OPTIMASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASA SAWIT …
Transcript of OPTIMASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASA SAWIT …
OPTIMASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOMASA SAWIT DAN DIESEL GENERATOR di PT.
ASTRA AGRO LESTARI MENGGUNAKAN SOFTWARE HOMER
Slamet Baktiman
PembimbingHeri Suryoatmojo, ST, MT, PhDIr. Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng
• Skenario paling pragmatik dari World Energy Council (WEC),
– Pada tahun 2050, konsumsi energi global akan meningkat menjadi dua sampai tiga kali lipat dari konsumsi sekarang.
– Konsumsi energi listrik akan tumbuh lebih cepat dari konsumsi energi secara keseluruhan
KONSUMSI ENERGI LISTRIK
Pengaruh oil shock tidak signifikan pada negara-negara yang telah menerapkan :1. Pengembangan energi alternatif (diversifikasi)2. Efisiensi energi (konservasi)3. Kebijakan harga energi sesuai mekanisme pasar
PERKEMBANGAN HARGA MINYAK DUNIA
$-
$10
$20
$30
$40
$50
$60
$70
$80
$90
$100
$110
$120
$130
$140
1970197119721973
1974197519761977197819791980
198119821983198419851986
1987198819891990199119921993
1994199519961997199819992000
200120022003200420052006
20072008
US
$ / b
arel
l
Embargo minyak Arab 1973
Revolusi Iran
Awal perang Iran-Irak
S Arabia membanjiri pasar
Invasi Irak ke Kuwait
Perang Teluk Selesai
Krisis ekonomi Asia, pasokan minyak berlebih
OPEC memotong produksi, permintaan meningkat
Serangan 11 Sept, ekonomi melemah, permintaan turun.
Perang Irak, ekonomi dunia menguat, permintaan meningkat, kapasitas cadangan mengecil, stok terbatas, dll
Source: Modified EIA
Resesi ekonomi,Non OPEC membanjiri pasar
Perang Iran-Irak selesai
Resesi Amerika Serikat
I
II
III
OIL SHOCK (SURGE)
$-
$10
$20
$30
$40
$50
$60
$70
$80
$90
$100
$110
$120
$130
$140
1970197119721973
1974197519761977197819791980
198119821983198419851986
1987198819891990199119921993
1994199519961997199819992000
200120022003200420052006
20072008
US
$ / b
arel
l
Embargo minyak Arab 1973
Revolusi Iran
Awal perang Iran-Irak
S Arabia membanjiri pasar
Invasi Irak ke Kuwait
Perang Teluk Selesai
Krisis ekonomi Asia, pasokan minyak berlebih
OPEC memotong produksi, permintaan meningkat
Serangan 11 Sept, ekonomi melemah, permintaan turun.
Perang Irak, ekonomi dunia menguat, permintaan meningkat, kapasitas cadangan mengecil, stok terbatas, dll
Source: Modified EIA
Resesi ekonomi,Non OPEC membanjiri pasar
Perang Iran-Irak selesai
Resesi Amerika Serikat
I
II
III
OIL SHOCK (SURGE)
KONDISI KETENAGALISTRIKAN INDONESIA
• Kapasitas TOTAL INDONESIA 30,320 GW• Saluran TRANSMISI 13.594 kms.• Kapasitas Trafo Gardu Induk 8.895 MVA.• Saluran Distribusi 620.000 kms.• Kapasitas Trafo Distribusi 34.000 MVA.• Jumlah Pelanggan : 39,2 juta orang.
(Data RUPTL PLN 2011)
RASIO ELEKTRIFIKASINAD72,65%
Sumut85.76%
Sumbar68.75%
Riau + Kepri63.15%
Sumsel50.75%
Bengkulu50.64%
Babel69.27%
Lampung49.23%
Jakarta100%
Banten58.44%
Jabar63.40% Jateng
63.77%
Jambi47.03%
Jogya74.37%
Jatim63.67%
Bali78.37%
NTB30.48%
NTT26.35%
Kalbar53.74%
Kalteng49.87%
Kalsel67.38%
Kaltim66%
Sulut61.84%
Gorontalo43.31%
Sulteng51%
Sultra43.88%
Sulsel60.81%
Malut54.15%
Maluku58.06%
Papua + Irjabar35.35%
Rasio Elektrifikasi : 63.9%Year2005 2006 2007 2008 2009
Electrification Ratio 58,3% 59% 60,8% 62,3% 65 %
Kategori :> 60 %
41 - 60 %
20 - 40 %
0 200
Kilometers
U
400
Bengkulu
Bangka
Sumsel-Lampung
Ketapang
PontianakSingkawang
Banjar
Mahakam
Tarakan
Minahasa
Kotamobagu
Palu Sorong
B-Aceh
Medan
Padang
Sumut - AcehCapability : 924 MWPeak Load : 1.016 MWDefisit : - 92 MW
RiauCapability : 112 MWPeak Load : 162 MWDefisit : -50 MW
LombokBima Sumbawa
Kupang
Ambon
Serui
Gorontalo
Defisit until 50 MW Defisit > 50 MW
No Power Shortage Defisit Total : 136 MW
6 Daerah Kristis(Peak Load > 10 MW)
Jayapura Capability : 28 MWPeak Load : 29 MWDefisit : -1 MW
South Part of SumateraCapability : 1.189 MWPeak Load : 1.265 MWDefisit : -75 MW
Singkawang, Sambas Capability : 32,6 MWPeak Load : 33,8 MWDefisit : -1,1 MW
Jayapura
Critical Area (peak load < 10 MW)1. Siak (420kw) 2.Toboali (150kw), 3.sekadau (280kw)4. Melak (185kw) 5. Petung (700kw), 6. Kefamenamu(100kw), 7. Kalabahi (300kw), 8. Polo (90kw), 9. Mautapaga (1100kw), 10. Ruteng (250kw), 11. Wamena (690kw), 12. Nabire (80kw)
South & Central KalimantanCapability : 221 MWPeak Load : 230 MWDefisit : -9 MW
Sasaran Kebijakan Energi Nasional 2025(sesuai Perpres no. 5 tahun 2006)
Energi Primer Tahun 2025(Skenario BaU)
Energi Primer Tahun 2025(Sesuai Perpres No. 5/2006)
Batubara , 33%
Gas Bumi, 30%
Minyak Bumi, 20% Bahan Bakar Nabati
(Biofuel), 5%
Panas Bumi, 5%
Biomasa, Nuklir, Air, Surya, Angin, 5%
Batubara yang Dicairkan (Coal Liquefaction), 2%
EBT, 17%
1. Elastisitas Energi < 12. Energi Primer mix optimal
Kebijakan Energi Nasional
OPTIMALISASIPENGELOLAAN
ENERGI
Gas Bumi, 20.6%
Batubara, 34.6%
Minyak Bumi, 41.7%
Panas Bumi, 1.1%
PLTMH, 0.1%
PLTA, 1.9%
Source-to-Electricity Greenhouse Gas Emissions CO2for Different Electricity Generation Options
Source: IAEA, 1996
0
50
100
150
200
250
300
CO
equ
ival
ent g
C/k
Wh
Coal Oil Nat.Gas Hydro Nuclear Wind Solar PV Biomass
Primary Energy Source
Infrastructure, plantconstruction, fuel supply,Plant operation.
Equipment fabrication,Fuel mining/preparation.
* Hanya di Kalan –Kalimantan Barat
JENIS ENERGI FOSIL
SUMBER DAYA CADANGAN(Proven + Possible)
PRODUKSI(per TAHUN)
RASIO CADANGAN/PRODUKSI(Tanpa Eksplorasi Baru)
TAHUN
MINYAK 86,9 milyar bbl 9,1 milyar bbl 387 juta bbl 23
GAS 384,7 TSCF 185,8 TSCF 2,95 TSCF 62
BATUBARA 57 Milyar ton 19,3 milyar ton 201 juta ton 93
JENIS ENERGI NON FOSSIL
SUMBER DAYA SETARA PEMANFAATAN KAPASITAS TERPASANG
HIDRO SKALA BESAR 845 juta SBM 75,67 GW 6.851 GWh 4.200 MW
BIOMASSA 49,81 GW 445 MW
MINI/MIKRO HIDRO 500 MW 500 MW 86.1 MW
PANAS BUMI 219 juta SBM 27 GW 2.593,5 GWh 807 MW
SURYA 4,80 kWh/m2/day 12.1 MW
ANGIN 3-6 m/detik 1.1 MW
URANIUM (NUKLIR) 24.112 Ton* e.q. 3 GW untuk 11 tahun
Potensi Minyak bumi terbatas, sedangkanpotensi energi baru terbarukan relatif besar
SUMBER BIOMASSA
10 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Luas areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia selama tujuh tahunterakhir cenderung menunjukkan peningkatan yakni berkisar 2,03% -9,05% per tahunnya.
No Provinsi Luas Areal (Ribu Ha)
1 Riau 1482.362 Sumut 1145.213 Sumsel 694.114 Jambi 604.315 Kalteng 573.336 Kalbar 517.187 Sumbar 495.948 Kaltim 350.279 Kalsel 332.7
10 Aceh 323.77
Sumber : Statistik Kelapa Sawit Indonesia 2010 - BPS
9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
(Tandan buah kosong) (Fiber mesokraf)
(Cangkang Kernel) (Sisa limbah / POME)
50% dari Buahsegar adalah
residu
LIMBAH KELAPA SAWIT
9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
(Cangkang Kernel)
(Fiber mesokraf)
9 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
(Tandan buah kosong)
(Sisa limbah / POME)
NOT USE
13 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Profil PT.Astra Agro Lestari
PT Astra Agro Lestari (AAL) saat ini mengelola 29 kebun kelapa sawitseluas 201.412 ha. Sebagian besar kebun kelapa sawitnya berlokasidi Sumatera seluas 102.021 ha, Kalimantan 62.545 ha dan Sulawesi 36.846 ha.
14 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Software HOMERSoftware HOMER adalah suatu perangkat lunak yangdigunakan untuk operasi model sistem pembangkit listrikskala kecil (micropower), perangkat lunak inimempermudah evaluasi disain sistem pembangkit listrikuntuk berbagai jenis pembangkit listrik skala kecil baikyang tersambung ke jaringan listrik atau puntidak.Perangkat lunak ini mengoptimasi berdasarkan nilaiNPC (Net Present Cost) terendah.
15 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Mulai
Menentukan Komponen PLTBS
Data Beban HarianFeedstock Biomassa
Spesifikasi Alat dan Biaya
Memasukkan Persyaratan Sistem Operasi
Memasukkan Variabel Sensitifitas Konsumsi Beban
Membentuk Semua Kemungkinan Konfigurasi
Hasil konfigurasi
Selesai
Hitung NPC dan COE
NPC dan COE Minimum ?
16 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pemodelan Sistem
17 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Hour Load (kW)00:00 - 01:00 1,674.00001:00 - 02:00 1,788.00002:00 - 03:00 1,756.00003:00 - 04:00 1,772.00004:00 - 05:00 1,805.00005:00 - 06:00 1,838.00006:00 - 07:00 1,251.00007:00 - 08:00 1,547.00008:00 - 09:00 1,538.00009:00 - 10:00 1,534.00010:00 - 11:00 1,531.00011:00 - 12:00 1,612.00012:00 - 13:00 1,613.00013:00 - 14:00 1,433.00014:00 - 15:00 1,332.00015:00 - 16:00 1,408.00016:00 - 17:00 1,484.00017:00 - 18:00 2,198.00018:00 - 19:00 3,019.00019:00 - 20:00 2,757.00020:00 - 21:00 2,576.00021:00 - 22:00 2,461.00022:00 - 23:00 2,346.00023:00 - 00:00 1,969.000
Data beban harian PT.Astra Agro Lestari
18 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Hasil Simulasi
19 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Hasil Simulasi
Sebelum Sesudah
20 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
02,000,0004,000,0006,000,0008,000,000
10,000,00012,000,00014,000,00016,000,00018,000,000
Niigata 2,5Mw Cumin 1Mw Biomasa
Produksi Listrik
Sebelum
sesudah
0
1,000,000
2,000,000
3,000,000
4,000,000
5,000,000
6,000,000
Niigata 2,5Mw Cumin 1Mw
Jumlah Konsumsi BBM
Sebelum
Sesudah
21 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Komponen Kapital ($) Penggantian ($) O&M ($) Solar ($) Sisa/ salvage($) Total ($)
* Net Present CostsNiigata 2,5Mw 1,465,000 0 1,381 2,140,090 -186,399 3,420,071BIOMASSA 1,250,000 7,773,697 273,053 0 -194,787 9,101,962Cumin 1Mw 600,000 620,433 11,665 4,645,864 -111,645 5,766,315Total 3,315,000 8,394,129 286,098 6,785,955 -492,831 18,288,350* Annualized CostsNiigata 2,5Mw 114,602 0 108 167,412 -14,581 267,541BIOMASSA 97,783 608,111 21,360 0 -15,238 712,017Cumin 1Mw 46,936 48,534 913 363,431 -8,734 451,080Total 259,322 656,645 22,381 530,843 -38,553 1,430,638
Komponen Kapital ($) Penggantian ($) O&M ($) Solar ($) Sisa/ salvage($) Total ($)
* Net Present CostsNiigata 2,5Mw 1,465,000 8,966,436 55,991 77,297,952 -116,499 87,668,888Cumin 1Mw 600,000 620,433 11,665 4,645,864 -111,645 5,766,315Total 2,065,000 9,586,869 67,656 81,943,824 -228,144 93,435,200* Annualized CostsNiigata 2,5Mw 114,602 701,415 4,380 6,046,765 -9,113 6,858,049Cumin 1Mw 46,936 48,534 913 363,431 -8,734 451,080Total 161,538 749,949 5,293 6,410,196 -17,847 7,309,129
Biaya sebelum optimasi
Biaya setelah optimasi
22 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Dispatch Strategy
End Time Primary Load (kW)Niigata
Biomasa (kW)Cummin
Total Load Served (kW)(kW) (kW)1:00 1674 1674 0 0 16742:00 1788 0 1788 0 17883:00 1756 0 1756 0 17564:00 1772 0 1772 0 17725:00 1805 0 1805 0 18056:00 1838 0 1838 0 18387:00 1251 0 1251 0 12518:00 1547 0 1547 0 1547
23 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Emisi (kg/tahun) Sebelum Optimasi Setelah Optimasi SelisihKarbondioksida, CO2 14.066.788 1.176.204 12.890.584Karbonmonooksida, CO 34.722 3.3 31.422Hydrokarbon, HC 3.846 366 3.48Particulate matter 2.617 249 2.368Sulfur Dioksida, SOx 28.249 2.339 25.91Nitrogen Oksida, NOx 309.826 29.446 280.38
Jumlah Emisi
24 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kesimpulan1. Pada saat kondisi optimal yaitu penggabungan antara pembangkit
listrik tenaga biomasa (PLTBS) dan pembangkit listrik tenaga diesel(PLTD) dengan pembagian kontribusi sebagai berikut : PLTBSterhadap sistem sebesar 93% sedangkan sisanya sebesar 7% disuplai oleh PLTD.
2. Dengan optimasi menggunakan HOMER jumlah produksi energilistrik PLTD mengalami penurunan sebesar 93% dari sebelumnyasebesar 16.148 MWh/tahun menjadi 1.073 MWh/tahun.
3. Konsumsi BBM mengalami penurunan dari sebelumnya sebesar5.341 kiloliter/tahun menjadi sebesar 442 kiloliter/tahun.
25 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kesimpulan3. Setelah adanya optimasi harga per kWh menjadi sebesar $0,089
(Rp827,7) harga ini mengalami penurunan dari harga per kWhsebelumnya yang sebesar $0,45 (Rp 4.185). Penurunan biaya perkWh dikarenakan adanya penurunan 19% pada total NPC atausebesar $ 75.146.812 (Rp698.865.351.600), biaya operasi 83%sebesar $ 5.976.272 (Rp55.579.329.600).
4. Pembangunan PLTBS dapat mengurangi jumlah emisi CO2 sebesar12.890 ton/tahun atau sebesar 90% dari kondisi awal PLTD yaitusebesar 14.066 ton/tahun.
26 | Tugas Akhir – Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Energy kontenMinyak34 btu/liter
Biomasa5,5 MJ/kg
PembangkitanMinyak0,313 L/kWhPerliter = Rp 9500
Biomasa3,034 kg/kWhPer kg = Rp 500
0
100
200
300
400
500
600
700
800
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
Baha
n Ba
kar p
er li
ter
Daya (kw)
Kurva Input - Output
Kurva input-output pembangkit Diesel
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
Har
ga p
er $
Daya (kW)
Kurva input-output
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
Biom
as K
g pe
r kW
h
Daya kW
Kurva Input - Output
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
14000000
16000000
18000000
3229666 6459332 9688998 12918664 16148330
Kons
umsi
BBM
/ltr
Pembangkitan (KWh/th)
Kurva input output
PLTD
PLTD+PLBS
• Cara HOMER melakukan OptimasiMenggunaka metode prioriti listDari fungsi NPC dan COE