## Studi Perencanaan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Sebesar 120 MW di Blok Sarulla
B.H.M. Goldy Ompusunggu, Mahesa Ryan Pamuji, Gede Wibawa dan Kuswandi Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : gwibawa@chem-eng.its.ac.id
Abstrak—Terus  bertambahnya  jumkah  penduduk  di Indonesia  serta  semakin  majunya  industri  di  Indonesia menyebabkan  kebutuhan  listrik  Indonesia  juga  terus meningkat.  Untuk  memenuhi  kebutuhan  listrik  yang  terus meningkat ini pemanfaatan sumber energi selain fosil perlu dilakukan.  Energi  geothermal  adalah  salah  satu  energi alternatif  yang  ada  di  Indonesia.  Sumber  daya  energi geothermal  di  Indonesia  memiliki  potensi  yang  sangat besar.  Geothermal  power  plant  ini  didirikan  di  derah  Blok Sarullam  Sumatera  Utara  pada  tahun  2020.  Pabrik pembangkit  listrik  tenaga  geothermal  ini  menggunakan proses integrated combined cycle, yang merupakan teknologi paling mutakhir  dan baik diantara semua teknologi proses pembangkit  listrik  tenaga  geothermal.  Alasan  pemilihan proses  ini  adalah  kesesuaian  dari  karakteristik  sumur geothermal  dengan  syarat  dari  pengaplikasian  proses integrated  combined  cycle,  yaitu  memiliki  entalpi  yang tinggi.  Proses  ini  menggabungkan  teknologi  proses  binary cycle  dan  combined  cycle  sehingga  transfer  energinya maksimal  dan  memiliki  efisiensi  energi  yang  besar.  Selain itu, pada proses integrated combined cycle 100% dari steam yang  diambil  dari  sumur  sumber  panas  bumi  diinjeksikan kembali  ke  dalam  sumber  panas  bumi  sehingga  umur sumur  dan  reservoir  panas  bumi  dapat  berproduksi  lebih lama. Pada pabrik pembangkit listrik tenaga geothermal ini digunakan  2  jenis  turbin,  yaitu  turbin  uap  untuk  aliran fluida geothermal dan turbin gas untuk aliran working fluid iso-pentana.  Proses  geothermal  power  plant  ini  akan berlangsung  secara  kontinyu,  yaitu  24  jam/hari  dan  330 hari/tahun  dengan  perencanaan  sebagai  dengan  kapasitas produksi 124 MW/tahun dengan bahan Baku Feed dan Iso- Pentana  sebanyak  1544832  kg/jam  dan  1634544  kg/jam. Berdasarkan  analisis  ekonomi  dengan  menggunakan metode  pendekatan  discounted  cash  flow  yang  terdiri  dari perhitungan  biaya  prodiksi  dan  aliran  kas/kinerja keuangan yang telah dilakukan, menghasilkan nilai Internal Rate of Return (IRR)    13,2  %,  Pay  Back  Period  dengan 6,9 tahun dan BEP sebesar 30,9 %.
Kata Kunci—Desain Pabrik, Geothermal, Sarulla.

## I. P ENDAHULUAN
ertumbukkannya lempeng India-Asutralia dan lempeng  Eurasia  yang  memanjang  di  sebelah  barat Pulau  Sumatera  memungkinkan  terbentuknya  lokasi- lokasi  sumber  panas  bumi  yang  berkaitan  dengan gunung-gunung  api  muda.  Hal  ini  berarti  sistem  panas bumi  di  Pulau  Sumatera  umumnya  lebih  dikontrol  oleh sistem  patahan  regional  regional  yang  terkait  dengan sistem  sesar  Sumatera.  Di  Provinsi  Sumatera  Utara sendiri,  sampai  sekarang  telah  ditemukan  2  blok  panas
bumi  yang  terletak  di  Sarulla  dan  Sibayak.  Pada  tahun 1993-1998,  Unocal,  bekerjasama  dengan  PT.  Pertamina, melakukan  eksplorasi  sumber  panas  bumi  di  Blok Sarulla.  Eksplorasi  dilakukan  dengan  cara  membuat  13 sumur  eksplorasi  dan  survey  geologi,  geokimia,  serta geofisika  pada  sumur-sumur  tersebut.  Hasil  dari eksplorasi ini adalah ditemukannya 3 sumber panas bumi baru di blok Sarulla, yaitu Sibualbuali, Silangkitang, dan Namora-I-Langit,  dengan  potensi  energi  sebesar  330 Mwe untuk 30 tahun.
Dengan  potensi  energi  yang  lebih  besar  serta karakteristik  reservoir  dan  impurities  yang  lebih  baik daripada  Blok  Sibayak,  Blok  Sarulla  dipilih  sebagai lokasi  pembangunan  pabrik  pembangkit  listrik  tenaga panas  bumi.  Selain  berdasar  pada  hasil  pembandingan, faktor  lain  yang  menjadi  alasan  pemilihan  Blok  Sarulla adalah  1.  Ketersediaan  Bahan  Baku,  dimana  sumber panas  bumi  merupakan  bahan  baku  dari  pabrik pembangkit  listrik  tenaga  geothermal.  Blok  Sarulla memiliki  sumber  panas  bumi  dengan  rentang  suhu  250- 300 0 C  dan  potensi  energi  sebesar  330  Mwe  yang  dapat digunakan selama 30 tahun, 2. Karakteristik Geothermal Fluids, dengan kondisi geothermal fluids di Sarulla tidak banyak  mengandung  H 2 S,  hal  ini  menunjukkan  bahwa resiko  korosi  pada  fasilitas  di  pabrik  pembangkit  listrik tenaga  panas  bumi  tidak  besar  dan  juga steam yang digunakan  aman  untuk  lingkungan,  3.  Ketersediaan Lahan  dengan  luas  wilayah  kerja  panas  bumi  di  Blok Sarulla  adalah  4,37458  km 2 ,  sedangkan  luas  dari Kabupaten  Tapanuli  Utara  adalah  3.793,71  km 2 ;  dengan perbandingan  0,0012:1.  Pemerintah  sudah  memberikan izin penggunaan lahan dengan SK Menteri Pertambangan dan Energi No.1521.K/034/M.PE/1990.
Kebutuhan  listrik  di  Pulau  Sumatera  jauh  lebih  kecil dibandung  dengan  kebutuhan  listrik  di  Jawa,  dengan pangsa  hanya  sekitar  16%  dari  total  kebutuhan  listrik Indonesia pada tahun 2003 dan menjadi 18% pada tahun 2025. Mengingat Pulau Sumatera akan menjadi lumbung energi dan dapat dikatakan pemakaian listrik di pulau ini masih  tergolong  rendah  menyebabkan  peningkatan kebutuhan  listrik  di  pulai  ini  diasumsikan  lebih  tinggi disbanding  Jawa-Madura-Bali,  yaitu  sebesar  8.6%  per tahun, dari 21.14 TWh pada tahun 2003 menjadi 128.91 TWh  pada  tahun  2025.  Peningkatan  pertumbuhan ebutuhan  listrik  8.6%  pada  tahun  tersebut  juga  dipacu oleh membaiknya perekonomian di Sumatera dan adanya program peningkatan rasio elektrifikasi di Sumatera.
B

## II. U RAIAN P ROSES
Proses  pada Integrated  Geothermal  Power  Plant terbagi menjadi dua bagian plant, yaitu dry steam power plant dan binary  cycle  power  plant.  Binary  cycle  power plant sendiri  terbagi  menjadi  dua,  yaitu  proses  dimana working  fluid dipanaskan  menggunakan  kondensat  dan working fluid dipanaskan menggunakan brine water .
Gambar 1. Skema Integrated Combine Cycle Geothermal (ICCG) Plant
Uraian proses dari ICCG plant adalah sebagai berikut

## Pemisahan Uap Jenuh dari Sumber Sumur Produksi
Campuran  uap  dan  cairan  dari  sumur-sumur  produksi dialirkan  menggunakan  sistem  perpipaan  menuju  tangki pemisah  yang  berupa separation  tank ,  dimana  uap  dan cairan  akan  dipisahkan. Separation  tank dilengkapi dengan  sistem  pengaman  berupa pressure  safety  valve dan rupture  disc yang  berfungsi  sebagai  pengaman apabila tekanan di dalam tangki melebihi batas resistensi tekanan  tangki.  Uap  yang  terpisah  kemudian  akan dialirkan  menuju  ke cyclone  separator yang  digunakan untuk  memisahkan  antara  uap  dengan  padatan  yang masih  terbawa.  Proses  pemisahan  uap  dan  padatan  pada cyclone separator terjadi akibat adanya gaya sentrifugal, dimana  fase  solid  yang  memiliki  densitas  lebih  tinggi akan  menabrak  dinding  separator  dan  mengalir  ke bawah. Sedangkan uap air akan mengalir keluar dari atas separator.

## Produksi Listrik Pada Direct Steam Power Plant
Uap  keluaran  dari cyclone  separator akan  digunakan untuk  memutar  turbin.  Dimana  turbin  akan  terhubung langsung  dengan  generator  AC  yang  berfungsi  untuk mengubah  energi  gerak  menjadi  energi  listrik.  Pada proses  lain,  uap  panas  keluaran  dari cyclone  separator akan  didinginkan  dengan  menggunakan cooler ,  namun pada  proses  di  pabrik  ini  uap  panas  tidak  didinginkan karena langsung digunakan untuk menggerakkan turbin.
Proses Pemompaan dan Pemanasan Pada
Bottoming ORC
Pada  B ottoming  ORC digunakan working  fluids yang memiliki  titik  didih  lebih  rendah  sebagai  penggerak
turbin  kedua.  Dimana working  fluids yang  digunakan pada  sistem  ini  adalah isopentane. Uap  panas  yang berasal  dari  turbin direct  steam dialirkan  melalui heat exchanger untuk  menguapkan working  fluids .  Sebelum dialirkan  ke heat  exchanger , working  fluids dipompa untuk  menaikkan  tekanan  agar  memiliki  tekanan  yang cukup  untuk  memutar  turbin  kedua.  Ketika working fluids dan  uap  panas  bertemu  di heat  exchanger pertukaran  panas  terjadi  dan  mengubah  fase working fluids dari cair menjadi vapor. Working fluids yang telah berfase vapor kemudian  dialirkan  menuju  turbin  kedua untuk membangkit tenaga listrik.

## Proses Produksi Listrik Pada Bottoming ORC
Working  fluids dalam  fase vapor digunakan untuk  menggerakkan  turbin  kedua  yang  langsung berhubungan dengan generator listrik AC. Jumlah turbin pada  sistem Bottoming  ORC adalah  dua. Working  fluids vapor kemudian  dialirkan  menuju  ke air  cooled condensor untuk  didinginkan  sebelum  dialirkan  kembali ke  pompa.  Sistem bottoming  ORC berupa closed  loop , dimana working  fludis tidak  berkontak  langsung  dengan udara  luar,  proses closed  loop berlangsung  terus- menerus,  Hal  ini  meyebabkan  tidak  dibutuhkannya penambahan working    fluids terus-menerus,  melainkan penambahan  hanya  dilakukan  untuk make    up dari proses.

## Proses  Pemanasan  dan  Penguapan  Working  Fluids
Pada Brine ORC
Fluida  panas  yang  berasal  dari sepration  tank disebut sebagai brine . Brine kemudian  dialirkan  ke  dalam  suatu sistem  penukar  panas  berupa vaporizer dan preheater, rangkaian  panas  yang  terdiri  dari  dua  tahap. Brine yang baru  keluar  dari seprator memiliki  suhu  yang  tinggi kemudian  dilewatkan  ke vaporizer, yang  merupakan tahap  kedua  dari  pemanasan,  untuk  menguapkan working  fluids . Brine yang  keluar  dari vaporizer memiliki  suhu  yang  sudah  lebih  rendah,  tetapi  masih dapat  digunakan  untuk  memanaskan working  fluid pada tahap pertama pemanasan, yaitu pada preheater . Working fluids dilewatkan ke preheater terlebih dahulu, kemudian dilewatkan  ke vaporizer untuk  tahap  kedua  pemanasan. Working fluids yang keluar dari vaporizer sudah berubah fase  menjadi vapor. Working  fluids yang  sudah  berfase vapor kemudian dialirkan ke turbin.
Proses Produksi Listrik Pada Brine ORC
Working  fluids dalam  fase vapor digunakan  untuk menggerakkan turbin kedua yang langsung berhubungan dengan  generator  listrik  AC.  Jumlah  turbin  pada  sistem Bottoming  ORC adalah  dua. Working  fluids kemudian dialirkan  menuju  ke recuperator, kemudian  dialirkan  ke air  cooled  condensor . Working  fluids yang  sudah didinginkan kembali menggunakan air cooled condensor berubah  fase  menjadi  cair  kembali.  Kemudian  dipompa menuju  ke recuperator untuk  dipanaskan  menggunakan working  fluids panas  yang  berasal  dari  turbin. Pemompaan  bertujuan  untuk  menaikkan  tekanan  agar working  fluids dapat  menggerakkan  turbin  kembali. Working  fluids yang  sudah  dipanaskan  di recuperator akan dialirkan kembali ke preheater .  Sistem Brine ORC berupa closed  loop ,  dimana working  fludis tidak berkontak  langsung  dengan  udara  luar,  proses closed loop berlangsung  terus-menerus,  Hal  ini  meyebabkan
tidak  dibutuhkannya  penambahan working    fluids terus- menerus, melainkan penambahan hanya dilakukan untuk make  up dari proses.

## Proses Injeksi Ulang Fluida
Kondensat  yang  berasal  dari Bottoming  ORC dan Brine ORC akan dicampurkan dan kemudian diinjeksikan ulang ke reservoir dengan melalui injection well .

## III. H ASIL A NALISA E KONOMI
Analisa  ekonomi  merupakan  salah  satu  parameter apakah  suatu  pabrik  tersebut  layak  didirikan  atau  tidak. Untuk  menentukan  kelayakan  suatu  pabrik  secara ekonomi,  diperlukan  perhitungan  bahan  baku  yang dibutuhkan dan produk yang dihasilkan.
Untuk  melakukan  evaluasi  atau  studi  kelayakan  dan penilaian  investasi  untuk  pendirian  suatu  pembangkit listrik  maka  dilakukan peninjauan  terhadap faktor-faktor Laju Pengembalian Modal ( Internal Rate of Return /IRR), Waktu  Pengembalian  Modal  Minimum  (Pay  Out Time/POT), Titik  Impas  (Break  Even  Point/BEP). Dimana  menggunakan  asumsi  bahwa  pembangkit  listrik tenaga panas bumi ini akan didirikan dan siap beroperasi pada tahun 2020, dengan pembelian peralatan pada tahun 2017 dan masa konstruksi selama 2 tahun (2018-2020).
Berikut  adalah  uraian  mengenai  Analisa  ekonomi Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, Blok Sarulla
No. Variabel Unit Jumlah 1 Total Invesment Cost ( CAPEX ) US$ 325,219,457.18 2 Loan VS Equity % 80 3 Interest % 11 4 Credit Investment US$ 292,145,939.26 5 Equity US$ 69,222,352.97 6 IDC US$ 255,852,813.09 7 Working Capital US$ 48,782,918.58 8 NPV @ 30 year @ I = 10 % US$ 18,637,856.60 9 IRR % 13.2 10 POT year 6.9 11 Gross Revenue US$/yr 197,407,584.00 12 Cost for Make Up Working Fluid US$/yr 172,800.00 13 Operation and Maintenance US$/yr 3,675,665.27 14 EBITDA ( Earning Before Tax, Interest, US$/yr 129,441,841.96 Depreciation Amortization ) 15 Taxes ( 30% ) US$/yr 38,832,552.59 16 EAIDT ( Earning After Interest, Depreciation, and Tax ) US$/yr 62,748,066.20 17 EAT + D ( Earning After Tax and Depreciation ) US$/yr 98,902,385.53 18 Project Life years 30 19 Construction Period months 24 20 Operation Days/Year day/yr

## IV. K ESIMPULAN
Dari  hasil  analisa  ekonomi  pembangkit  listrik  tenaga geothermal didapatkan IRR 13.2 % yang mengindikasikan bahwa pabrik layak untuk didirikan dan waktu  pengembalian  modal  (pay  out  period)  selama  6.9 tahun.  Perhitungan  analisa  ekonomi  didasarkan  pada discounted  cash  flow .  Dengan  modal  untuk  pendirian pabrik  menggunakan  rasio  80%  modal  sendiri  dan  20% modal  pinjaman.  Sedangkan Break  Event  Point (BEP) yang diperoleh adalah sebesar 30.82%.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Dipippo,  R.  1995.  “Geothermal  Energy  as  Source  of  Electricity and Case Studies”, Mc Graw-Hill Inc. New York
[2] Kagel.2007.  “A  Guide  to  Geothermal  Energy  And  The Environment “. Geothermal Energy Association, Pennsylvania
[3] Amnon Gabby. 2015. “Sarulla 330 MW Geothermal Project Key Success Factors in Development “. Proceesing World Geothermal Congress 2015, Australia
[4] Valdimarson.  2011.  “Geothermal  Power  Plant  Cycles  and  Main Components “. University of Iceland, Reykjavik