08_analisis konsumsi bahan bakar pada pembangkit .pdf

7/27/2019 08_ANALISIS KONSUMSI BAHAN BAKAR PADA PEMBANGKIT .pdf

1/4

SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND ITS EDUCATIONS 2009

A1-34

ANALISIS KONSUMSI BAHAN BAKAR PADA PEMBANGKITLISTRIK TENAGA UAP

(STUDI KASUS DI PT. INDONESIA POWER SEMARANG)

Bambang WinardiJurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,

Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, IndonesiaEmail : [email protected]

ABSTRACT Power plant system consists of generation, transmission, and distribution. One ofpower plants is steam generator. The main components in steam generator are boiler, steamturbine, condenser and synchronous generator. Rankine cycle is used for steam generatorteoritically. Steam generator usually is used for handling basic load, because starting time is toolong round about 6 8 hours.In generation, the biggest operation cost is the cost of fuel consumption. The cost of fuel oilexpensively causing the cost of electric power product is also expensive. Spesific fuel comsumption(SFC) is often used for getting the performance of efficiency of generation unit. Therefore, itsimportant to understand specific fuel consumption.One of the effort which done is by replacing main fuel of power plant. The result of analysisshowed that the influences of increase of unit generated (load) cause the decrease of specific fuel

consumption, the decrease of heat rate, the increase of thermal efficiency, and the increase ofmass rate flow. The mass rate flow of HSD is the smallest, meanwhile coal is the biggest. Besidethat, the increase of unit generated causes the fuel cost saving from replacement more bigger.

Keywords :steam generator, rankine cycle, specific fuel consumption, thermal efficiency, costsaving

I. PENDAHULUAN1.1Latar Belakang

Ada beberapa faktor yang mempengaruhiketersediaan listrik di Indonesia, antara lainketersediaan energi primer, harga bahan bakar,teknologi, dan budaya masyarakat. Sedangkan, usaha

usaha yang dapat dilakukan guna mendapatkanbiaya operasi yang ekonomis adalah denganpergantian pemakaian bahan bakar, pengoptimalanefisiensi dan pemeliharaan pembangkit yang sudahada. Dari beberapa usaha tersebut diatas pergantianpemakaian bahan bakar merupakan alternatif yangdapat ditempuh untuk dilakukan. Hal ini disebabkandistribusi bahan bakar untuk suatu PLTU mencapai 75% dari total biaya operasi. Harga bahan bakar minyakyang mahal, mengharuskan PT PLN mengkaji ulangsemua Pembangkit Listrik Tenaga termal yangmenggunakan minyak sebagai bahan bakar utamapembangkit uapnya. Selain itu, besarnya subsidi

pemerintah ke PT. PLN dalam penyediaan listrik setiaptahunnya terutama pembangkit listrik berbahan bakarminyak. Oleh karena itu, perlunya pergantian bahanbakar sehingga biaya produksi energi listrik lebihekonomis.

II. DASAR TEORI2.1 Perhitungan Konsumsi Spesifik Bahan

Bakar, Heatrate (Tara Kalor) ,danEfisiensi Termal

Gambar 1 Bagan batasan pengukuran

Berdasarkan SPLN No. 80 tahun 1989,persamaan yang digunakan untuk menghitungkonsumsi spesifik bahan bakar adalah sebagaiberikut:

1. Pemakaian bahan bakar spesifik brutto(

BSFC )

B

f

BkWh

QSFC = (1)

2. Pemakaian bahan bakar netto (N

SFC )

PSB

f

NkWhkWh

QSFC

= (2)

Sedangkan, persamaan yang digunakanuntuk menghitung tara kalor (heat rate)sebagaiberikut:


2/4

SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND ITS EDUCATIONS 2009 A1-35

35

1. Tara kalor brutto ( BHR )

B

f

BkWh

LHVxMHR = ..(3)

2. Tara kalor netto (N

HR )

PSB

f

NkWhkWh

LHVxMHR

= ..(4)

Sedangkan, persamaan guna menghitungefisiensi termal adalah sebagai berikut:

kalorTarath

845,859= (5)

Besarnya efisiensi termal tergantung beban,makin tinggi beban makin besar efisiensinya. Efisiensi

termal unit (th

) adalah presentase keluaran energi

terhadap masukan kalor.2.2 Perhitungan Prakiraan Efisiensi Biaya Bahan

Bakar PLTU Berbagai Bahan BakarLangkah langkah untuk menghitung

prakiraan efisiensi biaya bahan bakar PLTU berbagaibahan bakar adalah sebagai berikut:

Efisiensi boiler didefinisikan sebagaiperbandingan antara laju energi yang dibutuhkan airmenjadi uap panas lanjut (superheated) dengan lajualiran energi bahan bakar.Persamaan efisiensi boiler(pemanas) adalah:

%100xinputkalor

outputkalor=

bakarbahan

uapBoiler

Q

Q=

boiler

inletecomasukumpanairerheateruap

bakarbahan

hhmQ

)( sup = (6)

Langkah selanjutnya adalah menghitung lajualiran massa bahan bakar:

bahanbakar

bahanbakar

LHV

Qm =o

......(7)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Pengaruh Penambahan Beban TerhadapKonsumsi SpesifikBahan Bakar (SFC)Perhitungan konsumsi spesifik bahan bakar

(SFC) ditunjukkan oleh tabel 1 sebagai berikut:

Tabel 1 Data masukan dan perhitungan konsumsispesifik bahan bakar

BebanMWhBrutto

MWhPS

MFOterpakai

(liter)

ProduksiUap(ton/jam)

SFCbrutto(liter/kWh)

SFCnetto(liter/kWh)

80 2010 140 566753 203 0.2819 0.3030

90 2160 144.70 581350 230 0.2691 0.2884

95 2310 134.40 601705 262,625 0.2604 0.2765

100 2400 140.00 619956 280 0.2583 0.2743140 3320 180.60 849221 380,33 0.2557 0.2705

Terlihat bahwa konsumsi spesifikbahan bakar brutto dan netto saat beban 80 MWadalah 0,2819 liter/ kWh dan 0,3030 liter/ kWh.Sedangkan, saat beban 140 MW adalah 0,2557liter/ kWh dan 0,2705 liter/ kWh. Semakinbertambahnya beban atau daya yangdibangkitkan oleh generator sinkron makakonsumsi spesifik bahan bakar semakinmenurun. Artinya, jumlah konsumsi spesifikbahan bakar per kWh yang dikonsumsi padabeban yang relatif kecil lebih besar daripadabeban yang relatif besar. Alasannya adalahPLTU yang beroperasi baik pada beban rendahmaupun pada beban tinggi mempunyai kWhpemakaian sendiri yang relatif rata rata samayaitu 147,94 kWh guna menjalankan peralatan peralatan bantu pembangkit seperti motorpompa (boiler feed pump), dsb. atau kebutuhanlistrik kantor seperti penerangan, komputer danlain lain.

4.2 Analisis Pengaruh Penambahan BebanTerhadap Efisiensi Termal

Grafik hubungan beban terhadapheatrate (tara kalor) dan efsiensi termalditunjukkan gambar 3 adalah sebagai berikut dibawah:

Grafik Heatrate(tara kalor) konsumsi bahan bakar

y = 5977.3x-0.1782

y = 4934.5x-0.1503

2300

2350

2400

2450

2500

2550

2600

2650

0 50 100 150

Beban

Heatrate(kCal/kWh)

2300

2400

2500

2600

2700

2800

Heatrate Bruto

Heatrate Netto

Power (Heatrate Netto)

Power (Heatrate Bruto)

(a)

Grafik Efisiensi Thermal Brutto dan Ne tto

y = 14.385x0.1782

y = 17.425x0.1503

30

31

32

33

34

35

36

0 50 100 150

Beban

EffisiensiTermal(%)

30

30.5

31

31.5

32

32.5

33

33.5

34

34.5

35

Eff Thermal bruto

Eff Thermal netto

Power (Eff Thermal netto)

Power (Eff Thermal bruto)

(b)

Gambar 3 Grafik heatrate dan efisiensi termal(a)Heatrateterhadap fungsi beban (b) Efisiensi

termal terhadap fungsi beban

Pada gambar 3 (a), terlihat bahwa tarakalor (heatrate) bruto dan netto saat beban 80MW adalah 2631.533694 kKal/ kWh dan2828.546912 kKal/ kWh. Sedangkan, saatbeban 140 MW adalah 2387.227486 kKal/ kWhdan 2524.557322 kKal/ kWh. Semakinbertambahnya beban atau daya yang

dibangkitkan oleh generator sinkron maka tarakalor (heatrate) semakin menurun. Artinya,jumlah kalor yang ditambahkan, biasanya dalamkKal, untuk menghasilkan satu satuan jumlah


3/4


36

kerja, biasanya dalam kiloWatt-jam (kWh) semakinmenurun. Tara kalor (heatrate) berbanding terbalikdengan efisiensi termal berdasarkan persamaan 5,artinya makin rendah makin baik.

Besarnya laju aliran massa uap lanjut(superheated) yang ada dalam boiler mengalamiperubahan setiap saat. Hal ini mengakibatkan adanyaperubahan laju aliran massa bahan bakar yangberbeda beda setiap saat mengikuti besarnyaperubahan beban/ daya yang dibangkitkan generator.Dari tabel 1 terlihat bahwa pada saat beban 80 MW,uap yang diproduksi (laju aliran massa) uap sebesar203 ton/ kg, sedangkan saat beban 140 MW, uap yangdiproduksi (laju aliran massa uap) sebesar 380,33 ton/kg. Selain itu, laju aliran massa bahan bakar jugamengalami perubahan cenderung meningkat seiringdengan peningkatan daya yang dibangkitkan. Padasaat beban 80 MW laju aliran massa bahan bakarberdasarkan tabel 1 sebesar 22.557,33 kg/ jamsedangkan pada saat beban 140 MW berdasarkan

tabel 1 adalah sebesar 35.810,52 kg/ jam. Akibat yangditimbulkan dari peristiwa ini adalah efisiensi termalatau efisiensi siklus juga mengalami perubahan setiapsaat sesuai dengan perubahan beban.

Dari gambar 3 (b) terlihat bahwa efisiensi termalyang optimal untuk efisiensi termal bruto adalahsebesar 36.02 % dan untuk efisiensi termal nettosebesar 34.06 % saat daya yang dibangkitkan 140MW. Sedangkan, efisiensi terendah untuk efisiensitermal bruto adalah sebesar 32.67 % dan untukefisiensi termal netto sebesar 30.39 % saat daya yangdibangkitkan 80 MW. Efisiensi termal atau siklus 36.02% berarti kerja yang dihasilkan turbin sebesar 36.02 %

dari kalor yang ditambahkan. Kesimpulannya,besarnya efisiensi termal tergantung beban, makintinggi beban makin besar efisiensinya.

4.3 Prakiraan Efisiensi Biaya Bahan BakarTabel 2 adalah data data masukan yang

digunakan untuk memudahkan dalam perhitungan dananalisis.

Tabel 2 Parameter masukan untuk beban 140 MWParameter Nilai Satuan

Daya OutputGenerator 140000 kWLaju Aliran Massa Uap 380330 kg/ jam

Uap keluar superheaterTemperatur 537.4867 C

Tekanan 83 barAir umpan masukeconomizerTemperatur 226.002 C

Tekanan 83 bar

Efisiensi Boiler 82.50% persen

Hasil perhitungan laju aliran massa dapatditampilkan dalam grafik adalah seperti terlihat padagambar 3 dibawah:

Gambar 3 Laju aliran massa HSD, MFO, LNG,dan batubara untuk beban 140 MW

Berdasarkan gambar 4, terlihat bahwa lajualiran massa bahan HSD adalah yang terkecilyaitu sebesar 27.560,385 kg/ jam. Hal inidikarenakan nilai kalor bawah HSD untuk satuanmassa yang sama adalah lebih besar dibandingMFO, LNG dan batubara. Nilai kalor bawahbatubara adalah yang terendah, yaitu sebesar4925 kKal/ kg, sehingga laju aliran massanya

adalah yang terbesar, yaitu sebesar 56.239,973kKal/ kg dibandingkan yang lainnya.

Dengan menggunakan program, hasilperhitungan biaya bahan bakar per jam dapatditampilkan dalam grafik adalah seperti terlihatpada gambar 9 dibawah:

Gambar 4 Biaya per jam bahan bakar HSD, MFO,LNG, dan batubara untuk beban 140 MW

Pada gambar 4 diatas menunjukkanbesarnya biaya beberapa bahan bakar untukdaya yang sama 140 MW. Biaya bahan bakarHSD adalah yang tertinggi, yaitu sebesar Rp.261,166 juta/ jam. Sedangkan, biaya bahanbakar batubara adalah yang terkecil sebesar Rp.42,18 juta/ jam. Biaya bahan bakar yanglainnya, MFO sebesar Rp. 202,487 juta/ jam ;

LNG sebesar Rp. 21,879 juta/ jam. Besarnyabiaya bahan bakar ini berhubungan erat dengannilai laju aliran massa dan harga bahan bakarmasing masing bahan bakar.

Sedangkan biaya tahunan beberapabahan bakar untuk daya dan lama operasi yangsama. Jika diasumsikan lama operasi dalam 1tahun adalah 320 hari, maka biaya operasidapat ditampilkan.

Dengan menggunakan program, hasilperhitungan biaya bahan bakar per tahun dapatditampilkan dalam grafik adalah seperti terlihatpada gambar 6 dibawah:


4/4


37

Gambar 6 Biaya per tahun bahan bakar HSD, MFO,

LNG, dan batubara untuk beban 140 MW

Pada gambar 6 terlihat bahwa biaya operasitahunan menggunakan bahan bakar HSD dan MFOjauh lebih besar dibandingkan menggunakan LNG danbatu bara. Biaya bahan bakar bakar HSD hanyaberkisar Rp. 2,005 Triliyun per tahun, dan biaya bahanbakar MFO berkisar Rp. 1,555 Triliyun per tahun.Sedangkan, biaya bahan bakar batubara berkisar Rp.323,942 Milyar per tahun dan biaya bahan bakar LNG

berkisar Rp. 168,029 Milyar per tahun. Dengandemikian dapat dilihat biaya penghematan biayabahan bakar pada tabel 3 sebagai berikut :

Tabel 3 Selisih biaya bahan bakar minyak (HSD dan MFO)terhadap LNG dan batubara untuk Beban 140 MW

Bahan Bakar

Selisih Biaya Bahan Bakar

(Milyar/ tahun)

LNG BATUBARA

HSD 1837,726 1681,812

MFO 1387,069 1231,155

Besarnya biaya bahan bakar per kWh (Rp./kWh) daya output generator. Untuk daya yang sama,biaya bahan bakar HSD dan MFO masih berada diatasbiaya tarif rumah tangga. Sedangkan, biaya bahanbakar LNG dan batubara masih berada di bawah tariflistrik rumah tangga. Rupiah per kWh terkecil adalahLNG sebesar Rp. 156,277 per kWh, sedangkan HSDadalah yang terbesar sebesar Rp. 1.865,471 per kWh.

Berdasarkan gambar 7 diatas, terlihat bahwasecara operasional PLTU yang beroperasi denganmenggunakan bahan bakar minyak (HSD dan MFO)mengalami kerugian. Hal ini nampak jelas dari selisihharga yang sangat besar antara biaya bahan bakar

HSD dan MFO produksi energi listrik dibandingkanharga jual listrik rumah tangga.

Perbandingan prakiraan biaya penghematanbahan bakar berbagai beban ditunjukkan oleh tabel 4,meliputi beban 80 MW, 90 MW, 95 MW, 100 dan 140MW.

Tabel 4 Besar penghematan (Rp. Milyar/ tahun) berbagaijenis bahan bakar dan beban

BEBANBesarnya penghematan (Milyar/ tahun)

MFO -LNG

MFO -BATUBARA

HSD -LNG

HSD -BATUBARA

80 777.694 690.277 1030.366 942.949

90 871.323 773.381 1154.414 1056.473

95 990.242 878.934 1311.971 1200.663100 1051.672 933.459 1393.36 1275.146

140 1387.069 1231.155 1837.726 1681.812

V. KESIMPULANDari hasil perhitungan dan pembahasan

tugas akhir dengan judul Analisis Bahan BakarYang Digunakan Pada Pembangkit ListrikTenaga Uap (Studi Kasus di PT IndonesiaPower UBP Semarang) maka dapat ditarikkesimpulan sebagai berikut :1. Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap,

semakin besar daya yang dibangkitkanmaka semakin besar pula laju aliran massabahan bakar. Laju aliran massa bahanbakar saat beban 80 MW adalah sebesar22.557,33 liter/ jam. Sedangkan, saat beban140 MW sebesar 35.810,52 liter/ jam.

2. Konsumsi spesifik bahan bakar semakinmenurun seiring dengan penambahanbeban/ daya yang dibangkitkan. Konsumsibahan bakar bruto dan netto saat beban 80MW adalah 0,28196667 liter/ kWh dan

0,30307647 liter/ kWh. Sebaliknya, saatbeban 140 MW adalah 0,25578946 liter/kWh dan 0,27050424 liter/ kWh.

3. Semakin besar daya yang dibangkitkanmaka efisiensi termal semakin besar.Sebaliknya, tara kalor (heatrate) semakinmenurun. Efisiensi termal bruto dan nettoterbesar adalah 36,01 % dan 34,06 % saatbeban 140 MW. Sedangkan, efisiensi termalbruto dan netto terkecil adalah 32,67 % dan30,398 % saat beban 80 MW.

4. Semakin besar daya yang dibangkitkanpembangkit, maka besarnya biaya

penghematan dengan cara pergantianbahan bakar semakin besar.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Abduh, Syamsir, dan Widadi, J.P.Mencegah Terjadinya Monopoli denganMenggunakan Metode Price Cost dalamPasar Listrik, Makalah Seminar NasionalKetenagalistrikan 2005 Semarang.

[2] Abdul Wahid, Muh.,Perbandingan BiayaPembangkitan Pembangkit Listrik diIndonesia.

[3] Bellman, D.K., Power Plant EfficiencyOutlook, NPC Global Oil and Gas Study,July 18, 2007.

[4] El Wakil, M.M. Instalasi PembangkitDaya, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1992.

[5] Kadir, Abdul. Pembangkit Tenaga Listrik,UI Press, Universitas Indonesia,Jakarta, 1996.

[6] Kadir, Abdul. Pemrograman Databasedengan Delphi 7 Menggunakan AccessADO, Andi, Yogyakarta, 2005.

[7] Klein, Joel B.,The Use Of Heatrates inProduction Cost Modeling And Market

Modeling, Electricity Analysis Office,California Energy Commision, April 1998.

08_analisis konsumsi bahan bakar pada pembangkit .pdf

Documents