Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 1 STUDI KAJIAN TEKNO-EKONOMI-LINGKUNGAN RENCANA INTERKONEKSI GAS DAN INTERKONEKSI HVDC 500 KV 6000 MW KALIMANTAN-JAWA Nuzula Sakti Ramadhan 2204 100 129 Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111 Abstrak Saat ini permintaan tenaga listrik masih terkonsentrasi di wilayah Jawa-Bali yang menyerap sekitar 77% kebutuhan listrik. pertumbuhan permintaan listrik yang sangat cepat di pulau Jawa telah mengakibatkan kurangnya cadangan listrik. Reserve margin yang hanya 16% membuat kondisi kelistrikan di Jawa menjadi tidak sehat. Oleh karena itu direncanakan cara-cara untuk mengatasinya yaitu dengan interkoneksi gas dan interkoneksi HVDC kabel laut 6000 MW 500 kV Kalimantan-Jawa. Kedua cara tersebut akan dibandingkan dan dianalisa dari aspek teknis,aspek ekonomis dan aspek lingkungannya. Kemudian akan ditentukan cara mana yang paling aman, efektif dan efisien untuk memenuhi permintaan listrik di pulau Jawa. Hasil akhir dari analisa ini adalah interkoneksi listrik dengan kabel laut HVDC 6000 MW 500 kV antara Kalimantan menuju Jawa adalah solusi yang lebih tepat dan diharapkan dapat mengatasi permasalahan kelistrikan di pulau Jawa. Kata kunci : Transmisi gas, HVDC, I PENDAHULUAN Indonesia adalah negeri yang kaya akan sumber daya alam. Potensi kekayaan alam yang dimaksudkan meliputi sektor migas dan non migas. Di sektor migas, sudah bukan rahasia lagi jika dikatakan bahwa Indonesia merupakan negara peringkat ketiga setelah Amerika dan negara-negara di kawasan Timur Tengah dalam hal produksi minyak bumi dan gas. Menurut data dari website BP migas, saat ini potensi minyak bumi Indonesia mencapai nilai 19.400,9 Juta Barrel yang berasal dari Kepulauan Natuna, Sumatera, Kalimantan, Jawa, Sulawesi dan Papua, sedangkan potensi batubaranya mencapai 36,6 Milyar Ton. Untuk gas alam mencapai nilai 182,2 TSCF dengan sumber pasokan gas alam terbesar dari kepulauan Natuna. Khusus untuk sistem Jawa Bali, pada situasi normal, total kapasitas sistem terpasang pada tahun 2008 (proyeksi RUKN) mencapai 18.936 MW tetapi beban puncak diperkirakan mencapai 16.441 MW atau reserve margin hanya 16%. Hal ini tentu tidak sehat karena sangat berpotensi menimbulkan gangguan pasokan. Penggunaan bahan bakar gas untuk masa depan mungkin akan jauh lebih efektif daripada terus menggunakan BBM. Keuntungan dalam penggunaan bahan bakar gas adalah Indonesia mempunyai cadangan gas yang cukup banyak dan diperkirakan mampu membantu mengatasi krisis energi nasional. Kendala di sini adalah sumber-sumber gas yang melimpah terletak di luar pulau Jawa seperti Kalimantan, Sumatra dan Sulawesi. Padahal di Kalimantan Timur saja total penyediaan gas pada tahun 2012 diperkirakan mencapai angka 3362,8 MMSFD. Seperti telah diketahui bahwa permintaan tenaga listrik masih terkonsentrasi di wilayah Jawa-Bali yang menyerap sekitar 77% kebutuhan listrik.di luar wilayah JAMALI banyak sekali daerah-daerah yang mengalami defisit listrik dikarenakan di daerah tersebut belum ada interkoneksi secara menyeluruh. Kondisi energi listrik seperti yang telah diijabarkan di atas tadi tentu membutuhan solusi yang cepat dan tepat. Interkoneksi gas Kalimantan-Jawa atau interkoneksi kelisrikan Kalimantan-Jawa dengan (HVDC, high voltage direct current) diharapkan dapat memenuhi permintaan energi listrik masa mendatang yang diikuti oleh pertambahan penduduk dan perkembangan industri di berbagai sektor serta menjadi jawaban dari semua masalah kelistrikan dan mampu mengembalikan kestabilan energi nasional. II DASAR TEORI 2.1 Sistem Tenaga Listrik Suatu sistem tenaga listrik pada umumnya terdiri atas empat unsur yaitu pembangkitan, transmisi, distribusi dan pemakaian tenaga listrik. Pembangkitan tenaga listrik terdiri atas berbagai jenis pusat tenaga listrik, seperti pembangkit listrik tenaga air (PLTA), pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), pembangkit listrik tenaga gas (PLTG), pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB), pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD) dan masih banyak pembangkit listrik yang lain. Pembangkit tenaga listrik, terutama pembangkit listrik tenaga air (PLTA), sering terletak jauh dari pusat-pusat pemakaian tenaga listrik, seperti kota dan industri. Dengan demikian, energi listrik yang dibangkitkan dari pembangkit tenaga listrik harus disalurkan atau ditransmisikan melalui jarak-jarak yang jauh ke pusat-pusat pemakaian tenaga listrik. 2.2 Keuntungan Interkoneksi Interkoneksi antar sistem kelistrikan memberikan keuntungan sebagai berikut : 1. Harga energi listrik tiap satuan daya semakin rendah akibat meningkatnya efisiensi tenaga listrik. 2. Apabila terjadi kenaikan beban yang mendadak, maka cadangan daya dari pembangkit lain dalam sistem interkoneksi bisa dipakai. 3. Jika salah satu jaringan sedang diperbaiki, suplai daya tetap berlangsung melalui saluran lain, sehingga kontinuitas pasokan daya tetap terjaga.
13
Embed
STUDI KAJIAN TEKNO-EKONOMI-LINGKUNGAN RENCANA … · cadangan listrik. Reserve margin yang hanya 16% ... Indonesia adalah negeri yang kaya akan sumber daya alam. ... sumber-sumber
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS
1
STUDI KAJIAN TEKNO-EKONOMI-LINGKUNGAN RENCANA INTERKONEKSI GAS DAN
INTERKONEKSI HVDC 500 KV 6000 MW KALIMANTAN-JAWA
Nuzula Sakti Ramadhan
2204 100 129
Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111
Abstrak
Saat ini permintaan tenaga listrik masih
terkonsentrasi di wilayah Jawa-Bali yang menyerap sekitar
77% kebutuhan listrik. pertumbuhan permintaan listrik yang
sangat cepat di pulau Jawa telah mengakibatkan kurangnya
cadangan listrik. Reserve margin yang hanya 16% membuat
kondisi kelistrikan di Jawa menjadi tidak sehat. Oleh karena
itu direncanakan cara-cara untuk mengatasinya yaitu dengan
interkoneksi gas dan interkoneksi HVDC kabel laut 6000
MW 500 kV Kalimantan-Jawa. Kedua cara tersebut akan
dibandingkan dan dianalisa dari aspek teknis,aspek
ekonomis dan aspek lingkungannya. Kemudian akan
ditentukan cara mana yang paling aman, efektif dan efisien
untuk memenuhi permintaan listrik di pulau Jawa. Hasil
akhir dari analisa ini adalah interkoneksi listrik dengan
kabel laut HVDC 6000 MW 500 kV antara Kalimantan
menuju Jawa adalah solusi yang lebih tepat dan diharapkan
dapat mengatasi permasalahan kelistrikan di pulau Jawa.
Kata kunci : Transmisi gas, HVDC,
I PENDAHULUAN
Indonesia adalah negeri yang kaya akan sumber
daya alam. Potensi kekayaan alam yang dimaksudkan
meliputi sektor migas dan non migas. Di sektor migas,
sudah bukan rahasia lagi jika dikatakan bahwa Indonesia
merupakan negara peringkat ketiga setelah Amerika dan
negara-negara di kawasan Timur Tengah dalam hal
produksi minyak bumi dan gas. Menurut data dari website
BP migas, saat ini potensi minyak bumi Indonesia mencapai
nilai 19.400,9 Juta Barrel yang berasal dari Kepulauan
Natuna, Sumatera, Kalimantan, Jawa, Sulawesi dan Papua,
sedangkan potensi batubaranya mencapai 36,6 Milyar Ton.
Untuk gas alam mencapai nilai 182,2 TSCF dengan sumber
pasokan gas alam terbesar dari kepulauan Natuna. Khusus
untuk sistem Jawa Bali, pada situasi normal, total kapasitas
sistem terpasang pada tahun 2008 (proyeksi RUKN)
mencapai 18.936 MW tetapi beban puncak diperkirakan
mencapai 16.441 MW atau reserve margin hanya 16%. Hal
ini tentu tidak sehat karena sangat berpotensi menimbulkan
gangguan pasokan.
Penggunaan bahan bakar gas untuk masa depan
mungkin akan jauh lebih efektif daripada terus
menggunakan BBM. Keuntungan dalam penggunaan bahan
bakar gas adalah Indonesia mempunyai cadangan gas yang
cukup banyak dan diperkirakan mampu membantu
mengatasi krisis energi nasional. Kendala di sini adalah
sumber-sumber gas yang melimpah terletak di luar pulau
Jawa seperti Kalimantan, Sumatra dan Sulawesi. Padahal di
Kalimantan Timur saja total penyediaan gas pada tahun
2012 diperkirakan mencapai angka 3362,8 MMSFD. Seperti
telah diketahui bahwa permintaan tenaga listrik masih
terkonsentrasi di wilayah Jawa-Bali yang menyerap sekitar
77% kebutuhan listrik.di luar wilayah JAMALI banyak
sekali daerah-daerah yang mengalami defisit listrik
dikarenakan di daerah tersebut belum ada interkoneksi
secara menyeluruh.
Kondisi energi listrik seperti yang telah diijabarkan
di atas tadi tentu membutuhan solusi yang cepat dan tepat.
Interkoneksi gas Kalimantan-Jawa atau interkoneksi
kelisrikan Kalimantan-Jawa dengan (HVDC, high voltage
direct current) diharapkan dapat memenuhi permintaan
energi listrik masa mendatang yang diikuti oleh
pertambahan penduduk dan perkembangan industri di
berbagai sektor serta menjadi jawaban dari semua masalah
kelistrikan dan mampu mengembalikan kestabilan energi
nasional.
II DASAR TEORI
2.1 Sistem Tenaga Listrik Suatu sistem tenaga listrik pada umumnya terdiri
atas empat unsur yaitu pembangkitan, transmisi, distribusi
dan pemakaian tenaga listrik. Pembangkitan tenaga listrik
terdiri atas berbagai jenis pusat tenaga listrik, seperti
pembangkit listrik tenaga air (PLTA), pembangkit listrik
tenaga uap (PLTU), pembangkit listrik tenaga gas (PLTG),
pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB), pembangkit
listrik tenaga diesel (PLTD) dan masih banyak pembangkit
listrik yang lain. Pembangkit tenaga listrik, terutama
pembangkit listrik tenaga air (PLTA), sering terletak jauh
dari pusat-pusat pemakaian tenaga listrik, seperti kota dan
industri. Dengan demikian, energi listrik yang dibangkitkan
dari pembangkit tenaga listrik harus disalurkan atau
ditransmisikan melalui jarak-jarak yang jauh ke pusat-pusat
pemakaian tenaga listrik.
2.2 Keuntungan Interkoneksi Interkoneksi antar sistem kelistrikan memberikan
keuntungan sebagai berikut :
1. Harga energi listrik tiap satuan daya semakin rendah
akibat meningkatnya efisiensi tenaga listrik.
2. Apabila terjadi kenaikan beban yang mendadak, maka
cadangan daya dari pembangkit lain dalam sistem
interkoneksi bisa dipakai.
3. Jika salah satu jaringan sedang diperbaiki, suplai daya
tetap berlangsung melalui saluran lain, sehingga
kontinuitas pasokan daya tetap terjaga.
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS
2
4. Pembagian beban untuk masing-masing pembangkit
dapat dilakukan, demikian juga operasi dan perbaikan
(overhaul) pembangkit bisa dijadwal.
5. Penyebaran pasokan daya listrik semakin luas dan
merata.
2.3 Langkah Perencanaan Jaringan Transmisi Untuk membangun suatu jaringan transmisi
diperlukan
perencanaan yang matang dan cermat. Secara umum
tahapan yang harus dilalui dalam perencanaan jaringan
transmisi dengan kabel laut adalah sebagai berikut :
1. Pemetaan jalur transmisi
Untuk memetakan jalur transmisi kabel laut perlu
dilakukan penelitian terhadap situasi dan kondisi laut
yang akan dilalui jalur transmisi meliputi :
Bentuk dasar laut
Kondisi batuan dan penggerakannya
Arus laut
Lalu lintas kapal
Aktivitas manusia disekitarnya
2. Penentuan tegangan dan pemilihan konduktor
Penentuan tegangan kerja sangat penting karena hal ini
akan mempengaruhi pemilihan jenis dan ukuran
konduktor yang akan dipakai.
3. Perencanaan isolasi
Penentuan jenis isolasi
Penentuan jenis isolasi yang akan dipakai sangat
tergantung pada besarnya tegangan kerja.
Perlindungan kabel
Perlindungan terhadap kabel dari berbagai
kemungkinan gangguan harus dipikirkan sejak
awal. Perlu ditentukan jenis dan kostruksi
pelindung yang akan dipakai untuk memproteksi
konduktor dan isolasi dari gangguan maupun
aktivitas manusia.
2.4 Transmisi HVDC
Gambar 2.2 Blok Diagram Sederhana Transmisi HVDC
2.4.1 Keuntungan Transmisi HVDC
Secara umum ada beberapa argumen
menguntungkan dari HVDC yaitu biaya investasi lebih
rendah, jarak yang jauh, rugi-rugi lebih rendah, hubungan
asinkron, pengontrolan lebih mudah, arus hubung singkat
terbatas dan ramah lingkungan.
2.4.1.1 Hubungan Asinkron
Sifat penting lain dari transmisi HVDC adalah
hubungan asinkron. Ini memungkinkan interkoneksi dua
jaringan yang tidak sinkron meskipun frekuensinya sama.
Misalnya sistem kelistrikan Nordel di Skandinavia dengan
jaringan UCTE di Eropa Barat. Ada juga saluran HVDC
antara jaringan dengan frekuensi berbeda (50 dan 60 Hz) di
Jepang dan Amerika Latin.
2.4.1.2 Jarak Jauh
Tidak ada batasan teknis untuk panjang kabel
HVDC. Pada transmisi AC dengan kabel yang panjang,
aliran daya reaktif memerlukan kapasitansi kabel yang besar
yang akan membatasi jarak maksimum saluran transmisi.
2.4.1.3 Arus Hubung Singkat Terbatas
Ketika transmisi AC dengan daya yang besar
dibangun dari pusat pembangkit ke pusat beban, arus
hubung singkat akan bertambah pada sisi terima. Kondisi
ini akan berbeda apabila pusat pembangkit dan pusat beban
tidak terhubung dengan saluran DC. Hal ini disebabkan
transmisi HVDC tidak memberikan kontribusi terhadap
arus hubung singkat pada interkoneksi sistem AC.
2.4.1.4 Biaya Investasi Lebih Rendah Secara keseluruhan, total biaya investasi transmisi
HVDC lebih rendah daripada saluran transmisi AC untuk
kapasitas saluran yang sama, akan tetapi biaya untuk gardu
induk HVDC lebih mahal. Tetapi pada jarak tertentu, yang
disebut break even distance, HVDC selalu memberikan
biaya yang lebih rendah. Break even distance untuk kabel
laut lebih kecil daripada saluran udara yaitu ± 50 km.
2.4.1.5 Pengontrolan Aliran Daya Dengan HVDC lebih mudah untuk melakukan
pengontrolan aliran daya aktif di jaringan. Keutamaan pada
HVDC, kontrol utama didasarkan pada transfer daya
konstan. Kemungkinan pengontrolan secara akurat daya
aktif yang disalurkan melalui transmisi HVDC. Hal ini
kontras dengan trnsmisi AC, dimana aliran daya tidak dapat
dikontrol pada saluran sama secara langsung.
2.4.1.6 Ramah Lingkungan
Saat ini aspek lingkungan juga menjadi lebih
penting.HVDC pada beberapa kasus dampak lingkungannya
lebih kecil daripada AC. Kenyataannya saluran transmisi
HVDC lebih kecil dan membutuhkan lebih sedikit tempat
dari pada saluran AC pada kapasitas daya yang sama.
2.4.1.7 Rugi-Rugi Lebih Rendah
Saluran transmisi HVDC mempunyai rugi yang lebih
rendah daripada saluran AC untuk kapasitas daya yang
sama. Rugi-rugi pada stasiun konverter sudah tentu
ditambahkan, tetapi hanya sekitar 0,6 % dari daya yang
disalurkan pada masing-masing stasiun. Kabel HVDC juga
mempunyai rugi-rugi yang lebih kecil daripada kabel AC.
2.4.2 Kerugian Transmisi HVDC
Selain keuntungan, sistem transmisi HVDC juga
memiliki kerugian. Kerugian-kerugian utama dari transmisi
HVDC adalah sebagai berikut :
1. Konverter menimbulkan arus dan tegangan
harmonisa pada kedua sisi AC dan DC, karena itu
dibutuhkan filter.
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS
3
2. Konverter mengkonsumsi daya reaktif.
3. Stasiun konverter relatif masih mahal.
4. Circuit breaker DC mempunyai kerugian-kerugian
dibandingkan Circuit breaker AC.
5. Tidak mudah menyadap daya pada titik sepanjang
saluran DC.
2.4.3 Stasiun Konverter
Perlengkapan utama pada stasiun konverter atau
gardu induk HVDC adalah valve thyristor , yang
ditempatkan dalam gedung (valve hall). Transformator
konverter diperlukan untuk menghubungkan konverter ke
jaringan AC.
Gambar 2.6 Stasiun Konverter HVDC
2.5 Kabel Laut
Fungsi utama kabel laut adalah untuk menyalurkan
energi listrik ke pusat beban melalui laut. Dalam penyaluran
akan timbul rugi-rugi. Hal ini menuntut kemampuan kabel
untuk mengurangi panas secepat mungkin. Kemampuan
kabel untuk menghilangkan panas tergantung pada
pemilihan jenis kabel dan instalasinya.
2.5.1 Jenis Kabel Laut
Berdasarkan isolasi atau pendinginnya, kabel laut
ada beberapa macam yaitu :
1. Kabel laut berisolasi kertas diimpregnansi.
2. Kabel laut berisolasi minyak.
3. Kabel laut berisolasi gas.
4. Kabel laut dengan isolasi extruded dielektrik.
5.
2.5.1.1 Kabel Laut Isolasi Kertas Diimpregnansi
Bahan isolasi adalah kertas yang diimpregnansi
dengan kompon pekat (senyawa zat polyisobutlene dengan
minyak). Kabel ini didesain berbentuk oval untuk kabel laut
dengan transmisi DC.
.
2.5.1.2 Kabel Laut Isolasi Minyak
Dikenal sebagai oil filled cable. Penghantarnya
berupa hollow conductor. Minyak yang digunakan bisa
bertekanan tinggi atau rendah. Makin tinggi tekanan
minyak, kekuatan medan listrik yang bisa ditahan semakin
tinggi. Kuat medan listrik yang dapat ditahan oleh kabel
jenis ini berkisar 11-20 kV/mm untuk kertas selulosa. Kabel
jenis ini banyak digunakan untuk saluran transmisi tegangan
ekstra tinggi bahkan sampai tegangan 750 kV.
2.5.2 Isolasi
Isolasi listrik pada kabel adalah bahan yang
memisahkan muatan listrik pada suatu penghantar atau
memisahkan penghantar yang satu dengan penghantar yang
lainnya secara kontinyu. Isolasi kabel tenaga merupakan
bagian terbesar dari biaya yang diperlukan. Isolasi adalah
bahan yang dapat memisahkan secara elektrik dua buah
penghantar yang berdekatan sehingga tidak terjadi lompatan
api. Kualitas isolasi bisa turun karena pengaruh luar seperti
kelembaban, oksidasi dan lain-lain.
Pada kabel laut, isolasi yang dipakai adalah isolasi
kertas dan sintetis yang dikombinasi dengan minyak atau
gas. Isolasi kertas yang digunakan adalah kertas yang
diimpregnansi dengan minyak atau minyak yang diresapi
dengan gas
2.6 Gas Alam
2.6.1 Pembentukan Gas Alam
Gas alam adalah bahan bakar fosil berbentuk gas
yang terutama terdiri dari metana CH4, seperti juga minyak
bumi merupakan senyawa hidrokarbon (CnH2n+2) yang
terdiri dari campuran beberapa macam gas hidrokarbon
yang mudah terbakar dan non-hidrokarbon seperti N2, CO2,
H2S dan gas mulia seperti He dan Ar, terdapat pula uap air
dan pasir. Umumnya gas yang terbentuk sebagian besar dari
metan CH4, dan dapat juga termasuk etan C2H6 dan propan
C3H8.
2.6.2 Penyimpanan dan Transmisi Gas Alam Metode penyimpanan gas alam dilakukan dengan
Natural Gas Underground Storage, yakni suatu ruangan
raksasa di bawah tanah yang lazim disebut sebagai salt
dome yakni kubah-kubah dibawah tanah.
Pada dasarnya sistem transportasi gas alam meliputi :
1. Transportasi melalui pipa salur.
2. Transportasi dalam bentuk Liquefied Natural Gas
(LNG) dengan kapal tanker LNG untuk pengangkutan
jarak jauh.
3. Transportasi dalam bentuk Compressed Natural Gas
(CNG), baik didaratan dengan road tanker maupun
dengan kapal tanker CNG di laut, untuk jarak dekat dan
menengah (antar pulau).
2.6.3 Peralatan Utama Transmisi Gas
Transmisi gas membutuhkan peralatan utama seperti :
1. Pipa Gas
Pipa gas adalah alat transportasi gas alam yang berguna
untuk menyalurkan gas dari sumber hingga menuju
pelanggan. Pipa gas mempunyai faktor keamanan yang
cukup baik serta ekonomis. Pipa gas ini akan sesuai
dengan kapasitasnya, bila didesain dengan optimal
diameter dan ketebalannya.
2. Kompressor
Kompressor adalah mesin untuk menempatkan udara
atau gas. Kompresor udara biasanya mengisap udara
dari atmofsir. Namun ada pula yang mengisap udara
atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan
atmofsir. Dalam hal ini kompressor bertujuan untuk
mendorong aliran gas yang berada di dalam pipa gas.