analisis pemanfaatan panas buang pltg untuk meningkatkan ...

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 17 No. 2 Desember 2018 : 13 - 24

P-ISSN 1978 - 2365 E-ISSN 2528 - 1917

Diterima : 21 Februari 2018, direvisi : 30 Januari 2019, disetujui terbit : 11 Februari 2019 13

ANALISIS PEMANFAATAN PANAS BUANG PLTG UNTUK MENINGKATKAN DAYA OUTPUT MENGGUNAKAN CHILLER ABSORPSI

STUDI KASUS: PLTG PESANGGARAN BALI

Dedi Suntoro, Arfie Ikhsan Firmansyah, Guntur Setiadanu, Yohanes Gunawan Puslitbangtek Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan, dan Konservasi Energi, KESDM

Jl. Ciledug Raya Kav. 109 Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, Indonesia [email protected]

Abstrak

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) mengalami penurunan daya output jika beroperasi di daerah yang memiliki suhu dan kelembaban udara tinggi seperti di daerah tropis. Tulisan ini membahas analisis termodinamika dan analisis finansial pemanfaatan panas buang PLTG Pesanggaran Bali untuk meningkatkan daya output dengan cara mendinginkan udara masuk menggunakan chiller absorpsi. Metode analisis temodinamika dilakukan dengan menggunakan bantuan software Engineering Equation Solver (EES), sedangkan analisis kelayakan finansial menggunakan perhitungan Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) dan payback period. PLTG Pesanggaran Bali terdiri dari PLTG 1 dan PLTG 2 dengan kapasitas daya 20 MW dan PLTG 3 dan PLTG 4 dengan kapasitas daya 40 MW. Semua PLTG Pesanggaran Bali tidak beroperasi kontinu dan hanya beroperasi pada saat beban puncak, oleh sebab itu dalam analisis kelayakan finansial diskenariokan beroperasi 4 jam/hari sampai dengan 22 jam/hari. Dari analisis termodinamika didapatkan bahwa daya output PLTG 1 dan PLTG 2 meningkat sebesar 3,36%, sedangkan PLTG 3 dan PLTG 4 meningkat 4,76%. Analisis kelayakan investasi menunjukan bahwa pemanfaatan panas buang PLTG untuk meningkatkan daya output dengan menggunakan chiller absorpsi pada PLTG 1 dan PLTG 2 layak jika beroperasi selama 14 jam/hari dengan NPV 8,516 milyar rupiah, IRR 15,65% dan payback period 4,33 tahun, sedangkan pada PLTG 3 dan PLTG 4 layak jika beroperasi selama 10 jam/hari dengan NPV 19,004 milyar rupiah, IRR 17,4%, dan payback period 3,99 tahun. Kata kunci: PLTG; pemanfaatan panas buang; chiller absorpsi; pendingin udara masuk

ANALYSIS OF GAS TURBINE WASTE HEAT UTILIZATION TO INCREASE OUTPUT POWER BY ABSORPTION CHILLER

CASE STUDY: PESANGGARAN GAS TURBINE POWER PLANT

Abstract

Gas Turbine Power Plants (GTPP) output power decreased when operated in tropical areas that have high air temperature and humidity. This paper discusses about thermodynamic and financial analysis of utilization Pesanggaran Bali GTPP waste heat to cooled turbin inlet air using absorption chiller, in order to increase overall GTPP output power. EES software is used to calculate thermodynamic, while financial feasibility analysis using NPV, IRR and payback period calculation. Pesanggaran Bali GTPP consists of PLTG 1 and PLTG 2 with a power capacity of 20 MW and PLTG 3 and PLTG 4 with a capacity of 40 MW power. Pesanggaran Bali GTPP is not operating continuously and only operates at peak load, therefore in the financial feasibility analysis, the scenario uses an operating time of 4 hours/day up to 22 hours/day. From the thermodynamic analysis, it is found that the power output of PLTG 1 and PLTG 2 increased by 3.36%, while PLTG 3 and PLTG 4 increased by 4.76%. The investment feasibility analysis shows that the utilization of GTPP exhaust heat using absorption chiller, increase output power. PLTG 1 and PLTG 2 are feasible if they are operate for 14 hours/day with NPV 8.516 billion rupiah, IRR 15.65% and payback period 4.33 years. PLTG 3 and PLTG 4 are feasible if they are operate for 10 hours/day with NPV 19.004 billion rupiah, IRR 17.4%, and payback period 3.99 years. Keywords: Gas Turbin Power Plants; waste heat utilization; absorption chiller; inlet air cooling

mailto:[email protected]

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 17 No. 2 Desember 2018 : 13 – 24

14

PENDAHULUAN Kinerja PLTG sangat dipengaruhi oleh

kondisi suhu dan kelembapan udara, semakin

tinggi suhu dan kelembapannya maka daya

output yang dihasilkan menjadi semakin rendah

[1-3]. PLTG Pesanggaran terletak di Provinsi

Bali yang mempunyai suhu dan kelembapan

udara cukup tinggi. Idealnya PLTG beroperasi

pada kondisi standar ISO yaitu suhu 15°C dan

kelembapan 60%, diterangkan dalam

Abdulrahman, dkk. [4], semakin tinggi derajat

suhu lingkungan dari standar ISO maka akan

menurunkan daya output dari turbin gas. Oleh

karena itu, kapasitas daya yang dihasilkan PLTG

Pesanggaran hanya 83-90% dari daya mampu.

Pendinginan udara masuk (inlet air cooling)

merupakan salah satu cara efektif untuk

meningkatkan daya output PLTG yang

beroperasi di daerah yang memiliki suhu dan

kelembapan tinggi [4-5].

Beberapa penulis telah melakukan kajian

untuk mendinginkan udara masuk kompresor

PLTG dengan menggunakan chiller absorpsi.

Prinsip kerja chiller absorpsi mirip dengan

sistem refrigerasi kompresi uap, yang

membedakan adalah energi inputnya. Sistem

kompresi uap memerlukan energi mekanik,

sedangkan chiller absorpsi memerlukan energi

panas [6]. Efisiensi energi PLTG pada umumnya

30% pada kondisi udara ambient standar ISO,

dan sebagian besar panasnya terbuang ke

lingkungan lewat gas buang bersuhu tinggi [7].

Kalinowski dkk [8] dalam penelitiannya

menunjukkan PLTG 9 MW, gas buangnya 5,2

MW, dapat dimanfaatkan kembali untuk untuk

memproduksi pendingin tambahan dan

menghemat konsumsi listrik sebesar 1,9 MW.

Ameri & Hejazi [9] melakukan analisis

keekonomian pemanfaatan gas buang PLTG

Chabahar Iran untuk inlet air cooling, hasilnya

produksi listrik meningkat 14.000 MWh per

tahun dengan tingkat pengembalian modal 23%

dan payback period 4,2 tahun. Mohanty &

Paloso [10] melalui penelitiannya menunjukkan

bahwa gas buang digunakan sebagai sumber

energi chiller absorpsi untuk inlet air cooling

15°C, meningkatkan daya output 8% sampai

13%. Pendinginan inlet udara masuk pada PLTG

banyak diaplikasikan di kawasan timur tengah

yang mempunyai suhu lingkungan tinggi [3, 4, 5,

9, 10].

Tujuan dari tulisan ini adalah melakukan

evaluasi termodinamika dan finansial

pemanfaatan panas buang PLTG di Pesanggaran,

Bali untuk meningkatkan daya output dengan

cara mendinginkan udara masuk

menggunakan chiller absorpsi.

METODOLOGI Spesifikasi PLTG Pesanggaran Bali

PLTG Pesanggaran Bali dikelola oleh PT

Indonesia Power, Unit Pembangkitan dan Jasa

Pembangkitan (UPJP) Bali. PLTG Pesanggaran

Bali terdiri dari 4 unit pembangkit dengan total

daya terpasang 125,45 MW. Spesifikasi dan data

panas buang PLTG ditunjukkan pada Tabel 1.

Skema sistem pemanfaatan gas buang

PLTG untuk inlet air cooling ditunjukkan pada

Gambar 1. PLTG terdiri dari komponen

kompresor, ruang bakar dan turbin. Gas buang

PLTG yang keluar dari turbin, sebelum dibuang

melalui cerobong, dimanfaatkan kembali

Analisis Pemanfaatan Panas Buang PLTG untuk Meningkatkan Daya Output Menggunakan Chiller Absorpsi, Studi Kasus: PLTG Pesanggaran Bali

15

panasnya menggunakan heat exchanger 2 untuk

menjalankan chiller absorpsi yang terdiri dari

komponen generator, kondenser, evaporator dan

absorber. Chiller absorpsi menghasilkan air

dingin (chilled water) yang digunakan untuk

mendinginkan udara masuk kompresor

menggunakan heat exchanger 1.

Tabel 1. Spesifikasi dan data panas buang PLTG

Pesanggaran Bali

Gambar 1. Skema sistem pemanfaatan panas buang PLTG untuk inlet air cooling meng-

gunakan chiller absorpsi efek tunggal

Pada penelitian ini, kesetimbangan massa

dan energi pada sistem tersebut dianalisis

menggunakan software Engineering Equation

Solver (EES) [11]. EES menyediakan banyak

fungsi khusus untuk solusi termodinamika dan

masalah perpindahan panas. Software tersebut

dikombinasikan dengan database Refprop

sehingga bisa didapatkan thermodynamic

properties berbagai macam fluida [11].

Beban Pendinginan

Beban pendinginan udara masuk

kompresor PLTG dihitung berdasarkan

penurunan suhu dan kelembapan udara ambient

di lokasi PLTG (a), menjadi suhu standar ISO

yaitu 15°C dan kelembapan 60% (b) seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2. Beban pendinginan

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut:

𝑄𝑄𝐶𝐶 = �̇�𝑚𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢𝑢(ℎ𝑢𝑢 − ℎ𝑏𝑏) (1)

Gambar 2. Psychometric chart pendinginan

udara [12] Pada persamaan tersebut, ṁudara adalah laju alir

massa udara masuk ke kompresor PLTG, ha

adalah enthalpy udara ambient, dan hb adalah

enthalpy udara pada kondisi yang diinginkan

Model Termodinamika Chiller Absorpsi

Sistem refrigerasi absorpsi yang

digunakan untuk inlet air cooling adalah chiller

absorpsi efek tunggal dengan refrigerant air dan

absorbent LiBr. Persamaan kesetimbangan

massa dan energi pada chiller absorpsi

dirumuskan oleh Herold dkk. [13], berikut:

Parameter Unit PLTG 1 PLTG 2 PLTG 3 PLTG 4

Merk A B C C Daya terpasang MW 21,35 20,1 42 42

Daya mampu MW 17,8 18,3 37,4 38,4 Temperatur gas buang °C 496 498 525 526

Laju alir gas buang Kg/s 75 75 150 150


16

Heat exchanger larutan

�̇�𝑚5 = �̇�𝑚4 (2)

𝑄𝑄ℎ𝑥𝑥 = �̇�𝑚1(ℎ3 − ℎ2) (3)

𝑄𝑄ℎ𝑥𝑥 = �̇�𝑚4(ℎ4 − ℎ5) (4)

Desorber/Generator

�̇�𝑚3 = �̇�𝑚4 + �̇�𝑚7 (5)

�̇�𝑚3𝑥𝑥3 = �̇�𝑚4𝑥𝑥4 (6)

ℎ3�̇�𝑚3 − ℎ4�̇�𝑚4 − ℎ7�̇�𝑚7 + 𝑄𝑄𝑢𝑢 = 0 (7)

𝑄𝑄𝑢𝑢 = �̇�𝑚11(ℎ11 − ℎ12) (8)

Kondenser

�̇�𝑚8 = �̇�𝑚7 (9)

𝑄𝑄𝑐𝑐 = �̇�𝑚7(ℎ7 − ℎ8) (10)

𝑄𝑄𝑐𝑐 = �̇�𝑚16(ℎ16 − ℎ15) (11)

Katup ekspansi

�̇�𝑚9 = �̇�𝑚8 (12)

ℎ9 = ℎ8 (13)

Evaporator

�̇�𝑚10 = �̇�𝑚9 (14)

𝑄𝑄𝑒𝑒 = �̇�𝑚9(ℎ10 − ℎ9) (15)

𝑄𝑄𝑒𝑒 = �̇�𝑚17(ℎ17 − ℎ18) (16)

Absorber

ℎ10�̇�𝑚10 − ℎ6�̇�𝑚6 − ℎ1�̇�𝑚1 + 𝑄𝑄𝑢𝑢 = 0 (17)

𝑄𝑄𝑢𝑢 = �̇�𝑚13(ℎ14 − ℎ13) (18)

Katup ekspansi larutan

�̇�𝑚6 = �̇�𝑚5 (19)

ℎ6 = ℎ5 (20)

Pompa

�̇�𝑚2 = �̇�𝑚1 (21)

ℎ2 = ℎ2 + 𝑃𝑃𝑤𝑤𝑤𝑤𝑢𝑢𝑤𝑤/�̇�𝑚1 (22)

Model Termodinamika PLTG

Persamaan kesetimbangan massa dan

energi pada PLTG dirumuskan oleh Meherwan

P. Boyce [14] sebagai berikut:

Kompresor

𝑊𝑊𝑐𝑐𝑤𝑤𝑐𝑐𝑐𝑐 = �̇�𝑚𝑢𝑢𝑎𝑎𝑢𝑢(ℎ21 − ℎ20) (23)

ℎ21𝑠𝑠 = ℎ20 + (ℎ21 − ℎ20)/𝜂𝜂𝑐𝑐𝑤𝑤𝑐𝑐𝑐𝑐 (24)

Ruang bakar

�̇�𝑚𝑔𝑔𝑢𝑢𝑠𝑠 = �̇�𝑚𝑢𝑢𝑎𝑎𝑢𝑢 + �̇�𝑚𝑓𝑓 (25)

�̇�𝑚𝑓𝑓 = �̇�𝑚𝑢𝑢𝑎𝑎𝑢𝑢(ℎ22 − ℎ21𝑠𝑠)/𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 (26)

𝑄𝑄𝑎𝑎𝑖𝑖 = �̇�𝑚𝑔𝑔𝑢𝑢𝑠𝑠(ℎ22 − ℎ21𝑠𝑠) (27)

Turbin

𝑊𝑊𝑡𝑡 = �̇�𝑚20(ℎ23 − ℎ22) (28)

𝑊𝑊𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝑊𝑊𝑡𝑡 −𝑊𝑊𝑐𝑐 (29)

Model Heat Exchanger

Perhitungan kesetimbangan massa dan

energi pada heat exchanger menggunakan

persamaan umum perpindahan panas berikut:

Heat exchanger 1

�̇�𝑚17 + �̇�𝑚19 = �̇�𝑚18 + �̇�𝑚20 (30)

�̇�𝑚19(ℎ19 − ℎ20) = �̇�𝑚17(ℎ18 − ℎ17) (31)

Heat Exchanger 2

�̇�𝑚12 + �̇�𝑚23 = �̇�𝑚11 + �̇�𝑚24 (32)

�̇�𝑚23(ℎ23 − ℎ24) = �̇�𝑚11(ℎ11 − ℎ12) (33)

Analisis Finansial

Analisis kelayakan finansial diukur dalam

beberapa parameter, yaitu Net Present Value

(NPV), Internal Rate of Return (IRR), dan

jangka waktu pengembalian investasi (payback

period) [15].

NPV merupakan selisih antara nilai

sekarang investasi (capital outlays) dengan nilai

sekarang penerimaan kas bersih (present value of

proceed) selama umur investasi. Suatu proyek

dikatakan layak secara ekonomis jika nilai NPV

positif (lebih besar dari nol), yang dijabarkan

dalam persamaan sebagai berikut [15]:

𝑁𝑁𝑃𝑃𝐿𝐿 = 𝐴𝐴1(1+𝑢𝑢)1

+ … + 𝐴𝐴𝑛𝑛(1+𝑢𝑢)𝑛𝑛

− 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 (34)


17

Pada persamaan tersebut, 𝐴𝐴1 adalah aliran kas

masuk bersih pada tahun ke-1, r adalah tingkat

keuntungan yang disyaratkan oleh para pemilik

modal dengan memperhatikan resiko usaha, dan

n adalah jumlah tahun/usia ekonomis proyek

(atau periode studi).

IRR merupakan metode untuk mengukur

tingkat suku bunga yang menggambarkan tingkat

pengembalian intern. Suatu rencana investasi

dikatakan layak jika memiliki nilai IRR lebih

besar dari tingkat suku bunga yang disyaratkan

atau minimum acceptable rate of return

(MARR), IRR > MARR. Jika terjadi sebaliknya,

maka rencana investasi tersebut dianggap tidak

layak untuk direalisasikan. Persamaan IRR

adalah sebagai berikut:

𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝑖𝑖1 + 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁1𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁1−𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁2

× (𝑖𝑖1 − 𝑖𝑖2) (35)

Pada persamaan (35) tersebut, 𝑖𝑖1 adalah tingkat

bunga 1 (tingkat discount rate yang

menghasilkan NPV1), 𝑖𝑖2 adalah tingkat bunga 2

(tingkat discount rate yang menghasilkan 𝑁𝑁𝑃𝑃𝐿𝐿2),

𝑁𝑁𝑃𝑃𝐿𝐿1 adalah net present value 1, dan 𝑁𝑁𝑃𝑃𝐿𝐿2

adalah net present value 2.

Payback period (PBP) adalah jangka

waktu untuk mengembalikan semua biaya–biaya

yang telah dikeluarkan dalam suatu proyek.

Semakin kecil periode waktu pengembaliannya,

semakin cepat proses pengembalian suatu

investasi dan kemungkinan besar akan dipilih.

𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝐼𝐼 + 𝑐𝑐−𝑣𝑣1𝑣𝑣2−𝑣𝑣1

𝑥𝑥 1 𝑡𝑡𝑡𝑡ℎ𝑢𝑢𝐼𝐼 (36)

p adalah investasi awal, n adalah periode terakhir

saat jumlah investasi awal belum tertutupi, v1

adalah cash in tahun n, dan v2 adalah cash in

tahun (n+1). Di sini digunakan metode

discounted PBP yaitu arus kas yang digunakan

sudah memperhitungan time value of money [15]

sebagai berikut:

𝐷𝐷𝑖𝑖𝐼𝐼𝐷𝐷𝐷𝐷𝑢𝑢𝐼𝐼𝑡𝑡𝐷𝐷𝐷𝐷 𝐷𝐷𝑡𝑡𝐼𝐼ℎ 𝑖𝑖𝐼𝐼 𝑓𝑓𝑓𝑓𝐷𝐷𝑓𝑓 = 𝐴𝐴𝑐𝑐𝑡𝑡𝑢𝑢𝑢𝑢𝐴𝐴 𝑐𝑐𝑢𝑢𝑠𝑠ℎ 𝑎𝑎𝑖𝑖 𝑓𝑓𝐴𝐴𝑤𝑤𝑤𝑤(1+𝑎𝑎)𝑛𝑛

(37)

HASIL DAN PEMBAHASAN Suhu dan Kelembapan Udara

Data suhu dan kelembapan selama setahun

dari bulan Maret 2015 sampai dengan Februari

2016 diperoleh dari Badan Meterologi dan

Geofisika (BMKG) Provinsi Bali ditunjukkan

oleh Gambar 3. Suhu rata-rata selama setahun

adalah 27,7 °C dan kelembapan udara rata-rata

selama setahun adalah 74%.

Gambar 3. (a) Grafik temperatur per bulan; (b)

Grafik kelembaban udara per bulan di Pesanggaran Bali

Beban Pendinginan

Berdasarkan grafik entalpi udara saat kondisi

awal (temperatur 27,7°C dan kelembapan udara

74%) adalah 72,32 kJ/kg dan kondisi akhir

(temperatur 15°C dan kelembaban udara 60%)

adalah 31,19 kJ/kg. Beban pendinginan untuk

PLTG 1 dan PLTG 2 dengan laju alir massa


18

udara 75 kg/s adalah 3085 kW, sedangkan untuk

PLTG 3 dan PLTG 4 dengan laju alir massa

udara 150 kg/s adalah 6170 kW.

Analisis Termodinamika

Untuk memenuhi kebutuhan beban

pendinginan udara masuk PLTG digunakan

chiller absorpsi single effect dengan refrigerant

air dan absorbent LiBr. Chiller absorpsi single

effect dipilih karena lebih sederhana dan murah.

Walaupun coefficient of performance (COP)-nya

lebih rendah dibanding chiller absorpsi double

effect namun sumber energi yang dipakai gratis

karena berasal dari panas buang PLTG. Dengan

asumsi tidak ada kerugian panas di heat

exchanger, maka dibutuhkan chiller absorpsi

dengan beban pendinginan sebesar 3085 kW

untuk PLTG 1 dan PLTG 2, dan 6170 kW untuk

PLTG 3 dan PLTG 4. Kapasitas pendinginan

chiller absorpsi yang dijual di pasaran yang

mendekati beban pendinginan adalah 3090 kW

dan 6180 kW [16]. Hasil analisis kesetimbangan

massa dan energi pada sistem absorpsi dengan

kapasitas 3090 kW menggunakan software EES

ditunjukkan oleh Gambar 4 dan Tabel 2.

Gambar 4. Kesetimbangan massa dan energi sistem pendingin udara masuk

PLTG 1 dan PLTG 2


19

Tabel 2. Parameter kondisi di setiap titik sistem pendingin udara masuk

PLTG 1 dan PLTG 2

Efek temperatur udara masuk terhadap

daya output yang dihasilkan ditunjukkan oleh

Gambar 5. Peningkatan daya output PLTG yang

dihasilkan dengan pendinginan udara masuk dari

temperatur 27,7°C menjadi temperatur 15°C

adalah 3,36%.

Gambar 5. Grafik efek temperatur udara masuk

vs daya output PLTG 1 dan PLTG 2

Hasil analisis kesetimbangan massa dan

energi sistem absorpsi dengan kapasitas 6180

kW untuk PLTG 3 dan PLTG 4 menggunakan

software EES ditunjukkan oleh Gambar 6 dan

Tabel 3.

Gambar 6. Kesetimbangan massa dan energi sistem pendingin udara masuk

PLTG 3 dan PLTG 4


20

Tabel 3. Parameter kondisi di setiap titik sistem pendingin udara masuk PLTG 3 dan PLTG 4

Efek temperatur udara masuk terhadap

daya output yang dihasilkan ditunjukkan oleh

Gambar 7. Peningkatan daya output PLTG yang

dihasilkan dengan pendinginan udara masuk dari

temperatur 27,7°C menjadi temperatur 15°C

adalah 4,76%.


vs daya output PLTG 3 dan 4

Semakin tinggi temperatur udara masuk

maka terjadi penurunan daya output PLTG.

Berdasarkan hasil simulasi, jika temperatur udara

ambient mencapai 37,4°C (temperatur maksimal

bulan Januari 2016, BMKG) maka dengan

pendinginan udara masuk PLTG pada temperatur

udara 15°C dapat meningkatkan daya output

sampai dengan 8,7%.

Berdasarkan hasil simulasi dengan

software EES, efisiensi PLTG mengalami

peningkatan walaupun besarnya tidak signifikan

dibawah 1%. Penelitian lain meyebutkan bahwa

peningkatan efisiensi bisa mencapai 1,6% [17].

Hasil simulasi efisiensi PLTG dengan

penambahan pendingin udara masuk ditunjukkan

oleh Gambar 8 dan Gambar 9.


vs efisiensi PLTG 1 dan 2


vs efisiensi PLTG 3 dan 4

Analisis Finansial

Perkiraan biaya modal pembangunan

sistem chiller absorpsi terdiri dari chiller

absorpsi 95 US$/kW, cooling tower 30 US$/kW,

proses heat exchanger 1 US$/kW, dan biaya

instalasi 11 US$/kW, sedangkan biaya


21

operations and maintenance (O&M) terdiri dari

biaya listrik 4,1 US$/tahun/kW dan biaya air

US$/tahun/kW [17]. Biaya modal pipa distribusi

diperkirakan sebesar 53,35 US$/kW. Perkiraan

biaya modal untuk chiller absorpsi dengan

kapasitas pendinginan 3090 kW adalah

Rp.5.503.290.000,00 dan biaya modal pipa

distribusi Rp.2.142.925.000,00, sedangkan untuk

chiller absorpsi dengan kapasitas pendinginan

6180 kW adalah Rp.11.006.580.000,00 dan biaya

modal pipa distribusi Rp.4.285.850.000,00.

Analisis kelayakan finansial pemanfaatan

gas buang PLTG untuk chiller absorpsi dihitung

berdasarkan perbandingkan antara biaya modal

dan biaya O&M dengan hasil penjualan listrik

tambahan daya output akibat pendinginan udara

masuk. Asumsi-asumsi data yang digunakan

dalam perhitungan kelayakan finansial disajikan

pada Tabel 4. Umur PLTG diasumsikan masih

bisa beroperasi lebih dari 20 tahun kedepan.

Tabel 4. Asumsi perhitungan finansial sistem

pendingin udara masuk PLTG Parameter Asumsi

Umur Proyek 20 Tahun Depresiasi Straight line Pajak 25% Discount rate 15% Harga jual listrika 0,0864 US$ /kWh Nilai tukar rupiah Rp 13.500,00/ US$ Kenaikan daya output listrik PLTG 1 &2 3,36% (PLTG1&2)

Kenaikan daya output listrik PLTG 1 &2 4,76% (PLTG3&4)

a Permen ESDM No.3 Tahun 2015 [18]

PLTG tidak beroperasi secara kontinu,

hanya beroperasi pada saat beban puncak atau

saat-saat tertentu yang membutuhkan daya listrik

cukup besar. Analisis finansial dihitung dengan

memvariasikan waktu operasional PLTG dari 4

jam per hari sampai dengan 22 jam per hari.

Analisis kelayakan finansial didasarkan pada tiga

parameter yaitu nilai NPV (15%), IRR dan

payback period. Hasil analisis kelayakan

finansial pemanfaatan panas buang untuk

pendingin udara masuk PLTG 1 dan PLTG 2

ditunjukkan oleh Tabel 5, sedangkan untuk

PLTG 3 dan PLTG 4 ditunjukkan oleh Tabel 6.

Tabel 5. Kelayakan finansial dengan variasi waktu operasi untuk PLTG1 dan PLTG 2

Tabel 6. Kelayakan finansial dengan variasi waktu operasi untuk PLTG 3 dan PLTG 4

Payback period untuk project absorption

chiller berkisar antara 2-5 tahun [17], sedangkan

nilai IRR pada kajian ini disebut layak jika

nilainya berada di atas 7,5% atau diatas suku

Parameter4 jam/

hari6 jam/

hari8 jam/

hari10 jam/

hari12 jam/

hariNPV (15%)(juta rupiah) (4.584) (1.964) 656 3.276 5.896

IRR (%) -10,39% -4,05% 1,28% 6,22% 10,98%

Payback Period(tahun) - - 14,47 7,83 5,56

Parameter14 jam/

hari16 jam/

hari18 jam/

hari20 jam/

hari22 jam/

hariNPV (15%)(juta rupiah) 8.516 11.136 13.756 16.376 18.995

IRR (%) 15,65% 20,28% 24,89% 29,48% 34,07%

Payback Period(tahun) 4,33 3,56 3,01 2,64 2,33

Parameter4 jam/ hari

6 jam/ hari

8 jam/ hari

10 jam/ hari

12 jam/ hari

NPV (15%)(juta rupiah) (5.017) 2.990 10.997 19.004 27.011

IRR (%) -5,25% 2,89% 10,27% 17,40% 24,45%

Payback Period(tahun) - 11,18 5,80 3,99 3,06

Parameter14 jam/

hari16 jam/

hari18 jam/

hari20 jam/

hari22 jam/

hariNPV (15%)(juta rupiah) 35.018 43.025 51.032 59.038 67.045

IRR (%) 31,47% 38,48% 45,49% 52,49% 59,50%

Payback Period(tahun) 2,50 2,09 1,81 1,60 1,44


22

bunga deposito (MARR)[19]. Berdasarkan data

hasil perhitungan analisis finansial maka

pemanfaatan panas buang untuk pendinginan

udara masuk PLTG 1 dan PLTG 2 layak secara

ekonomi jika beroperasi minimal 14 jam/hari,

sedangkan pemanfaatan panas buang untuk

pendinginan udara masuk PLTG 3 dan PLTG 4

layak secara ekonomi jika beroperasi minimal 10

jam/hari.

KESIMPULAN Panas buang PLTG dapat dimanfaatkan

kembali untuk meningkatkan daya output dengan

cara mendinginkan udara masuk menggunakan

chiller absorpsi. Peningkatan daya output yang

lebih besar dengan cara mendinginkan udara

masuk terjadi pada PLTG dengan kapasitas daya

yang lebih besar. Peningkatan daya output PLTG

Pesanggaran Unit 1 dan Unit 2 sebesar 3,36%

sedangkan PLTG Pesanggaran Unit 3 dan Unit 4

sebesar 4,76%. Pendinginan udara masuk juga

meningkatkan efisiensi PLTG kurang dari 1%.

Pada PLTG yang tidak beroperasi secara

kontinu, pemanfaatan panas buang untuk

meningkatkan daya output dengan pendinginan

udara masuk menggunakan sistem absorpsi layak

secara finansial jika beroperasi minimal 14

jam/hari. Nilai kebutuhan daya maksimum dan

kebutuhan energi harian merupakan parameter

perancangan pada tulisan ini.

UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini didanai oleh DIPA

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral

Tahun 2016. Terima kasih kepada PT Indonesia

Power UPJP Bali yang telah memberikan ijin

untuk pelaksanaan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA [1] El-Hadik, A.A., 1993. The impact of

atmospheric conditions on gas turbine

performance. Journal of Engineering for

Gas Turbine and Power 112: 590-596.

[2] Caniere, H, et al, 2006. Raising cycle

efficiency by intercooling in air-cooled gas

turbines. Applied Thermal Engineering 26:

1780-1787.

[3] Meher-Homji, C.B. et al, 2008.

Aeroderivative Gas Turbine for LNG

Liquefaction Plants-part 1: The Importance

of Thermal Efficiency. ASME Turboexpo.

Berlin, Germany, p. 8.

[4] Abdulrahman M. Al-Ibrahim dan Abdulhadi

Varnham, 2010. A review of inlet air-

cooling technologies for enhancing the

performance of combustion turbines in

Saudi Arabia, Applied Thermal Engineering

30 (2010) 1879-1888.

[5] Noroozian, A. and Bidi, M., 2016. An

applicable method for gas turbine efficiency

improvement. Case study: Montazar Ghaem

power plant, Iran. Journal of Natural Gas

Science and Engineering 28: 95-105.

[6] Dorgan, C.B. et al. 1995. Application Guide

for Absorption Cooling/ Refrigeration Using

Recovered Heat, American Society of

heating, Refrigeration and Air-Conditioning

Engineers, (ASHRAE), Atlanta, USA.

[7] Cohen, H. et al, 1987. Gas Turbine Theory,

third ed. Longman Scientific and Technical,

Singapore.


23

[8] Kalinowski, P. et al, 2009. Application of

waste heat powered absorption refrigeration

system to the LNG recovery process,

International Journal of Refrigeration 32

(4): 687-694.

[9] Ameri, M and S.H. Hejazi, 2004. The study

of capacity enhancement of the Chabahar

gas turbine installation using an absorption

chiller. Applied Thermal Engineering 24

(1): 59-68.

[10] Mohanty, B. and G. Paloso, 1995.

Enhancing gas turbine performance by

intake air cooling using an absorption

chiller, Heat recovery Systems and CHP

15:41-50.

[11] F-Chart Software, 2008. Engineering

Equation Solver. Madison, WI, USA

[12] Food and Agriculture Organization.

http://www.fao.org/docrep/s1250e/S1250EE

V.GIF (accessed February 5, 2018).

[13] Herold, K.E., et al, 1996. Absorption

Chillers and heat Pumps, CRC Press, New

York, USA.

[14] Boyce, M.P., 2002. Gas Turbine

Engineering Handbook. Texas: Butterworth-

Heinemann

[15] Park, Chan S. 2004. Fundamentals of

Engineering Economics, Pearson Education,

Inc. Upper Saddle River. New Jersey.

[16] LG Catalogue Absorption Chiller. Sumber:

www.lg.com.

[17] Popli, S. et.al. 2013. Gas turbine efficiency

enhancement using waste heat powered

absorption chillers in the oil and gas

industry. Applied Thermal Engineering 50:

918-931.

[18] Kementerian Energi dan Sumber Daya

Mineral. 2015. Peraturan Menteri ESDM

No.3 Tahun 2015.

[19] Rangkuti, F. 2012. Studi Kelayakan Bisnis

dan Investasi. Gramedia Pustaka Utama.


24

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN

analisis pemanfaatan panas buang pltg untuk meningkatkan ...

Documents