Studi Kelayakan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa) di TPA Kota Banda Aceh

(1)

Studi Kelayakan Pembangunan Pembangkit

Listrik Tenaga Sampah (PLTSa) di TPA Kota

Banda Aceh

Rachmad Ikhsan1_{dan Syukriyadin}2

1_{Program Magister Teknik Elektro,}2_{Jurusan Teknik Elektro} Universitas Syiah Kuala

Jln. Tgk. Syech Abdurrauf No. 7 Darussalam, Banda Aceh 23111 e-mail: [email protected]

Abstrak—Tujuan penelitian ini adalah menentukan kelayakan dibangunnya suatu pembangkit listrik tenaga

sampah (PLTSa) di daerah TPA Gampong Jawa Banda Aceh, Metode yang digunakan yaitu metode least cost untuk menghitung analisa ekonomi berupa menentukan nilai NPV, ROI, BCR, PP. Dari hasil perhitungan metode tersebut didapatkan besarnya potensi gas yang dihasilkan =1.992.533 m3/tahun dan energi listrik yang dihasilkan adalah 15.065.010 kWh dan daya listrik yang dihasilkan 1,7 MW, sedangkan nilai NPV = Rp. 18.607.329.579, IRR = 24%, BCR = 3,73 dan juga nilai PP = 4,01 Tahun, sehingga dari hasil tersebut proyek pembangunan PLTSa di Kota Banda Aceh dapat memenuhi kriteria kelayakan untuk dibangun.

Kata kunci: Pembangkit, Sampah , Studi Kelayakan, Potensi Gas, Analisa Ekonomi

I. Pendahuluan

Seiring meningkatkan permintaan energi listrik dan juga pertumbuhan energi listrik, saat ini masih banyak pembangkit menggunakan energi fosil yang lambat laun akan habis sedangkan energi terbaharukan masih sedikit yang digunakan, padahal sumber energi listrik terbaharukan sangat melimpah dan belum digunakan secara optimal.

Sampah merupakan salah satu sumber energi terbaharukan yang dapat menghasilkan gas melalui beberapa metode pengolahan, sampah juga dianggap sebagai suatu masalah dalam menata suatu kota.

Sehingga untuk melakukan suatu perencanaan pengolahan sampah menjadi sumber energi listrik terbaharukan perlu dilakukan kajian yang matang untuk menentukan layak atau tidaknya pembangkit listrik tersebut dibangun berdasarkan jumlah sampah yang tersedia.

II. landasan TeorI A. Klasifikasi Sampah

Berdasarkan sifat kimianya, sampah dibagi menjadi dua jenis yaitu :

• Sampah Organik terdiri dari bahan-bahan penyusun tumbuhan dan hewan yang berasal dari alam.

• Sampah Anorganik berasal dari sumber daya alam tak terbarui seperti mineral dan minyak bumi, atau dari proses industri.

Berdasarkan sifat fisiknya, sampah dibagi menjadi dua jenis yaitu :

• Sampah Basah (garbage), yaitu sampah yang terdiri dari bahan organik dan mempunyai sifat mudah membusuk.

• Sampah Kering, yaitu sampah yang tersusun dari bahan organik dan bahan anorganik, sifatnya lambat atau tidak membusuk dan dapa dibakar[1].

B. Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa)

PLTSa disebut juga sebagai pembangkit listrik tenaga sampah merupakan pembangkit yang dapat membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan sampah sebagai bahan utamanya, baik dengan memanfaatkan sampah organik maupun anorganik. Mekanisme pembangkitan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan proses konversi thermal dan proses konversi biologis. Proses Konversi thermal memanfaatkan teknologi Pirolisis dan Teknologi gasifikasi. Sedangkan proses konversi biologis adalah dengan Anaerob Digestion dan Landfill gasification [2]. C. Konversi Sampah Menjadi Energi Listrik

Proses konversi energi yang digunakan untuk menghasilkan listrik secara garis besar terbagi dua yaitu : konversi biologis dan konversi termal.

Konversi biologis menggunakan bakteri pengurai sampah organik untuk menghasilkan gas metan (CH4). Melalui proses degradasi biologis, senyawa tersebut

(2)

dirombak menjadi gas metan pada kondisi tanpa kehadiran oksigen (dekomposisi anaerob). Konversi termal adalah proses transformasi sampah menjadi sumber energi dengan menggunakan biogas yang dihasilkan sebagai bahan bakar[1].

D. Analisa Ekonomi

Biaya potensial pada energi sampah adalah biaya modal dan operasional. Salah satu kelemahan utama untuk menyiapkan fasilitas energi sampah adalah biaya modal yang tinggi. Menurut organisasi penelitian utama di Waste To Enegy di Amerika Serikat (Limbah-Untuk-Energi Riset dan Teknologi Council 2012), biaya modal berkisar dari $ 150.000 hingga $ 200.000 per ton, harian Capacity di Uni Eropa dan Amerika Serikat[3]. Sebelum suatu proyek dilaksanakan perlu dilakukan analisa dari investasi tersebut sehingga akan diketahui kelayakan suatu proyek dilihat dari sisi ekonomi investasi. Ada beberapa metode penilaian proyek investasi, yaitu[4] :

1. NPV (Net Present Value)

NPV adalah nilai sekarang dari keseluruhan Discounted Cash Flow atau gambaran ongkos total atau pendapatan total proyek dilihat dengan nilai sekarang (nilai pada awal proyek). Secara matematik nilai NPV dapat dinyatakan seperti Persamaan (1).

NPV CIF ktt COF t n = + − =

∑

₍ ₎ ( ) 1 1 0 dimana :

k = Discount rate yang digunakan COF = Cash outflow /Investasi CIFt = Cash in flow pada periode t

N = Periode terakhir cash flow diharapkan. 2. Internal Rate of Return ( IRR)

IRR adalah besarnya tingkat keuntungan yang digunakan untuk melunasi jumlah uang yang dipinjam agar tercapai keseimbangan ke arah nol dengan pertimbangan keuntungan. IRR ditunjukkan dalam bentuk %/periode dan biasanya bernilai positif (I > 0) [1]. Untuk menghitung IRR dapat menggunakan Persamaan (2):

IRR i NPV NPV NPV = + −       1 1 1 2 2 ( ) dimana :

IRR = Internal Rate of Return (%)

NPV1= Net Present Value dengan tingkat bunga rendah NPV2= Net Present Value dengan tingkat bunga

tinggi

i1 = tingkat bunga pertama (%) i2 = tingkat bunga kedua (%)

3. Benefit Cost Ratio (BCR)

Benefit-Cost Ratio adalah rasio perbandingan antara pemasukan total sepanjang waktu operasi pembangkit

dengan biaya investasi awal [4]. Dirumuskan dalam persamaan (3): BCR CIF Investment Cost t t n =

∑

1 _{( )}₃ 4. Payback Period (PP)

Payback Period adalah lama waktu yang diperlukan untuk mengembalikan dana investasi[4]. Dirumuskan dalam persamaan (4):

PP Investment Cost Annual CIF

= ( )4

5. Landfill

Teknologi landfill yang dikenal secara umum adalah sampah dimasukan ke dalam lubang, lalu bagian atas sampah ditimbun tanah. Selanjutnya, bagian atas timbunan tersebut ditimbun lagi dengan sampah dan ditutup lagi dengan tanah dan seterusnya. Dengan demikian, areal tanah akan lebih efisien karena akan dihasilkan biogas dari landfill yang berada di bawah permukaan tanah dan dihasilkan kompos dari landfill yang berada di permukaan tanah. Dengan kata lain, dalam teknologi landfill diterapkan teknologi aerobic composting pada bagian atas tanah dan teknologi landfill (proses anaerobic) dibagian bawah tanah [5].

Persamaan LandGEM digunakan untuk memperkirakan jumlah gas landfill yang digunakan, hal tersebut dapat dikonversi ke listrik didefinisikan oleh EPA antara 75 - 85% dari hasil konversi gas metana dalam landfill [6]. Untuk mengetahui produksi gas yang dihasilkan dari Landfill dapat menggunakan persamaan LandGEM yang dipublikasikan oleh Environmental Protection Agency (EPA) Amerika Serikat [1] yang dinyatakan dengan Persamaan (5) : Q_T kL M e_o _i kt i n i = − =

∑

2 5 1 ( ) dimana :

QT = Tingkat emisi gas total (volume/waktu) n = Total periode waktu dari penimbunan sampah k = Konstanta emisi gas Landfill

Lo = Potensi produksi metana (volume/massa sampah) ti = Jangka waktu penimbunan sampah (waktu) Mi = Massa sampah (ton)

Potensi daya yang dihasilkan dari landfill adalah dinyatakan dengan Persamaan (6) berikut :

P_g ₌Q xHT o

3600 ( )6

dimana :

Pg = Daya yang dihasilkan (kW) QT = Produksi LFG (m3/jam) Ho = Nilai kalori LFG (kJ/m3)

(3)

6. Biogas

Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses dekomposisi senyawa organik (hidrokarbon) dalam kondisi tanpa kehadiran oksigen. Proses dekomposisi tersebut bisa terjadi akibat adanya aktivitas penguraian yang dilakukan oleh mikro organisme atau konversi kimia-fisis. Nilai kalori biogas dapat dilihat pada Tabel 1 [6].

III. MeTodologI PenelITIan

Adapun metodologi penelitian pada penelitian ini dapat dilihat dari flowchart pada Gambar 1.

A. Data Sampah Pada TPA Gampong Jawa

Data TPA Gampong Jawa di peroleh dari dinas UPTD Gampong Jawa yaitu sampah yang masuk berasal dari

area Banda Aceh dan Aceh Besar [8,9] seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.

Dari data di atas dengan asumsi kadar air pada sampah 35% dengan jumlah nilai kalori yang masuk 2000 kkal/ kg dan jumlah sampah yang tersedia 150,02 ton/hari maka diperoleh energi thermal yang masuk ke boiler sebesar 822 kkal/hari atau 12.501 kkal/jam.

B. Lokasi Penelitian

Kota Banda Aceh (Gambar 2) terletak 05°16’ 15” - 05° 36’ 16” Lintang Utara dan 95° 16’ 15” - 95° 22’ 35” Bujur Timur dengan tinggi rata-rata 0,80 meter di atas permukaan laut [10]. Gambar 3 menunjukkan lokasi TPA kota Banda Aceh.

C. Data Kelistrikan Kota Banda Aceh dan Kependudukan Data kelistrikan kota Banda Aceh ditunjukkan pada Tabel 3, sedangkan data kependudukan kota Banda Aceh diperoleh dari Biro Pusat Statistik (BPS) Kota Banda Aceh seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.

Diagram Blok Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa) ditunjukkan pada Gambar 4.

Tabel 1. Komposisi Biogas.

Komponen Unit Landfill Gas

Metana (CH4) % 45-55 Karbondioksida (CO2) % 25-30 Nitrogen (N2) % 10-25 Hidrogen Sulfida (H2S) Mg/Nm3 0,00 Oksigen (O2) % <8000 Hidrogen (H2) % 1-5 Nilai Kalori MJ/m3 18-21,96

Gambar 1. Flowchart Metodologi Penelitian.

Tabel 2. Rekapitulasi Sampah Tahun 2013. Rata-rata Total Timbang

Netto/hari(ton) Kubik (m3₎

Total Timbang

Netto/Kg Total 150,02 54.763.130 216.024,16

Gambar 2. Lokasi Kota Banda Aceh.

(4)

IV. hasIldan PeMbahasan A. Estimasi Produksi LFG (Landfill Gas) 1. Estimasi daya yang dihasilkan

Daya yang digunakan oleh blower :

Pb QxP x x kW = = = η 1000 0 26 122 038 0 80 1000 40 , * . ,

Potensi daya yang dihasilkan adalah :

Pg QtxHo= = x = kW

3600

1992533 12 501

3600 6 919

. _.

Potensi daya yang dihasilkan kW kW kW = = 6 919 40 6 879 . .

Sehingga daya listrik yang dihasilkan dari pembangkit dengan asumsi effisiensi 25 % adalah :

Pe=ηexPg= 25 x kW = kW

100 6 879. 1 719.

Sedangkan energi listrik yang dihasilkan adalah:

1 719. kW x 8 760. = 15 065 010. . kWh

Energi yang digunakan untuk pemakaian sendiri:

1 719. kW x 8 760. = 15 065 010. . kWh

Maka energi yang dapat dijual ke PT. PLN adalah:

15 065 010. . kWh - .1 506 501. kWh = 13 558 509. . kWh

B. Biaya Investasi

Besarnya biaya investasi untuk membangun sebuah PLTSa ditunjukkan seperti pada Tabel 6.

C. Penerimaan Biaya

Besarnya perhitungan penerimaan diasumsikan tenaga listrik yang dapat disalurkan 100% dari daya yang dijual, maka besar penerimaan pada tahun pertama adalah :

Penerimaan = Rp. 950.1.1700kW.8760 = Rp. 14.147.400.000 D. Biaya Pengeluaran

Biaya pengeluaran ditampilkan pada Tabel 7, yang meliputi biaya pemeliharaan dan operasional.

Tabel 3. Pembangkit Sistem Lueng Bata.

No Uraian 2010 2011 2012

1 Produksi (kWh) 442.105.661 -

-2 Penjualan (x1000) 238.141.619 265.371.569 278.829.286

3 GH (Unit) 5 5 5

4 Trafo Distribusi _(buah) 749 825 952

5 Panjang JTM _(kms) 902,11 943,22 973,49

6 Panjang JTR (kms) 727,84 770,58 791,30

7 Pembangkit Non _{PLN (kVA)} - -

-8 Pelanggan (orang) 101.866 102.142 95.434

9 Daya Tersambung _(VA) 164.671.250 178.390.800 185.376.550

10 Terima (PLTD Lueng Bata)

(kWh) 315.628.275 282.318.009 479.129.228 11 Penjualan (kWh) 329.892.395 331.932.211 350.897.866

12 Daya Trafo _{Distribusi (kVA)} 101.170 109.910 121.215

13 Jumlah kecamatan _terlistriki 9 9 9

14 Jumlah Desa _terlistriki 90 90 90

15 Jumlah desa _seluruhnya 90 90 90

16 Rata-rata tarif per _kWh 708,07 777,10 730,00

Tabel 4. Jumlah Penduduk Dan Rata-Rata Pertumbuhan Penduduk. Rincian satuan 2009 2010 2011 2012 Penduduk Jiwa 212.241 223.446 228.562 238.784 Sex Ratio Jiwa 112,15 106,23 106,23 106,01

Laju Pertumbuhan

Penduduk

% -2,61 5,28 2,29 4,47

Tabel 5. Produksi LFG. Tahun Volume m3 _{Produksi LFG}

m3_/thn Aliran LFG _m3_/jam 2008 129.334 1.192.928 136 2009 171.995 1.586.417 181 2010 175.443 1.618.220 185 2011 175.962 1.623.007 185 2012 212.786 1.962.658 224 2013 216.025 1.992.533 227 Pengumpulan

sampah Pelepasan Kondensator Blower Flare

Filter Gas Turbin Generator Trafo Jaringan PLN

(5)

E. Depresiasi

Umur ekonomis pembangkit yang diperkirakan sekitar 15 tahun dan pada akhir umur pembangkit tersebut masih ada nilai residu yang tersisa sekitar 10% dari masa pemakaiannya.

• Residu

Investasi awal = Rp. 40.741.517.971 Nilai residu (10%) = Rp. 4.074.151.797 • Penyusutan

Penyusu Investasi sidu

Rp Rp tan - Re . . . . - . . = = 15 40 741 517 971 4 0774 151 797 15 36 667 366 174 . . . . . . =Rp F. Penyusunan Cashflow Penyusunan cashflow menggunakan beberapa asumsi di antaranya : • Discount rate = 15% • Discount Factor = 25 %

• Umur ekonomis pembangkit = 15 Tahun • Load Factor = 0,65

G. Penilaian Investasi • Net Present Value (NPV)

Dengan menggunakan persamaan (1) NPV dapat dihitung sebagai berikut:

NPV = Rp. 82.725.083.733 – Rp. 64.117.754.154 NPV = Rp. 18.607.329.579

Tabel 6. Biaya Investasi Pembuatan Pembangkit PLTSa.

No Uraian Harga (Rp)

1 Paket Generator dan Turbin 12.811.543.053

2 Blower 100.748.005

3 Gas Treatment 2.898.760.733

4 Sistem Kontrol dan sarana

pendukung 200.152.510

5 Heat Recovery 3.577.885.763

6 Interkoneksi 726.923.319

7 Flare 360.900.515

8 Lahan pengumpul 1.706.594.081 9 Material dan Tenaga Kerja

kontruksi 4.518.270.741

10 Manajemen Proyek dan Kontruksi 2.750.962.445 11 Biaya Engineering 2.750.962.445 12 Biaya Tak Terduga 4.000.000.000 13 Tes Ekstraksi LFG 634.040.000 14 Total Sebelum Pajak 37.037.743.610

15 Pajak 10% 3.703.774.361

16 Total Investasi 40.741.517.971 Tabel 7. Biaya Maintenance and Operational.

Uraian Harga (Rp)

Pengumpulan Gas 852.996.400 Pengolahan Gas 278.008.819 Generator dan Turbin 2.866.729.795

Total 3.997.735.014

Tabel 8. Penyusunan Cashflow Menggunakan Metode Least Cost.

Tahun Biaya Investasi _(a)(Juta) Manfaat (b) O&M Manfaat Bersih _c=(b-a) DR (15%) (d) _{DF= 1/(1+i)t} PV Biaya _(e=a.b) PV Manfaat _(f=b.d)

0 40.741.517.971 0 0 -40741517971 1 40741517971 0 1 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,87 3.476.291.317 12.302.086.957 2 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,76 3.022.862.014 10.697.466.919 3 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,66 2.628.575.665 9.302.145.147 4 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,57 2.285.717.969 8.088.821.867 5 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,50 1.987.580.843 7.033.758.145 6 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,43 1.728.331.168 6.116.311.430 7 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,38 1.502.896.668 5.318.531.679 8 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,33 1.306.866.667 4.624.810.155 9 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,28 1.136.405.798 4.021.574.048 10 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,25 988.178.955 3.497.020.911 11 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,21 859.286.047 3.040.887.749 12 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,19 747.205.259 2.644.250.217 13 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,16 649.743.703 2.299.348.014 14 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,14 564.994.525 1.999.433.056 15 14.147.400.000 3.997.735.014 10.149.664.986 0,12 491.299.587 1.738.637.440 212.211.000.000 152.244.974.790 64117754154 82725083733

(6)

Tabel 9. Hasil Evaluasi Proyek

No Parameter _Evaluasi Hasil Perhitungan Kriteria Kelayakan _Proyek 1 NPV Rp. 18.607.329.579 NPV > 0 2 PP 4.01 Tahun PP < Umur Ekonomis _Proyek

3 BCR 3,73 BCR > 0

4 IRR 24% IRR > 0

• Payback Periode (PP)

Dengan menggunakan persamaan (4) nilai PP dapat dihitung sebagai berikut:

PP = 40.741.517.971/10.149.664.986 PP = 4.01 Tahun

• Benefit Cost Ratio (BCR)

Dengan menggunakan persamaan (3) nilai BCR dapat dihitung sebagai berikut:

BCR = 152.244.974.790/40.741.517.971 BCR = 3,73

• Internal Rate Of Return (IRR)

Dengan menggunakan persamaan (2) nilai IRR dapat dihitung sebagai berikut:

IRR x = + − − + ( , / ( ( ) ) ( , , 0 20 6712963001 6712963001 1571296385 0 25 0 220 0 24 24 ) , % IRR = atau H. Hasil Evaluasi Proyek V. KesIMPulan

Besarnya potensi gas yang dihasilkan =1.992.533 m3_/ tahun dan energi listrik yang dihasilkan adalah 15.065.010 kWh dan daya listrik yang dihasilkan 1,7 MW, selanjutnya

dengan menggunakan metode least cost hasil perhitungan NPV Rp. 18.607.329.579 yang berarti proyek ini menguntungkan sesuai dengan kriteria kelayakan proyek NPV > 0 dan waktu pengembalian modal juga tidak melebihi umur ekonomis dari suatu pembangkit. Rasio keuntungan antara biaya yang ditunjukkan oleh BCR merupakan angka yang positif yaitu 3,73 dan yang terakhir yaitu IRR yang diperoleh sebesar 24 %. Berdasarkan hasil evaluasi tersebut proyek pembangunan PLTSa di TPA Kota Banda Aceh dapat direalisasikan karena memenuhi kriteria studi kelayakan.

referensI

[1] Nazlie Haq. Alan.. Studi Potensi pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Sampah di Kota Banjarmasin. Februari 2012. [2] Monice, Syafii. Operasi ekonomis (economic dispatch)

pembangkit listrik tenaga sampah (PLTSa) dan (PLTG) dalam melayani beban puncak kelistrikan sumbar. Universitas Andalas. [3] Duong Viet-An. Waste-To-Energy Feasibility Analysis: A

Simulation Model. University Of California, Berkeley

[4] Dwi prasetyo. Puguh. Studi Pembangunan PLTU Tanah Grogot 2x7 MW Di Kabupaten Paser Kalimantan Timur dan Pengaruh Terhadap Tarif Listrik Regional Kalimantan Timur.

[5] Kurniawan Nalim. Analisis Kelayakan Usaha Pengolahan Sampah Kota Menjadi Produk yang Berguna di TPA Bantargebang. Universitas Gunadarma.

[6] Dieter Deublein, Angelika Steinhauser, Biogas from Waste and Renewable Resources: An Introduction, 2nd, Revised and Expanded Edition, Wiley-VCH:2011

[7] M. Dowling, S.Kibaara, S. Chowdhury, and S.P. Chowdhury, Economic Feasibility Analysis of Electricity Generation from Landfill Gas in South Africa. Power System Technology (POWERCON), IEEE International Conference on: 2012 [8] Dinas kebersihan dan pertamanan Kota Banda Aceh. Modul

pengelolaan Sampah. 2013.

[9] TPA Gampong Jawa Banda Aceh : Diperoleh 10 Mei 2014. bandaacehkotamadani.wordpress.com

[10] Kota Banda Aceh, Diperoleh : 10 Mei 2014. http://id.wikipedia. org/wiki/Kota_Banda_Aceh