Studi Pengaruh Operating Heat Rate Terhadap Efisiensi Kinerja Pltu Labuhan Angin Sibolga
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Kebutuhan akan energi listrik terus-menerus meningkat yang disebabkan
karena pertumbuhan penduduk dan industri di Indonesia berkembang dengan pesat,
sehingga mewajibkan pemerintah untuk membangun pembangkit listrik dengan
memanfaatkan sumber daya yang ada. Salah satu pembangkit listrik yang dapat
menyangga pemenuhan energi listrik di Indonesia berasal dari Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU). Salah satu jenis pembangkit PLTU yang menjadi
pembangunan proyek percepatan pembangkit tenaga listrik berbahan bakar batu
bara adalah PLTU Labuhan Angin yang merupakan salah satu program 10.000 MW
pemerintah untuk mengatasi defisit energi listrik khususnya di Sumatera Utara.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah pembangkit listrik yang
memanfaatkan energi yang terkandung dalam uap untuk memutar turbin sehingga
dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik melalui generator.
Pengoperasian suatu pembangkit sangat bergantung pada bahan bakar. Pada PLTU
Labuhan Angin menggunakan bahan bakar batubara sebagai bahan dasar dalam
proses pengkonversian energi listrik. Prinsip kerja dari PLTU adalah panas dari
hasil pembakaran batubara digunakan untuk mengubah air laut menjadi uap. Uap
ini dihasilkan dari proses pemanasan air di dalam boiler yang selanjutnya dipakai
memutar turbin untuk menghasilkan listrik melalui generator. Sehingga,
1
Universitas Sumatera Utara
kemampuan untuk memikul beban menentukan keandalan suatu pembangkit agar
besar daya yang dibangkitkan sama dengan kebutuhan beban setiap saat.
PLTU Labuhan Angin Sibolga yang berkapasitas 2 x 115 MW
menggunakan bahan bakar batubara sebagai proses pembakaran untuk menguapkan
air. Bahan bakar batubara dalam penggunaannya pada PLTU memiliki peranan
penting karena setiap pertambahan beban akan mendorong pertambahan kuantitas
bahan bakar per satuan waktu yang dapat mengakibatkan pembangkit tidak efisien.
Batubara sebagai dasar bahan bakar boiler yang dapat menghasilkan uap panas dan
dimanfaatkan untuk PLTU. Boiler paling umum dimanfaatkan untuk menghasilkan
uap bersuhu dan bertekanan tinggi untuk menggerakkan generator pada PLTU.
Kandungan nilai kalor dan kadar air pada batubara yang digunakan sebagai bahan
bakar boiler berpegaruh terhadap efisiensi PLTU serta pemakaian konsumsi bahan
bakar pada boiler juga mempengaruhi koefisien efisiensi dari PLTU. Hal
tersebut berpengaruh terhadap proses pembakaran batubara sebagai bahan bakar
boiler nilai kalor yang dihasilkan tiap pembakar sangat bepengaruh terhadap
efisiensi dari PLTU. Oleh karena itu, dalam praktek untuk menghitung efisiensi
tidaklah sederhana, karena peralatan merupakan suatu sistem yang tidak sederhana
dan disamping itu karena beban yang berubah-ubah
maka perlu dilakukan
perhitungan heat rate secara langsung untuk dapat menghitung efisiensi dari PLTU.
1.2
Perumusan Masalah
Keandalan sebuah pembangkit listrik tenaga uap bergantung pada kinerja
dari semua komponen. Salah satunya faktor usia penggunaan dari komponen
2
Universitas Sumatera Utara
tersebut, semakin lama komponen tersebut digunakan maka, efisiensinya akan
semakin menurun, sehingga energi panas yang dibutuhkan untuk membangkitkan
listrik semakin besar. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengevaluasian kinerja
PLTU yang memperhitungkan pengaruh laju panas (heat rate) terhadap efisiennya
dengan menggunakan metode langsung.
1.3
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah mengevaluasi kinerja PLTU
dari pengaruh perubahan beban terhadap konsumsi spesifik bahan bakar, heat rate
dan efisiensi termal.
1.4
Batasan Masalah
Agar tujuan penulisan sesuai dengan yang diharapkan serta terfokus pada
judul dan bidang yang telah diuraikan di atas, maka penulis membatasi
permasalahan yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dari penulisan tugas
akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Hanya membahas proses pada PLTU batubara Labuhan Angin Sibolga
dan tidak membahas pembangkit lainnya.
2. Bahan bakar yang digunakan sebagai bahan bakar utama PLTU adalah
bahan bakar batubara Low Rank Coal.
3. Data yang digunakan adalah data unit 1 dari PLTU Labuhan Angin
Sibolga.
3
Universitas Sumatera Utara
4. Metode yang digunakan untuk menentukan heat rate adalah metode
langsung.
5. Untuk menghitung konsumsi spesifik bahan bakar, heat rate dan efisiensi
termal didasarkan pada SPLN No. 80 Tahun 1989 tentang efisiensi.
6. Menitikberatkan pada segi penghematan bahan bakar terutama konsumsi
bahan bakar dan tidak membahas mekanik, operasional dan biaya
investasi.
7. Penelitian ini memanfaatkan nilai energi kotor (bruto) dan energi bersih
(netto) serta energi pemakaian sendiri yang dibutuhkan oleh unit
pembangkit sebagai parameter heat rate.
8. Pengolahan data menggunakan software Microsoft Excel 2010 guna
memudahkan perhitungan dan analisis tugas akhir.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari skripsi ini adalah :
1. Menambah ilmu pengetahuan dan teknologi bagi penulis maupun
pembaca.
2. Hasil penelitian ini dapat dipakai menjadi salah satu referensi dalam
mengetahui dan meningkatkan efisiensi pembangkit listrik tenaga uap
pada umumnya.
3. Hasil penelitian ini dapat dipakai sebagai masukan dalam peningkatan
efisiensi PLTU Labuhan Angin Sibolga.
4
Universitas Sumatera Utara
1.6
Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam skripsi ini adalah :
1. Studi Literatur dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik
tugas akhir ini, yaitu berupa buku referensi yang dimiliki penulis
maupun dari perpustakaan dan juga dari jurnal, artikel-artikel, dan
internet yang relevan untuk mendukung topik tugas akhir ini.
2. Studi Bimbingan dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir
ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak
Departemen Teknik Elektro USU, dosen-dosen bidang Konversi Energi
Listrik dan teman-teman sesama mahasiswa.
3. Pengumpulan Data.
Data yang dikumpulkan diperoleh langsung dari PLTU Labuhan Angin
Sibolga berupa data turbin heat rate dan heat rate pembangkit. Setelah
data dikumpulkan, data selanjutnya diolah untuk menentukan efisiensi
kinerja PLTU Labuhan Angin Sibolga.
4. Tahap selanjutnya adalah pembahasan dan penarikan kesimpulan
berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan.
5
Universitas Sumatera Utara
1.7
Sistematika Penulisan
Skripsi ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang penjelasan latar belakang, rumusan masalah,
tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penelitian, metode
penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang Pembangkit Listrik Tenaga Uap, Siklus
Rankine, Diagram Alir PLTU, Komponen-komponen PLTU, Bahan
Bakar Batubara, Net Plant Heat Rate, Perhitungan Konsumsi
Spesifik Bahan Bakar, Heat rate dan Efisiensi Termal.
BAB III
METODE PENELITIAN
Bab ini mengulas tentang waktu dan tempat penelitian, bahan dan
peralatan, pelaksanaan penelitian, variabel yang diamati, dan
prosedur penelitian.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang data yang diperoleh dari PLTU Labuhan
Angin Sibolga dan proses perhitungan Spesific Fuel Consumption,
Heat Rate dan efisiensi thermal beserta pembahasannya dan grafik.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang hal-hal yang dianggap penting dalam
tulisan yang dirangkum sebagai suatu kesimpulan dan saran dari
hasil analisa data yang diperoleh.
6
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Kebutuhan akan energi listrik terus-menerus meningkat yang disebabkan
karena pertumbuhan penduduk dan industri di Indonesia berkembang dengan pesat,
sehingga mewajibkan pemerintah untuk membangun pembangkit listrik dengan
memanfaatkan sumber daya yang ada. Salah satu pembangkit listrik yang dapat
menyangga pemenuhan energi listrik di Indonesia berasal dari Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU). Salah satu jenis pembangkit PLTU yang menjadi
pembangunan proyek percepatan pembangkit tenaga listrik berbahan bakar batu
bara adalah PLTU Labuhan Angin yang merupakan salah satu program 10.000 MW
pemerintah untuk mengatasi defisit energi listrik khususnya di Sumatera Utara.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah pembangkit listrik yang
memanfaatkan energi yang terkandung dalam uap untuk memutar turbin sehingga
dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik melalui generator.
Pengoperasian suatu pembangkit sangat bergantung pada bahan bakar. Pada PLTU
Labuhan Angin menggunakan bahan bakar batubara sebagai bahan dasar dalam
proses pengkonversian energi listrik. Prinsip kerja dari PLTU adalah panas dari
hasil pembakaran batubara digunakan untuk mengubah air laut menjadi uap. Uap
ini dihasilkan dari proses pemanasan air di dalam boiler yang selanjutnya dipakai
memutar turbin untuk menghasilkan listrik melalui generator. Sehingga,
1
Universitas Sumatera Utara
kemampuan untuk memikul beban menentukan keandalan suatu pembangkit agar
besar daya yang dibangkitkan sama dengan kebutuhan beban setiap saat.
PLTU Labuhan Angin Sibolga yang berkapasitas 2 x 115 MW
menggunakan bahan bakar batubara sebagai proses pembakaran untuk menguapkan
air. Bahan bakar batubara dalam penggunaannya pada PLTU memiliki peranan
penting karena setiap pertambahan beban akan mendorong pertambahan kuantitas
bahan bakar per satuan waktu yang dapat mengakibatkan pembangkit tidak efisien.
Batubara sebagai dasar bahan bakar boiler yang dapat menghasilkan uap panas dan
dimanfaatkan untuk PLTU. Boiler paling umum dimanfaatkan untuk menghasilkan
uap bersuhu dan bertekanan tinggi untuk menggerakkan generator pada PLTU.
Kandungan nilai kalor dan kadar air pada batubara yang digunakan sebagai bahan
bakar boiler berpegaruh terhadap efisiensi PLTU serta pemakaian konsumsi bahan
bakar pada boiler juga mempengaruhi koefisien efisiensi dari PLTU. Hal
tersebut berpengaruh terhadap proses pembakaran batubara sebagai bahan bakar
boiler nilai kalor yang dihasilkan tiap pembakar sangat bepengaruh terhadap
efisiensi dari PLTU. Oleh karena itu, dalam praktek untuk menghitung efisiensi
tidaklah sederhana, karena peralatan merupakan suatu sistem yang tidak sederhana
dan disamping itu karena beban yang berubah-ubah
maka perlu dilakukan
perhitungan heat rate secara langsung untuk dapat menghitung efisiensi dari PLTU.
1.2
Perumusan Masalah
Keandalan sebuah pembangkit listrik tenaga uap bergantung pada kinerja
dari semua komponen. Salah satunya faktor usia penggunaan dari komponen
2
Universitas Sumatera Utara
tersebut, semakin lama komponen tersebut digunakan maka, efisiensinya akan
semakin menurun, sehingga energi panas yang dibutuhkan untuk membangkitkan
listrik semakin besar. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengevaluasian kinerja
PLTU yang memperhitungkan pengaruh laju panas (heat rate) terhadap efisiennya
dengan menggunakan metode langsung.
1.3
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah mengevaluasi kinerja PLTU
dari pengaruh perubahan beban terhadap konsumsi spesifik bahan bakar, heat rate
dan efisiensi termal.
1.4
Batasan Masalah
Agar tujuan penulisan sesuai dengan yang diharapkan serta terfokus pada
judul dan bidang yang telah diuraikan di atas, maka penulis membatasi
permasalahan yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dari penulisan tugas
akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Hanya membahas proses pada PLTU batubara Labuhan Angin Sibolga
dan tidak membahas pembangkit lainnya.
2. Bahan bakar yang digunakan sebagai bahan bakar utama PLTU adalah
bahan bakar batubara Low Rank Coal.
3. Data yang digunakan adalah data unit 1 dari PLTU Labuhan Angin
Sibolga.
3
Universitas Sumatera Utara
4. Metode yang digunakan untuk menentukan heat rate adalah metode
langsung.
5. Untuk menghitung konsumsi spesifik bahan bakar, heat rate dan efisiensi
termal didasarkan pada SPLN No. 80 Tahun 1989 tentang efisiensi.
6. Menitikberatkan pada segi penghematan bahan bakar terutama konsumsi
bahan bakar dan tidak membahas mekanik, operasional dan biaya
investasi.
7. Penelitian ini memanfaatkan nilai energi kotor (bruto) dan energi bersih
(netto) serta energi pemakaian sendiri yang dibutuhkan oleh unit
pembangkit sebagai parameter heat rate.
8. Pengolahan data menggunakan software Microsoft Excel 2010 guna
memudahkan perhitungan dan analisis tugas akhir.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari skripsi ini adalah :
1. Menambah ilmu pengetahuan dan teknologi bagi penulis maupun
pembaca.
2. Hasil penelitian ini dapat dipakai menjadi salah satu referensi dalam
mengetahui dan meningkatkan efisiensi pembangkit listrik tenaga uap
pada umumnya.
3. Hasil penelitian ini dapat dipakai sebagai masukan dalam peningkatan
efisiensi PLTU Labuhan Angin Sibolga.
4
Universitas Sumatera Utara
1.6
Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam skripsi ini adalah :
1. Studi Literatur dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik
tugas akhir ini, yaitu berupa buku referensi yang dimiliki penulis
maupun dari perpustakaan dan juga dari jurnal, artikel-artikel, dan
internet yang relevan untuk mendukung topik tugas akhir ini.
2. Studi Bimbingan dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhir
ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak
Departemen Teknik Elektro USU, dosen-dosen bidang Konversi Energi
Listrik dan teman-teman sesama mahasiswa.
3. Pengumpulan Data.
Data yang dikumpulkan diperoleh langsung dari PLTU Labuhan Angin
Sibolga berupa data turbin heat rate dan heat rate pembangkit. Setelah
data dikumpulkan, data selanjutnya diolah untuk menentukan efisiensi
kinerja PLTU Labuhan Angin Sibolga.
4. Tahap selanjutnya adalah pembahasan dan penarikan kesimpulan
berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan.
5
Universitas Sumatera Utara
1.7
Sistematika Penulisan
Skripsi ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang penjelasan latar belakang, rumusan masalah,
tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penelitian, metode
penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang Pembangkit Listrik Tenaga Uap, Siklus
Rankine, Diagram Alir PLTU, Komponen-komponen PLTU, Bahan
Bakar Batubara, Net Plant Heat Rate, Perhitungan Konsumsi
Spesifik Bahan Bakar, Heat rate dan Efisiensi Termal.
BAB III
METODE PENELITIAN
Bab ini mengulas tentang waktu dan tempat penelitian, bahan dan
peralatan, pelaksanaan penelitian, variabel yang diamati, dan
prosedur penelitian.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang data yang diperoleh dari PLTU Labuhan
Angin Sibolga dan proses perhitungan Spesific Fuel Consumption,
Heat Rate dan efisiensi thermal beserta pembahasannya dan grafik.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas tentang hal-hal yang dianggap penting dalam
tulisan yang dirangkum sebagai suatu kesimpulan dan saran dari
hasil analisa data yang diperoleh.
6
Universitas Sumatera Utara