STUDI KELAYAKAN INVESTASI POWER KAPASITOR PADA PELANGGAN INDUSTRI

1. PENDAHULUAN

1.1. Umum

Tenaga listrik merupakan sistem energi yang mempunyai peranan sangat penting dalam pembangunan ekonomi suatu negara, sehingga kebutuhan daya listrik dijadikan salah satu ukuran tingkat kemakmuran suatu masyarakat.  Oleh karena itu peranannya yang sangat penting ini maka tenaga listrik yang tersedia haruslah murah dan andal. Sehingga penggunaannya dapat lebih menyentuh kehidupan masyarakat, khususnya industri. Dalam suatu industri yang maju maka akan membutuhkan tersedianya tenaga listrik dan kontinuitas pelayanan listrik guna menunjang proses produksi. Oleh sebab itu  pengusahaan dan penggunaan tenaga listrik secara optimal merupakan salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik yang diperlukan.

1.2. Sifat Beban Listrik

Seluruh mesin-mesin listrik (Motor dan Transformator) yang menggunakan Arus Bolak Balik akan mengkonsumsi Daya Aktif (kW) dan Daya Reaktif (kVar), hanya daya aktif yang diubah menjadi daya mekanik dan panas, sedangkan daya reaktif digunakan untuk menghasilkan fluks magnit pada inti besi dari mesin listrik tersebut, untuk dapat beroperasi.

Sebagaimana diketahui bahwa beban listrik umumnya dinyatakan dengan impedansi Z,   

yang terdiri dari R, L dan C.

Di mana :

R = Resistansi ( Ω )

XL= 2π f L = Reaktansi Induktif ( Ω)

XC = 1/(2π fC) = Reaktansi Kapasitif (Ω )

Sifat beban pada jaringan listrik ditunjukkan oleh faktor daya (pf) :

·         Beban Resistif memberikan   pf = 1

·         Beban Induktif memberikan  pf < 1, Lagging

·         Beban Kapasitif memberikan pf < 1, Leading

Efek resistansi dan kapasitansi pada beban dan jaringan listrik umumnya sangat kecil dibandingkan dengan efek induktansi. Oleh sebab itu beban yang dilayani jaringan listrik pada umumnya lebih bersifat induktif, baik beban peralatan rumah tangga (Lampu TL, Pompa Air, Kulkas, AC dsbnya) apalagi beban industri yang didominasi oleh Transformator dan Motor Listrik, sehingga impedansi jaringan dan beban listrik bisa disederhanakan menjadi :

Jaringan listrik mulai dari Pembangkit Listrik sampai titik beban sudah mempunyai impedansi yang diberikan oleh Generator, Kabel, Trafo Daya di Gardu Induk, Saluran Transmisi Tegangan Tinggi, Trafo Distribusi di Gardu Distribusi, Saluran Distribusi Tegangan Menengah sampai ke titik beban. Akibatnya Daya Listrik S (kVA) dari Pusat Pembangkit Listrik akan terdiri dari dua komponen daya, yaitu : Daya Aktif P (kW) dan Daya Reaktif Q (kVar).

S = P + j Q      (kVA)

P = S. Cos φ   (kW)

Q = S. Sin φ   (kVar)

Pemakaian daya reaktif yang berlebihan oleh beban, yaitu bila pf < 0,85 akan menimbulkan akibat antara lain:

1.       Di sisi Pembangkit Listrik, untuk melayani beban (kW) yang sama diperlukan daya (kVA) yang lebih besar dibandingkan apabila pf nya > 0,85.

2.       Di sisi Beban, kapasitas daya listrik terpasang (kVA) tidak bisa dimanfaatkan secara optimal.

3.       Industri dan pelanggan listrik dengan beban besar, setiap bulannya akan selalu membayar lebih akibat adanya pemakaian energi reaktif (kVARh) yang berlebihan.

4.       Secara merata kualitas tegangan listrik yang diterima di titik beban, terutama pada beban puncak bisa berada di bawah standar tegangan yang disyaratkan oleh peralatan listrik terpasang.

1.3. Manfaat Kompensasi Daya Reaktif

Kompensasi daya reaktif (kVar) dengan menggunakan Power Kapasitor selain mampu mengurangi bahkan meniadakan tambahan biaya akibat pemakaian energi reaktif (kVARh) yang berlebihan, juga mampu memperbaiki kualitas pelayanan jaringan listrik terpasang, antara lain :

1.3.1. Memperbaiki Kualitas Tegangan

Perubahan (kenaikan) tegangan pada titik sambung beban sebagai akibat dari pemasangan power kapasitor, dapat dihitung dengan rumus :

Di mana :

XL = reaktansi induktif saluran   (Ω )

Qc = kapasitansi power kapasitor (kVar)

V = tegangan pengenal kapasitor (kV)

Prosentase kenaikan tegangan pada sekunder trafo daya setelah dipasang power kapasitor, sesuai dengan rumus di atas adalah :

Di mana :

X_T  = impedansi trafo (%)

S_T  = kapasitas trafo (kVA)

Q_C = kapasitas power kapasitor (kVar)

1.3.2. Mengurangi Rugi-Rugi Daya Pada Jaringan dan Peralatan

Seiring dengan kenaikan faktor daya (pf) akibat pemasangan power kapasitor, arus listrik yang mengalir ke titik beban, untuk daya (kW) yang sama akan menjadi lebih kecil. Dengan demikian rugi-rugi daya pada jaringan listrik dan peralatan terpasang akan menjadi lebih kecil pula.

Pengurangan rugi daya akibat pemasangan power kapasitor adalah :

                                               

Di mana :

Cos φ   = faktor daya sebelum dipasang power kapasitor

Cos φ’ = faktor daya sesudah dipasang power kapasitor

1.3.3. Tersedia Kapasitas Lebih Daya Terpasang

Akibat selanjutnya adalah akan tersedia kapasitas lebih daya terpasang (daya listrik terpasang menjadi lebih longgar) yang bisa dimanfaatkan untuk ekspansi beban bila diperlukan.

2. TEORI DAN METODE

2.1. Kebutuhan Kompensasi Daya Reaktif

Dalam Tarif Dasar Listrik PLN telah ditetapkan bahwa pelanggan tertentu yang faktor daya (pf) beban listriknya lebih rendah dari 0,85 akan dikenakan biaya pemakaian energi reaktif (kVARh), selain biaya pemakaian energi aktif (kWh). Dengan demikian denda harus dibayar, sebab pemakaian energi reaktif menjadi lebih besar. Denda atau biaya kelebihan pemakaian energi reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARh yang tercatat dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 x jumlah pemakaian kWh pada bulan yang bersangkutan. Sedangkan perhitungan kelebihan pemakaian kVARh dalam rupiah yang ditagihkan oleh PLN menggunakan rumus sebagai berikut :

Wr  = Wa x tg (arc Cos φ )

Wf   = Wr – ( 0,62 x Wa );             

Wf x Hk

Di mana :

0,62   = tg (arc Cos 0,85) untuk pf = 0,85

Wf     = energi  reaktif  yang  dikenakan  biaya  per bulan  (kVARh)

Wr     = energi  reaktif  yang  dikonsumsi perbulan  (kWh)

Wa    = energi   listrik  yang  dikonsumsi  perbulan  (kWh)

Hk     = harga  kelebihan  pemakaian  kVARh   (Rp/kVARh)

Nilai Wf = 0, hanya bisa dicapai apabila (tgφ - 0,62 ) = 0 atau Cos φ = 0,85 pada setiap kondisi beban, dengan cara memasang power kapasitor pada lokasi yang sesuai. 

Untuk mengantisipasi kemungkinan penambahan beban dikemudian hari, maka biasanya dipilih kapasitas power kapasitor dengan nilai Cos φ ≥ 0,85.

Kapasitas power kapasitor Qc yang diperlukan bisa dihitung dengan rumus :

Qc  = Pa ( tg φ - tg φ’ )

Di mana :

Pa  = daya akttif beban terpasang (kW)

φ   = sudut fasa sebelum dipasang power kapasitor

φ’  = sudut fasa sesudah dipasang power kapasitor

2.2. Metode Kelayakan Investasi

Sebelum melakukan investasi, perlu dilakukan suatu studi kelayakan untuk memperkirakan apakah investasi yang dilakukan layak atau tidak. Salah satunya ditinjau dari sisi keuangan dengan menggunakan beberapa metode penilaian yang saling melengkapi. Pada umumnya ada empat (4) metode yang biasa dipertimbangkan untuk dipakai dalam penilaian kelayakan suatu investasi :

2.2.1. Metode Payback Period ( PP )

Payback Period (PP) adalah suatu periode yang diperlukan untuk menutup kembali pengeluaran investasi (initial cash investment) dengan menggunakan aliran kas. Dengan kata lain PP merupakan suatu ratio antara initial cash investment dan cah inflow yang hasilnya merupakan suatu waktu. Selanjutnya nilai ratio ini dibandingkan dengan maksimum payback period yang dapat diterima. Atau dengan kata lain, jangka waktu pengembalian investasi didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk mencapai jumlah pemasukan (cash inflow) sama dengan nilai investasinya. Biasanya dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:

  

2.2.2. Metode Net Present Value  ( NPV )

Net Present Value adalah selisih antara present value dari investasi dengan  nilai sekarang dari penerimaan-penerimaan kas bersih di masa akan datang. Untuk menghitung nilai sekarang perlu ditentukan tingkat suku bunga yang relevan.

                        

Di mana :

Io    = nilai investasi awal

t      = bulan ke (jangka waktu)

n     = jumlah bulan

r      = tingkat suku bunga

CFt = kas masuk perbulan pada periode t

Pengembalian modal dalam jangka waktu tertentu yang diharapkan, apabila memberikan harga NPV > 0, maka investasi dikatagorikan layak dan NPV < 0  investasi dikatagorikan tidak layak.

2.2.3. Metode Internal Rate of Return

Metode ini digunakan  untuk mencari tingkat bunga yang menyamakan nilai sekarang dari aliran kas yang diharapkan di masa akan datang atau penerimaan kas dengan mengeluarkan investasi awal.

         

 

          

Di mana :

Io    = nilai investasi awal

t      = bulan ke (jangka waktu)

n     = jumlah bulan

IRR = tingkat suku bunga yang dicari

CFt = kas masuk perbulan pada periode t

Nilai IRR dapat dicari dengan cara coba-coba. Caranya hitung nilai sekarang dari aliran kas suatu investasi dengan menggunakan suku bunga yang wajar, lalu bandingkan dengan biaya investasi, bila nilai investasi lebih kecil, maka dicoba lagi dengan suku bunga yang lebih tinggi. Demikian seterusnya sampai biaya investasi menjadi sama besar. Sehingga IRR dapat dikatakan adalah tingkat suku bunga yang menghasilkan NPV = 0. Apabila tingkat suku bunga yang berlaku lebih kecil dari IRR maka NPV > 0. Atau dengan kata lain apabila IRR lebih besar dari tingkat suku bunga yang berlaku, maka investasi dianggap layak. Sebaliknya apabila IRR lebih kecil dari tingkat suku bunga maka investasi dianggap tidak layak.

Rumus lain dari IRR dengan cara interpolasi adalah :

Di mana :

P1  = tingkat suku bunga ke 1

P2  = tingkat suku bunga ke 2

C1  = NPV ke 1

C2  = NPV ke 2

2.2.4. Metode Profitability Index

Metode ini menghitung perbandingan antara nilai sekarang dari penerimaan-penerimaan kas bersih di masa yang akan datang dengan nilai sekarang dari investasi.

Di mana :

Io     = nilai investasi awal

t       = bulan ke (jangka waktu)

n      = jumlah bulan

r       = tingkat suku bunga

CFt  = kas masuk perbulan pada periode t

Kriteria penilaian :

Jika PI > 1, usulan proyek dikatakan menguntungkan.

Jika PI < 1, usulan proyek tidak menguntungkan.

Kriteria ini erat hubungannya dengan kriteria NPV, dimana jika NPV suatu proyek dikatakan layak (NPV>0), maka menurut kriteria PI juga layak (PI >1) karena keduanya menggunakan variabel yang sama.

3. PERHITUNGAN DAN ANALISIS

Terutama beban industri adalah yang paling banyak membutuhkan daya reaktif karena pada umumnya beban bekerja pada pf ≤ 0,8.

Sebagai contoh perhitungan dan analisis untuk kelayakan investasi Power Kapasitor diberikan data sebagai berikut :

Daya terpasang pada suatu industri adalah 30.000 kVA dengan pf = 0,8. Beban dianggap konstan, bekerja 24 jam (tiga shift) perhari sebesar 60 % dari daya terpasang.

3.1. Perhitungan energi reaktif (Wf) yang dikenakan biaya perbulan :

Energi listrik yang dikonsumsi tiap bulan

Wa = 60% x 30.000 x 0,8 x 30 x 24 = 10.368.000 kWh

Energi reaktif yang dikonsumsi tiap bulan

Wr = Wa x tg (arc Cos 0,8 ) = 10.368.000 x 0,75 = 7.776.000 kVARh.

Wf = Wr – ( 0,62 x Wa ) = 7.776.000 – (0,62 x 10.368.000) = 1.347.840 kVARh.

Diambil contoh dalam TTL 2013 untuk pelanggan I-3/TM   

biaya kelebihan pemakaian kVARh = Rp. 757/kVARh.

Jadi kVARh yang harus dibayar tiap bulan = 1.347.840 x Rp. 757,- = Rp. 1.020.314.880,-

3.2. Perhitungan Kapasitas Power Kapasitor (Qc) yang dibutuhkan :

Untuk kompensasi daya reaktif dipilih kapasitas power kapasitor supaya harga pf naik menjadi 0,95 atau Cos φ’ = 0,95.

Qc  = Pa ( tg φ – tg φ’  )

Pa     = 60 % x 30.000 x 0,8 = 14.400 kW

tg φ  = tg (arc Cos 0,8)        = 0,75

tg φ’ = tg (arc Cos 0,95)      = 0,33

Qc    = 14.400 (0,75 – 0,33) = 6.048 kVAR.

Untuk mengantisipasi perubahan beban, sehubungan dengan penggunaan power kapasitor agar tidak terjadi kompensasi yang berlebihan pada saat beban ringan, maka pemasangan power kapasitor dilengkapi dengan Reactive Power Regulator yang bekerja 4 tahap dengan konfigurasi 1 – 1 – 2 – 3 . Sehingga konfigurasi power kapasitor adalah (900; 900; 1800; 2700) kVAR atau Qc yang digunakan dipilih 6300 kVAR.

3.3. Analisis Kelayakan Investasi Power Kapasitor :

Estimasi harga Power Kapasitor terpasang (termasuk biaya pemasangan, pengetesan dan komisioning) untuk ukuran dan konfigurasi tersebut di atas diperkirakan adalah Rp. 2.008.000.000,- (bukan sebenarnya)

Sehingga investasi yang diperlukan Io = Rp. 2.008.000.000,-

Dianggap suku bunga pertahun 24 % atau r = 2 % perbulan.

Biaya KVARh Rp. 1.020.314.880,- yang dibayar tiap bulan, setelah pemasangan power kapasitor biaya ini dianggap sebagai pemasukan atau CFt = Rp. 1.020.314.880,-

Tabel. Hasil Perhitungan NPV

 

Dari hasil perhitungan NPV seperti yang tertera pada tabel, diperoleh hasil sebagai berikut :

• Pengembalian modal terjadi pada awal bulan ke tiga setelah power kapasitor dioperasikan dan sudah memberikan hasil atau keuntungan sebesar Rp. 934.588.114,- 
• NPV > 0. (Rp. 8.782.646.108 – Rp. 2.008.000.000 = Rp. 6.774.646.108,-)
• PI > 1.     ( 6.774.646.108 : 2.008.000.000 = 3,374)

Dengan demikian investasi untuk kompensasi daya reaktif dengan menggunakan power kapasitor adalah layak untuk dilaksanakan.

4.  KESIMPULAN

1. Jaringan listrik yang bekerja dengan faktor daya (pf) rendah, sasungguhnya sama-sama tidak menguntungkan, karena :

Pembangkit listrik, untuk melayani beban faktor daya rendah memerlukan daya listrik semu ( kVA) yang lebih besar, sehingga bisa menutup kemungkinan penambahan beban baru yang diperlukan untuk ekspansi usaha. Adanya tambahan biaya energi listrik akibat pemakaian kVARh oleh pembangkit listrik (sampai dengan pf = 0,85) dan oleh konsumen (untuk pf < 0,85) merupakan biaya tambahan (extra cost) terhadap harga listrik yang dipakai.

2. Penggunaan Power Kapasitor pada jaringan listrik dan titik beban, akan memperbaiki faktor daya (pf) terukur, sehingga memberikan keuntungan ganda baik teknis maupun ekonomis, antara lain:

·         Secara teknis akan memperbaiki kualitas tegangan listrik, mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan dan beban sehingga umur pakai jaringan dan peralatan listrik terpasang bisa lebih awet.

·          Kapasitas daya terpasang pada pembangkit dan kapasitas daya tersambung pada titk beban menjadi lebih longgar, sehingga memungkinkan tersedianya daya tambahan untuk keprluan tambahan beban bagi keperluan ekspansi usaha.

·         Pengembalian modal untuk investasi pemasangan kapasitor bank akan dibayar kembali oleh biaya kVARh tiap bulan dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama; yang selanjutnya akan merupakan keuntungan tambahan untuk kapasitas daya terpasang yang sama.

3. Pada kondisi beban dengan faktor daya (pf) rendah, sistem tenaga listrik terpasang secara keseluruhan akan beroperasi tidak optimal.

4.  Power Kapasitor yang ditujukan untuk kompensasi daya reaktif pada jaringan Tegangan Menengah dapat dimanfaatkan untuk keperluan kompensasi per unit di titik beban Tegangan Menengah.

M8213S