Best Paper: Mesin Stirling, Solusi Pemerataan Listrik di Papua

October 09, 2018

Menteri PPN/Kepala Bappenas Bambang Brodjonegoro memberikan penghargaan kepada Isna Riski Safira di Indonesia Development Forum 2018

Survei Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Juni 2017, rasio elektrifikasi Papua hanya mencapai 48.74%. Angka ini menunjukan Papua masih tertinggal jauh dibandingkan dengan daerah lain yang memiliki nilai rata-rata rasio elektifikasi sebesar 92.8%.

Provinsi Papua memiliki 3.761 desa yang belum teraliri listrik dengan jumlah penduduk sebesar 4.247.758 jiwa menurut per Juni 2017. Jika rasio elektifikasi sebesar 48,74% dan asumsi satu KK terdiri dari 4 jiwa, terdapat 2.177.400 jiwa (544.350 KK) yang belum teraliri listrik. Total kapasitas yang perlu dipasang adalah sebesar 180 MW untuk kawasan timur Indonesia jika diasumsikan konsumsi listrik 0.6 kWh/KK per hari.

Mengatasi kebutuhan listrik, pemerintah sudah merencanakan pembangunan infrastruktur penyediaan tenaga listrik 2015-2019 untuk Maluku dan Papua. Targetnya, akan ada 43 pembangkit dengan kapasitas 739 MW yang akan dibangun hingga tahun depan. Untuk mencapai rencana pembangunan tersebut, berbagai jenis pengembangan pembangkit listrik alternatif dilakukan oleh pemerintah.

Pada 19 Mei 2017, Kementrian Desa, Pembangunan Daerah Tertinggal, dan Transmigrasi membuat nota dinas mengenai koordinasi persiapan pengembangan pembangkit listrik energi terbarukan di Provinsi Papua. Isinya tentang rencana pembangunan PLT Surya hibah dari Winrock International karena tenaga surya dianggap solusi bagi energi terbarukan masa depan. Hingga akhir 2017 lalu,  pembangunan PLTMG 70 MWatt di Nabire dan Jayapura telah diselesaikan.

Sayangnya, selain mahal, penggunaan PLT Surya tidak efektif digunakan. Penyebabnya karena lampu hanya menerangi, tidak mengalirkan listrik yg bisa digunakan untuk menjahit atau produktivitas lainnya.

Namun, implementasi dari PLT
Mesin Gas memunculkan tantangan baru dimana pendistribusian bahan bakar cair masih dirasa sangat sulit untuk dilakukan. Papua mempunyai daerah yang sangat luas dengan kepadatan yang rendah. Penduduk tidak berkumpul dengan medan yang kurang terjangkau. Selain itu,  Papua juga memiliki masalah pada infrastruktur untuk menyalurkan logistik yang dalam hal ini adalah bahan bakar Sehingga, untuk meningkatkan efisiensi pemenuhan energi listrik di Papua, dibutuhkan sebuah alternatif sistem pembangkit listrik.

Isna Riski Safira, mahasiswa Institut Teknologi Bandung, memaparkan solusi pembangkit listrik  yang menggunakan bahan bakar baru dan terbarukan, dapat memanfaatkan potensi sumber daya sekitar, dan dengan perawatan alat yang minimum. Gagasannya menggunakan Mesin Stirling dengan kapasitas 200 Watt untuk mengatasi kebutuhan listrik di Papua, membuat Isna meraih Best Paper di Indonesia Development Forum 2018.

Mesin Stirling dan Potensi Biomassa di Papua

Mesin Stirling merupakan mesin yang bekerja berdasarkan siklus tertutup, di mana bahan bakar cair dikompresikan pada volume silinder yang dingin dan diekspansikan pada volume silinder yang panas. Desain mesin stirling yang tepat digunakan di Papua mesti memiliki waktu antar perawatan lebih lama karena gerakan yang lebih sedikit,  efisien, dan cocok untuk lingkungan di pulau tersebut.

Untuk menjawab tantangan pemenuhan energi listrik yang efisien, Mesin Stirling yang kecil berukuran 30 x 30 x 15 cm seperti yang ada di lab Termodinamika FTMD ITB  memiliki keunggulan dibandingkan mesin piston. Mesin ini mempunyai keunggulan bahan bakar yang fleksibel, tidak terlalu bising, memiliki umur operasi yang relatif lama hingga 10.000 jam dengan perawatan yang minimum karena oli tidak tercemari oleh hasil pembakaran atau partikel asing yang masuk sehingga mesin, dan pembakaran terjadi di luar mesin sehingga kontrol emisi lebih mudah dilakukan.

Mesin sterling tersebut juga bisa menggunakan biomassa sebagai bahan bakar. Papua sendiri memiliki potensi energi terbarukan termasuk biomassa. Provinsi Papua memiliki potensi biomassa  sebesar 81,4 Megawatt sedangkan Papua Barat sebesar 50,8 MW. Jenis biomassa yang banyak tersebar di Papua adalah residu produksi minyak sawit serta produksi triplek dan kayu pelapis. Luas perkebunan kelapa sawit di Papua mencapai 958.024 Ha.

Walaupun pulau ini memiliki potensi biomassa yang melimpah, sayangnya belum terdapat pembangkit listrik tenaga biomassa on-grid. Sementara itu pembangkit listrik off-grid tenaga biomassa hanya bersumber dari kelapa sawit yang menghasilkan daya sebesar 4 MW. Hal ini disebabkan karena belum adanya rencana pemerintah untuk membangun pembangkit listrik tenaga biomassa.  

Hitung Modal Pengadaan Mesin

Jumlah produksi Mesin Stirling yang diperlukan di Papua sekitar 544.350 unit mesin dengan kapasitas 200 Watt. Angka tersebut didapat dari jumlah KK yang belum dialiri listrik.  Perhitungan biaya dilakukan dengan dua tahap, yaitu perhitungan pembuatan prototipe dan perhitungan pembuatan produksi massal. Perhitungan pembuatan prototipe sudah dilakukan melalui observasi langsung dengan perhitungan yang dilakukan oleh tempat produksi, sedangkan perhitungan untuk produksi massal dilakukan secara analitik menggunakan refrensi pada buku G. Boothroyd (1994).

Biaya pembuatan prototype meliputi pembelian perkakas produksi, ongkos jasa pemakaian mesin produksi, serta pembelian material mentah. Nilai pembuatan tersebut tersebut sebesar Rp32.500.000. Jika biaya pembelian perkakas produksi dipisahkan karena bisa digunakan lebih dari satu kali, biaya per unit hanya sekitar Rp16.000.000,00

Bila diproduksi massal, biaya  yang  dibutuhkan untuk memproduksi satu mesin sebesar Rp1.000.000. Harga ini tergolong cukup masuk akal mengingat pertimbangan biaya lain seperti ongkos pengiriman mesin antar pulau dan lain sebagainya belum dipertimbangkan.

Harga generasi listrik mesin ini mencapai Rp359/kWh jika menggunakan bahan bakar gas LPG dan sebesar Rp239/kWh jika menggunakan bahan bakar kelapa sawit. Biaya ini terlihat sangat murah karena hanya mempertimbangkan biaya pembuatan mesin dan bahan bakar saja untuk menyederhanakan perhitungan. Sebagai pembanding, biaya pembangkitan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro adalah sekitar Rp736/kWh dengan mempertimbangkan perhitungan yang sama.

Penggunaan kelapa sawit menjadi harga terbaik untuk Papua. Biaya tersebut mencakup pembelian 1 ton kelapa sawit rata-rata adalah sebesar Rp700.000,00. Kelapa sawit seberat 1 kg akan habis terbakar dalam waktu 7 menit. Sehingga, untuk menyalakan Mesin Stirling sebanyak 544.350 selama 166 hari dibutuhkan cangkang kelapa sawit sebanyak 34 ton atau setara dengan tarif bahan bakar Rp6.000 per jam. Biaya ini jauh lebih murah dibanding bila menggunakan LPG yang menghabiskan Rp 25 ribu per jam.**