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