simetris dan silindris. Selain itu, generator sinkron memiliki celah
udara ruang antara stator dan rotor yang berfungsi sebagai tempat terjadinya fluksi
atau induksi energi listrik dari rotor ke stator. Secara umum konstruksi sederhana
[image:35.595.187.425.465.665.2]dari sebuah generator sinkron dapat dilihat pada Gambar 2.11 [7].
a. Rotor
Rotor terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu :
1. Slip Ring
Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi
dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasangkan ke
slip ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat
(brush) yang letaknya menempel pada slip ring.
2. Sikat
Sebagian dari generator sinkron ada yang memiliki sikat ada juga yang tidak
memiliki sikat. Sikat pada generator sinkron berfungsi sebagai saklar putar
untuk mengalirkan arus DC ke kumparan medan pada rotor generator
sinkron. Sikat terbuat dari bahan karbon tertentu.
3. Kumparan Rotor (Kumparan Medan)
Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam
menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari
sumber eksitasi tertentu.
4. Poros Rotor
Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan dimana pada
poros tersebut telah terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor.
Bentuk suatu rotor dari generator sinkron dapat dilihat pada Gambar 2.12
elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient pole
[image:37.595.207.419.162.333.2](kutub menonjol) dan non salient pole (kutub silinder atau tidak menonjol) [8].
Gambar 2.12 Rotor Generator Sinkron
2.5 PLTU dengan Bahan Bakar Fiber dan Cangkang Sawit di PT. Perkebunan Minanga Ogan
Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang beroperasi tersebut memiliki beban
pabrik itu sendiri dan perumahan domestic PT. Perkebunan Minanga Ogan yang
berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil pengolahan.
2.5.1. Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit
Dari semua bagian pengolahan kelapa sawit di bawah ini yang akan
penulis lebih fokuskan adalah pada bagian Power House atau kamar mesin
sebagai pusat pengaturan listrik untuk keperluan pabrik dan keperluan listrik
perumahan domestic. Listrik dihasilkan oleh pembangkit listrik dengan
sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Sumber uap berasal dari boiler
yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil dari pengolahan kelapa sawit.
Fiber merupakan pemisahan kulit dari buah kelapa sawit (nut) yang dipisahkan
melalui press cake (produk press). Proses pemisahan terjadi pada separating
column berdasarkan perbedaan berat jenis kemudian fiber akan terangkat ke
transport/conveying ducting sedangkan nut akan jatuh ke polishing drum
kemudian fiber tersebut menuju peralatan fibre cyclone dan air lock (pemisahan
fiber dengan udara). Proses pemisahanan antara nut dan fiber disebut
Depericaping sedangkan cangkang adalah kulit luar atau batok dari inti buah
kelapa sawit yang dipisahkan pada proses cracker inti sawit seperti pada Gambar
2.13 [9]. Dalam hal ini penulis akan membahas tentang pembangkit listrik dan
[image:38.595.119.508.441.726.2]Gambar2.14 Depericaper Station
Gambar2.15 Fibre Cyclone dan Air Lock
Fibre
Air Lock
Fibre
In
[image:39.595.133.522.107.341.2] [image:39.595.88.521.418.693.2]2.5.2. Treatment Air
Treatment air adalah sebuah treatment yang dilakukan untuk memperoleh
air dengan kualitas yang diperlukan untuk suplai domestic ataupun suplai air
boiler. Tujuan dari treatment air adalah :
a. Mencegah pembentukan kerak atau formasi sludge di atas permukaan transfer
panas di boiler.
b. Mengendalikan padatan yang tidak larut dalam air umpan boiler sehingga
konsentrasi padatan dalam air boiler dapat dijaga untuk menghasilkan steam
yang bersih tanpa perlakuan blowdown yang berlebihan.
c. Mengurangi biaya boiler water treatment dengan hasil air yang bersih dan
jernih.
d. Memperpanjang umur pengoperasian boiler yang berarti mengurangi biaya
perbaikan.
Sungai adalah sumber air dalam penelitian Tugas Akhir ini dan prosedur
pelaksanaan treatment air dapat dilihat pada Gambar 2.16. Namun, sumber air
dapat juga diperoleh dari :
a. Air Permukaan
Sungai.
Danau.
Kolam.
Laut.
b. Air Tanah
Sumur.
Gambar 2.16 Alur Treatment Air
Air dari sungai ditampung pada sebuah waduk lalu dialirkan ke tangki
penampungan. Pada tangki penampungan diinjeksikan bahan kimia flokulan dan
koagulan yang berfungsi untuk memisahkan padatan terlarut seperti lumpur dari
air. Setelah melalui prosedur ini, air akan disaring kembali pada sand filter untuk
menghilangkan sisa pasir yang ada di dalam air. Setelah itu air disimpan pada
tangki air bersih dan siap untuk dipakai dimana tahapan dari sistem treatment air
tersebut adalah :
a. Koagulasi
Penambahan koagulan untuk menetralisir muatan dan membuat koloid dapat
berglomerasi.
b. Flokulasi
Pengikatan antara flokulan dan aglomerasi partikel koloid sehingga
membentuk partikel yang lebih besar dan dapat mengendap.
Menahan padatan yang tersuspensi dan memisahkan dari air [9].
Selanjutnya bahan kimia yang digunakan pada saat koagulasi adalah
[image:42.595.110.526.230.587.2]seperti pada Tabel 2.1 [9].
Tabel 2.3 Daftar Bahan Kimia Koagulasi
TIPE EFEKTIF PH KEUNGGULAN KEKURANGAN
Alum
Al2(SO4)3
5.5 - 7.2
Murah
Kurang korosif
Flok kecil
Tidak efektif di atas
pH 7.2
Perununan pH tinggi
Poly
Aluminium
Chloride
(PAC)
4.5 - 8.0
Koagulasi lebih
daripada Alum
Penurunan pH sedikit
Mahal
Tidak efektif di atas pH 8
Ferric
Chloride
Ferric Sulfate
5.0 – 11
Flok lebih besar
Efektif pada pH tinggi
Korosif
Mahal
(Sumber Tabel : PT. Perkebunan Minanga Ogan, Palm Oil Management Nut &
Kernel Station)
Air yang digunakan untuk menjadi uap harus memenuhi beberapa syarat
sebagai berikut :
Silica : maksimal 150 ppm
Hardnes : trace
Alkalinity : 2,5 x silica
Sulfit : 30 - 50 ppm
TDS (Total Disolvid Solid) : 2000 - 2500 ppm
Untuk memenuhi syarat air seperti di atas diperlukan treatment air.
Treatment ini menggunakan bahan kimia seperti Alum (tawas), causticsoda,
flukolan, koagulan, ph boaster, anion (NaOh), cation (HCL). Pemakaian chemical
ini merupakan salah satu sumber biaya.
2.5.3. Proses Penggunaan PLTU sebagai Penghasil Daya listrik 2.5.3.1. Persiapan Bahan Bakar
Desain sebuah pembangkit listrik pada sebuah Pabrik Kelapa Sawit (PKS)
SOGM PT. Perkebunan Minanga Ogan adalah dengan mendesain sebuah hopper
atau tempat penampungan bahan bakar dengan kapasitas 4 ton yang akan dibawa
oleh konveyor ke dapur boiler sebagai bahan bakar. Bahan bakar dimuat oleh
sebuah loader dengan kapasitas bucket 1,5 ton.
Suplai air ke boiler ditreatment terlebih dahulu pada stasiun water
treatment yang akan diubah menjadi steam untuk memutar turbin uap. Daya yang
dikeluarkan oleh generator didistribusikan melalui panel distribusi yang terletak
Gambar 2.17 Hopper Bahan Bakar
[image:44.595.201.426.85.257.2] [image:44.595.202.424.318.485.2] [image:44.595.200.424.547.718.2]2.5.3.2. Penaikan Tekanan Boiler
Pemanasan boiler membutuhkan waktu yang bervariasi dalam menaikkan
steam boiler. Pada fire grate dimasukkan fiber secara merata dan disebarkan
dengan api yang dinyalakan pada damper yang setengah terbuka. ID fan, FD fan
dan secondary fan dihidupkan untuk sistem pendingin pendukung batang ruang
bakar dan menjalankan pompa sirkulasi jika ada (membuka water valve). Secara
perlahan boiler dipanaskan untuk menaikkan steam ke tekanan kerja dengan level
air gelas penduga tidak bertambah. Setelah level air tetap terjaga, blowdown dapat
dilakukan pada header dinding samping dan jangan dilakukan ketika boiler
sedang beroperasi.
2.5.3.3. Pengaliran Steam dari Boiler ke Turbin Uap
Setelah uap dari boiler sampai pada tekanan kerjanya, uap akan dialirkan
menuju turbin untuk memutar turbin uap. Setelah sampai pada kecepatan
nominalnya (1500 rpm), maka generator siap untuk dipakai seperti pada Gambar
2.20.
[image:45.595.121.524.552.684.2]Gambar 2.21 Name-Plate Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan
Spesifikasi pada turbin uap, yaitu :
Merk : Siemens
Kecepatan : 1575 rpm
Daya : 1500 KW
Tekanan Uap :
Low : 15,7 Bar
Medium : 17,0 Bar
High : 19,0 Bar
Suhu Kerja :
Low : 210 °C
Medium : 260 °C
[image:46.595.199.427.122.296.2]Gambar 2.22 Name-Plate Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan
Spesifikasi pada Generator, yaitu :
Merk : Stamford
Phasa : 3
KW base rate : 1500 KW
Frekuensi : 50 Hz
Rpm : 1500 rpm
Tegangan : 380 volt
Arus : 2848,8 A
Cos fi : 0,8
2.6 Prinsip Dasar PLTD
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) adalah Pembangkit listrik yang
[image:47.595.200.427.112.285.2]yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk
memutar rotor generator disebut prime mover. Sebagai penggerak mula, PLTD
berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang digunakan untuk memutar rotor
generator pada mesin diesel. Kebutuhan listrik dalam jumlah beban yang kecil
seperti daerah terpencil, listrik pedesaan dan memasok kebutuhan listrik suatu
pabrik biasanya menggunakan PLTD.
Pada tangki penyimpanan, bahan bakar dipompakan ke dalam tangki
penyimpanan kemudian disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara (daily
tank) yang sebelumnya telah disaring terlebih dahulu. Bahan bakar adalah bahan
bakar minyak (BBM), maka bahan bakar dari daily tank dipompakan ke pengabut
(nozzel). Melalui saluran masuk (intake manifold), temperatur bahan bakar
dinaikan hingga manjadi kabut yang dimasukan ke dalam tangki udara
menggunakan kompresor udara bersih dan dialirkan ke turbo charger. Tekanan
dan temperatur udara dinaikan pada turbo charger. Pada umumnya suhu
mencapai ±600°C dimana udara yang dialirkan sebesar 500 psi.
[image:48.595.183.443.499.687.2]Bahan bakar dari convertion kit atau nozzel dan udara yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi diinjeksikan ke dalam ruang bakar (combustion chamber).
Gambar 2.24 Combustion Chamber PLTD
Berdasarkan udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada
tekanan yang tinggi (35-50 atm), proses kerja di dalam mesin diesel terjadi
penyalaan sendiri sehingga temperatur di dalam silinder naik dan bahan bakar
disemprotkan di dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi
melebihi titik nyala bahan bakar yang akan menyala secara otomatis dan dapat
menimbulkan ledakan bahan bakar. Ledakan pada ruang bakar tersebut
menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol diubah menjadi energi
mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong
torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak
[image:49.595.210.415.185.365.2]gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada
[image:50.595.210.415.183.405.2]langkah kompresi.
Gambar 2.25 Proses Pergerakan Bolak-balik (Reciprocating) pada Torak
Selanjutnya untuk menggerakan poros rotor generator digunakan poros
engkol mesin diesel. Gaya gerak listrik (ggl) terjadi karena energi mekanis pada
generator tersebut diubah menjadi energi listrik [10].
2.6.1. Peralatan Utama pada PLTD
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel biasanya digunakan untuk memenuhi
terpencil atau untuk listrik pedesaan dan untuk memasok kebutuhan listrik suatu
pabrik.
Peralatan utama Pembangkit Listrik Tenaga Diesel adalah :
1. Tangki penyimpanan bahan bakar.
2. Penyaring bahan bakar.
3. Tangki penyimpanan bahan bakar sementara (bahan bakar yang disaring).
4. Pengabut.
5. Mesin diesel.
6. Turbo Charger.
7. Penyaring gas pembuangan.
8. Tempat pembuangan gas (bahan bakar yang disaring).
9. Generator.
10. Trafo.
[image:51.595.146.484.500.665.2]11. Saluran transmisi.
Gambar 2.27 Diesel Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan
Gambar 2.28 Name-Plate Diesel Generator
Spesifikasi pada Diesel Generator, yaitu :
[image:52.595.227.400.357.586.2]Jumlah fasa : 3
Excitasi : 47 volt
Daya : 377 KVA
Cos fi : 0,8
Frekuensi : 50 Hz
Tegangan : 400 volt
Arus : 547 A
Kebutuhan bahan bakar pada sebuah PLTD adalah solar dan pemakaian
solar genset tersebut rata-rata 60 liter/jam.
1 kW (kJ/s) = 859,9 kkal/h.
1 kkal/h = 1,16x10-3 kW.
60 liter Solar/Jam = 150 kW/Jam.
1 liter solar = 2,5 kW = 2.149,75 kkal/h.
Standard kebutuhan solar untuk Diesel Genset = 3,5 kWh/liter [5].
Harga bahan bakar solar yang digunakan di PT. Perkebunan Minanga
Ogan tergantung keputusan pemerintah untuk periode tersebut dan nilai kalornya,
yaitu :
BAB III
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI TEKNIK
Untuk mengetahui kelayakan PLTU Minanga Ogan berbahan bahan bakar
fiber dan cangkang sawit dalam memenuhi kebutuhan domestic power perlu
dilakukan analisis perhitungan terhadap biaya dan aspek ekonominya.
3.1 Harga Energi Listrik
Setiap pembangkit memiliki parameter-parameter dalam menghitung
harga energi listrik yang berbeda-beda, yaitu [11] :
a. Biaya pembangkitan per kW.
b. Biaya pengoperasian per kWh.
c. Biaya perawatan per kWh.
d. Suku bunga.
e. Depresiasi.
f. Umur operasi.
g. Daya yang dibangkitkan.
Aspek ekonomi dalam pengembangan teknologi pembangkitan dianalisa
dari biaya-biaya berikut ini : [11]
b. Biaya bahan bakar
c. Biaya operasi dan perawatan
3.2 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.
Biaya operasional dan perawatan (O&M) dapat ditentukan dengan
persamaan berikut :
Gs = � & ���
. . . (3.1)
dimana :
Gs = biaya O&M (US$/kWh)
To = jam per tahun
3.3 Biaya Bahan Bakar
Pembangkit ini menggunakan bahan bakar dari fiber dan cangkang kelapa
Cangkang merupakan sisa produksi yang memiliki nilai jual sedangkan fiber tidak
memiliki harga jual. Oleh sebab itu, biaya bahan bakar untuk pembangkit ini
dimasukkan ke dalam biaya produksi untuk mengoperasikan PLTU. Disamping
itu solar merupakan bahan bakar yang dipakai untuk PLTD sebagai pembanding
bahan bakar fiber dan cangkang tersebut.
Untuk perhitungan biaya bahan bakar (fuel cost) sangat dipengaruhi oleh
harga bahan bakar yang digunakan oleh masing-masing pembangkit tersebut.
Kebutuhan bahan bakar pada sebuah boiler adalah SSC (Sepesific Steam
Consumtion) turbin uap 26 Kg/kW. Panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1
Kg Uap (20 Kg/Cm2 dengan Temperatur 212,4°C) adalah : 2.792 KJ/Kg = 669
kKal/Kg.
3.4 Biaya Pegawai
Biaya pegawai meliputi banyaknya jumlah karyawan yang lembur dalam
pengoperasian pembangkit untuk memenuhi kebutuhan domestic power.
3.5 Biaya Modal (Capital Cost)
Biaya modal atau capital cost merupakan pengeluaran-pengeluaran dalam
proyek pembangkit listrik dimana dipengaruhi umur ekonomis suatu pembangkit
dan tingkat suku bunga dalam biaya tahunan. Biaya modal dapat dirumuskan
CC = � � � ��
� � � . . . (3.2)
Capital Recovery Factor (CRF) dapat dihitung dengan persamaan 3.3 berikut ini :
CRF = (�+ )
(�+ ) −� . . . (3.3)
Keterangan :
CRF = Capital Recovery Factor (decimal)
i = suku bunga 12% dan 6% pertahun untuk pinjaman lunak (%)
n = Umur Pembangkit (tahun)
Ps = Biaya pembangunan US$/kWh
3.6 Total Biaya Pembangkitan
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 dirumuskan sebagai
berikut :
TC = CC + FC + OM . . . (3.4)
Dimana :
TC = Biaya Total (Total Cost)
CC = Biaya Modal (Capital Cost)
FC = Biaya Bahan Bakar (Fuel Cost)
BAB IV
ANALISIS DATA
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 diantara 15 Bar sampai dengan 18 Bar.
Adapun prosedurnya, yaitu :
1. Persiapan bahan bakar.
2. Persiapan air umpan boiler.
3. Pengaturan turbin di kamar mesin.
4.2 Peralatan yang Digunakan
Peralatan yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah :
1. Alat tulis.
2. Kamera Handphone.
3. Loader Komatsu.
4. kWh meter (Terdapat pada kamar mesin PT. Perkebunan Minanga Ogan).
4.3 Data-data Penggunaan PLTU sebagai Penghasil Daya listrik
Dari pengamatan yang dilakukan di lapangan dan data-data yang diperoleh
di PT. Perkebunan Minanga Ogan, diperoleh data-data untuk penggunaan PLTU
sebagai penghasil daya listrik sebagai berikut :
a. SSC (Specific Steam Consumtion) : 26 Kg/kW
b. kW/Jam Domestic : 150 kW/Jam
c. Harga Cangkang : Rp. 490,-/Kg
d. Harga Pengolahan Air : Rp. 1.200,-/Ton
e. Rata- rata Lembur Karyawan : Rp. 11.600,-/Orang
4.4 Data-data Penggunaan PLTD sebagai Penghasil Daya Listrik
Dari pengamatan yang dilakukan di lapangan dan data-data yang diperoleh
di PT. Perkebunan Minanga Ogan, diperoleh data-data untuk penggunaan PLTD
sebagai penghasil daya listrik sebagai berikut :
a. Pemakaian Solar : Rata-rata 60 liter/jam
b. Harga Solar : Untuk periode ini Rp. 11.150,-
(Tergantung keputusan pemerintah)
4.5 Perhitungan Biaya Bahan Bakar
Potensi bahan bakar yang dihasilkan oleh sebuah pabrik dengan kapasitas
Tabel 4.1 Ketersediaan Bahan Bakar PTP. Minanga Ogan [12]
Dari tabel diatas dapat dihasilkan ketersediaan bahan bakar fiber dan
cangkang dalam jumlah pertahun seperti Tabel 4.2 dengan rata-rata kerja 12
[image:60.595.96.523.359.445.2]jam/hari.
Tabel 4.2 Ketersediaan Bahan Bakar PTP. Minanga Ogan per Tahun Bahan Bakar Quantity Nilai Kalor Panas yang Dihasilkan
Fibre (12%) 31.536 ton/ tahun 11.600 Kj/kg 365.817.600 Mj/tahun
Shell (6%) 15.768 ton/tahun 16.250 Kj/kg 256.230.000 Mj/tahun
Kebutuhan bahan bakar pada sebuah boiler adalah SSC (Specific Steam
Consumtion) turbin uap 26 Kg/kW. Panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1
Kg Uap (20 Kg/Cm2 dengan Temperatur 212,4 °C) adalah 2.792 KJ/Kg = 669
kKal/Kg. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh PLTU adalah 1.500 kW, maka
diperlukan uap sebesar 26 x 1.500 = 39.000 kg uap/jam, maka kebutuhan bahan
bakar, yaitu : 39.000 x 2.792 = 108.888 Mj/jam atau 476.929.440 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 24.375 MJ/jam atau 106.762.500 MJ/tahun, maka sisa energi berasal
dari fiber, yaitu 84.513 MJ/jam atau 370.166.940 MJ /tahun.
Bahan Bakar Quantity Nilai Kalor Panas yang dihasilkan Fibre (12%) 7.200 kg/jam 11.600 Kj/kg 83.520.000 Kj/jam
Untuk penggunaan bahan bakar solar sebagai PLTD diperlukan solar
sebanyak 60 liter/jam, maka kebutuhan dalam setahun adalah 262.800 liter/tahun.
Berdasarkan pengambilan data-data di lapangan, maka :
a. Fiber tidak memiliki harga jual sehingga fiber tidak memerlukan biaya.
b. Biaya cangkang sawit = 1500 Kg/Jam, maka biaya bahan bakar dapat dilihat
[image:61.595.105.549.323.468.2]pada tabel dibawah ini :
Tabel 4.3 Biaya Bahan Bakar PLTU dalam per kW dan per Tahun
Bahan Bakar Quantity MJ/ Tahun Harga Total Harga per Tahun Total Harga per kW
Fibre 370.166.940 - -
Shell 106.762.500 Rp. 490,-/16.250 Kj Rp. 3.219.300.000,- Rp . 490,-
Untuk menggunakan PLTD diperlukan solar sebanyak 262.800 liter/ tahun
dengan nilai rupiah sebesar = 262.800 x Rp. 11.150,- = Rp. 2.930.220.000,-
4.6 Biaya Modal
Biaya modal dirumuskan sebagai berikut ini :
CC = � � � � � � �
Di bawah ini merupakan Tabel 4.4 kapasitas, umur, tipe bahan bakar dan
[image:62.595.104.516.233.458.2]biaya investasi PLTU PTP. Minanga Ogan.
Tabel 4.4 Kapasitas, Umur, Tipe Bahan Bakar dan Biaya Investasi PLTU PTP. Minanga Ogan
Jenis Data Nilai
Kapasitas PLTU 1,5 MW
Umur 25 Tahun
Tipe Bahan bakar Fiber dan Cangkang
Rata-rata jam operasional
12 Jam/hari
4380 Jam/tahun
Pembangkitan listrik 6570 MWh/tahun
Biaya investasi 1.000 US$/kW
1. Perhitungan CRF
Perhitungan Capital Recovery Factor (CRF) dipengaruhi oleh umur ekonomis
pembangkit dan suku bunga.
CRF = � (1+�) (1+�) −1
Untuk suku bunga (i) = 12 % dan umur pembangkit (n) = 25 tahun, yaitu :
CRF = 0,12 (1+0,12)
25
Untuk suku bunga (i) = 6 % dan umur pembangkit (n) = 25 tahun, yaitu :
CRF = 0,06 (1+0,06)
25
(1+0,06)25−1 = 0,0783
2. Perhitungan pembangkitan tenaga listrik per tahun
PLTU = Kapasitas x jam operasional = 1.500 kW x 4.380 jam/tahun
= 6.570.000 kWh/tahun
= 6.570 MWh/tahun
PLTD = Kapasitas x jam operasional = 301 kW x 4380 jam/tahun
= 1.318.380 kWh/tahun
3. Perhitungan biaya pembangunan
Biaya pembangunan PLTU = �
� �
= 1.500.000 $ 1.500 �
= 1.000 US$/kW
Biaya pembangunan PLTD = �
� �
Biaya modal (Capital Cost) pada PLTU a. Suku bunga (i) = 12 %
CC = 1.000 1.500 0,1275
6.570.000
=
0,0291 US$/kW b. Suku bunga (i) = 6 %CC = 1.000 1.500 0,07835
6.570.000
=
0,0178 US$/kW Biaya modal (Capital Cost) pada PLTD a. Suku bunga (i) = 12 %
CC = 132,89 301 0,1275
1.318.380
=
0,0038 US$/kWb. Suku bunga (i) = 6 %
CC = 132,89 301 0,07835
1.318.380
=
0,0023 US$/kW4.7 Biaya Operasional dan Perawatan
Adapun biaya operasional dan perawatan meliputi biaya chemical air dan
biaya pegawai.
4.7.1 Chemical Air
Berdasarkan pengambilan data-data di lapangan, yaitu SSC (Specific
Steam Consumption) turbin uap adalah 26 Kg/kW.
Biaya pengolahan air = 39 Ton/Jam x Rp 1200,-/Ton = Rp 46.800,-/Jam, atau Rp.
204.984.000 ,-/tahun, maka biaya air adalah Rp. 31,2 ,-/kWh
4.7.2 Biaya Pegawai
Biaya pegawai adalah biaya dari jumlah karyawan yang lembur untuk
penggunaan PLTU pada saat pabrik berhenti beroperasi dalam memenuhi
kebutuhan domestic power yang terdiri dari :
Boiler : 4 Orang
Water treatment : 2 Orang
Operator Loader : 1 Orang
Total : 7 Orang
Upah lembur karyawan = 7 x Rp 11.600,-/jam = Rp. 81.200,-/jam.
Hitungan lembur adalah jam pertama sampai jam terakhir untuk 1 jam kerja
dihitung 2 jam lembur per harinya, maka biaya pegawai adalah Rp. 162.400.-/Jam
atau Rp. 711.312.000 ,-/tahun, maka biaya lembur adalah Rp. 108,26,-/kWh.
Jumlah operator PLTD yang lembur adalah 1 orang dalam memenuhi
kebutuhan domestic power. Biaya operator PLTD adalah Rp. 23.200,-/Jam atau
Rp. 101.616.000,-/tahun.
Total biaya operasional dan perawatan pada PLTU adalah :
Gs = Rp . 204.984.000,− + Rp . 711.312.000,−
12 365 1500 = Rp. 139.46,-/kWh
Total biaya operasional dan perawatan pada PLTD adalah :
Gs = Rp . 101.616.000,−
Dari data-data diatas dapat diperoleh pada Tabel 4.5 berikut ini :
Tabel 4.5 Keseluruhan Biaya Pembangkit
Jenis Biaya Harga per Tahun Harga per kW
Biaya Modal –
0,0291 US$ dan 0,0038 US$ (i = 12%)
0,0178 US$ dan 0,0023 US$ (i = 6%)
Biaya Bahan
bakar
Rp. 3.219.300.000,- (Fiber dan Cangkang Sawit)
Rp. 2.930.220.000,- (Solar)
Rp. 490,- (Fiber dan Cangkang Sawit)
Rp. 2.222,59,- (Solar)
Biaya
Operasional dan
Perawatan
Rp. 916.296.000,- (lembur + chemical air)
Rp. 101.616.000,- (Solar)
Rp. 139,46,- (Fiber dan Cangkang sawit)
Rp. 77,07,- (Solar)
4.8 Perhitungan Total Biaya Pembangkitan
Perhitungan total biaya pembangkitan adalah :
TC = CC + FC + OM
a. Suku bunga (i) = 12 % dengan asumsi nilai tukar kurs dolar terhadap rupiah
adalah Rp. 10.000,-
Biaya total = (0,0291 x Rp. 10.000,-) + Rp. 490,- + Rp. 139,46,-
= Rp. 920,-/kWh (PLTU)
Biaya total = (0,0038 x Rp. 10.000,-) + Rp. 2.222,59,- + Rp. 77,07,-
b. Suku bunga (i) = 6 % dengan asumsi nilai tukar kurs dolar terhadap rupiah
adalah Rp. 10.000,-
Biaya total = (0,0178 x Rp. 10.000,-) + Rp. 490,- + Rp. 139,46,-
= Rp. 807,-/kWh (PLTU)
Biaya total = (0,0023 x Rp. 10.000,-) + Rp. 2.222,59,- + Rp. 77,07,-
= Rp. 2.322,-/kWh (PLTD)
4.9 Perbandingan PLTU Berbahan Bakar Fiber dan Cangkang Sawit dengan Bahan Bakar Minyak Lainnya atau Bahan Bakar Lainnya
Perbandingan PLTU berbahan bakar fiber dan cangkang sawit dengan
bahan bakar minyak lainnya atau bahan bakar lainnya diperoleh dari data hasil
pengujian masing-masing bahan bakar, yaitu rata-rata dua data hasil pengujian
[image:67.595.156.465.513.744.2]yang dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian [13]
Bahan Nilai Kalor (kal/gr)
Batubara 5.619,16
Arang Batubara 6.543,50
Serabut Kelapa Sawit 3.809,70
Arang Serabut Kelapa Sawit 6.231,22
Cangkang Kelapa Sawit 5.112,56
Arang Cangkang Kelapa Sawit 6.877,32
(Sumber Tabel : Syafriuddin & Hanesya, Rio, “Perbandingan Penggunaan
Energi Alternatif Bahan Bakar Serabut (fiber) dan Cangkang Kelapa Sawit
[image:68.595.134.462.252.419.2]Terhadap Bahan Bakar Batubara dan Solar pada Pembangkit Listrik”)
Tabel 4.7 Kandungan Kalori pada bagian Kelapa Sawit [2]
Bagian Kelapa Sawit Nilai Kalori
Cangkang 3.400 kcal/kg
Serat 2.637 - 4.554 kcal/kg
Tandan Buah Kosong 1800 kcal/kg
Batang 4.167 kcal/kg
POME (Palm Oil Mill Effluent) 4.695 – 8.569 kcal/m3
(Sumber Tabel : Butar-butar, David Partogi, “Analisis Biaya Produksi Listrik per
kWh Menggunakan Bahan Bakar Biogas Limbah Cair Kelapa Sawit Aplikasi
pada PLTBGS PKS Tandun”)
Berdasarkan nilai kalor pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7, fiber dan cangkang
sawit yang digunakan sebagai bahan bakar PLTU di PT. Perkebunan Minanga
Ogan dinyatakan layak secara ekonomis sebagai domestic power PT. Perkebunan
4.10 Perbandingan Biaya Produksi Listrik Domestic Power dengan Harga Beli PT. PLN (Persero)
Biaya produksi listrik yang dihasilkan oleh PLTU lebih murah bila
dibandingkan dengan PLTD dan tarif dasar listrik yang disediakan oleh PLN
berdasarkan ditetapkannya peraturan menteri energi dan sumber daya mineral
untuk golongan bisnis dan industri dengan daya 66.600 VA [14]. Hal ini
menunjukkan perhitungan harga atas tenaga listrik yang dihasilkan PLTU
berbahan bakar fiber dan cangkang sawit lebih menguntungkan sebagai domestic
[image:69.595.141.485.465.525.2]power seperti pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Perbandingan Biaya Produksi Listrik PLTU, PLTD dan
PT. PLN (Persero)
Keterangan PLTU PLTD PLN
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari data pengamatan di lapangan dan data yang diperoleh, maka penulis
dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Harga energi listrik di PT. Perkebunan Minanga Ogan berdasarkan perhitungan
suku bunga untuk masing-masing pembangkit, yaitu : bahan bakar fiber dan
cangkang dengan suku bunga 12 % dan 6 %, adalah Rp. 920,-/kWh dan Rp.
807,-/kWh sedangkan bahan bakar solar dengan suku bunga 12 % dan 6 %
adalah : Rp. 2.337,-/kWh dan Rp. 2.322,-//kWh.
2. Bahan bakar fiber dan cangkang sawit lebih ekonomis dan menguntungkan
sebagai penghasil energi listrik karena energi listrik yang dihasilkan lebih besar
dan biayanya lebih murah dibandingkan dengan bahan bakar solar, yaitu :
bahan bakar fiber = 2.770,544 kkal/Kg, cangkang sawit = 3.881,15 kkal/Kg =
4,513 kWh dan solar = 2149,75 kkal = 2,5 kWh.
3. Biaya produksi listrik PLTU untuk domestic power lebih ekonomis
dibandingkan dengan PLTD dan biaya pemakaian tarif tenaga listrik PT. PLN
(Persero) untuk golongan bisnis menengah B2 (6.600-200.000 VA) sebesar Rp.
5.2 Saran
1. Sebaiknya memperbanyak pemakaian fiber yang tidak memiliki harga jual dan
mengurangi pemakaian cangkang setengah bucket dalam 1 jam serta
mengurangi tenaga kerja dari karyawan yang lembur untuk penggunaan PLTU
yang lebih efisien.
2. Memanfaatkan limbah sawit lainnya atau bahan bakar minyak lainnya dan
DAFTAR PUSTAKA
[1] Alamendah.org. 2014. Sumber Energi Terbarukan.
http://alamendah.org/2014/09/09/8-sumber-energi-terbarukan-di-indonesia/
[Diakses 22 Desember 2014]
[2] Butar-butar, David Partogi. 2013. Analisis Biaya Produksi Listrik per kWh
Menggunakan Bahan Bakar Biogas Limbah Cair Kelapa Sawit (Aplikasi pada
PLTBGS PKS Tandun). Skripsi.Universitas Sumatera Utara.
[3] www.engineeringtoolbox.com [Diakses 21 Agustus 2014].
[4] Rakhman, Alief, “Fungsi dan Prinsip Kerja PLTU”, 8 April 2013,
[online]. Tersedia :
http://rakhman.net/2013/04/fungsi-dan-prinsip-kerja-pltu.html [Diakses 20 Agustus 2014].
[5] Setiawan, Bagus, Boiler station dan Power House Station, Pelatihan
Engineering Minanga Group, 2013.
[6] Boldea, Ion, Variabel Speed
![Tabel 2.1 Potensi Sumber Energi Terbarukan di Indonesia [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/222133.20106/18.595.103.524.513.740/tabel-potensi-sumber-energi-terbarukan-di-indonesia.webp)
