277 dalam  pada  penukar  panas  menyebabkan  kondensat  tidak  boleh  dikembalikan  ke
boiler
6.5.5. Perhitungan Biaya Pembangkitan Uap
Untuk  perhitungan  biaya  pembangkitan  uap  maka  terdapat  beberapa  komponen yang mempengaruhinya, antara lain:
1.  Bahan BakarCF 2.  Air umpanCW
3.  Pengolahan Air Umpan Boiler CBFW 4.  Daya listrik Pompa Air umpan Boiler CP
5.  Daya listrik blower udara pembakaranFD or ID CA 6.  Buangan blowdown CB
7.  AbuAsh disposal CD 8.  Environmental emissions control CE
9.  Maintenance materials and labor CM
Perhitungan harga uap relatif mudah. Total variabel biaya, CG adalah merupakan penjumlahan  dari  beberapa  variabel  yang  dinyatakan  dalam  kilo-Pound  uap  yang
dibangkitkan: CG
=
CF + CW+CBFW +CP +CA + CB + CD+ CE + CM Biaya bahan bakar merupakan komponen yang paling dominan, kontribusinya kurang
lebih sekitar 90 dari total variabel yang mempengaruhi harga uap: C
F
= a
F
x H
S
– h
W
1000η
B
Keterangan:  a
F
= Biaya Bahan Bakar, [MMBtu] H
S
= entalpi uap, [Btulb] h
W
= entalpi air umpan boiler, [Btulb] η
B
= Efisiensi Boiler, [] Efisiensi  boiler  didasarkan  pada  pasokan  udara  pembakaran  pada  temperatur
ambient  dan  temperatur  air  umpan  boiler  masuk  deaerator.  Diasumsikan  bahwa pemanasan air umpan boiler dari ambien ke temperatur kondensat biasanya sekitar
200 °F dilakukan melalui pertukaran panas terhadap aliran proses. Penggunaan  steam  untuk  memanaskan  air  umpan  boiler  umum  dilakukan  saat
energi murah, tetapi menggunakan  panas berlebih  dari proses merupakan alternatif peluang yang sangat besar untuk meningkatkan efisiensi siklus. Efisiensi boiler secara
keseluruhan menjadi 80 sampai 85 ketika rasio udara berlebih mendekati optimal.
278 Pada  prinsipnya,  komponen  biaya  individu  harus  dihitung  secara  seksama  untuk
kondisi  lokasi  spesifik.  Dalam  prakteknya,  biasanya  cukup  dengan  menggunakan pendekatan:
C
G
= C
F
1 + 0,30 Angka 0,30 merupakan nilai yang umum untuk jumlah komponen biaya 2 sampai 9
di atas di fasilitas minyak dan berbahan bakar gas. Namun, bisa lebih besar  untuk fasilitas  yang  lebih  kecil,  atau  pada  penggunaan  batubara  dan  biomassa.  Biasanya,
biaya  pemeliharaan  dapat  dianggap  tetap,  bukan  variabel.  Jika  pabrik  memiliki beberapa  boiler, dan ada  pilihan  untuk tidak mengoperasikan satu atau  lebih  boiler
karena berkurangnya kebutuhan uap, maka biaya pemeliharaan akan lebih tepat bila dianggap sebagai variabel.
Langkah  kedua  adalah  menghitung  biaya  steam  pada  tingkat  tekanan  yang  lebih rendah.  Hal  ini  tidak  mudah,  karena  biaya  tergantung  pada  distribusi  uap  dari
pembangkitan  ke  titik  pengguna.  Uap  tekanan  rendah  yang  dihasilkan  melalui  unit penurun  tekanan,  biasanya  PRV,  secara  substansi  memiliki  entalpi  sama  dengan
entalpi sumber uap tekanan tingginya. Sehingga uap menjadi superheated, dan pada praktek yang normal untuk desuperheat menggunakan kondensat. Biaya uap tekanan
rendah kemudian dihitung dari biaya uap bertekanan tinggi sebagai berikut:
C
L
= C
H
x H
SL
– h
W
H
SH
– h
W
Keterangan:  H
SL
= entalpi uap tekanan rendah, [Btulb] H
SH
= entalpi uap tekanan tinggi, [Btulb] Uap tekanan rendah yang dihasilkan melalui PRV tidak efisien. Untuk  uap di atas
50.000  lbh,  biasanya  jauh  lebih  efektif  dengan  mengekstrak  uap  melalui  turbin. Biaya uap tekanan rendah yang dihasilkan melalui turbin, dihitung sebagai:
C
L
= C
H
– 1000 x a
E
x H
SH
– H
SL
3413η
T
η
G
Keterangan:  a
E
= Biaya listrik, [kWh] H
SL
= entalpi uap tekanan rendah dari ekspansi isentropik dari tekanan tinggi uap, [Btulb]
η
T
= Efisiensi isentropik turbin uap, fraksional η
G
= efisiensi pembangkit, fraksional Kesulitannya  adalah  menetapkan  biaya  yang  benar  untuk  kenaikan  atau
penurunan  konsumsi  uap  tekanan  rendah,  yang  tergantung  pada  jalur  yang  dilalui oleh  uap  dari  titik  pembangkitan  ke  titik  penggunaan  misalnya,  PRV  atau  turbin.
Satu-satunya  cara  untuk  menentukan  nilai  yang  benar  adalah  dengan mengembangkan model simulasi neraca panas dan material sistem.
279
6.5.6. Potensi Penghematan Energi
Dari  hasil  analisis  data  dan  pengukuran  pada  sistem  distribusi  uap  kemudian disusun  satu  kesimpulan  dan  rekomendasi  terhadap  temuan  hasil  audit  energi.
Beberapa  rekomendasi  potensi  penghematan  energi  pada  sistem  distribusi  uap  di antaranya adalah:
a  Perbaikan  kebocoran  uap  dan  kebocoran  kondensat  setiap  3  mm  diameter lubang  pipa  pada  tekanan  7  kgcm
2
uap  akan  membuang  33  kiloliter  bahan bakar minyak per tahun.
Perbaikan  kebocoran  uap  dan  kebocoran  kondensat  pada  umumnya memerlukan  biaya  investasi  yang  tidak  besar  dan  waktu  pengembalian  modal
cepat sekitar 0,4 hingga 0,5 tahun.
b  Menggunakan  back  pressure  steam  turbine  untuk  memproduksi  uap  tekanan rendah.
Dengan  mengganti  PRV  dengan  turbin  back  pressure,  exhaust  uapnya digunakan untuk proses pabrik, energi dalam  steam inlet dapat secara efektif
diserap dan diubah menjadi listrik. Ini berarti exhaust uap memiliki suhu lebih rendah  daripada  jika  tekanannya  telah  dikurangi  melalui  pressure  reducing
valve PRV.
c  Memanfaatkan kembali kondensat dan flash steam. Mengoptimalkan pemanfaatan kembali kondensat dimulai dengan mengevaluasi
jumlah kondensat yang dikembalikan. Kondensat dikembalikan harus dievaluasi berdasarkan tingkat  header uap yang berbeda. Pada  level industri besar yang
memiliki  distribusi  uap  yang  kompleks  dan  banyak  peralatan  pengguna  uap, pemanfaatan kembali kondensat tergantung pada faktor-faktor berikut:
o Tingkat kontaminasi; o Biaya peralatan pemulihan uap condensate recovery;
o Biaya perpipaan kondensat.
Pemanfaatan flash steam. Pada  industri  yang  menggunakan  uap  tekanan  tinggi,  terbuka  peluang  untuk
memanfaatkan  flash  steam  dari  kondensat  uap  tekanan  tinggi  untuk memenuhi kebutuhan uap tekanan rendah. Dengan pemanfaatan flash steam
tersebut  maka  akan  menggantikan  penggunaan  uap  tekanan  rendah  yang seharusnya dipasok dari header uap.
d  Pemanfaatan kembali panas buang blowdown boiler. Pemanfaatan kembali panas buang blowdown bisa dengan me-recovery flash
steam  dari  blowdown  boiler  steam  tekanan  tinggi  dan  memanfatkan kondensat  dari  blowdown  untuk  memanaskan  make  up  water.  Jika  laju  alir
blowdown  boiler   5,  maka  potensi  pemanfaatan  kembali  panas  buang
blowdown akan signifikan.
280 Gambar 6-24. Pemanfaatan kembali panas blowdown.
Sumber: US DOE. e  Perbaikan sistem isolasi pipa uap dan peralatan pengguna uap.
Area  yang  pada  umumnya  terjadi  permasalahan  dengan  isolasi  pada  sistem distribusi uap adalah:
-  header uap -  Katupvalve
-  Peralatan pengguna akhir uap -  Tanki penampung
-  Pipa kondensat
Isolasi  dapat mengurangi kehilangan energi sebesar 90 dibandingkan tanpa isolasi dan membantu menjaga tekanan uap pada plant.
f  Pengecekan  berkala  steam  trap  dan  mengganti  steam  trap  yang  tidak berfungsi.
6.5.7. Analisis Sistem Uap dengan Pemodelan Modelling
Setelah  memahami  sistem  uap  pada  plant  dan  mengidentifikasi  potensi penghematan  energinya  maka  langkah  berikutnya  dalam  optimasi  sistem  steam
keseluruhan adalah untuk mengembangkan Sistem Steam Model yang secara akurat mencerminkan  keseimbangan  sistem  uap  keseluruhan,  dengan  mengembangkan
model semua komponen dan dampaknya.
Ada  beberapa  perangkat  lunak  yang  tersedia  secara  komersial  yang  dapat mengembangkan model sistem steam industri yang sangat akurat di industri. Tapi ini
juga  mungkin  sangat  mahal  dan  pasti  akan  membutuhkan  pelatihan  untuk membangun model sistem steam yang mencerminkan sistem uap di industri.
Selain  itu,  mungkin  ada  beberapa  perangkat  lunak  yang  tersedia  dari  internet gratis  yang  dapat  digunakan  untuk  sistem  pemodelan  uap  seperti  SSAT  yang
Gas Buang Air Umpan Masuk
Uap Keluar Ke Sistem Uap
Tekanan Rendah
Bahan Bakar
dan Udara
Air Tambahan Make-up Water
Blowdown Tekanan Tinggi
Uap
Flash Vessel
Tekanan Rendah
Cairan
281 dikembangkan oleh DOE Amerika Serikat. Dengan bantuan piranti lunak ini kita bisa
memodelkan  sistem  uap  di  industri  dengan  cepat,  mudah,  dan  akurat.  Dengan bantuan  piranti  lunak  SSAT  kita  bisa  memodelkan  sistem  uap  dalam  tiga  kategori,
yaitu: 1 header, 2 header, atau 3 header uap.
Pada  model  ini  disediakan  18  jenis  project  optimasi  sistem  uap  dan  dampaknya akan diketahui, di antaranya adalah:
-  meminimumkan kebutuhan uap -  switching bahan bakar
-  peningkatan efisiensi boiler -  optimalkan laju alir blowdown
-  implementasi  blowdown  flash  steam  recovery  untuk  membangkit  uap  tekanan
rendah -  meng-instal steam turbine untuk menurunkan tekanan uap
-  meng-instal penukar kalor pada blowdown boiler -  meningkatkan recovery kondensat
-  melaksanakan manajemen pemeliharan steam trap dengan baik -  meningkatkan sistem isolasi pipa uap dan kondensat
Gambar  6-25  memperlihatkan  contoh  model  eksisting  sistem  distribusi  uap  pada suatu industri yang terdiri dari 3 header uap.
Dari  model  eksisting  tersebut  kemudian  dilakukan  optimasi  dengan  melakukan beberapa  usaha  peningkatan  efisiensi  energi,  yaitu  dengan  beberapa  cara,  antara
lain:  Meningkatkan efisiensi boiler dari 76 menjadi 80
 Meningkatkan condensate recovery dari 75 menjadi 90  Setting laju alir blowdown dari 4 menjadi 1
 Perbaikan steam trap yang rusak  Perbaikan isolasi pipa uap
Beberapa  usaha  optimasi  tersebut  kemudian  di-input-kan  ke  dalam  model eksisting  sehingga  setelah  melakukan  berbagai  usaha  penghematan  energi  tersebut
model sistem steam akan menjadi seperti pada Gambar 6-26.
282 Gambar 6-25. Contoh Model Eksisting Sistem Distribusi Uap Pada Suatu Industri
283 Gambar 6-26. Contoh Optimasi Model Eksisting Sistem Distribusi Uap Pada Suatu Industri
284 Ringkasan  hasil  yang  diperoleh  dengan  melakukan  optimasi  pada  sistem  uap
ditunjukkan  pada  rangkuman  Tabel  6-9.  Total  penghematan  energibiaya  yang didapatkan dengan melakukan optimasi tersebut adalah sebesar 7,8.
Tabel 6-9 Ringkasan hasil kajian sistem uap
Model 3 Header
6.5.8.  Pengamatan Best Practices Pada Sistem Pembangkitan, Distribusi, dan Pengguna Uap
Beberapa  usaha  atau  pola  operasi  yang  baik  yang  telah  dilakukan  pada  industri tersebut  juga  akan  dipaparkan  pada  laporan  hasil  audit  energi.  Pemaparan  ini  akan
memotivasi  kepada  pihak  industri  untuk  lebih  meningkatkan  apa  yang  telah  diraih selama  ini.  Beberapa  contoh  best  practice  yang  biasa  dilakukan  pada  sistem  uap
dapat  diklasifikasikan  berdasarkan  areanya,  yaitu  pada:  sistem  pembangkitan  uap, sistem distribusi uap, dan pengguna akhir uap.
285
6.5.8.1.  Pembangkitan Uap
 Meminimalkan udara berlebih  Pemasangan peralatan pengambil kembali panas
 Pembersihan permukaan penukar panas boiler  Meningkatkan pengolahan air untuk mengurangi blowdown boiler
 Pengambilan kembali energi dari blowdown boiler  Penambahanpemasangan kembali refraktori boiler
 Meminimalkan jumlah boiler yang beroperasi  Optimasi laju pelepasan deaerator
6.5.8.2.  Distribusi Uap
 Meminimalkan uap yang dilepas vented  Memastikan bahwa sistem perpipaan, katup-katup, sambungan-sambungan, dan
bejana uap diisolasi dengan baik  Isolasi uap dari jalur pipa yang tidak digunakan
 Meminimalkan aliran yang melalui stasiun pengurang tekanan  Mengurangi kehilangan tekanan dalam header
 Kosongkan kondensat dari header uap
6.5.8.3.  Pengguna Akhir Uap
 Mengurangi penggunaan uap oleh sebuah proses  Meningkatkan efisiensi proses
 Menggeser kebutuhan uap ke sumber-sumber limbah panas  Mengurangi  kebutuhan  tekanan  yang  diperlukan  oleh  proses,  terutama  dalam
sistem kogenerasi  Memperbaiki uap tekanan rendah atau limbah uap untuk memasok kebutuhan
proses  Integrasi proses untuk menuju optimisasi energi secara keseluruhan di pabrik
6.5.9. Rekomendasi
Dari  hasil  analisis  terhadap  data  dan  pengamatan  selama  audit  energi,  maka auditor energi menyusun rekomendasi berupa beberapa potensi penghematan energi
yang bisa diimplementasikan pada plant tersebut. Contoh rekomendasi secara kuantitatif seperti pada Tabel 6-10.
286 Tabel 6-10
Contoh rekomendasi secara kuantitatif
Potensi Estimasi Penghematan Tahunan
Simple Pay
Back, [tahun]
No Rekomendasi
Potensi MWh
kW GJ
CO
2
Metric Ton
Penghematan Biaya, [USD]
1 Tidak
mengoperasikan package boiler
dan mengoptimalkan
HRSG Boiler 36.040
1.910,12 375.428,68
0,44
2 Meningkatkan
recovery kondensat
10.830 573,97
112.811,36 0,74
3 Mengganti steam
trap yang tidak berfungsi
17.007 901,37
177.161,92 0,26
4 Pemanfaatan uap
tekanan rendah untuk aplikasi
chiller absorpsi pada proses
produksi 2,190  250
1.357.800 196.187,50
2.12
Total -
- 63.876,54  1.361.185,46
861.589,46 0,89
Selain  rekomendasi  yang  bersifat  kuantitatif,  biasanya  juga  disusun  rekomendasi yang  bersifat  kualitatif  yang  dapat  ditindaklanjuti  dengan  beberapa  informasi  data
dan pengamatan lebih lanjut. Contoh rekomendasi kualitatif adalah sebagai berikut:
1.  Kalibrasi  secara  berkala  instrumentasi  pengukuran  seperti  pressure, thermometer, dan flowmeter
2.  Mengoptimalkan  kinerja  WHRB  dan  HRSG  Boiler  dengan  menjaga  tekanan header uap
3.  Pengurangan kebocoran energi pada jalur distribusi dengan pemasangan isolasi pipa uap yang rusak dan pipa kondensat
4.  Monitoring secara berkala efisiensi peralatan pengguna uap.
6.5.10. Definisi Sistem Uap
Million  Metric  British  Thermal  Units  MMBtu:  1  Btu  adalah  jumlah  panas  yang
dibutuhkan untuk menaikkan suhu dari 1 lb air cair oleh 1
o
F. MMBtu mengukur satu juta Btu.
Enthalpy: Total kandungan panas dari sistem. Energi Dalam = Tekanan x Volume.