1

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 Indonesia

E-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 Belakang

Energi 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.

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

2

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

software Cycle-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

Gambar 2.1 Metodologi Penelitian dan Perancangan

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

3

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

Refrigeration

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

4

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 (oC) 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 o

C 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 Refrigerant

Dari 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

hh

h

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

5

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 0C,

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 = 650C

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

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

6

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 3.3 Perbandingan Efisiensi

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

7

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 pada Pembangkit

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

(US Energy Information Administration, 2013)

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

8

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. Kesimpulan

Dari hasil studi mengenai kebutuhan listrik

Universitas Indonesia dan hasil rancangan pembangkit

listrik tenaga gas uap dapat disimpulkan:

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

9

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.

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014

10

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

Studi perancangan..., Zia Ru Ya Hilal, FT UI, 2014