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