ENERGI TERBARUKAN SISA KELUARAN LIMBAH PADAT PENGOLAHAN KELAPA SAWIT (STUDI KASUS PERENCANAAN PEMBANGUNAN PLTBS PKS BLANGKAHAN) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada Departeman Teknik Elektro Oleh ISHAK SINAGA NIM : 060402076 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih karunia-nya dalam hidup penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: ENERGI TERBARUKAN SISA KELUARAN LIMBAH PADAT PENGOLAHAN KELAPA SAWIT (STUDI KASUS PERENCANAAN PEMBANGUNAN PLTBS PKS BLANGKAHAN) Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,. Selama menjalani pendidikan dan menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua orang tua, K. Sinaga dan D. Simarmata, kakak-kakak penulis Martina Sinaga, Wina Sinaga, adik-adik penulis Akbar Sinaga, Anju Sinaga dan lae yang selalu memberikan dukungan, doa, dan kasih sayang kepada saya. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,. 3. Bapak Rachmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,. 4. Bapak Ir. Syahrawardi dan Bapak Ir. M Natsir Amin, M.M. selaku dosen pembimbing yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas akhir ini.
5. Bapak Ir.Hendra Zulkarnain selaku dosen wali penulis atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan. 6. Seluruh Staf Pengajar dan pegawai Depatemen Teknik Elektro FT-USU. 7. Donald, Tian, Mesakh, Juandri, Kristian Ginting, Topan, Albert, Rionaldo, rekan-rekan di Teknik Elektro stambuk 2006 yang tidak bisa disebut satu persatu. 8. Septa Meriana Lumbantoruan yang juga mendoakan penulis dalam penulisan skripsi ini. 9. IMPERATIF. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini, masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis berharap agar penulisan tugas akhir ini dapat berguna dan memberikan ilmu pengetahuan bagi kita semua. Medan, Oktober 2011 Penulis ISHAK SINAGA
ABSTRAK Pada beberapa tahun belakangan ini pemerintah Indonesia membuat kebijakan dengan memberikan prioritas yang tinggi pada pemanfaatan energi terbarukan seperti panas bumi dan biomassa. Salah satu bentuk biomassa adalah dengan pemanfaatan limbah kelapa sawit. Dari kebijakan tersebut tiap pabrik kelapa sawit diharapkan mempunyai sebuah pembangkit sendiri untuk dapat memenuhi kebutuhan listrik pabrik tersebut dan dapat menghasilkan listrik hingga lebih besar dari 1 MW dan listrik yang dihasilkan oleh pembangkit tersebut dijual kepada pihak ketiga. Sebagai implemtasi studi kasus yang dipilih adalah Pabrik Kelapa Sawit (PKS) Blangkahan, Langkat milik PT.UNITED KINGDOM yang memiliki kapasitas pengolahan sebesar 30 sampai dengan 40 ton Tandan Buah Segar (TBS) per jam. Pabrik ini memiliki pasokan buah sawit yang sangat banyak sehingga jam operasi pabrik rata-rata dapat mencapai 20 jam per hari. Setiap TBS akan menghasilkan limbah padat berupa serat, cangkang, tandan kosong dan limbah cair. Pada tugas akhir ini penulis akan membahas tentang perencanaan pembangunan PLTBS (Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit) PKS Blangkahan yang diharapkan mampu menghasilkan energi sebesar 3 MW.
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR...i ABSTRAK...iii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR...vii DAFTAR TABEL...viii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang...1 1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan...2 1.3. Batasan Masalah...2 1.4. Metodologi Penulisan...3 1.5. Sistematika Penulisan...3 BAB II TEORI DASAR PEMANFAATAN BIOMASA 2.1. Energi Terbarukan...5 2.2. Energi Biomasa...6 2.2.1. Potensi Energi Biomasa di Indonesia...6 2.2.2. Energi Biomasa Sawit...9 2.3. CDM (Clean Development Mechanism)...11 2.4. Siklus Rankine...12 2.4.1. Pengertian siklus Rankine...12 2.4.2. Analisis Energi pada Siklus Rankine...14 2.5. Pembangkit Listrik Tenaga Biomasa Sawit (PLTBS)...14 2.5.1. Teori Dasar PLTBS...14
2.5.2. Peralatan Utama PLTBS...16 2.5.2.1. Boiler...16 2.5.2.2. Boiler Blowdown...16 2.5.2.3. Superheater...17 2.5.2.4. Air Pengisi Boiler...17 2.5.2.5. Turbin Uap dan Alternator...18 2.5.2.6. Feedwater Heater...19 2.5.2.7. Pengaman Ketel Uap (Boiler)...19 a. Safety Valve...19 b. Pengaman Boiler Drum Level...19 c. Pengaman Boiler Furnace...19 d. Pengaman Boiler Main Stream Temperature...20 e. Pengaman Air Flow...20 f. Pengaman Instrumen Air Pressure...20 g. Pengaman Scanner Cool Pressure...21 BAB III TEORI EKONOMI 3.1. Harga Energi Listrik...22 3.2. Biaya Modal (Capital Cost)...23 3.3. Biaya Operasional dan Perawatan...23 3.4. Biaya Bahan Bahan Bakar...24 3.5. Analisis Aspek Ekonomi...24 3.5.1. Pendapatan per Tahun (Cash In Flow)...24 3.5.2. Net Present Value (NPV)...24
3.5.3. Payback Period...25 BAB IV ANALISIS DATA 4.1. Perhitungan Ketersediaan Biomasa di PKS Blangkahan...26 4.2. Perhitungan Bahan Bakar...29 4.3. Perhitungan Boiler...30 4.4. Distribusi Uap...31 4.5. Perhitungan Turbin dan Alternator...32 4.6. Data Alat yang Digunakan...33 4.7. Perhitungan Biaya Modal...35 4.8. Biaya Bahan Bakar...38 4.9. Perhitungan Biaya Operasi dan Perawatan...38 4.10. Perhitungan Biaya Pembangkitan Total...38 4.11.Pendapatan (Cash in Flow)...39 4.12. Net Present Value...41 4.13. Payback Period...42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan...43 5.2. Saran...43 DAFTAR PUSTAKA...44 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Peta sebaran biomassa di Indonesia.....7 Siklus rankine dan grafik T (suhu) vs s (entropi)......12 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit (PLTBS)...15
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel 2.2. Potensi energi terbarukan di Indonesia...5 Potensi limbah biomasa sebagai sumber energi di Indonesia...7-8 Tabel 2.3. Kandungan kalori kelapa sawit... 11 Tabel 4.1. Potensi ketersediaan limbah...26 Tabel 4.2. Tabel 4.3. Ketersediaan limbah biomasa tiap tahun di PKS Blangkahan...27 Ketersediaan biomasa sebagai bahan bakar per tahun pada PKS Blangkahan...28 Tabel 4.4. Tabel 4.5. TKS yang dibutuhkan untuk membangkitkan listrik 3MW...29 Biaya investasi, kapasitas, tipe bahan bakar PLTBS Blangkahan...36 Tabel 4.6. Pendapatan tambahan PLTBS Blangkahan 3 MW...40 Tabel 4.7. Nilai NPV PLTBS Blangkahan...41-42