Komparasi Biaya Energi (Karena Listrik Murah Butuh Teknologi Tepat) Bagian 1 – Berapa Biaya Bahan Bakarnya?

Oleh: R. Andhika Putra Dwijayanto, S.T.

Pencabutan subsidi listrik untuk golongan 900 VA, mau dilihat dari sudut manapun, sama sekali tidak ditujukan demi kemaslahatan rakyat. Pencabutan subsidi ini tidak lebih dari tanda bahwa negara ini sedang krisis keuangan, sehingga harus memangkas anggaran subsidi. Selain itu, pencabutan subsidi ini makin memuluskan amanat IMF untuk meliberalisasi sektor kelistrikan Indonesia. Ujung-ujungnya, agenda para mafia kapitalisme global lagi yang dijalankan.

Subsidi listrik saat ini memang dibutuhkan, karena tidak semua kalangan masyarakat dapat menjangkau biaya listrik dengan harga komersialnya. Tarif listrik non-subsidi pada harga Rp 1467,28/kWh jelas terlalu mahal untuk dijangkau kalangan menengah ke bawah apalagi kalangan miskin. Padahal listrik itu kebutuhan pokok yang seharusnya disediakan oleh negara. Terlebih, alasan utama pencabutan subsidi listrik ya untuk liberalisasi kelistrikan itu.

Walau subsidi listrik merupakan keharusan pada saat ini, tapi ke depannya kita mesti berpikir lebih jauh lagi. Maksudnya bagaimana? Coba lemparkan pertanyaan ini: kenapa listrik mahal?

Tentu saja ada banyak faktor listrik jadi mahal. Kelak, faktor-faktor ini mesti dilenyapkan agar negara tidak perlu lagi menyubsidi listriknya agar mampu terjangkau bagi seluruh rakyatnya.

Dalam syariat Islam, sektor kelistrikan mulai dari hulu sampai hilir dikelola sepenuhnya oleh negara. Sumber daya energi yang notabene merupakan kepemilikan umum juga dikelola oleh negara, sebagaimana hadits Nabi ﷺ.

“Kaum Muslim berserikat dalam tiga hal: padang rumput, air dan api.”

(HR Abu Dawud)

Termasuk dari api dalam hadits ini adalah sumber daya energi, baik itu batubara, gas alam, minyak bumi, uranium, thorium, dan panas bumi. Secara ekonomis, pengelolaan sumber daya energi oleh negara akan menghilangkan biaya-biaya yang tidak diperlukan. Pembiayaan di mata rantai industri energi milik umum akan saling menghilangkan satu sama lain.

Hanya saja, walau sektor kelistrikan dan sumber daya energi dikelola sepenuhnya oleh negara, kalau pemilihan teknologinya salah, tetap saja listrik akan mahal. Karena itu, negara juga mesti tahu, sumber daya energi mana yang paling layak secara ekonomis? Paradigma Islam memang bukan paradigma bisnis, melainkan pelayanan umat. Namun, bukan berarti lantas tidak perlu memikirkan biaya yang ditimbulkannya sama sekali.

Pertanyaannya, teknologi energi mana yang paling murah?

Sebelum kemana-mana, perlu ditentukan dulu, berapa batasan harga listrik agar bisa terjangkau seluruh masyarakat? Menilik kurs mata uang saat ini, saya kira harga listrik ketika keluar dari pembangkit tidak boleh lebih dari USD 2 sen/kWh, atau sekitar Rp 270/kWh. Dari angka tersebut, sekitar USD 1 sen sudah terpakai untuk keperluan operasional dan perawatan (O&M), sehingga menyisakan USD 1 sen untuk biaya balik modal, biaya bahan bakar serta biaya dampak lingkungan.

Lantas, dari opsi-opsi energi yang ada, mana yang mampu menghasilkan listrik kurang dari USD 2 sen/kWh? Mari kita komparasi. Pertama yang dibahas yaitu dari segi bahan bakar.

Pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar ada empat: PLTU batubara, PLTG, PLTD, dan PLTN. Dari keempatnya, PLTD kita tendang saja, karena sejak awal tidak pernah layak digunakan untuk pembangkit berskala besar. Jadi yang dikomparasi hanya batubara, gas alam, dan nuklir.

Batubara yang banyak terdapat di Indonesia adalah batubara tipe lignite, yang merupakan batubara dengan kualitas paling rendah dan paling boros. Densitas energinya berkisar antara 15-25 Mega Joule (MJ)/kg. Lignite di Australia lebih buruk lagi, ada yang hanya sekitar 8 MJ/kg. Dalam komparasi ini, diasumsikan rerata densitas energi batubaranya 20 MJ/kg. Agak kelewat optimis, tapi tidak apalah.

PLTU batubara memiliki efisiensi pembangkit berkisar 33%. Artinya, dari 100% energi termal yang dibangkitkan dari pembakaran batubara, hanya 33% yang terkonversi menjadi energi listrik. PLTU teknologi terbaru memiliki efisiensi termal lebih tinggi, bisa mencapai 44%, hanya saja unitnya mahal. Di sini, anggaplah PLTU yang digunakan memiliki efisiensi termal 40%. Dengan demikian, untuk membangkitkan listrik dengan daya 1000 MWe, dibutuhkan daya termal 2500 MWe.

Harga batubara tergantung kualitasnya. Karena kualitas lignite paling rendah, harganya juga paling murah. Kisarannya saat ini antara USD 45-55/ton. Di sini anggap saja harga batubaranya USD 45/ton.

Pembangkit listrik tidak mungkin beroperasi tanpa henti. Pasti ada waktu kosong untuk perawatan. Jadi, ada perbedaan antara energi yang bisa dibangkitkan secara riil dengan energi yang bisa dibangkitkan secara teoretis. Istilahnya adalah faktor kapasitas (capacity factor/CF). Walau demikian, CF sebenarnya tidak berpengaruh terhadap biaya bahan bakar. Sebab, semakin rendah CF, semakin sedikit pula bahan bakar yang digunakan. Jadi saling menghilangkan. Walau demikian, untuk sekadar komparasi kebutuhan bahan bakar dan memudahkan perhitungan, CF tetap dimasukkan dalam perhitungan ini.

Untuk PLTU batubara, rerata CF-nya adalah 60%. PLTU batubara teknologi terbaru bisa mencapai CF lebih tinggi, sekitar 80%. Di sini, mari asumsikan CF-nya 80%.

Dari sini, berapa biaya bahan bakar untuk batubara?

Per tahun, energi termal yang dibangkitkan oleh PLTU 1000 MWe adalah (2500*8,766*80%) = 17.532 GWh. Dari sini bisa dikonversi menjadi massa batubara yang dibutuhkan, yakni (17.532/0,000278/20) = 3.155.760 ton batubara/tahun. Untuk mendapatkan biaya bahan bakar per kWh listrik dibangkitkan, maka dari sini dikonversi dengan perhitungan ([3.155.760*45]/[17.532*1.000.000*40%]) = USD 0,02025/kWh = USD 2,025 sen/kWh.

Artinya, dengan asumsi optimis sekalipun, biaya bahan bakar batubara jauh melebihi batasan di awal tadi.

Bagaimana kalau batubaranya memiliki kualitas lebih tinggi? Bisakah lebih murah? Tidak juga. Batubara dengan kualitas lebih tinggi jelas lebih mahal dari lignite, walau densitas energinya juga lebih tinggi.

Berikutnya adalah gas alam. Ada dua opsi utama penggunaan gas alam dalam pembangkit listrik, yakni PLTG dan PLTGU. Bedanya apa? Kalau PLTG menggunakan turbin tunggal, yakni turbin gas, maka PLTGU menggunakan turbin ganda, yakni turbin gas dan turbin uap. Dengan turbin ganda ini, PLTGU memiliki efisiensi pembangkit lebih tinggi, sehingga mengurangi biaya bahan bakar dan emisi.

Gas alam memiliki densitas energi sebesar 37 MJ/m³, lebih tinggi daripada batubara. Yang agak menyebalkan, gas alam biasa menggunakan satuan metric million British thermal unit (MMBTU) untuk menentukan harganya, alih-alih satuan volume standar seperti m³. Jadi, nanti terpaksa ada faktor konversi dari m³ gas alam ke MMBTU. Faktor konversinya sebesar 28,263682 m³/MMBTU.

Berikutnya, berapa harga gas alam? Jawabannya tergantung bentuk dan distribusinya. Di Amerika Serikat, gas alam biasa ditransfer menggunakan pipa gas, dari ladang gas ke pembangkit. Di Indonesia, hal itu sulit dilakukan. Kenapa? Indonesia itu kepulauan. Tidak bisa membangun jaringan perpipaan dari Papua ke Sumatera, misalnya. Jadi, transportasi gasnya mesti dengan cara dicairkan terlebih dahulu.

Persoalannya, gas alam sulit dicairkan menjadi liquefied natural gas (LNG), tidak seperti liquefied petroleum gas (LPG). Karena sulit, biayanya mahal. Belum lagi biaya untuk pengangkutan LNG menggunakan kapal, lalu dicairkan lagi, baru ditransfer lewat perpipaan. Jatuhnya jadi mahal.

Jadi, berapa harga gas alam ketika sampai di pembangkit? Bisa sangat bervariasi, rentangnya kira-kira antara USD 3-10/MMBTU. Di Indonesia, hampir tidak mungkin harga gas alam bisa serendah USD 3/MMBTU. Tapi, for the sake of argument, di sini digunakan angka itu saja.

Seperti dinyatakan sebelumnya, gas alam bisa dimanfaatkan dalam PLTG maupun PLTGU. Perbedaan jumlah turbin meniscayakan perbedaan efisiensi pembangkit. PLTG rerata memiliki efisiensi pembangkit berkisar 33%. Sementara, PLTGU ada yang bisa mencapai 60%. Sehingga, untuk menghasilkan daya 1000 MWe, PLTG dan PLTGU masing-masing membutuhkan daya termal sebesar 3.030 MWt dan 1.667 MWt. Nilai CF keduanya tidak terlalu baik, rerata hanya 60%.

Coba hitung PLTG dulu. Per tahun, daya termal yang dibangkitkan adalah (3.030*8,766*60%) = 15.938 GWh. Dari sini, gas alam yang dibutukan adalah sebesar ([15.938/0,000278]*1000)/37/28.263682 = 54.866.949,56 MMBTU/tahun. Dengan demikian, untuk biaya bahan bakar per kWh pada PLTG adalah sebesar ([54.866.949,56*3]/[15.938*1.000.000*33%]) = USD 0,0313 sen/kWh = USD 3,13 sen/kWh.

Jadi, kontras dengan kepercayaan umum, gas alam realitanya lebih mahal daripada batubara, dari segi bahan bakar.

Tapi bagaimana dengan PLTGU? Menggunakan rumus yang sama, didapatkan daya termal yang dibangkitkan per tahun sebesar (1.667*8,766*60%) = 8.766 GWh. Lalu, gas alam yang dibutuhkan per tahun sebesar ([8.766/0,000278]*1000)/37/28.263682 = 30.176.822,26 MMBTU/tahun. Kemudian, didapatkan bahwa biaya bahan bakar per kWh pada PLTGU adalah sebesar ([30.176.822,26*3]/[8.766*1.000.000*60%]) = USD 0,0172/kWh = USD 1,72 sen/kWh.

Menggunakan PLTGU bisa memangkas biaya bahan bakar gas alam hingga hampir setengahnya. Hanya saja, itu kalau memang harga gas alamnya USD 3/MMBTU, yang mana hampir mustahil. Cobalah naikkan sedikit, jadi USD 4/MMBTU. Maka biaya bahan bakar PLTG dan PLTGU melonjak menjadi masing-masing USD 4,17 sen/kWh dan USD 2,29/kWh.

Dengan asumsi paling optimis sekalipun, biaya bahan bakar dari gas alam masih di atas batas yang ditetapkan di awal.

Terakhir, kita hitung biaya bahan bakar nuklir. Ada tiga opsi bahan bakar nuklir, yakni uranium-233 (U233), uranium-235 (U235) dan plutonium-239 (Pu239). Dari ketiganya, hanya U235 yang tersedia secara alami. Dua lainnya mesti disintetis dalam reaktor nuklir dari thorium dan uranium-238 (U238). Membahas ketiganya akan jadi panjang sekali dan melelahkan untuk dibaca, jadi saat ini yang saya kalkulasi hanya U235 saja, yang sudah komersial.

Uranium alam terdiri utamanya dari dua isotop, yakni U235 dan U238. Yang bisa jadi bahan bakar langsung hanya U235, sementara U238 akan berubah sebagian menjadi Pu239 di dalam reaktor nuklir. Kadar U235 di alam kecil sekali, hanya 0,711%. Untuk bisa digunakan di PLTN, umumnya uranium harus melewati proses pengayaan dulu. Artinya, konsentrasi U235 terhadap uranium keseluruhan harus ditingkatkan. Di sini, diasumsikan tingkat pengayaannya 4%. Angka ini sudah mencukupi, karena PLTN komersial saat ini tidak perlu pengayaan U235 lebih dari 5%.

Berapa harga U235 4%? Menghitungnya perlu mempertimbangkan harga uranium alam serta biaya pengayaan bahan bakar. Saat ini harga uranium sedang rendah, sekitar USD 19,25/pound. Namun, bisa saja ke depannya naik lagi. Supaya aman, asumsi harga uranium alam kita naikkan saja jadi USD 40/pound.

Beruntung, biaya konversi dan pengayaan juga makin murah seiring berkembangnya teknologi. Untuk lebih memudahkan, digunakan kalkulator pengayaan uranium daring (https://www.uxc.com/p/tools/FuelCalculator.aspx). Menggunakan kalkulator ini, diasumsikan harga uranium alam USD 40/pound, tail assay sebesar 0,2% dan pengayaan 4%. Dari sini, didapatkan harga U235 4% adalah USD 1.104/kg. Selain ini, uranium juga membutuhkan fabrikasi, yang biayanya berkisar USD 460/kg. Sehingga, totalnya jadi USD 1.564/kg.

Harga di atas jauh lebih mahal ketimbang batubara dan gas alam dengan massa yang sama. Hanya saja, densitas energi U235 jauh lebih tinggi, yakni 7,36x10⁷ MJ/kg. Berikutnya, derajat bakar (burnup/BU) uranium diasumsikan 50 GWd/tU. Artinya, 25% energi yang dibangkitkan berasal dari Pu239 yang dihasilkan dari transmutasi U238 dalam reaktor nuklir.

PLTN memiliki efisiensi termal cenderung rendah, hanya sekitar 33%. Artinya, untuk menghasilkan daya 1.000 MWe, butuh daya termal 3.030 MWe. CF PLTN relatif tinggi, mampu mencapai 90%.

Dari data-data di atas, dapat dihitung bahwa PLTN membangkitkan daya termal sebesar (3.030*8,766*90%) = 23.907 GWh. Dengan demikian, U235 4% yang dibutuhkan per tahunnya sebesar (([23.907/0,000278]*1000)/(7,36e+7)/4%)*75% = 29.219 kg = 29,22 ton. Sangat sedikit, dibandingkan dengan kebutuhan batubara dan gas alam. Lalu, untuk biaya bahan bakarnya, didapatkan sebesar ([1.564*29.219*75%])/[23.907*1.000.000*90%) = USD 0,0043/kWh = USD 0,43 sen/kWh.

Angka di atas masih kurang dari setengahnya dari batasan yang kita tetapkan di awal.

Kalau disusun, maka berikut adalah daftar biaya bahan bakar dari ketiga moda energi di atas.

Sudah jelas mana yang memenuhi batasan yang telah ditetapkan sebelumnya.

Maka, untuk menghasilkan listrik kurang dari USD 2 sen/kWh, dari segi biaya bahan bakar, nuklir adalah satu-satunya yang memenuhi syarat. Batubara dan gas alam terlalu mahal untuk bisa menghasilkan listrik yang benar-benar murah tanpa harus disubsidi.

Tentu saja, standar USD 2 sen/kWh itu bisa sedikit dilonggarkan kalau kurs Rupiah ke US Dollar menguat, katakanlah menjadi Rp 10.000/US Dollar (walau saya ragu ini bisa terjadi). Barangkali bisa dilonggarkan jadi USD 3 sen/kWh. Dengan demikian, PLTGU bisa masuk, walau dengan margin sangat sempit dan kondisi yang nyaris mustahil.

Dengan demikian, nuklir tetap paling unggul. Jika ingin membangkitkan listrik yang benar-benar murah tanpa harus disubsidi, maka teknologi yang mesti digunakan mau tidak mau harus nuklir. Batubara dan gas alam sudah out of competition.

Oke, secara bahan bakar memang nuklir paling murah. Tapi bagaimana dengan biaya dampak lingkungan dan biaya balik modalnya? Bagaimana perbandingannya dengan pembangkit listrik yang tidak butuh bahan bakar, yaitu so-called “energi terbarukan”?

(bersambung ke Bagian 2)