Rotor Harga Energi Listrik Biaya Operasional dan Perawatan

23

a. Rotor

Rotor terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu : 1. Slip Ring Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasangkan ke slip ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat brush yang letaknya menempel pada slip ring. 2. Sikat Sebagian dari generator sinkron ada yang memiliki sikat ada juga yang tidak memiliki sikat. Sikat pada generator sinkron berfungsi sebagai saklar putar untuk mengalirkan arus DC ke kumparan medan pada rotor generator sinkron. Sikat terbuat dari bahan karbon tertentu. 3. Kumparan Rotor Kumparan Medan Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari sumber eksitasi tertentu. 4. Poros Rotor Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan dimana pada poros tersebut telah terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor. Bentuk suatu rotor dari generator sinkron dapat dilihat pada Gambar 2.12 [7] dimana rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah Universitas Sumatera Utara 24 elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient pole kutub menonjol dan non salient pole kutub silinder atau tidak menonjol [8]. Gambar 2.12 Rotor Generator Sinkron

2.5 PLTU dengan Bahan Bakar Fiber dan Cangkang Sawit di PT.

Perkebunan Minanga Ogan Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang beroperasi tersebut memiliki beban pabrik itu sendiri dan perumahan domestic PT. Perkebunan Minanga Ogan yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil pengolahan.

2.5.1. Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit

Dari semua bagian pengolahan kelapa sawit di bawah ini yang akan penulis lebih fokuskan adalah pada bagian Power House atau kamar mesin sebagai pusat pengaturan listrik untuk keperluan pabrik dan keperluan listrik perumahan domestic. Listrik dihasilkan oleh pembangkit listrik dengan menggunakan turbin uap, secara tidak langsung pembangkit listrik merupakan Universitas Sumatera Utara 25 sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Uap PLTU. Sumber uap berasal dari boiler yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil dari pengolahan kelapa sawit. Fiber merupakan pemisahan kulit dari buah kelapa sawit nut yang dipisahkan melalui press cake produk press. Proses pemisahan terjadi pada separating column berdasarkan perbedaan berat jenis kemudian fiber akan terangkat ke transportconveying ducting sedangkan nut akan jatuh ke polishing drum kemudian fiber tersebut menuju peralatan fibre cyclone dan air lock pemisahan fiber dengan udara. Proses pemisahanan antara nut dan fiber disebut Depericaping sedangkan cangkang adalah kulit luar atau batok dari inti buah kelapa sawit yang dipisahkan pada proses cracker inti sawit seperti pada Gambar 2.13 [9]. Dalam hal ini penulis akan membahas tentang pembangkit listrik dan boiler nya serta pengolahan air yang akan digunakan sebagai uap air. Gambar 2.13 Proses Pengolahan Kelapa Sawit Universitas Sumatera Utara 26 Gambar 2.14 Depericaper Station Gambar 2.15 Fibre Cyclone dan Air Lock Fibre Air Lock Fibre In Out Universitas Sumatera Utara 27

2.5.2. Treatment Air

Treatment air adalah sebuah treatment yang dilakukan untuk memperoleh air dengan kualitas yang diperlukan untuk suplai domestic ataupun suplai air boiler . Tujuan dari treatment air adalah : a. Mencegah pembentukan kerak atau formasi sludge di atas permukaan transfer panas di boiler. b. Mengendalikan padatan yang tidak larut dalam air umpan boiler sehingga konsentrasi padatan dalam air boiler dapat dijaga untuk menghasilkan steam yang bersih tanpa perlakuan blowdown yang berlebihan. c. Mengurangi biaya boiler water treatment dengan hasil air yang bersih dan jernih. d. Memperpanjang umur pengoperasian boiler yang berarti mengurangi biaya perbaikan. Sungai adalah sumber air dalam penelitian Tugas Akhir ini dan prosedur pelaksanaan treatment air dapat dilihat pada Gambar 2.16. Namun, sumber air dapat juga diperoleh dari : a. Air Permukaan  Sungai.  Danau.  Kolam.  Laut. b. Air Tanah  Sumur.  Mata Air. Universitas Sumatera Utara 28 Gambar 2.16 Alur Treatment Air Air dari sungai ditampung pada sebuah waduk lalu dialirkan ke tangki penampungan. Pada tangki penampungan diinjeksikan bahan kimia flokulan dan koagulan yang berfungsi untuk memisahkan padatan terlarut seperti lumpur dari air. Setelah melalui prosedur ini, air akan disaring kembali pada sand filter untuk menghilangkan sisa pasir yang ada di dalam air. Setelah itu air disimpan pada tangki air bersih dan siap untuk dipakai dimana tahapan dari sistem treatment air tersebut adalah : a. Koagulasi Penambahan koagulan untuk menetralisir muatan dan membuat koloid dapat berglomerasi. b. Flokulasi Pengikatan antara flokulan dan aglomerasi partikel koloid sehingga membentuk partikel yang lebih besar dan dapat mengendap. c. Filtrasi Universitas Sumatera Utara 29 Menahan padatan yang tersuspensi dan memisahkan dari air [9]. Selanjutnya bahan kimia yang digunakan pada saat koagulasi adalah seperti pada Tabel 2.1 [9]. Tabel 2.3 Daftar Bahan Kimia Koagulasi TIPE EFEKTIF PH KEUNGGULAN KEKURANGAN Alum Al 2 SO 4 3 5.5 - 7.2 Murah Kurang korosif Flok kecil Tidak efektif di atas pH 7.2 Perununan pH tinggi Poly Aluminium Chloride PAC 4.5 - 8.0 Koagulasi lebih daripada Alum Penurunan pH sedikit Mahal Tidak efektif di atas pH 8 Ferric Chloride Ferric Sulfate 5.0 – 11 Flok lebih besar Efektif pada pH tinggi Korosif Mahal Sumber Tabel : PT. Perkebunan Minanga Ogan, Palm Oil Management Nut Kernel Station Air yang digunakan untuk menjadi uap harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut : Ph : 10,5 - 11 Universitas Sumatera Utara 30 Silica : maksimal 150 ppm Hardnes : trace Alkalinity : 2,5 x silica Sulfit : 30 - 50 ppm TDS Total Disolvid Solid : 2000 - 2500 ppm Untuk memenuhi syarat air seperti di atas diperlukan treatment air. Treatment ini menggunakan bahan kimia seperti Alum tawas, causticsoda, flukolan, koagulan, ph boaster, anion NaOh, cation HCL. Pemakaian chemical ini merupakan salah satu sumber biaya. 2.5.3. Proses Penggunaan PLTU sebagai Penghasil Daya listrik 2.5.3.1. Persiapan Bahan Bakar Desain sebuah pembangkit listrik pada sebuah Pabrik Kelapa Sawit PKS SOGM PT. Perkebunan Minanga Ogan adalah dengan mendesain sebuah hopper atau tempat penampungan bahan bakar dengan kapasitas 4 ton yang akan dibawa oleh konveyor ke dapur boiler sebagai bahan bakar. Bahan bakar dimuat oleh sebuah loader dengan kapasitas bucket 1,5 ton. Suplai air ke boiler ditreatment terlebih dahulu pada stasiun water treatment yang akan diubah menjadi steam untuk memutar turbin uap. Daya yang dikeluarkan oleh generator didistribusikan melalui panel distribusi yang terletak pada Power House untuk dibagikan ke perumahan domestic. Universitas Sumatera Utara 31 Gambar 2.17 Hopper Bahan Bakar Gambar 2.18 Loader Pengangkut Bahan Bakar Gambar 2.19 Pengisian Bahan Bakar ke Hopper Bahan Bakar Universitas Sumatera Utara 32

2.5.3.2. Penaikan Tekanan Boiler

Pemanasan boiler membutuhkan waktu yang bervariasi dalam menaikkan steam boiler. Pada fire grate dimasukkan fiber secara merata dan disebarkan dengan api yang dinyalakan pada damper yang setengah terbuka. ID fan, FD fan dan secondary fan dihidupkan untuk sistem pendingin pendukung batang ruang bakar dan menjalankan pompa sirkulasi jika ada membuka water valve. Secara perlahan boiler dipanaskan untuk menaikkan steam ke tekanan kerja dengan level air gelas penduga tidak bertambah. Setelah level air tetap terjaga, blowdown dapat dilakukan pada header dinding samping dan jangan dilakukan ketika boiler sedang beroperasi.

2.5.3.3. Pengaliran Steam dari Boiler ke Turbin Uap

Setelah uap dari boiler sampai pada tekanan kerjanya, uap akan dialirkan menuju turbin untuk memutar turbin uap. Setelah sampai pada kecepatan nominalnya 1500 rpm, maka generator siap untuk dipakai seperti pada Gambar 2.20. Gambar 2.20 Steam Flow Universitas Sumatera Utara 33 Gambar 2.21 Name-Plate Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan Spesifikasi pada turbin uap, yaitu : Merk : Siemens Kecepatan : 1575 rpm Daya : 1500 KW Tekanan Uap :  Low : 15,7 Bar  Medium : 17,0 Bar  High : 19,0 Bar Suhu Kerja :  Low : 210 °C  Medium : 260 °C  High : 288 °C Universitas Sumatera Utara 34 Gambar 2.22 Name-Plate Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan Spesifikasi pada Generator, yaitu : Merk : Stamford Phasa : 3 KW base rate : 1500 KW Frekuensi : 50 Hz Rpm : 1500 rpm Tegangan : 380 volt Arus : 2848,8 A Cos fi : 0,8

2.6 Prinsip Dasar PLTD

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel PLTD adalah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula prime mover. Peralatan Universitas Sumatera Utara 35 yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator disebut prime mover. Sebagai penggerak mula, PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang digunakan untuk memutar rotor generator pada mesin diesel. Kebutuhan listrik dalam jumlah beban yang kecil seperti daerah terpencil, listrik pedesaan dan memasok kebutuhan listrik suatu pabrik biasanya menggunakan PLTD. Pada tangki penyimpanan, bahan bakar dipompakan ke dalam tangki penyimpanan kemudian disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara daily tank yang sebelumnya telah disaring terlebih dahulu. Bahan bakar adalah bahan bakar minyak BBM, maka bahan bakar dari daily tank dipompakan ke pengabut nozzel. Melalui saluran masuk intake manifold, temperatur bahan bakar dinaikan hingga manjadi kabut yang dimasukan ke dalam tangki udara menggunakan kompresor udara bersih dan dialirkan ke turbo charger. Tekanan dan temperatur udara dinaikan pada turbo charger. Pada umumnya suhu mencapai ±600°C dimana udara yang dialirkan sebesar 500 psi. Gambar 2.23 Turbo Charger PLTD Universitas Sumatera Utara 36 Bahan bakar dari convertion kit atau nozzel dan udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi diinjeksikan ke dalam ruang bakar combustion chamber. Gambar 2.24 Combustion Chamber PLTD Berdasarkan udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi 35-50 atm, proses kerja di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri sehingga temperatur di dalam silinder naik dan bahan bakar disemprotkan di dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar yang akan menyala secara otomatis dan dapat menimbulkan ledakan bahan bakar. Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torakpiston yang kemudian pada poros engkol diubah menjadi energi mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak sehingga torak dapat bergerak bolak-balik reciprocating. Torak gerak rotasi poros engkol crank shaft akan diubah oleh gerak bolak-balik dan sebaliknya Universitas Sumatera Utara 37 gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. Gambar 2.25 Proses Pergerakan Bolak-balik Reciprocating pada Torak Selanjutnya untuk menggerakan poros rotor generator digunakan poros engkol mesin diesel. Gaya gerak listrik ggl terjadi karena energi mekanis pada generator tersebut diubah menjadi energi listrik [10].

2.6.1. Peralatan Utama pada PLTD

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru yang Universitas Sumatera Utara 38 terpencil atau untuk listrik pedesaan dan untuk memasok kebutuhan listrik suatu pabrik. Peralatan utama Pembangkit Listrik Tenaga Diesel adalah : 1. Tangki penyimpanan bahan bakar. 2. Penyaring bahan bakar. 3. Tangki penyimpanan bahan bakar sementara bahan bakar yang disaring. 4. Pengabut. 5. Mesin diesel. 6. Turbo Charger. 7. Penyaring gas pembuangan. 8. Tempat pembuangan gas bahan bakar yang disaring. 9. Generator. 10. Trafo. 11. Saluran transmisi. Gambar 2.26 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Universitas Sumatera Utara 39 Gambar 2.27 Diesel Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan Gambar 2.28 Name-Plate Diesel Generator Spesifikasi pada Diesel Generator, yaitu : Merk : Caterpillar Universitas Sumatera Utara 40 Jumlah fasa : 3 Excitasi : 47 volt Daya : 377 KVA Cos fi : 0,8 Frekuensi : 50 Hz Tegangan : 400 volt Arus : 547 A Kebutuhan bahan bakar pada sebuah PLTD adalah solar dan pemakaian solar genset tersebut rata-rata 60 literjam.  1 kW kJs = 859,9 kkalh.  1 kkalh = 1,16x10 -3 kW.  60 liter SolarJam = 150 kWJam.  1 liter solar = 2,5 kW = 2.149,75 kkalh.  Standard kebutuhan solar untuk Diesel Genset = 3,5 kWhliter [5]. Harga bahan bakar solar yang digunakan di PT. Perkebunan Minanga Ogan tergantung keputusan pemerintah untuk periode tersebut dan nilai kalornya, yaitu : 1 liter = 2149,75 kkal = 2,5 kWh. Universitas Sumatera Utara 41

BAB III PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI TEKNIK

Untuk mengetahui kelayakan PLTU Minanga Ogan berbahan bahan bakar fiber dan cangkang sawit dalam memenuhi kebutuhan domestic power perlu dilakukan analisis perhitungan terhadap biaya dan aspek ekonominya.

3.1 Harga Energi Listrik

Setiap pembangkit memiliki parameter-parameter dalam menghitung harga energi listrik yang berbeda-beda, yaitu [11] : a. Biaya pembangkitan per kW. b. Biaya pengoperasian per kWh. c. Biaya perawatan per kWh. d. Suku bunga. e. Depresiasi. f. Umur operasi. g. Daya yang dibangkitkan. Aspek ekonomi dalam pengembangan teknologi pembangkitan dianalisa dari biaya-biaya berikut ini : [11] a. Biaya modal Universitas Sumatera Utara 42 b. Biaya bahan bakar c. Biaya operasi dan perawatan

3.2 Biaya Operasional dan Perawatan

Biaya yang digunakan selama pembangkit beroperasi termasuk ke dalam biaya operasional dan perawatan. Biaya operasional dan perawatan terdiri dari biaya tetap fixed cost dan biaya tidak tetap variabel cost. Fixed Cost adalah biaya yang tidak berhubungan terhadap besar tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik. Variabel Cost adalah biaya yang berkaitan dengan pengeluaran untuk alat-alat dan perawatan yang dipakai dalam periode pendek dan tergantung pada besar tenaga listrik yang dihasilkan seperti biaya air dan lembur karyawan dalam waktu satu tahun. Biaya operasional dan perawatan OM dapat ditentukan dengan persamaan berikut : Gs = � � �� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 dimana : Gs = biaya OM USkWh To = jam per tahun

3.3 Biaya Bahan Bakar