DESAIN KONSEPTUAL DAN POLA OPERASI KAPAL CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) UNTUK MENDUKUNG PEMBANGUNAN PLTG DI PULAU BAWEAN

Transkripsi

1 DESAIN KONSEPTUAL DAN POLA OPERASI KAPAL CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) UNTUK MENDUKUNG PEMBANGUNAN PLTG DI PULAU BAWEAN Oleh: Yudiyana Dosen Pembimbing: Ir. Murdjito, M.Sc.Eng Irwan Tri Yunianto S.T.,M.T

2 LATAR BELAKANG Kondisi Kelistrikan P. Bawean 40% warga Pulau Bawean belum mendapatkan listrik Pasokan utama dari PLTD milik PT PJB 1x1 MW dan 3x1 MW milik swasta No Pemilik Jenis Nama Proyek Kapasitas (MW) COD Status 1 PLN PLTU Paiton 660, On going 2 PLN PLTU Pacitan 630, On going 3 PLN PLTU Tanjung Awamawar 350, On going 4 PLN PLTG Bawean 3, Rencana 5 PLN PLTA Kalkonto 62, Rencana 6 PLN PLTA Kesamben 37, Rencana 7 PLN PLTGU Tuban Cepu 750, Rencana 8 PLN PS Gandulu PS 500, Rencana 9 Swasta PLTU Paiton x exp 815, On going 10 Swasta PLTM Androkan 0, Rencana (Sumber : RUPTL PT PLN (Persero) ) 11 Swasta PLTU Madura 400, Rencana 12 Swasta PLTP Argopuro 110, Rencana 13 Swasta PLTP Ijen 55, Rencana 14 Swasta PLTP Arjuno 55, Rencana Celah Studi Rencana pembangunan PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas) Perencanaan angkutan gas untuk memasok PLTG

3 RUMUSAN MASALAH 1. Berapa jumlah permintaan gas untuk pengoperasian PLTG di Bawean? 2. Bagaimana menentukan pola transportasi gas untuk PLTG di Bawean? 3. Bagaimana menentukan ukuran kapal dan desain konseptualnya yang sesuai dengan pola transportasi gas untuk PLTG di Bawean?

4 TUJUAN PENELITIAN 1. Mengidentifikasi jumlah permintaan gas untuk pengoperasian PLTG di Bawean 2. Mengidentifikasi pola transportasi gas untuk PLTG di Bawean 3. Mengidentifikasi ukuran kapal dan desain konseptualnya yang sesuai dengan pola transportasi gas untuk PLTG di Bawean

5 MANFAAT PENELITIAN Manfaat dari tugas akhir ini adalah hasil dari tugas akhir ini dapat digunakan sebagai alat pengambil keputusan dalam pengangkutan gas untuk pengoperasian PLTG di Bawean

6 BATASAN MASALAH 1. Objek penelitian adalah PLTG 3x1 MW di Bawean yang masih dalam tahap perencanaan 2. Detail pembangunan PLTG tidak dibahas 3. Angkutan ditentukan berupa CNG (Compressed Natural Gas) 4. Sumber gas ditentukan berasal dari Gresik 5. Perencanaan kapal hanya desain konseptual 6. Rules mengikuti aturan angkutan dangerous cargo dan aturan angkutan gas internasional

7 METODOLOGI PENELITIAN

8 METODOLOGI PENELITIAN

9 Proyeksi Jumlah Penduduk P. Bawean Tahun Jumlah Penduduk (Jiwa) Laju Pertumbuhan % ,2% ,1% ,1% ,1% ,4% ,4% ,4% ,2% ,1% Rata Rata 1,43% (Sumber : Statistik BPS Jatim 2013) Accuracy Measures Exponential growth Linear MAPE 1% 1% MAD MSD Rata-rata laju pertumbuhan penduduk 10 tahun terakhir adalah 1,43%. Dari hasil proyeksi jumlah penduduk Pulau Bawean pada tahun 2032 menjadi jiwa.

10 Proyeksi PDRB Kab. Gresik Tahun PDRB (Milyar Rp) Laju Pertumbuhan PDRB % % % % % % % % % % Rata Rata 12,15% (Sumber : Statistik BPS Jatim 2013) Accuracy Measures Linear Exponential growth MAPE 9% 3% MAD MSD Rata-rata laju pertumbuhan PDRB 10 tahun terakhir adalah 12,15%. Dari hasil proyeksi PDRB Kab Gresik pada tahun 2032 menjadi jiwa.

11 Proyeksi Konsumsi Listrik P. Bawean Tahun RT (MWh) Bisnis (MWh) Industri (MWh) Publik (MWh) Total (MWh) Konsumsi Listrik(Mwh) x Konsumsi Listrik Tahun Proyeksi Kons. Listrik Proyeksi konsumsi listrik dilakukan dengan memproyeksikan konsumsi listrik tiap sektor. Tahun 2032 total konsumsi listrik Pulau Bawean diproyeksikan sebesar Mwh

12 Estimasi Kebutuhan Gas PLTG Bawean Estimasi Konsumsi Gas PLTG 1 x 4 MW di Bawean Item Besar Satuan Kapasitas Pembangkit 3 MW RUPTL Faktor Kapasitas 0,87 (PLTG = 85% - 90%); (PLTU= 60% - 80%) Jam Operasi 24 jm/hr jm/th Nilai Kalor Gas Kcal/MMscf RUPTL SFC 0,0151 MMscf/kWh (PJB-statistik 2006 sd 2010) Produksi Energi Listrrik Mwh/th (Kapasitas x jam operasi x faktor kapasitas) 63 MWh/hr Total Konsumsi Gas per hari 0,944 MMscf/hr (Kons. Gas = Daya pembangkit x Faktor kaps x SFC x Ja Total Konsumsi Gas per tahun 344,48 MMscf/th Safety Stock 42,47 MMscf Safety stock 45 hari Total Kebutuhan Gas 386,95 MMscf/th Konversi satuan Item Besar Satuan Demand Gas ft3/th 1 MMscf = ft m3/th 1 ft3 = 0, m ,95 ton/th Massa jenis CNG = 0,679 kg/m TEUs/th 1 TEUs = 2,87 ton CNG Kebutuhan gas untuk operasi PLTG 3x1 MW di Bawean adalah 368,95 MMscf per tahun atau setara dengan TEUs per tahun.

13 Perencanaan Rute 80 nm Pelabuhan Sangkapura - Bawean Pelabuhan Asal => Terminal PT PJB - Gresik Pelabuhan Tujuan => Pelabuhan Sangkapura - Bawean Jarak => 80 nm Terminal PJB - Gresik

14 Identifikasi Moda Angkutan Container 4 Jenis alternatif angkutan container CNG : 1. SCPB (Self Propelled Container Barge) 2. SPCB Geared (Self Unloading-Self Propelled Container Barge) 3. Tongkang (Tow-Barge) 4. LCT (Landing Craft Tank)

15 Analisis Biaya Biaya Kapal Capital Cost Operasional Cost Voyage Cost C/H Cost Investasi SDM/Crew Maintenace & Repair Persediaan Asuransi Administrasi/Overhead Bahan Bakar Kepalabuahanan Biaya Bongkar - Muat Biaya Insfrastruktur Capital Cost Operasional Cost Investasi SDM/Karyawan Perawatan Administrasi/overhead Komponen biaya investasi kapal: Biaya Baja lambung : dimensi kapal berat badan kapal Biaya Baja Lambung Biaya mesin : Dimensi + kecepatan Hambatan Daya mesin Biaya mesin Biaya Perlengkapan : jenis kapal perlengkapan (alat B/M) Biaya perlengkapan Komponen biaya investasi Insfrastruktur: Biaya Pengadaan Alat Bongkar Muat Biaya Pengadaan Truk dan container CNG Biaya Lahan penumpukan container CNG serta kantor

16 Model Optimasi Payload Batasan (constrain) 1. Batasan (Constrain) a) Batasan Sarat T kapal 0, 9 T pelabuhan Dimana : T kapal T pelabuhan = sarat kapal (m) = sarat pelabuhan asal dan tujuan (m) b) Batasan Jumlah Muatan Q ij D i Dimana: Q ij = Jumlah gas yang diangkut (supply) dari i ke j (TEUs/tahun) D j = Jumlah demand gas dititik j (TEUS/tahun) b) Batasan Jumlah Muatan Vmin Vs Vmax Dimana: Vs = Kecepatan dinas kapal (knot) Vmin = Kecepatan dinas minimal kapal pembanding (knot) Vmax = Kecepatan dinas maksimal kapal pembanding (knot)

17 Model Optimasi Payload Batasan (constrain) - lanjutan c) Batasan waktu operasi kapal Top Cdays Top Cdays TRT RTD = TRT x RTD = T Docking - Gelombang = St + Pt = D Q Dimana : Top Cdays Q T TRT RTD St Pt = waktu operasi kapal (hari/tahun) = jumlah hari efektif kapal (hari/tahun) = payload kapal (TEUs) = jumlah hari dalam setahun (hari) = waktu sekali round trip kapal (hari) = jumlah trip (kali/tahun) = waktu berlayar (hari) = waktu pelabuhan (hari)

18 Model Optimasi Payload Variabel Perubah dan Fungsi Tujuan 2. Variabel Perubah (Changing Variable) Payload Kapal (TEUs) Kecepatan Dinas (Knot) Jumlah Armada (Unit) 3. Fungsi Tujuan min u = f=n i=1 Cc i + Vc i + Oc i + Ic i Q i dimana: u Cci Vci Oci Ici Qi = Unit biaya pengangkutan gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/TEUs) = Capital cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Voyage cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Operational cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Infrastructure cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Jumlah gas yang diangkut gas untuk periode ke i hingga ke n (TEUs/tahun)

19 Model Optimasi Payload Input pada proses optimasi (contoh pada moda SPCB-Geared) Item Unit Value Kebutuhan Gas setahun TEUs Kecepatan Bongkar Muat box/hour 20 Commision Days Hari 190 Sarat pelabuhan Asal m 8 Sarat pelabuhan Tujuan m 6 Radius pelayaran n mile 80 Besarnya bunga % / tahun 13% Debt % 80,0% Currency (nilai tukar)

20 Loan Biaya Infrastru ktur Biaya Kapal Dimensi Kapal Model Optimasi Payload Kalkulasi variabel-variabel turunan pada proses optimasi (contoh pada moda SPCB-Geared) Operasi Kapal Item Unit Value Kapasitas Payload Ton 584 Panjang L m 54,34 Lebar B m 8,97 Tinggi H m 4,20 Sarat T m 2,99 Waktu trip TRT hari 2 Round Trip RTD pertahun 93 Capital Cost Operating Cost Voyage Cost Biaya Insfrastruktur Hull Rupiah Rp Machinery (ME,AE) Rupiah Rp Hull Outfitting Rupiah Rp Non weight cost Rupiah Rp Capital Cost Total Rupiah Rp Gaji crew + Insentif Rupiah/tahun Rp Reparasi dan perawatan Rupiah/tahun Rp Store and Lubricants Rupiah/tahun Rp Insurance Rupiah/tahun Rp Operational Cost Total Rupiah/tahun Rp Biaya MFO Rupiah/tahun Pertama Rp Biaya MDO Rupiah/tahun Pertama Rp Biaya Pelabuhan Rupiah/tahun Rp Voyage Cost Total Rupiah/tahun Pertama Rp Investasi Rupiah Rp Operasional dan Perawatan Rupiah/tahun Rp Infrastruktur Cost Total Rupiah Rp Loan Repayment Ship + Insfrastruktur Rupiah/tahun Rp Hasil perhitungan variabel turunan untuk moda SPCB-Geared, untuk moda lainnya dengan cara yang sama

21 Objictive Function Changing Variable Constraint Model Optimasi Payload Hasil Perhitungan Optimasi (contoh pada SPCB) Item Min Value Max Remark Sarat 2,99 6 Accepted Hari Operasi Accepted Demand Accepted Kecepatan 8,00 8,00 12,00 Accepted Item Unit Value Initial Value Kecepatan m 8 8 Payload TEUs Jumlah Armada Unit 1 4 Unit Cost Total Biaya Rupiah/tahun pertama Rp Muatan terangkut TEUs Unit Cost Tahun Pertam Rp/TEUs Rp Hasil perhitungan optimasi payload untuk moda SPCB-Geared, untuk moda lainnya dengan cara yang sama

22 Model Optimasi Payload Rekapitulasi Optimasi Seluruh Moda Moda Angkut SPCB SPCB- Geared Tongkang Kecepatan Trip Per Year Kali Kapasitas Angkut (Payload) Box DWT ton LCT Hasil optimasi payload setiap moda, output berupa payload, kecepatan dan jumlah armada optimal

23 Model Optimasi Payload Perbandingan Unit Cost Setiap Moda Solusi termurah adalah moda SPCB- Geared dengan unit biaya sebesar Rp per TEUs. Moda Terpilih Jenis : SPCB - Geared Payload : 28 TEUs Kecepatan : 8 knot Alternatif Payload Vs (knot) Jumlah Armada Unit Cost (Rp/TEUs) Moda (TEUs) (unit) SPCB SPCB - Geared Tongkang LCT Termurah

24 Model Optimasi Desain Konseptual Batasan (Constrain) Stabilitas Dimana : MG 0 Ls 30 ФLs max Ld 30 Ld 40 GZ = Jarak metasenter ke pusat beban pada sudut 0 0 (m) = Lengan statis pada sudut oleng >30 0 (m) = Sudut kemiringan pada Ls maksimum (deg) = Lengan dinamis pada 30 0 (m.rad) = Lengan dinamis pada 40 0 (m.rad) = Luas Kurva GZ antara (m.rad)

25 Model Optimasi Desain Konseptual Batasan (Constrain) Displacement Dimana : w = Berat kapal kondisi muatan penuh (ton) = Displacement kapal (ton) Trim Dimana :T Ta Tf = Sarat kapal kondisi muatan penuh (m) = Sarat buritan (m) = Sarat haluan (m) Kapasitas (Payload) Dimana :P Hc = Payload = Kapasitas muat kapal

26 Model Optimasi Desain Konseptual Variabel Perubah dan Fungsi Tujuan Variabel Peubah (Changing Variable) Panjang (Lpp) Lebar (B) Tinggi (H) Sarat (T) Fungsi Tujuan min u = f=n i=1 Cc i + Vc i + Oc i + Ic i Q i dimana: u Cci Vci Oci Ici Qi = Unit biaya pengangkutan gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/TEUs) = Capital cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Voyage cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Operational cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Infrastructure cost gas untuk periode ke i hingga ke n (Rp/tahun) = Jumlah gas yang diangkut gas untuk periode ke i hingga ke n (TEUs/tahun)

27 Model Optimasi Desain Konseptual Hasil Optimasi Desain Konseptual Kesesuaian Teknis Syarat Teknis Item Unit Min Value Max Remark Froude Number Fn = V/(g*Lpp) 0.5 0,20 0,22 Accepted Stabilitas MG pada sudut oleng 0 0 m 0,15 1,22 Accepted Lengan statis pada sudut oleng >30 0 m 0,2 2,92 Accepted Sudut kemiringan pada Ls maksimum deg 25 42,02 Accepted Lengan dinamis pada 30 0 m.rad 0,055 0,38 Accepted Lengan dinamis pada 40 0 m.rad 0,09 0,61 Accepted Luas Kurva GZ antara m.rad 0,03 0,23 Accepted Freeboard Fs m 488, Accepted Displacement Koreksi displacement % -0,50% -0,50% 0,50% Accepted Trim Selisih Trim % 0% 0,88% 1,00% Accepted Kondisi Trim trim buritan Accepted Kapasitas Payload % 100% 106,68% 110% Accepted 3,99 5,23 6,74 Accepted Rasio 8,61 10,44 15,47 Accepted 2,00 2,00 2,82 Accepted 2,81 3,04 3,73 Accepted

28 Model Optimasi Desain Konseptual Hasil Optimasi Desain Konseptual Ukuran Utama Optimum Item Unit Min Value Max Remark Length m 38,75 44,47 67,00 Accepted Breadht m 8,50 8,50 14,00 Accepted Height m 3,65 4,26 5,20 Accepted Draught m 2,80 2,80 4,24 Accepted

29 Rencana Garis

30 Rencana Umum

31 Analisa Kelayakan Investasi Pemasukan dan Pengeluaran Asumsi Besar pinjaman =80% total investasi Interest rate = 13% Tenor = 10 th Kenaikan Biaya = 2% per th Kenaikan Tarif = 3% per th Pemasukan per tahun Tarif angkutan container Pengeluaran per tahun : Pengembalian Pinjaman Biaya kapal dan insfrastruktur Terjadi penurunan pengeluaran pada tahun ke- 11 disebabkan oleh masa pengembalian pinjaman berakhir.

32 Analisa Kelayakan Investasi Aliran Kas Asumsi Besar pinjaman =80% total investasi Interest rate = 13% Tenor = 10 th Kenaikan Biaya = 3% per th Kenaikan Harga Jual = 2% per th Break even point tahun ke-9

33 Analisa Kelayakan Investasi Hasil Perhitungan Investment Criteria Value Min Criteria Present Worth (PW atau NPV) J Rp ,96 0 Ok Present Worth Index (NPVI) kali 1,221 0 Ok IRR % 16% 0 Ok IRR Index (IRRI = IRR / MARR) kali 1,034 0 Ok BEP from year Ok Accum Cash on BEP J Rp Ok Asumsi Besar pinjaman = 80% total investasi Interest rate = 13% Tenor = 10 th Kenaikan Biaya = 3% per th Kenaikan Harga Jual = 2% per th Kriteria kelayakan investasi: NPV IRR BEP Moda terpilih memiliki nilai kelayakan investasi dengan nilai NPV sebesar Rp. 56,20 Milyar, IRR sebesar 16% dan BEP pada tahun ke-9.

34 Analisis Sensitivitas Kelayakan Investasi Perubahan Tarif dan Kenaikan Biaya Tahunan Bentangan Perubahan Tarif 100% - 220% Bentangan kenaikan biaya 1% - 5% Kondisi terburuk : Tarif tetap 100% dan kenaikan biaya sebesar 5% per tahun. Kondisi ini menurunkan nilai NPV menjadi Rp. -22,07 Milyar Kondisi yang diharapkan : Tarif ditetapkan 200% dari tarif pasar dan kenaikan biaya sebesar 2%. Nilai NPV pada kondisi ini yaitu sebesar Rp. 56,21 Milyar. Kondisi Terbaik : Tarif ditetapkan 220% dari tarif pasaran dan kenaikan biaya sebesar 2% per tahun. Kondisi ini menghasilkan nilai NPV sebesar Rp. 70,14 Milyar.

35 Analisis Sensitivitas Kelayakan Investasi Perubahan Investasi dan Kenaikan Biaya Tahunan Pergeseran nilai investasi dari hasil perhitungan semula disebabkan karena: Biaya investasi kapal berdasarkan kurva Watson dengan basis data tahun 1993 Kurs dollar pada saat pelaksanaan proyek. Bentangan Perubahan investasi 60%-180% Bentangan kenaikan biaya 1%-5% Kondisi terburuk : biaya investasi di awal meningkat menjadi 180% dari kalkulasi awal dan kenaikan biaya sebesar 5% per tahun, nilai NPV turun menjadi Rp. -11,92 Milyar Kondisi yang diharapkan : biaya investasi tepat sebesar 100% dan kenaikan biaya sebesar 2% per tahun, maka nilai NPV menjadi Rp. 56,21 Milyar. Kondisi Terbaik : biaya investasi sebessar 60% dan kenaikan biaya sebesar 1%. Kondisi ini akan meningkatkan nilai NPV menjadi Rp. 66,56 Milyar.

36 KESIMPULAN Konsumsi Gas pada PLTG 3x1 MW di Bawean sebesar dengan 386,95 MMscf per tahun. Pola pengangkutan gas yang direncanakan untuk memenuhi kebutuhan gas PLTG 3x1 MW di Bawean adalah Pola pengangkutan dengan : Rute dari Terminal PT PJB Gresik ke Pelabuhan Sangkapura Bawean. Moda yang digunakan adalah moda SPCB-Geared yang berkapasitas angkut 28 TEUs atau setara dengan 926 DWT dengan kecepatan dinas 8 knot. Berdasarkan hasil perhitungan pola pengangkutan tersebut menghasilkan unit biaya terendah pada tahun pertama yaitu sebesar Rp per TEUs. Moda SPCB-Geared tersebut memiliki ukuran utama optimal yaitu : Lpp = 44,47 m B = 8,5 m H = 4,26 m T = 2,8 m

37 SARAN Pada penelitian ini, perancangan desain konseptual hanya dilakukan sampai pada tahap preliminary design. Oleh karena itu, perlu dilakukan studi lanjut hingga tahap basic design kapal ini sesuai dengan aturan kelas yang berlaku. Demikian juga dengan infrastruktur pendukungnya, perlu dilakukan studi lanjut terkait desain teknis sistem penerimaan gasnya. Perlun dilakukan analisis penjadwalan kapal untuk melihat kehandalan operasi. Perlu dilakukan studi lebih lanjut mengenai analisis operasioanal container CNG dikarenanakan membutuhkan prosedur dan penanganan khusus.

38 TERIMA KASIH