TUGAS AKHIR RE 1599 STUDI PEMANFAATAN TINJA GAJAH UNTUK GENERATOR LISTRIK BIOGAS DI BALI SAFARI & MARINE PARK KABUPATEN GIANYAR - BALI I Made Agus Adi Mertha NRP 2205 100 012 Dosen Pembimbing Ir. Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng Ir. Teguh Yuwono JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
FINAL PROJECT RE 1599 STUDY ANALYSE EXPLOITING ELEPHANT FECES FOR BIOGAS GENERATOR IN BALI SAFARI & MARINE PARK GIANYAR - BALI I Made Agus Adi Mertha NRP 2205 100 012 Advisor Lecturer Ir. Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng Ir. Teguh Yuwono ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT Faculty of Industrial Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009
STUDI PEMANFAATAN TINJA GAJAH UNTUK GENERATOR LISTRIK BIOGAS DI BALI SAFARI & MARINE PARK KABUPATEN GIANYAR-BALI TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Menyetujui : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir.Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng NIP. 130 520 749 Ir.Teguh yuwono NIP. 130 604 244 SURABAYA AGUSTUS, 2009
ABSTRAK Judul Penelitian : Studi Pemanfaatan Tinja Gajah Untuk Generator Listrik Biogas di Bali Safari & Marine Park Gianyar-Bali Oleh : I Made Agus Adi Mertha Beberapa tahun terakhir ini energi merupakan persoalan yang krusial didunia. Peningkatan permintaan energi yang disebabkan oleh pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadangan minyak dunia serta permasalahan emisi dari bahan bakar fosil menyebabkan sangat perlu adanya konversi energi dari non-renewable energy menjadi renewable energi. Untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak pemerintah telah menerbitkan Peraturan presiden republik Indonesia nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak. Kebijakan tersebut menekankan pada sumber daya yang dapat diperbaharui sebagai altenatif pengganti bahan bakar minyak. Pada Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai potensi biogas sebagai pembangkit di Kabupaten Gianyar. Berdasarkan hasil analisis, biogas dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif terbarukan yang sesuai jika diterapkan di Kabuaten Gianyar. Kata kunci: Biogas,Tinja Gajah,Energi Terbarukan
ABSTRACT Final Project : Study Analyse Exploiting Elephant Feces For Biogas Generator in Bali Safari & Marine Park, Gianyar Bali By : I Made Agus Adi Mertha The last few years, the energy is a worldwide crucial issue. Increased energy demand caused by population growth and decreasing source of world oil reserves, and emission problems of fossil fuels cause need energy conversion from non-renewable energy to renewable energy. To reduce dependence on fuel oil, the government has issued a presidential republic Indonesia regulation number 5 of 2006 on national energy policy to develop alternative energy sources as a substitute for fuel oil. Policy emphasis on resources that can be updated as altenative replacement of fuel oil. This final project will be discussed the biogas potential for power plants in the Gianyar. Based on the results of the analysis, biogas can be used as an alternative renewable energy source appropriate if applied to the Gianyar. Key words : Biogas, Elephant feces, Renewable Energy
KATA PENGANTAR Puji syukur sebesar-besarnya kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan kasihnya saya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul : STUDI PEMANFAATAN TINJA GAJAH UNTUK GENERATOR LISTRIK BIOGAS DI BALI SAFARI & MARINE PARK KABUPATEN GIANYAR-BALI Tujuan utama penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan jenjang pendidikan pada Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Besar harapan penulis bahwa buku tugas akhir ini dapat memberikan informasi dan manfaat bagi pembacanya. Dan semoga Tuhan Yang Maha Esa memberkati kita semua. Surabaya, Agustus 2009 Penulis iii
UCAPAN TERIMA KASIH Dalam kesempatan ini penulis dengan tulus menyampaikan penghargaan dan rasa terima kasih sedalam-dalamnya kepada semua pihak yang telah membantu, khususnya kepada: 1. Bapak Ir. Syariffuddin Mahmudsyah, M.Eng dan Bapak Ir. Teguh Yuwono selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing saya dalam tugas akhir ini dan yang telah memberikan begitu banyak bantuan dan perhatian kepada saya serta atas kesabarannya dalam memberikan bimbingan serta masukan masukan selama berkuliah di Teknik Elektro ITS. 2. Bapak I Made Sukaria selaku Manager PT.PLN(Persero) AJ Bali Timur UJ Gianyar,Bapak I Nyoman Bagia Mertha selaku Karyawan PT.PLN(Persero) Distribusi Bali bagian Distribusi serta karyawan dan staf Bali Safari & Marine Park Gianyar yang telah memberikan banyak data dan informasi mengenai kondisi kelistrikan Bali khususnya Gianyar. Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas segala budi baik mereka dengan kebaikan dan senantiasa menaungi mereka dengan kasih-nya. Surabaya, Agustus 2009 v
DAFTAR ISI Halaman Judul Lembar Pengesahan Abstrak Abstract Kata Pengantar Ucapan Terimakasih Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Kajian Pustaka 1.3 Permasalahan 1.4 Tujuan 1.5 Metodologi 1.6 Sistematika Pembahasan 1.7 Relevansi Bab II Teori Dasar Pemanfaatan Biogas di Gianyar-Bali 2.1 Perencanaan Sistem Tenaga Listrik 2.2 Perkiraaan Kebutuhan Energi Listrik di Indonesia 2.2.1 Potensi Sumber Energi Primer Nasional 2.2.2 Potensi Sumber Daya Energi 2.3 Konversi Energi Potensial Bahan Bakar Menjadi Energi Listrik 2.3.1 Minyak Bumi 2.3.2 Gas alam 2.3.3 Batubara 2.3.3.1 Produksi dan Pemakaian Batubara 2.4 Biogas Sebagai Sumber Energi 2.4.1 Sistem Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Biogas 2.5 Biaya Pembangkitan Tenaga Listrik 2.5.1 Biaya Modal (Capital Cost) 2.5.2 Biaya Bahan Bakar (Fuel Cost) 2.5.3 Biaya Operasional dan Pemeliharaan i iii v vii ix xi xv xvii 1 1 1 2 3 3 4 5 7 7 8 9 9 10 10 12 14 15 16 18 19 20 20 21 xi
2.5.4 Umur Ekonomis dan Diskon 2.5.5 Faktor Manfaat 2.6 Metode Peramalan Kebutuhan Energi Listrik 2.7 Model Peramalan Dengan DKL 3.01 2.7.1 Sektor Rumah Tangga 2.7.1.1 Penduduk 2.7.1.2 Jumlah Penghuni Untuk Setiap Rumah 2.7.1.3 Pelanggan Rumah Tangga 2.7.1.4 Rasio Elektrifikasi 2.7.1.5 Daya Tersambung Rumah Tangga 2.7.1.6 Konsumsi Energi Sektor Rumah Tangga 2.7.2 Sektor Komersial 2.7.2.1 Pelanggan Komersial 2.7.2.2 Daya Tersambung 2.7.2.3 Konsumsi Energi 2.7.3 Sektor Publik 2.7.3.1 Pelanggan Publik 2.7.3.2 Daya Tersambung 2.7.3.3 Konsumsi Energi 2.7.4 Sektor Industri 2.7.4.1 Pelanggan Industri 2.7.4.2 Daya Tersambung Industri 2.7.4.3 Konsumsi Energi Sektor Industri 2.8 Energi Produksi 2.9 Beban Puncak Bab III Sistem Ketenagalistrikan Di Pulau Bali 3.1 Sekilas mengenai Pulau Bali 3.2 Perkembangan Penduduk 3.3 Perekonomian 3.4 Sekilas Gianyar 3.5 Data Ketenagalistrikan Bali 3.5.1 Sistem Ketenagalistrikan Bali 3.5.2 Sistem Pembangkit 3.5.3 Pembangkit Listrik Untuk Kepentingan Sendiri 3.5.4 Transmisi dan Gardu Induk 3.5.5 Wilayah Pelayanan Ketenagalistrikan Bali 3.5.6 Karakteristik Konsumen 3.5.7 Rasio Elektrifikasi dan Listrik Pedesaan 3.6 Potensi dan Pasokan Energi Primer untuk Pembangkit Listrik di Bali xii 21 21 21 22 22 22 22 22 23 23 24 25 25 25 25 25 25 26 26 26 26 26 27 28 28 29 29 32 33 36 37 37 39 41 42 44 45 48 49
3.6.1 Potensi Energi Primer 3.6.2 Potensi Sumber Energi Primer di Pulau Bali 3.6.2.1 Potensi Air 3.6.2.2 Potensi Panas Bumi 3.6.2.3 Potensi Energi Surya 3.6.2.4 Potensi Biomassa 3.6.2.5 Potensi Energi Angin Bab IV Analisa Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Biogas 4.1 Kondisi Eksisting Ketenagalistrikan di Bali Saat ini 4.1.1 Permintaan Tenaga Listrik 4.1.2 Pasokan Energi Listrik Bali 4.2 Prakiraan Kebutuhan dan Ketersediaan Tenaga Listrik 4.2.1 Asumsi Makroekonomi 4.2.2 Pertumbuhan Penduduk 4.2.3Prakiraan Kebutuhan Tenaga Listrik Daerah Bali Sampai Tahun 2017 4.2.3.1 Pelanggan Rumah Tangga 4.2.3.2 Pelanggan Bisnis (Komersial) 4.2.3.3 Pelanggan Industri 4.2.3.4 Pelanggan Publik 4.2.3.5 Perhitungan Total Kebutuhan Energi Listrik 4.3 Analisa Human Development Indeks dengan Energi dan Ketenagalistrikan 4.3.1 Human Development Indeks di Indonesia 4.3.2 Human Development Indeks Propinsi Bali dan Kabupaten Gianyar 4.3.3 Hubungan IPM dengan Sektor Energi dan Ketenagalistrikan 4.4. Biogas Untuk Generator Listrik 4.4.1 Biogas sebagai sumber Energi Terbarukan 4.4.2 Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Biogas 4.4.2.1 Reaktor Biogas (Digester) 4.4.2.2 Generator Biogas 4.5 Analisa Pembangunan Pembangkit dari Aspek Ekonomi 4.5.1 Perhitungan Biaya Pembangkit Energi Listrik 4.5.2.1 Perhitungan Biaya Modal 4.5.2.2 Perhitungan Biaya Operasi dan Perawatan 4.5.2.3 Perhitungan Biaya Pembangkitan Total 4.5.2.4 Kemampuan Daya Beli Energi Listrik Masyarakat xiii 49 50 50 52 54 55 57 61 62 63 64 64 64 65 65 66 68 70 71 73 76 76 79 81 82 82 85 86 89 93 93 94 96 96 98
4.5.2.5 Pendapatan Pertahun 4.5.2.6 Nilai Awal Proyek 4.5.2.7 Laba Investasi (Return of Investment) 4.5.2.8 Clean Development Mechanism 4.3 Analisa Pembangunan Pembangkit Ditinjau dari Aspek Lingkungan 4.3.1 Tahap Pra Konstruksi 4.3.2 Tahap Konstruksi 4.3.3 Tahap Operasi 4.3.4 Tahap Pasca Operasi 4.4 Analisa Keputusan 4.4.1 Analisa Keputusan dalam Penggunaan Energi Terbarukan Bab V Penutup 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 100 100 103 105 106 106 106 107 107 107 108 111 111 112 113 xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Metode Analisis Beberapa Proses Konversi untuk Pemanfaatan Batubara Alur Pembangkit Listrik Tenaga Biogas Peta Bali Kondisi Sosial Ekonomi dan Ketenagalistrikan Bali Peta Potensi Sumber Daya Panas Bumi Indonesia Alur Analisa Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Biogas Alur peramalan DKL 3.01 Bagan PenyusuN IPM dan Komponennya Pembagian Kuandran Menurut IPM dan Reduksi shortfall Instalasi Pembangkit biogas Jenis Digester Kubah Tetap Jenis Digester Floating Drum Jenis Digester Balon Generator Biogas 4 16 19 30 51 56 61 66 77 78 85 86 87 88 90 xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 3.9 Tabel 3.10 Table 3.11 Tabel 3.12 Tabel 3.13 Tabel 3.14 Tabel 3.15 Tabel 3.16 Tabel 3.17 Tabel 3.18 Tabel 3.19 Tabel 3.20 Tabel 3.21 Tabel 3.22 Tabel 3.23 Tabel 3.24 Potensi Sumber Energi Primer di Indonesia Batas-batas Untuk klasifikasi Bahan Bakar Padat Menurut WEC Luas Wilayah Kabupaten di Propinsi Bali Kabupaten,Jumlah kecamatan,jumlah desa,dan jumlah banjar di Bali Jumlah Penduduk Bali Menurut Jenis Kelamin dan Kepadatan Penduduk Laju Pertumbuhan PDRB Bali atas Dasar Harga Konstan 1993 Menurut Lapangan Usaha Tahun 1998 2002 (%) Beberapa Indikator Agregatif PDRB Bali Tahun 1998-2002 Kontribusi Sektor Listrik Terhadap Total PDRB Jumlah Penduduk tiap kecamatan di kabupaten Gianyar Pembangkit Terpasang Sistem Bali Pembangkit Terpasang Sistem Isolated Data Captive Power Provinsi Bali Sampai dengan Desember 2003 Gardu Induk dan Kapasitas Terpasang Perkembangan Sarana Penyaluran Tenaga Listrik Jumlah pelanggan Per Kelompok Pelanggan Tahun 1999-2006 Pemakaian Listrik Persektor pada Tahun 2000 Pemakaian Listrik Persektor pada Tahun 2001 Pemakaian Listrik Persektor pada Tahun 2002 Pemakaian Listrik Persektor pada Tahun 2003 Pemakaian Listrik Persektor pada Tahun 2004 Pemakaian Listrik Persektor pada Tahun 2005 Pemakaian Listrik Persektor pada Tahun 2006 Neraca Daya (MW) Perkembangan Ratio Elektrifikasi Bali Tahun 2000-2005 Potensi PLTA di Bali Data Sumur Landaian Suhu dan Sumur Uji Produksi xvii 10 15 30 31 32 34 35 36 37 40 41 42 43 44 45 46 46 46 47 47 47 48 48 49 52 53
Tabel 3.25 Tabel 3.26 Tabel 3.27 Tabel 3.28 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Tabel 4.13 Tabel 4.14 Tabel 4.15 Tabel 4.16 Tabel 4.17 Tabel 4.18 Tabel 4.19 Tabel 4.20 Tabel 4.21 Tabel 4.22 Tabel 4.23 Tabel 4.24 Rata-rata Potensi Energi Matahari di Provinsi Bali Prediksi Jumlah Sampah Perhari di TPA Suwung Data Kecepatan Angin di Desa Klumpu dan Seraya Timur Kecepatan Angin Rata-rata Komposisi Beban pada Tahun 2007 Pertumbuhan Energi Listrik 6 Tahun Terakhir Komposisi Pelanggan dan energi listrik per sektor Pelanggan pada Tahun 2007 Kapasitas Terpasang dan Daya Mampu Pembangkit Sistem Bali Tahun 2007 Pertumbuhan Penduduk Sampai Tahun 2017 Proyeksi Konsumsi Energi Listrik Pelanggan Rumah Tangga Proyeksi Konsumsi Energi Listrik Pelanggan Bisnis Proyeksi Konsumsi Energi Listrik Pelanggan Industri Proyeksi Konsumsi Energi Listrik Pelanggan Publik Proyeksi Konsumsi Energi Listrik per kelompok Pelanggan Data Input beban Puncak, Rasio Elektrifikasi dan Produksi Energi Bali Beban Puncak Bali Tahun 2007-2017 Neraca Daya Indeks Pembangunan Manusia di Bali 2005-2006 Nilai Komponen IPM Gianyar 2003-2007 Komposisi Biogas Rasio C/N dari Beberapa Bahan Anorganic Kesetaraan Biogas dengan Sumber Energi Lain Konversi Biogas dan Penggunaannya Kandungan Bahan Kering dan Volume Gas yang Dihasilkan Tiap Jenis Kotoran Populasi Kabupaten Gianyar Energi yang Dihasilkan Tiap Jenis Kotoran Biaya Investasi Pembangkitan Listrik Tenaga Biogas Perbandingan Biaya O&M berdasarkan Power source xviii 54 55 58 59 62 63 63 64 65 68 69 71 72 73 74 74 75 80 80 83 84 85 91 91 92 93 94 96
Tabel 4.25 Tabel 4.26 Tabel 4.27 Perhitungan Biaya Dengan Suku Bunga 6%,9%,dan 12% Net Present Value (Milyar) PLT Biogas 10 kw Return of Investment (%) PLT Biogas 10 kw 98 102 105 xix