ANALISIS PENGARUH NILAI KALORI DAN HEAT
ANALISIS PENGARUH NILAI KALORI DAN HEAT RATE (LAJU KALOR)
BATUBARA TERHADAP EFISIENSI TERMAL PLTU-EMBALUT 2X25 MW
PT CAHAYA FAJAR KALTIM
Abdul Hadi, Windhu Nugroho, Farah Dinna Z.
Fakultas Teknik Universitas Mulawarman
Gedung Rektorat Lama Lt.1 – Jl.Ki hajar Dewantara – Kampus Gunung Kelua – Samarinda 75123
Telpon : 0541-736834,741118 ext. 409, fax. : 0541-749315 e-mail : [email protected]
Abstrak
Tuntutan bahwa pembangkit harus mempunyai efisiensi daya yang besar mengakibatkan faktor efisiensi
merupakan hal yang sangat penting dan selalu menjadi pembahasan utama di dalam setiap pembangkit listrik. Salah
satu hal yang menjadi parameter penting dalam menentukan seberapa besar efisiensi yang telah dihasilkan oleh
PLTU adalah efisiensi termal.
Efisiensi termal pada penelitian ini diperoleh dengan melakukan perhitungan nilai kalori dan nilai heat rate
(laju kalor) dari batubara yang dipakai serta beberapa parameter lainnya seperti input coal feeder dan output
generator dihasilkan dari perangkat boiler dan turbin generator yang dipakai untuk menghasilkan listrik. Dilakukan
pula perbandingan perhitungan parameter dengan yang telah dilakukan oleh pihak PLN di Tahun 2010 serta uji
analisis regresi untuk mengetahui tingkat signifikansi pengaruh parameter terhadap efisiensi termal yang berhasil
dicapai.
PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim menggunakan spesifikasi batubara dengan nilai kalori rata-rata
sebesar 4.547,14 kcal/kg dan nilai Total Moisture arb rata-rata sebesar 28,15 % serta nilai Inherent Moisture adb
rata-rata sebesar 14,57 %. Input coal feeder rata-rata sebesar 22.637,19 kg/jam mampu menghasilkan output
generator sebesar 25.420,99 kwh. Pemakaian bahan bakar spesifik pada Boiler Unit 2 rata-rata sebesar 0,89 kg/kwh
dan heat rate (laju kalor) rata-rata sebesar 4.051,69 kcal/kwh serta efisiensi termal rata-rata sebesar 21,29 %. Dari
data perbandingan yang telah dilakukan terjadi penurunan sebesar 9,90 % pada nilai kalori yang dipakai. Kenaikan
terjadi pada input coal feeder sebesar 48,47 %, kalori energi sebesar 33,76 % , output generator sebesar 17,18 % ,
pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 26,69 % dan heat rate (laju kalor) sebesar 14,14 % . Untuk efisiensi termal,
terjadi penurunan sebesar 12,39 % . Dari uji regresi linier yang telah dilakukan diperoleh predictors (nilai kalori dan
heat rate) memiliki pengaruh yang besar atau sangat signifikan terhadap dependent variable (efisiensi termal) yaitu
sebesar 99,8 %.
Kata kunci : Nilai Kalori, Input Coal Feeder, Output Generator, Heat Rate (Laju Kalor), Pemakaian Bahan Bakar
Spesifik, Efisiensi Termal
Abstract
Demand to a generator, which has big power efficiency, causes the efficiency factor becoming an
important thing and always being the main discussion in every electricity generator. One of which becomes an
important parameter in determining how efficient of it produced by PLTU is thermal efficiency.
The thermal efficiency in this research gained by calculating calorific value and heat rate used and two
other parameters such as input coal feeder and generator output, which gained from boiler ware and turbine
generator used in producing the electricity. In addition, the parameter analytically compared to that conducted by
PLN in 2010, and tested analytically to know the significant level of parameter impacts toward the thermal
efficiency which successfully gained.
PLTU-Embalut at PT CahayaFajar Kaltim uses coal specification by average calorific value of 4.547,14
kcal/kg, average Total Moisture rate of 28,15 % arb, and average Inherent Moisture rate of 14,57 % adb. That
average input coal feeder on 22.637,19 kg is able to produce generator output of 25.420,99 kwh. The specific fuel
1
consumption at Boiler Unit 2 is 0,89 kg/kwh, heat rate is 4.051,69 kcal/kwh, and thermal efficiency is 21, 29 % on
average. Based on the data comparison, which has been conducted, decrease amount of 9,90 % at calorific value
used. The increase found at input coal feeder amount of 48,47 %, calorie energy amount of 33,76 %, generator
output amount of 17,18 %, specific fuel consumption amount of 26,69 %, and heat rate amount of 14,14 %. For
thermal efficiency, decreases amount of 12,39 %. From linier regression test, gained that predictors (calorific value
and heat rate) have significant impacts toward dependent variable (thermal efficiency), that is 99,8 %.
Keyword: Calorific Value, Input Coal Feeder, Generator Output, Heat Rate, Specific Fuel Consumption, Thermal
Efficiency
I.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Batubara merupakan salah satu bahan bakar fosil.
Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang
dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik,
terutama sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui
proses pembatubaraan. Batubara terdiri atas berbagai
campuran karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan
beberapa pengotor lain. Sebagian karbon itu tetap
padat ketika dipanaskan dan sebagian lagi akan
berubah menjadi gas dan keluar bersama-sama unsur
gas lainnya. Bagian gas ini mudah terbakar dan
menyala terus menerus serta agak lebih berasap
daripada kotoran padat yang membara.
Dalam kaitannya sebagai salah satu sumber energi
adalah pemanfaatannya sebagai bahan baku dasar
pembangkit listrik, dalam hal ini pembakaran
batubara yang menghasilkan uap. Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU), merupakan salah satu andalan
pembangkit tenaga listrik yang merupakan jantung
untuk kegiatan industri. Hampir semua energi listrik
yang dibangkitkan dalam skala besar di dunia ini
dihasilkan melalui siklus uap. Uap dihasilkan dari
pemanasan air di dalam boiler yang selanjutnya
dipakai memutar turbin - generator sehingga
dihasilkan listrik. Dalam pembangkit konvensional
(non nuklir) panas diperoleh dengan membakar
bahan bakar fosil salah satunya adalah batubara
dimana panas didapatkan dari hasil pembakaran yang
digunakan untuk menguapkan air. Di dalam PLTU
potensi tenaga kimia yang ada di dalam bahan bakar
diubah menjadi tenaga listrik setelah melalui
beberapa konversi energi.
Tuntutan bahwa pembangkit harus mempunyai
efisiensi daya yang besar mengakibatkan faktor
efisiensi merupakan hal yang sangat penting dan
selalu menjadi pembahasan utama di dalam setiap
pembangkit listrik. Salah satu hal yang menjadi
parameter penting dalam menentukan seberapa besar
efisiensi yang telah dihasilkan oleh PLTU adalah
efisiensi termal. Efisiensi termal sendiri dapat
diperoleh dengan melakukan perhitungan nilai kalori
dari batubara yang dipakai dan nilai heat rate (laju
kalor) yang dihasilkan oleh perangkat boiler dan
turbin generator yang dipakai.
Oleh karena itu, penyusun memilih untuk mengkaji
dan menganalisis pengaruh perhitungan nilai kalori
dan heat rate (laju kalor) batubara terhadap efisiensi
termal yang dihasilkan pada PLTU-Embalut PT
Cahaya Fajar Kaltim.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Mengetahui proses penentuan nilai kalori
batubara dan alat-alat yang dipakai
2. Mengetahui cara kerja PLTU-Embalut PT Cahaya
Fajar Kaltim dalam menghasilkan energi
3. Melakukan perhitungan untuk menentukan
besarnya spesific fuel cosumption (pemakaian
bahan bakar spesifik) dan nilai heat rate (laju
kalor) batubara serta efisiensi termal PLTUEmbalut PT Cahaya Fajar Kaltim
4. Membandingkan hasil perhitungan spesific fuel
cosumption (pemakaian bahan bakar spesifik) dan
nilai heat rate (laju kalor) batubara serta efisiensi
termal dengan perhitungan yang telah dilakukan
oleh PLN
5. Mengkaji dan menganalisis pengaruh perhitungan
nilai kalori dan heat rate (laju kalor) terhadap
efisiensi termal yang dicapai oleh PLTU-Embalut
PT Cahaya Fajar Kaltim
1.3 Batasan Masalah
Ruang lingkup penelitian ini dibatasi pada :
a. Boiler yang dikaji dalam penelitian ini adalah
Boiler Unit 2 PLTU Embalut PT. Cahaya Fajar
Kaltim
b. Analisis kualitas batubara yang digunakan
adalah analisis proksimat
c. Untuk menghitung heat rate (laju kalor) dan
efisiensi termal didasarkan pada SPLN No 80
tahun 1989 tentang efisiensi dengan beberapa
2
d.
e.
f.
penyesuaian
mengikuti
standar
ASME
(American Society of Mechanical Engineers)
Pengambilan data dilakukan mengikuti rekam
data operator PLTU-Embalut PT. Cahaya Fajar
Kaltim
Tidak membahas masalah teknis pelayanan dan
biaya operasional keseluruhan dari PLTUEmbalut PT. Cahaya Fajar Kaltim
Penelitian ini memanfaatkan nilai pemakaian
energi kotor (gross) sebagai parameter heat
rate (laju kalor) dan mengabaikan nilai
pemakaian energi bersih (netto) dan energi
pemakaian sendiri yang dibutuhkan oleh unit
pembangkit
II. Dasar Teori
2.1 Pemanfaatan Batubara
Batubara sebagai bahan bakar yang terbentuk di alam
bersifat heterogen, baik ditinjau dari komposisi kimia
dan sifat fisiknya. Disamping itu, karena batubara
terjadi secara alamiah, kemurnian batubara yang
diambil dari suatu daerah penambangan batubara A
akan berbeda dengan kemurnian batubara yang
diambil dari penambangan batubara B. Keaneka
ragaman kemurnian batubara tersebut sangat
berpengaruh pada proses pembakaran dan peralatan
produksi.
Suatu batubara tertentu dapat digolongkan
berdasarkan jenis pemanfaatannya yang berbedabeda bergantung pada kriteria sifat atau parameter
yang diperlukan. Berbagai parameter penentu itu
diuji dan dianalisis di laboratorium, yang terkadang
dilanjutkan dengan pengujian berskala lebih besar.
Misalnya, untuk batubara sebagai bahan bakar di
PLTU dilakukan pengujian pembakaran (furnace
test, burning test, atau combustion test).
pembangkit energi listrik yang menggunakan bahan
bakar yang berbeda.
Sebagai bahan bakar, batubara dapat dimanfaatkan
untuk mengubah air menjadi uap di dalam suatu ketel
uap atau boiler PLTU, untuk membakar bahan
pembuat klingker di pabrik semen dan sebagai bahan
bakar di industri-industri kecil. Pada hakikatnya,
semua batubara dapat dibakar, tetapi dalam
pemanfaatan sebagai bahan bakar tertentu perlu
dipenuhi berbagai persyaratan tertentu pula.
Misalnya, sebagai bahan bakar di PLTU diperlukan
batubara yang mempunyai kandungan ash yang lebih
kecil dari 30 %. Ketel yang memanfaatkan batubara
harus dapat didesain agar bisa membakar batubara
dengan kandungan ash lebih tinggi lagi, katakanlah
50 %. Akan tetapi, dengan kandungan ash yang yang
demikian besar dapat menimbulkan banyak masalah
dalam pengoperasiannya. Bahkan pada pembakaran
batubara yang mengandung ash dibawah 30 % pun
masih banyak menimbulkan masalah pada ketel
karena dapat menyebabkan erosi dan pergerakan
pada tabung uap.
II.3 Kualitas Batubara
Dalam ISO 8402, secara umum kualitas didefinisikan
sebagai karakteristik menyeluruh dari suatu barang
(produk)
atau
jasa
yang
menunjukkan
kemampuannya dalam memuaskan kebutuhan yang
ditentukan atau yang tersirat.
Laverick (1987) membagi parameter kualitas didalam
menspesifikasikan batubara bahan bakar itu menjadi
tiga golongan :
1.
2.2 Batubara Untuk Bahan Bakar
Bahan bakar (fuel) adalah suatu material (bahan)
yang dikonsumsikan guna menghasilkan energi.
Material yang termasuk dalam kategori bahan bakar
(fuel) diantaranya :
Material yang dikonsumsikan dalam proses
pembakaran reaksi kimia
Material yang digunakan pada reaktor nuklir
Material yang dimetabolisme oleh makhluk hidup
Meskipun secara umum semua uap dihasilkan dari
pembangkitan energi yang menggunakan bahan bakar
batubara, minyak dan gas, tetapi masih ada lagi
2.
3.
Spesifikasi sangat umum
Nilai panas (specific energy atau calorific
value)
Total moisture
Kandungan ash (ash content)
Total sulfur
Zat mudah menguap (volatile matter)
Moisture dalam sampel yang dianalisis
Penyebaran ukuran butir atau size
distribution
Indeks ketergerusan (grindability index)
Spesifikasi kurang umum
Suhu leleh ash
Susunan ash atau analisis ash
Nitrogen
Klor, fosfor
Sifat-sifat pengembangan (swelling)
Jarang dispesifikasikan
Analisis ultimat
3
Unsur runut (trace elements) yang dititik
beratkan pada logam berat (heavy metal)
Fluor
Bentuk-bentuk belerang
Indeks slagging dan fouling
Analisis petrogarafi
Ash resistivity
Parameter
kualitas
batubara
ditentukan di
laboratorium dengan cara sampling dan analisisnya
menggunakan cara-cara yang sudah dibakukan atau
menurut metode standar.
2.4 Teknologi Pembakaran Pada PLTU Batubara
Klasifikasi kualitas batubara secara umum terbagi
dua, yaitu pembagian secara ilmiah dalam hal ini
berdasarkan tingkat pembatubaraaan, dan pembagian
berdasarkan tujuan penggunaannya. Berdasarkan
urutan pembatubaraannya, batubara terbagi menjadi
batubara muda (lignite), sub bituminus, bituminus,
dan antrasit.
Gambar 2.1 Skema pembangkitan listrik pada PLTU
Pada PLTU, seperti terlihat pada Gambar 2.1 di atas,
batubara dibakar di boiler menghasilkan panas yang
digunakan untuk mengubah air dalam pipa yang
dilewatkan di boiler tersebut menjadi uap, yang
selanjutnya digunakan untuk menggerakkan turbin
dan memutar generator. Kinerja pembangkitan listrik
pada PLTU sangat ditentukan oleh efisiensi panas
pada proses pembakaran batubara tersebut, karena
selain berpengaruh pada efisiensi pembangkitan, juga
dapat menurunkan biaya pembangkitan.
2.5 Heat Rate (Laju Kalor) dan Efisiensi Termal
Efisiensi adalah perbandingan antara energi yang
dihasilkan dengan energi yang dimasukkan dalam
satu sistem dalam periode yang ditentukan. Energi
yang ada pada PLTU adalah :
Energi yang berasal dari bahan bakar. Energi ini
dihitung berdasarkan nilai kalori (calorific value)
dari bahan bakar yang bersangkutan, dengan
satuan kcal/kg
Energi yang dihasilkan berupa tenaga listrik
yang keluar dari generator
Heat rate (laju kalor) adalah perbandingan antara
jumlah energi diberikan kepada suatu sistem dan
hasil yang diperoleh dari sistem tersebut dalam
periode tertentu. Pada PLTU, heat rate (laju kalor)
tersebut dapat berupa heat rate (laju kalor) untuk
turbin generator.
Adapun efisiensi energi termal, maka ia adalah
bentuk dasar energi. Artinya, semua bentuk efisiensi
energi yang lain dapat secara sempurna dikonversi
menjadi efisiensi energi termal. Sebenarnya, semua
efisiensi energi akhirnya akan dikonversikan menjadi
efisiensi energi termal, kecuali bila disimpan dalam
bentuk lain. Pengkonversian efisiensi energi termal
menjadi bentuk efisiensi energi yang lain adalah
terbatas hingga suatu harga yang lebih kecil dari
100%.
Ketika ditulis dalam persentase, efisiensi termal harus
berada di antara 0% dan 100%. Karena inefisiensi
seperti gesekan, hilangnya panas, dan faktor lainnya,
efisiensi termal mesin tidak pernah mencapai 100%.
Seperti contoh, mesin mobil bensin memiliki efisiensi
25%, dan mesin pembangkit listrik tenaga batubara
yang besar memiliki efisiensi maksimum 46%. Mesin
diesel terbesar di dunia memiliki efisiensi maksimum
51,7%. Efisiensi PLTU banyak dipengaruhi ukuran
PLTU, karena ukuran PLTU menentukan ekonomis
tidaknya penggunaan pemanas ulang dan pemanas
awal. Efisiensi thermis dari PLTU berkisar pada
angka 35-38%.
2.6 Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar Spesifik,
Heat Rate (Laju Kalor) dan Efisiensi Termal
Berdasarkan SPLN No 80 tahun 1989, persamaan
yang digunakan untuk menghitung pemakaian bahan
bakar spesifik adalah sebagai berikut :
a. Pemakaian bahan bakar spesifik gross atau disebut
juga spesific fuel consumption gross (SFCG)
SFCG =
Qf
kW hG
Keterangan :
kwhG = Jumlah kwh yang dihasilkan generator (kwh)
Qf = Jumlah bahan bakar yang digunakan (kg)
4
b . Laju kalor gross / heat rate gross (HRG)
HRG =
M f x HHV
kW h G
Keterangan :
HRG
= Jumlah kalor bahan bakar dihitung
berdasarkan nilai kalor atas untuk
menghasilkan setiap kwh gross
Mf = Berat bahan bakar selama pengujian (kg)
HHV = Nilai kalor atas bahan bakar yang
digunakan (kJ/kg atau kcal/kg)
kwhG = Jumlah kwh yang digunakan generator
(kwh)
Dalam perhitungan efisiensi motor bakar, dapat
menggunakan nilai kalor bawah / Low Heating Value
(LHV) dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas
buang
meninggalkan
mesin
tidak
terjadi
pengembunan uap air. Namun dapat juga
menggunakan nilai kalor atas / High Heating Value
(HHV) karena nilai tersebut umumnya lebih cepat
tersedia. Peraturan pengujian berdasarkan ASME
(American Society of Mechanical Enggineers)
menentukan penggunaan niali kalor atas (HHV),
sedangkan peraturan SAE (Society of Automotive
Engineers) menentukan penggunaan nilai kalor
bawah (LHV).
pengertian uji hipotesis, derajat kebebasan (degree of
freedom). Dalam analisis statistik dikenal pula
adanya uji normalitas, statistik deskriptif, korelasi
dan uji regresi linier.
III. Metodologi Penelitian
3.1 Materi Penelitian
Materi penelitian dalam Tugas Skripsi ini adalah
terkait dengan pemanfaatan batubara sebagai bahan
bakar pada PLTU. Adapun materi yang dikaji adalah
analisis pengaruh nilai kalori dan heat rate (laju
kalor) batubara terhadap efisiensi termal pada PLTUEmbalut PT Cahaya Fajar Kaltim.
3.2 Perangkat Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitian ini menggunakan
berbagai macam perangkat penelitian untuk
menunjang pengumpulan data secara aktual.
1.
c. Efisiensi Termal
ηth =
859,845
Laju Kalor
Keterangan :
ηth = Efisiensi termal (%)
Laju Kalor = dalam kcal/kwh
Efisiensi termal unit (ηth) adalah presentase keluaran
energi terhadap masukan kalor.
2.7 Metode Analisis Data
Program SPSS pada umumnya digunakan untuk
memecahkan suatu permasalahan riset atau bisnis
dalam hal statistika atau manajemen data, khususnya
dalam penelitian dan analisis. Cara kerjanya adalah
dengan membandingkan suatu data ke dalam suatu
paket analisis.
Beberapa hal penting yang merupakan konsep dasar
dari statistik diantaranya adalah variabel, model
hubungan antar variabel, tingkat kepercayaan
(confidence interval), tingkat signifikansi atau
probabilitas (significance level), jumlah data,
2.
3.
Kualitas batubara
Neraca analitik PW254
Memmert drying oven
Carbolite Furnace AAF 1100
Mini Crusher Retsch SK 100
Retsch Test Sieve (screening) 75 μm
Parr 6200 Calorimeter dan Parr 6510
Water Handling System
Loyang
Boiler
Digital Infrared Termometer KRISBOW
KW06-304
Data logsheet harian boiler unit 2 untuk
boiler
Data produksi
Turbin – generator
Data logsheet harian boiler unit 2 untuk
turbin-generator
3.3 Konsep Analisis Data
Konsep analisis data pada penelitian ini yaitu data
primer yang telah dikumpulkan dan dikelompokkan
kemudian diaplikasikan kedalam rumus secara
teoritis. Dari hasil perhitungan kemudian dilakukan
analisis dengan metode statistik deskriptif, hasil
perhitungan aktual dibandingkan dengan standar
yang digunakan oleh perusahaan.
Data perhitungan pokok yang juga menjadi dasar
utama dalam penelitian ini diantaranya jumlah
batubara di coal feeder, nilai kalori batubara dan
5
jumlah output (hasil) generator, dalam hal ini telah
dikonversi menjadi listrik.
Dari data-data tadi kemudian dilakukan perhitungan
untuk menentukan heat rate (laju kalor) lalu
kemudian menghitung seberapa besar efisiensi termal
yang bisa dicapai oleh PLTU-Embalut PT Cahaya
Fajar Kaltim. Adapan dalam melakukan analisis data,
software yang akan dijadikan rujukan adalah SPPSS
(Statistical Package for Social Science) 16.0 dibantu
dengan Microsoft Excel 2007 untuk perhitungan
matematis.
4.2 Jumlah Output (Hasil) Generator
IV. Pembahasan
4.1 Penentuan Nilai Kalori Batubara
Dalam penelitian ini pengambilan sampel batubara
dilakukan pada Coal Feeder, sebab batubara pada
Coal Feeder merupakan batubara yang telah
direduksi sesuai kebutuhan Fan Mill oleh Double
Roll Crusher yang berasal dari Coal Bunker,
sehingga menjadi bahan bakar siap pakai untuk
proses pulverized di furnace.
Penelitian ini menggunakan Analisis Proksimat untuk
mengetahui nilai Total Moisture (TMarb), Inherent
Moisture (IMadb) dan Gross Calorific Value (GCVadb).
Uji moisture berdasarkan ASTM D3302 dan uji
Gross Calorific Value (GCV) berdasarkan ASTM
D5865, dilakukan dengan alat Parr 6200
Calorimeter. Berikut ini adalah hasil penentuan nilai
kalori, TM dan IM :
Tabel 4.1 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
N
Kolom ketiga (Mean) memaparkan besarnya
nilai mean untuk variabel GCV arb, TM arb, dan
IM adb. Nilai mean untuk variabel GCV arb
sebesar 4.547,14 kcal/kg, TM adb sebesar
28,15%, IM adb sebesar 14,57 %.
Kolom keempat (Standar Deviasi) memaparkan
besarnya nilai standar deviasi untuk variabel
GCV arb, TM arb, dan IM adb. Nilai standar
deviasi untuk variabel GCV arb sebesar
148,73019, TM adb sebesar 0,6891121, IM adb
sebesar 1,5029702.
Minimum Maksimum
Mean
Std
Deviasi
Parameter
GCV arb
40
4337.82
4991
4547.14 148.7302
TM arb
40
26.91
29.87
28.15 0.689112
IM adb
40
11.33
17.27
14.57
1.50297
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.1 berisi
informasi sebagai berikut :
Kolom pertama (Minimum) memaparkan
besarnya nilai minimum untuk variabel GCV
arb, TM arb, dan IM adb. Nilai minimum untuk
variabel GCV arb sebesar 4.337,82 kcal/kg, TM
adb sebesar 26,91 %, IM adb sebesar 11,33 %.
Kolom kedua (Maksimum) memaparkan
besarnya nilai maksimum untuk variabel GCV
arb, TM arb, dan IM adb. Nilai maksimum untuk
variabel GCV arb sebesar 4.991,00 kcal/kg, TM
adb sebesar 29,87 %, IM adb sebesar 17,27 %.
Pada saat pembakaran batubara di boiler, kalor laten
yang diikut sertakan dalam analisis disebut
dengan GCV (Gross Calorific Value) atau HHV
(High Heating Value). Tabel berikut ini menunjukkan
jumlah output (hasil) generator dari spesifikasi
batubara yang dipakai oleh PLTU-Embalut PT
Cahaya Fajar Kaltim :
Tabel 4.2 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
N
Parameter
Input Coal Feeder
Output Generator
Minimum Maksimum
Mean
Std.
Deviasi
40 20408.143 25435.7143 22637.19 902.23013
40
23075 25914.2857 25420.99 463.58937
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.2 berisi
informasi sebagai berikut :
Kolom pertama (Minimum) memaparkan
besarnya nilai minimum untuk variabel Input
Coal Feeder, dan Output Generator. Nilai
minimum untuk variabel Input Coal Feeder
sebesar 20.408,14286 kg, dan Output Generator
sebesar 23075 kwh.
Kolom kedua (Maksimum) memaparkan
besarnya nilai maksimum untuk variabel Input
Coal Feeder, dan Output Generator. Nilai
maksimum untuk variabel Input Coal Feeder
sebesar 25.435,71429 kg, dan Output Generator
sebesar 25.914,28571 kwh.
Kolom ketiga (Mean) memaparkan besarnya
nilai mean untuk variabel Input Coal Feeder, dan
Output Generator. Nilai mean untuk variabel
Input Coal Feeder sebesar 22.637,18929 kg, dan
Output Generator sebesar 25.420,98571 kwh.
Kolom keempat (Std Deviasi) memaparkan
besarnya nilai standar deviasi untuk variabel
Input Coal Feeder, dan Output Generator. Nilai
standar deviasi untuk variabel HHV sebesar
148,69297, Input Coal Feeder sebesar
902,23013, dan Output Generator sebesar
463,58937.
6
4.3 Spesific Fuel Consumption (Pemakaian Bahan
Bakar Spesifik) dan Heat Rate (Laju Kalor)
Batubara
Untuk menentukan jumlah specific fuel consumption
(pemakaian bahan bakar spesifik) dan heat rate (laju
kalor) batubara dengan mengacu pada SPLN No 80
tahun 1989 dengan penyesuaian mengikuti standar
ASME (American Society of Mechanical Enggineers)
yaitu menggunakan HHV (High Heating Value)
sebagai parameter perhitungan. Data-data yang
dibutuhkan adalah sebagai berikut :
a.
b.
c.
Nilai kalori (HHV) dari batubara yang digunakan
Masukan (input) batubara di coal feeder
Output (hasil) generator
Tabel 4.3 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Parameter
N
Minimum
HHV
40
4338
Input
40
20408.14
Output
40
40
23075
0.8
SFC
Maksimum
Mean
4991
4547.14
25435.71 22637.1893
25914.28 25420.9857
1.1
Pada hasil analisis deskriptif
informasi sebagai berikut :
0.8865
Std. Deviasi
148.73019
902.23013
463.58937
0.04855
Tabel 4.3 berisi
Tabel 4.4 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Output
Heat rate
N
40
40
Minimum
Maksimum
Mean
Parameter
Heat rate
Efisiensi termal
N
Minimum
Maksimum
40
3723.51
5005.63
40
17.19
23.09
Mean
Std. Deviasi
4051.7 239.18328
21.2898 1.15826
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.5 berisi
informasi sebagai berikut :
Nilai efisiensi termal batubara yang
diperoleh PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim
dengan nilai minimum sebesar 17,19%, nilai
maksimum sebesar 23,09% dan nilai mean sebesar
21,28% dengan standar deviasi sebesar 1,15.
4.5 Perbandingan Perhitungan Oleh PLN dengan
Kondisi Aktual
Berdasarkan hasil perhitungan, maka diperoleh
perbandingan atau selisih dari perhitungan PLN
dengan perhitungan aktual sebagai berikut :
Parameter
Perbandingan
HHV (kcal/kg)
Input Coal Feeder (kg)
Kalori Energi (kcal)
Output Generator (kwh)
SFC (kg/kwh)
Heat Rate (kcal/kwh)
Efisiensi Termal (%)
PLN (09:40-11:40)
26/9/’10
Aktual (09:00-11:00)
16/3/’12
Selisih
(%)
5540
4991
-9.9
30400
45137
48.47
168416000
225278767
33.76
43200
50626
17.18
0.7
0.89
26.69
3898.51
4449.86
14.14
22.05
19.32
-12.39
Std. Deviasi
4338
20408.14
4991
4547.14
25435.71 22637.1893
148.73019
902.23013
40 94408068.9
40
23075
40
3723.51
115478142.9 100058682
25914.28 25420.9857
5005.63
4051.7
4838550
463.58937
239.18328
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.4 berisi
informasi sebagai berikut :
Nilai heat rate (laju kalor) batubara yang
digunakan oleh PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar
Kaltim dengan nilai minimum sebesar 3723,51
kcal/kwh, nilai maksimum sebesar 5005,63
kcal/kwh dan nilai mean sebesar 4051,7 kcal/kwh
dengan standar deviasi sebesar 239,18.
4.4 Efisiensi Termal
Tabel 4.5 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Tabel 4.6 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Nilai Spesific fuel consumption (pemakaian
bahan bakar spesifik) batubara yang digunakan
oleh PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim
dengan nilai minimum sebesar 0,8 kg/kwh, nilai
maksimum sebesar 1,1 kg/kwh dan nilai mean
sebesar 0,88 kg/kwh dengan standar deviasi
sebesar 0,04.
Parameter
HHV
Input
Kalori energi
Dalam penelitian ini, rumus perhitungan yang dipakai
juga mengacu pada SPLN No 80 tahun 1989 tentang
efisiensi. Adapun data yang dibutuhkan adalah
jumlah nilai pencapaian heat rate (laju kalor) oleh
PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim.
Dari Tabel 4.13, terjadi penurunan sebesar 9,9 %
pada nilai kalori yang dipakai dari data PLN tahun
2010 dengan data aktual saat penelitian tahun 2012.
Nilai kalori ini sendiri mempengaruhi jumlah
pasokan batubara yang harus dipakai, dibanding
tahun 2010, kondisi aktual tahun 2012 menyebabkan
kenaikan sebesar 48,47 %. Penurunan nilai kalori
menyebabkan kenaikan parameter lainnya seperti
kalori energi yang naik sebesar 33,76 % , output
generator sebesar 17,18 % , specific fuel consumption
(pemakaian bahan bakar spesifik) sebesar 26,69 %
dan heat rate (laju kalor) sebesar 14,14 % . Namun
hal sebaliknya tidak berlaku untuk efisiensi termal,
terjadi penurunan sebesar 12,39 % dibanding tahun
2010.
7
4.6 Analisis Uji Kenormalan Data dan Uji
Regresi Linier
4.6.1 Uji Normalitas Data
Uji normalitas pada suatu data sangat diperlukan
dalam penggunaan analisis parametrik.
Tabel 4.7 Uji kenormalan data
ET
Parameters
N
40
Normal Parametersa
Most Extreme Differences
Mean
21.294533
Std. Deviation
1.1581539
Absolute
0.127874
Positive
0.0745571
Negative
-0.127874
Kolmogorov-Smirnov Z
0.808746
Asymp. Sig. (2-tailed)
0.5299804
Hipotesis :
H0 : Data berdistribusi normal
H1: Data tidak berdistribusi normal
4.6.2 Uji Regresi Linier
Analisis regresi merupakan salah satu analisis yang
menjelaskan tentang sebab dan besarnya akibat yang
ditimbulkan oleh satu atau lebih variabel bebas
terhadap satu variabel terikat (tidak bebas).
4.6.2.1 Ringkasan Model (Koefisien Determinasi)
Analisis uji simultan merupakan uji yang dilakukan
dengan melibatkan semua predictors yang ada
terhadap dependent variable yang ditentukan.
1
R Square
.999
a
0.998
Std. Error
Adjusted R
of the
Square
Estimate
0.998
Interpretasi Tabel 4.8 adalah sebagai berikut :
Bagian ini menggambarkan persamaan regresi untuk
mengetahui angka konstan dan uji hipotesis
signifikansi koefisien regresi.
Tabel 4.9 Koefisien Regresi
Unstandardized
Coefficients
B
Std. Error
Model
1 (Constant)
HHV
Input
output
HR
42.25
-0.009
-0.002
0.002
0.005
0.967
0.001
0
0
0.001
Standardized
Coefficients
Beta
-1.092
-1.376
0.617
0.944
t
Sig.
43.672
-9.161
-9.136
7.968
4.32
0
0
0
0
0
Berdasarkan Tabel 4.20 diperoleh persamaan regresi :
Y= 42,250 – 0,009X1 – 0,002X2 + 0,002X3 +
0,005X4
Keterangan :
Y = Efisiensi Termal
X1= HHV
X2= Input Coal Feeder
X3= Output Generator
X4= Heat Rate (Laju Kalor)
Interpretasi dari model regresi pada Tabel 4.9 adalah
sebagai berikut :
Tabel 4.8 Model summary predictors terhadap
dependent variable
R
Nilai Standard Error of Estimate (SEE) pada
Tabel 4.17 adalah 0,05240. Nilai ini digunakan
untuk menilai kelayakan predictors (variabel
bebas) dalam kaitannya dengan dependent
variable (variabel tergantung).
4.6.2.2 Bagian Koefisien Regresi
Taraf Sig. : α =5 %=0,05
Kriteria uji hipotesis :
a. Jika Asymp α < 0,05 H0 ditolak, H1 diterima
b. Jika Asymp α > 0,05 H0 diterima, H1 ditolak
Keputusan :
Nilai Asymp α hitung atau yang berasal dari
data sebesar 0,529980406 > 0,05 maka H0
diterima dan H1 ditolak.
Kesimpulan :
Karena H0 diterima dan H1 ditolak maka
data berdistribusi normal
Model
Nilai R Square pada Tabel 4.17 adalah 0,998.
Angka R Square disebut juga sebagai Koefisien
Determinasi.
Besarnya
angka
Koefisien
Determinasi 0,998 atau sama dengan 99,8 %.
Angka tersebut berarti bahwa sebesar 99,8 %
Efisiensi Termal yang dihasilkan dapat
dijelaskan dengan menggunakan variabel HHV,
Input Coal Feeder, Output Generator dan Heat
Rate (Laju Kalor). Sedangkan sisanya, yaitu
sebesar 0,2 % (100 % - 99,8 %) harus dijelaskan
oleh faktor-faktor penyebab lainnya.
0.05137
Konstanta sebesar 42,250 mempunyai arti jika
tidak ada penambahan pada semua variabel
bebas HHV, Input Coal Feeder, Output
Generator dan Heat Rate (Laju Kalor) maka
jumlah prediksi variabel tergantung Efisiensi
Termal adalah sebesar 42,250
8
Koefisien regresi X1 sebesar – 0,009 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kcal/kg HHV
maka Efisiensi Termal akan turun sebesar 0,009
%
Koefisien regresi X2 sebesar – 0,002 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kg Input Coal
Feeder maka Efisiensi Termal akan turun
sebesar 0,002 %
Koefisien regresi X3 sebesar 0,002 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kwh Output
Generator maka Efisiensi Termal akan
bertambah sebesar 0,002 %
Koefisien regresi X4 sebesar 0,005 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kcal/kwh Heat
Rate (Laju Kalor) maka Efisiensi Termal akan
bertambah sebesar 0,005 %
Untuk menguji apakah memang benar variabel
bebas HHV, Input Coal Feeder, Output
Generator dan Heat Rate (Laju Kalor)
mempengaruhi variabel tergantung Efisiensi
Termal, maka dilakukan pengujian dengan
menggunakan angka t dari Tabel 4.9.
a. Hipotesis :
H0 : Koefisien regresi tidak signifikan
H1 : Koefisien regresi signifikan
b. Menghitung t tabel dengan ketentuan :
α : 0,05
Degree of Freedom (df) = (n-k)-1
Keterangan :
n = jumlah data
k = jumlah variabel bebas
Dengan demikian diperoleh Degree of
Freedom (df) = (40-4)-1 = 35
Nilai F dari tabel sebesar 2,030108 (dicari
dengan Ms.Excel dengan cara pada cell
kosong ketik = TINV(0.05,35) lalu Enter)
c.
Menentukan kriteria didasarkan ketentuan
yang sudah ada sebagai berikut :
- Jika t hitung > t tabel, maka H0 ditolak
dan H1 diterima
- Jika t hitung < t tabel, maka H0 diterima
dan H1 ditolak
d. Mengambil keputusan sebagai berikut :
- Koefisien regresi X1 (HHV) :
Karena t hitung 9,161 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X1
(HHV) signifikan
- Koefisien regresi X2 (Input Coal
Feeder) :
Karena t hitung 9,136 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X2
(Input Coal Feeder) signifikan
-
-
Koefisien regresi X3 (Output Generator)
:
Karena t hitung 7,968 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X3
(Output Generator) signifikan
Koefisien regresi X4 (Heat Rate / Laju
Kalor) :
Karena t hitung 4,230 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X4
(Heat Rate / Laju Kalor) signifikan
V. Penutup
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan maka diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
a.
Nilai kalori (HHV) berdasarkan ASTM D5685.
Nilai rata-rata kalori yaitu sebesar 4.547,14
kcal/kg. Dengan nilai kalori maksimum sebesar
4.991 kcal/kg dan nilai minimum sebesar
4.337,82 kcal/kg
b.
Diperoleh spesific fuel cosumption (pemakaian
bahan bakar spesifik) batubara Boiler Unit 2
rata-rata sebesar 0,89 kg/kwh. Adapun nilai
heat rate (laju kalor) rata-rata sebesar 4.051,69
kcal/kwh dan nilai efisiensi termal rata-rata
yang dicapai adalah sebesar 21,29 %.
c.
Perbandingan perhitungan PLN dengan data
actual pada nilai kalori terjadi penurunan
sebesar 9,90 %, input coal feeder mengalami
kenaikan sebesar 48,47 %, begitupun dengan
kalori energi yang naik sebesar 33,76 % ,
output (hasil) generator naik sebesar 17,18 % ,
specific fuel consumption (pemakaian bahan
bakar spesifik) naik sebesar 26,69 % dan heat
rate (laju kalor) naik sebesar 14,14 %. Namun
untuk efisiensi termal, terjadi penurunan
sebesar 12,39 %.
d.
Uji normalitas data untuk efisiensi termal
menunjukkan populasi data yang berdistribusi
normal. Ditunjukkan dengan perolehan nilai
Asymp α pada uji Kolmogorov-Smirnov
sebesar 0,52 dimana nilai ini lebih besar dari
taraf sig. sebesar 0,05.
e.
Uji Anova dan Koefisien Regresi menunjukkan
bahwa semua predictors (constant), HHV,
input coal feeder , output generator, heat rate
gross memiliki pengaruh yang cukup besar atau
sangat seignifikan terhadap dependent variable
(efisiensi termal) yaitu sebesar 99,8 %.
5.2 Saran
9
Sebagai pertimbangan untuk melengkapi analisis
yang telah ada, saran peneliti adalah:
1. Dibutuhkan batubara dengan kualitas yang
lebih baik untuk menjaga kinerja alat. Dari hasil
penelitian yang telah dilakukan menunjukkan
bahwa kualitas batubara khususnya nilai kalori
memiliki peran yang cukup penting dalam
pencapaian heat rate (laju kalor) dan juga
efisiensi termal dari sebuah pembangkit listrik.
2. Dibutuhkan pelatihan-pelatihan ataupun kursus
tentang masalah quality control batubara untuk
para analis. Hal ini diperlukan untuk menambah
wawasan dan pengetahuan para analis,
mengingat quality control batubara memerlukan
keahlian yang didasarkan pada aturan-aturan
baku yang telah ditentukan baik secara nasional
maupun internasional.
3. Pengecekan berkala pada bagian spesifikasi alat
baik pada komponen boiler maupun turbingenerator akan dapat membantu dalam
pencapaian efisiensi termal yang lebih baik.
Karena dengan pengecekan yang berkala akan
mempermudah dalam menemukan masalahmasalah yang kemudian akan dengan cepat
diatasi.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Dengan Menggunakan Heater Tambahan
Untuk Efisiensi Pembakaran, Universitas
Sumatera Utara
Sukandarrumidi.,
2006,
Batubara
dan
Pemanfaatannya. Gadjah Mada University
Press, Yogyakarta.
Suyanto,
2009,
Prosiding
Seminar
Keselamatan
Nuklir
:
Perbandingan
Perhitungan
Efisiensi
Antara
PLTU
Konvensional Dan PLTN, Sekolah Tinggi
Teknologi Nuklir, Badan Tenaga Nuklir
Nasional
Wahana Komputer, 2007, Pengolahan Data
Statistik Dengan SPSS 16, CV. Andi Offset,
Yogyakarta
Yakub, Arbie, 2005, Pengambilan, Preparasi
dan Pengujian Contoh Batubara. ATC Course
Materials
http://imambudiraharjo.wordpress.com/
Teknologi Pembakaran Pada PLTU Batubara«
darmansyah1982.htm, 01-02-2012
http://blog.ub.ac.id/ariesma/ Efisiensi PLTU
Batubara/6-5-2012
DAFTAR PUSTAKA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Basuki, Cahyo Adi, 2008, Makalah Tugas
Akhir : Analisis Konsumsi Bahan Bakar Pada
Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dengan
Menggunakan Metode Least Square, Teknik
Elektro, Universitas Diponegoro
Hasan, Iqbal, M., 2009, Pokok-pokok Materi
Statistik 1 (Statistik Deskriptif), Bumi Aksara,
Jakarta
Joko, Sapari, Muslim., Wanarti, Puput.,2008,
Teknik Pembangkit Tenaga Listrik, Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan,
Jakarta
Muchjidin, 2006, Pengendalian Mutu dalam
Industri Batubara, Penerbit ITB, Bandung.
Noor, Djauhari, 2011, Geologi Untuk
Perencanaan, Graha Ilmu, Yogyakarta
Nursanto, Edy., Probowati, Dyah, 2004, Buku
Petunjuk
Praktikum
Analisis
Kualitas
Batubara, Laboratorium Batubara Jurusan
Teknik Pertambangan – FTM Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta
Sarwono, Jonathan, 2012, Metode Riset Skripsi
Pendekatan Kuantitatif Menggunakan 5.
Prosedur SPSS, PT Elex Media Komputindo,
Jakarta
Sihombing, Helmon., 2010, Karya Akhir :
Mekanisme Pemanasan Air Di Dalam Boiler
10
BATUBARA TERHADAP EFISIENSI TERMAL PLTU-EMBALUT 2X25 MW
PT CAHAYA FAJAR KALTIM
Abdul Hadi, Windhu Nugroho, Farah Dinna Z.
Fakultas Teknik Universitas Mulawarman
Gedung Rektorat Lama Lt.1 – Jl.Ki hajar Dewantara – Kampus Gunung Kelua – Samarinda 75123
Telpon : 0541-736834,741118 ext. 409, fax. : 0541-749315 e-mail : [email protected]
Abstrak
Tuntutan bahwa pembangkit harus mempunyai efisiensi daya yang besar mengakibatkan faktor efisiensi
merupakan hal yang sangat penting dan selalu menjadi pembahasan utama di dalam setiap pembangkit listrik. Salah
satu hal yang menjadi parameter penting dalam menentukan seberapa besar efisiensi yang telah dihasilkan oleh
PLTU adalah efisiensi termal.
Efisiensi termal pada penelitian ini diperoleh dengan melakukan perhitungan nilai kalori dan nilai heat rate
(laju kalor) dari batubara yang dipakai serta beberapa parameter lainnya seperti input coal feeder dan output
generator dihasilkan dari perangkat boiler dan turbin generator yang dipakai untuk menghasilkan listrik. Dilakukan
pula perbandingan perhitungan parameter dengan yang telah dilakukan oleh pihak PLN di Tahun 2010 serta uji
analisis regresi untuk mengetahui tingkat signifikansi pengaruh parameter terhadap efisiensi termal yang berhasil
dicapai.
PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim menggunakan spesifikasi batubara dengan nilai kalori rata-rata
sebesar 4.547,14 kcal/kg dan nilai Total Moisture arb rata-rata sebesar 28,15 % serta nilai Inherent Moisture adb
rata-rata sebesar 14,57 %. Input coal feeder rata-rata sebesar 22.637,19 kg/jam mampu menghasilkan output
generator sebesar 25.420,99 kwh. Pemakaian bahan bakar spesifik pada Boiler Unit 2 rata-rata sebesar 0,89 kg/kwh
dan heat rate (laju kalor) rata-rata sebesar 4.051,69 kcal/kwh serta efisiensi termal rata-rata sebesar 21,29 %. Dari
data perbandingan yang telah dilakukan terjadi penurunan sebesar 9,90 % pada nilai kalori yang dipakai. Kenaikan
terjadi pada input coal feeder sebesar 48,47 %, kalori energi sebesar 33,76 % , output generator sebesar 17,18 % ,
pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 26,69 % dan heat rate (laju kalor) sebesar 14,14 % . Untuk efisiensi termal,
terjadi penurunan sebesar 12,39 % . Dari uji regresi linier yang telah dilakukan diperoleh predictors (nilai kalori dan
heat rate) memiliki pengaruh yang besar atau sangat signifikan terhadap dependent variable (efisiensi termal) yaitu
sebesar 99,8 %.
Kata kunci : Nilai Kalori, Input Coal Feeder, Output Generator, Heat Rate (Laju Kalor), Pemakaian Bahan Bakar
Spesifik, Efisiensi Termal
Abstract
Demand to a generator, which has big power efficiency, causes the efficiency factor becoming an
important thing and always being the main discussion in every electricity generator. One of which becomes an
important parameter in determining how efficient of it produced by PLTU is thermal efficiency.
The thermal efficiency in this research gained by calculating calorific value and heat rate used and two
other parameters such as input coal feeder and generator output, which gained from boiler ware and turbine
generator used in producing the electricity. In addition, the parameter analytically compared to that conducted by
PLN in 2010, and tested analytically to know the significant level of parameter impacts toward the thermal
efficiency which successfully gained.
PLTU-Embalut at PT CahayaFajar Kaltim uses coal specification by average calorific value of 4.547,14
kcal/kg, average Total Moisture rate of 28,15 % arb, and average Inherent Moisture rate of 14,57 % adb. That
average input coal feeder on 22.637,19 kg is able to produce generator output of 25.420,99 kwh. The specific fuel
1
consumption at Boiler Unit 2 is 0,89 kg/kwh, heat rate is 4.051,69 kcal/kwh, and thermal efficiency is 21, 29 % on
average. Based on the data comparison, which has been conducted, decrease amount of 9,90 % at calorific value
used. The increase found at input coal feeder amount of 48,47 %, calorie energy amount of 33,76 %, generator
output amount of 17,18 %, specific fuel consumption amount of 26,69 %, and heat rate amount of 14,14 %. For
thermal efficiency, decreases amount of 12,39 %. From linier regression test, gained that predictors (calorific value
and heat rate) have significant impacts toward dependent variable (thermal efficiency), that is 99,8 %.
Keyword: Calorific Value, Input Coal Feeder, Generator Output, Heat Rate, Specific Fuel Consumption, Thermal
Efficiency
I.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Batubara merupakan salah satu bahan bakar fosil.
Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang
dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik,
terutama sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui
proses pembatubaraan. Batubara terdiri atas berbagai
campuran karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan
beberapa pengotor lain. Sebagian karbon itu tetap
padat ketika dipanaskan dan sebagian lagi akan
berubah menjadi gas dan keluar bersama-sama unsur
gas lainnya. Bagian gas ini mudah terbakar dan
menyala terus menerus serta agak lebih berasap
daripada kotoran padat yang membara.
Dalam kaitannya sebagai salah satu sumber energi
adalah pemanfaatannya sebagai bahan baku dasar
pembangkit listrik, dalam hal ini pembakaran
batubara yang menghasilkan uap. Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU), merupakan salah satu andalan
pembangkit tenaga listrik yang merupakan jantung
untuk kegiatan industri. Hampir semua energi listrik
yang dibangkitkan dalam skala besar di dunia ini
dihasilkan melalui siklus uap. Uap dihasilkan dari
pemanasan air di dalam boiler yang selanjutnya
dipakai memutar turbin - generator sehingga
dihasilkan listrik. Dalam pembangkit konvensional
(non nuklir) panas diperoleh dengan membakar
bahan bakar fosil salah satunya adalah batubara
dimana panas didapatkan dari hasil pembakaran yang
digunakan untuk menguapkan air. Di dalam PLTU
potensi tenaga kimia yang ada di dalam bahan bakar
diubah menjadi tenaga listrik setelah melalui
beberapa konversi energi.
Tuntutan bahwa pembangkit harus mempunyai
efisiensi daya yang besar mengakibatkan faktor
efisiensi merupakan hal yang sangat penting dan
selalu menjadi pembahasan utama di dalam setiap
pembangkit listrik. Salah satu hal yang menjadi
parameter penting dalam menentukan seberapa besar
efisiensi yang telah dihasilkan oleh PLTU adalah
efisiensi termal. Efisiensi termal sendiri dapat
diperoleh dengan melakukan perhitungan nilai kalori
dari batubara yang dipakai dan nilai heat rate (laju
kalor) yang dihasilkan oleh perangkat boiler dan
turbin generator yang dipakai.
Oleh karena itu, penyusun memilih untuk mengkaji
dan menganalisis pengaruh perhitungan nilai kalori
dan heat rate (laju kalor) batubara terhadap efisiensi
termal yang dihasilkan pada PLTU-Embalut PT
Cahaya Fajar Kaltim.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Mengetahui proses penentuan nilai kalori
batubara dan alat-alat yang dipakai
2. Mengetahui cara kerja PLTU-Embalut PT Cahaya
Fajar Kaltim dalam menghasilkan energi
3. Melakukan perhitungan untuk menentukan
besarnya spesific fuel cosumption (pemakaian
bahan bakar spesifik) dan nilai heat rate (laju
kalor) batubara serta efisiensi termal PLTUEmbalut PT Cahaya Fajar Kaltim
4. Membandingkan hasil perhitungan spesific fuel
cosumption (pemakaian bahan bakar spesifik) dan
nilai heat rate (laju kalor) batubara serta efisiensi
termal dengan perhitungan yang telah dilakukan
oleh PLN
5. Mengkaji dan menganalisis pengaruh perhitungan
nilai kalori dan heat rate (laju kalor) terhadap
efisiensi termal yang dicapai oleh PLTU-Embalut
PT Cahaya Fajar Kaltim
1.3 Batasan Masalah
Ruang lingkup penelitian ini dibatasi pada :
a. Boiler yang dikaji dalam penelitian ini adalah
Boiler Unit 2 PLTU Embalut PT. Cahaya Fajar
Kaltim
b. Analisis kualitas batubara yang digunakan
adalah analisis proksimat
c. Untuk menghitung heat rate (laju kalor) dan
efisiensi termal didasarkan pada SPLN No 80
tahun 1989 tentang efisiensi dengan beberapa
2
d.
e.
f.
penyesuaian
mengikuti
standar
ASME
(American Society of Mechanical Engineers)
Pengambilan data dilakukan mengikuti rekam
data operator PLTU-Embalut PT. Cahaya Fajar
Kaltim
Tidak membahas masalah teknis pelayanan dan
biaya operasional keseluruhan dari PLTUEmbalut PT. Cahaya Fajar Kaltim
Penelitian ini memanfaatkan nilai pemakaian
energi kotor (gross) sebagai parameter heat
rate (laju kalor) dan mengabaikan nilai
pemakaian energi bersih (netto) dan energi
pemakaian sendiri yang dibutuhkan oleh unit
pembangkit
II. Dasar Teori
2.1 Pemanfaatan Batubara
Batubara sebagai bahan bakar yang terbentuk di alam
bersifat heterogen, baik ditinjau dari komposisi kimia
dan sifat fisiknya. Disamping itu, karena batubara
terjadi secara alamiah, kemurnian batubara yang
diambil dari suatu daerah penambangan batubara A
akan berbeda dengan kemurnian batubara yang
diambil dari penambangan batubara B. Keaneka
ragaman kemurnian batubara tersebut sangat
berpengaruh pada proses pembakaran dan peralatan
produksi.
Suatu batubara tertentu dapat digolongkan
berdasarkan jenis pemanfaatannya yang berbedabeda bergantung pada kriteria sifat atau parameter
yang diperlukan. Berbagai parameter penentu itu
diuji dan dianalisis di laboratorium, yang terkadang
dilanjutkan dengan pengujian berskala lebih besar.
Misalnya, untuk batubara sebagai bahan bakar di
PLTU dilakukan pengujian pembakaran (furnace
test, burning test, atau combustion test).
pembangkit energi listrik yang menggunakan bahan
bakar yang berbeda.
Sebagai bahan bakar, batubara dapat dimanfaatkan
untuk mengubah air menjadi uap di dalam suatu ketel
uap atau boiler PLTU, untuk membakar bahan
pembuat klingker di pabrik semen dan sebagai bahan
bakar di industri-industri kecil. Pada hakikatnya,
semua batubara dapat dibakar, tetapi dalam
pemanfaatan sebagai bahan bakar tertentu perlu
dipenuhi berbagai persyaratan tertentu pula.
Misalnya, sebagai bahan bakar di PLTU diperlukan
batubara yang mempunyai kandungan ash yang lebih
kecil dari 30 %. Ketel yang memanfaatkan batubara
harus dapat didesain agar bisa membakar batubara
dengan kandungan ash lebih tinggi lagi, katakanlah
50 %. Akan tetapi, dengan kandungan ash yang yang
demikian besar dapat menimbulkan banyak masalah
dalam pengoperasiannya. Bahkan pada pembakaran
batubara yang mengandung ash dibawah 30 % pun
masih banyak menimbulkan masalah pada ketel
karena dapat menyebabkan erosi dan pergerakan
pada tabung uap.
II.3 Kualitas Batubara
Dalam ISO 8402, secara umum kualitas didefinisikan
sebagai karakteristik menyeluruh dari suatu barang
(produk)
atau
jasa
yang
menunjukkan
kemampuannya dalam memuaskan kebutuhan yang
ditentukan atau yang tersirat.
Laverick (1987) membagi parameter kualitas didalam
menspesifikasikan batubara bahan bakar itu menjadi
tiga golongan :
1.
2.2 Batubara Untuk Bahan Bakar
Bahan bakar (fuel) adalah suatu material (bahan)
yang dikonsumsikan guna menghasilkan energi.
Material yang termasuk dalam kategori bahan bakar
(fuel) diantaranya :
Material yang dikonsumsikan dalam proses
pembakaran reaksi kimia
Material yang digunakan pada reaktor nuklir
Material yang dimetabolisme oleh makhluk hidup
Meskipun secara umum semua uap dihasilkan dari
pembangkitan energi yang menggunakan bahan bakar
batubara, minyak dan gas, tetapi masih ada lagi
2.
3.
Spesifikasi sangat umum
Nilai panas (specific energy atau calorific
value)
Total moisture
Kandungan ash (ash content)
Total sulfur
Zat mudah menguap (volatile matter)
Moisture dalam sampel yang dianalisis
Penyebaran ukuran butir atau size
distribution
Indeks ketergerusan (grindability index)
Spesifikasi kurang umum
Suhu leleh ash
Susunan ash atau analisis ash
Nitrogen
Klor, fosfor
Sifat-sifat pengembangan (swelling)
Jarang dispesifikasikan
Analisis ultimat
3
Unsur runut (trace elements) yang dititik
beratkan pada logam berat (heavy metal)
Fluor
Bentuk-bentuk belerang
Indeks slagging dan fouling
Analisis petrogarafi
Ash resistivity
Parameter
kualitas
batubara
ditentukan di
laboratorium dengan cara sampling dan analisisnya
menggunakan cara-cara yang sudah dibakukan atau
menurut metode standar.
2.4 Teknologi Pembakaran Pada PLTU Batubara
Klasifikasi kualitas batubara secara umum terbagi
dua, yaitu pembagian secara ilmiah dalam hal ini
berdasarkan tingkat pembatubaraaan, dan pembagian
berdasarkan tujuan penggunaannya. Berdasarkan
urutan pembatubaraannya, batubara terbagi menjadi
batubara muda (lignite), sub bituminus, bituminus,
dan antrasit.
Gambar 2.1 Skema pembangkitan listrik pada PLTU
Pada PLTU, seperti terlihat pada Gambar 2.1 di atas,
batubara dibakar di boiler menghasilkan panas yang
digunakan untuk mengubah air dalam pipa yang
dilewatkan di boiler tersebut menjadi uap, yang
selanjutnya digunakan untuk menggerakkan turbin
dan memutar generator. Kinerja pembangkitan listrik
pada PLTU sangat ditentukan oleh efisiensi panas
pada proses pembakaran batubara tersebut, karena
selain berpengaruh pada efisiensi pembangkitan, juga
dapat menurunkan biaya pembangkitan.
2.5 Heat Rate (Laju Kalor) dan Efisiensi Termal
Efisiensi adalah perbandingan antara energi yang
dihasilkan dengan energi yang dimasukkan dalam
satu sistem dalam periode yang ditentukan. Energi
yang ada pada PLTU adalah :
Energi yang berasal dari bahan bakar. Energi ini
dihitung berdasarkan nilai kalori (calorific value)
dari bahan bakar yang bersangkutan, dengan
satuan kcal/kg
Energi yang dihasilkan berupa tenaga listrik
yang keluar dari generator
Heat rate (laju kalor) adalah perbandingan antara
jumlah energi diberikan kepada suatu sistem dan
hasil yang diperoleh dari sistem tersebut dalam
periode tertentu. Pada PLTU, heat rate (laju kalor)
tersebut dapat berupa heat rate (laju kalor) untuk
turbin generator.
Adapun efisiensi energi termal, maka ia adalah
bentuk dasar energi. Artinya, semua bentuk efisiensi
energi yang lain dapat secara sempurna dikonversi
menjadi efisiensi energi termal. Sebenarnya, semua
efisiensi energi akhirnya akan dikonversikan menjadi
efisiensi energi termal, kecuali bila disimpan dalam
bentuk lain. Pengkonversian efisiensi energi termal
menjadi bentuk efisiensi energi yang lain adalah
terbatas hingga suatu harga yang lebih kecil dari
100%.
Ketika ditulis dalam persentase, efisiensi termal harus
berada di antara 0% dan 100%. Karena inefisiensi
seperti gesekan, hilangnya panas, dan faktor lainnya,
efisiensi termal mesin tidak pernah mencapai 100%.
Seperti contoh, mesin mobil bensin memiliki efisiensi
25%, dan mesin pembangkit listrik tenaga batubara
yang besar memiliki efisiensi maksimum 46%. Mesin
diesel terbesar di dunia memiliki efisiensi maksimum
51,7%. Efisiensi PLTU banyak dipengaruhi ukuran
PLTU, karena ukuran PLTU menentukan ekonomis
tidaknya penggunaan pemanas ulang dan pemanas
awal. Efisiensi thermis dari PLTU berkisar pada
angka 35-38%.
2.6 Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar Spesifik,
Heat Rate (Laju Kalor) dan Efisiensi Termal
Berdasarkan SPLN No 80 tahun 1989, persamaan
yang digunakan untuk menghitung pemakaian bahan
bakar spesifik adalah sebagai berikut :
a. Pemakaian bahan bakar spesifik gross atau disebut
juga spesific fuel consumption gross (SFCG)
SFCG =
Qf
kW hG
Keterangan :
kwhG = Jumlah kwh yang dihasilkan generator (kwh)
Qf = Jumlah bahan bakar yang digunakan (kg)
4
b . Laju kalor gross / heat rate gross (HRG)
HRG =
M f x HHV
kW h G
Keterangan :
HRG
= Jumlah kalor bahan bakar dihitung
berdasarkan nilai kalor atas untuk
menghasilkan setiap kwh gross
Mf = Berat bahan bakar selama pengujian (kg)
HHV = Nilai kalor atas bahan bakar yang
digunakan (kJ/kg atau kcal/kg)
kwhG = Jumlah kwh yang digunakan generator
(kwh)
Dalam perhitungan efisiensi motor bakar, dapat
menggunakan nilai kalor bawah / Low Heating Value
(LHV) dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas
buang
meninggalkan
mesin
tidak
terjadi
pengembunan uap air. Namun dapat juga
menggunakan nilai kalor atas / High Heating Value
(HHV) karena nilai tersebut umumnya lebih cepat
tersedia. Peraturan pengujian berdasarkan ASME
(American Society of Mechanical Enggineers)
menentukan penggunaan niali kalor atas (HHV),
sedangkan peraturan SAE (Society of Automotive
Engineers) menentukan penggunaan nilai kalor
bawah (LHV).
pengertian uji hipotesis, derajat kebebasan (degree of
freedom). Dalam analisis statistik dikenal pula
adanya uji normalitas, statistik deskriptif, korelasi
dan uji regresi linier.
III. Metodologi Penelitian
3.1 Materi Penelitian
Materi penelitian dalam Tugas Skripsi ini adalah
terkait dengan pemanfaatan batubara sebagai bahan
bakar pada PLTU. Adapun materi yang dikaji adalah
analisis pengaruh nilai kalori dan heat rate (laju
kalor) batubara terhadap efisiensi termal pada PLTUEmbalut PT Cahaya Fajar Kaltim.
3.2 Perangkat Penelitian
Dalam pelaksanaan penelitian ini menggunakan
berbagai macam perangkat penelitian untuk
menunjang pengumpulan data secara aktual.
1.
c. Efisiensi Termal
ηth =
859,845
Laju Kalor
Keterangan :
ηth = Efisiensi termal (%)
Laju Kalor = dalam kcal/kwh
Efisiensi termal unit (ηth) adalah presentase keluaran
energi terhadap masukan kalor.
2.7 Metode Analisis Data
Program SPSS pada umumnya digunakan untuk
memecahkan suatu permasalahan riset atau bisnis
dalam hal statistika atau manajemen data, khususnya
dalam penelitian dan analisis. Cara kerjanya adalah
dengan membandingkan suatu data ke dalam suatu
paket analisis.
Beberapa hal penting yang merupakan konsep dasar
dari statistik diantaranya adalah variabel, model
hubungan antar variabel, tingkat kepercayaan
(confidence interval), tingkat signifikansi atau
probabilitas (significance level), jumlah data,
2.
3.
Kualitas batubara
Neraca analitik PW254
Memmert drying oven
Carbolite Furnace AAF 1100
Mini Crusher Retsch SK 100
Retsch Test Sieve (screening) 75 μm
Parr 6200 Calorimeter dan Parr 6510
Water Handling System
Loyang
Boiler
Digital Infrared Termometer KRISBOW
KW06-304
Data logsheet harian boiler unit 2 untuk
boiler
Data produksi
Turbin – generator
Data logsheet harian boiler unit 2 untuk
turbin-generator
3.3 Konsep Analisis Data
Konsep analisis data pada penelitian ini yaitu data
primer yang telah dikumpulkan dan dikelompokkan
kemudian diaplikasikan kedalam rumus secara
teoritis. Dari hasil perhitungan kemudian dilakukan
analisis dengan metode statistik deskriptif, hasil
perhitungan aktual dibandingkan dengan standar
yang digunakan oleh perusahaan.
Data perhitungan pokok yang juga menjadi dasar
utama dalam penelitian ini diantaranya jumlah
batubara di coal feeder, nilai kalori batubara dan
5
jumlah output (hasil) generator, dalam hal ini telah
dikonversi menjadi listrik.
Dari data-data tadi kemudian dilakukan perhitungan
untuk menentukan heat rate (laju kalor) lalu
kemudian menghitung seberapa besar efisiensi termal
yang bisa dicapai oleh PLTU-Embalut PT Cahaya
Fajar Kaltim. Adapan dalam melakukan analisis data,
software yang akan dijadikan rujukan adalah SPPSS
(Statistical Package for Social Science) 16.0 dibantu
dengan Microsoft Excel 2007 untuk perhitungan
matematis.
4.2 Jumlah Output (Hasil) Generator
IV. Pembahasan
4.1 Penentuan Nilai Kalori Batubara
Dalam penelitian ini pengambilan sampel batubara
dilakukan pada Coal Feeder, sebab batubara pada
Coal Feeder merupakan batubara yang telah
direduksi sesuai kebutuhan Fan Mill oleh Double
Roll Crusher yang berasal dari Coal Bunker,
sehingga menjadi bahan bakar siap pakai untuk
proses pulverized di furnace.
Penelitian ini menggunakan Analisis Proksimat untuk
mengetahui nilai Total Moisture (TMarb), Inherent
Moisture (IMadb) dan Gross Calorific Value (GCVadb).
Uji moisture berdasarkan ASTM D3302 dan uji
Gross Calorific Value (GCV) berdasarkan ASTM
D5865, dilakukan dengan alat Parr 6200
Calorimeter. Berikut ini adalah hasil penentuan nilai
kalori, TM dan IM :
Tabel 4.1 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
N
Kolom ketiga (Mean) memaparkan besarnya
nilai mean untuk variabel GCV arb, TM arb, dan
IM adb. Nilai mean untuk variabel GCV arb
sebesar 4.547,14 kcal/kg, TM adb sebesar
28,15%, IM adb sebesar 14,57 %.
Kolom keempat (Standar Deviasi) memaparkan
besarnya nilai standar deviasi untuk variabel
GCV arb, TM arb, dan IM adb. Nilai standar
deviasi untuk variabel GCV arb sebesar
148,73019, TM adb sebesar 0,6891121, IM adb
sebesar 1,5029702.
Minimum Maksimum
Mean
Std
Deviasi
Parameter
GCV arb
40
4337.82
4991
4547.14 148.7302
TM arb
40
26.91
29.87
28.15 0.689112
IM adb
40
11.33
17.27
14.57
1.50297
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.1 berisi
informasi sebagai berikut :
Kolom pertama (Minimum) memaparkan
besarnya nilai minimum untuk variabel GCV
arb, TM arb, dan IM adb. Nilai minimum untuk
variabel GCV arb sebesar 4.337,82 kcal/kg, TM
adb sebesar 26,91 %, IM adb sebesar 11,33 %.
Kolom kedua (Maksimum) memaparkan
besarnya nilai maksimum untuk variabel GCV
arb, TM arb, dan IM adb. Nilai maksimum untuk
variabel GCV arb sebesar 4.991,00 kcal/kg, TM
adb sebesar 29,87 %, IM adb sebesar 17,27 %.
Pada saat pembakaran batubara di boiler, kalor laten
yang diikut sertakan dalam analisis disebut
dengan GCV (Gross Calorific Value) atau HHV
(High Heating Value). Tabel berikut ini menunjukkan
jumlah output (hasil) generator dari spesifikasi
batubara yang dipakai oleh PLTU-Embalut PT
Cahaya Fajar Kaltim :
Tabel 4.2 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
N
Parameter
Input Coal Feeder
Output Generator
Minimum Maksimum
Mean
Std.
Deviasi
40 20408.143 25435.7143 22637.19 902.23013
40
23075 25914.2857 25420.99 463.58937
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.2 berisi
informasi sebagai berikut :
Kolom pertama (Minimum) memaparkan
besarnya nilai minimum untuk variabel Input
Coal Feeder, dan Output Generator. Nilai
minimum untuk variabel Input Coal Feeder
sebesar 20.408,14286 kg, dan Output Generator
sebesar 23075 kwh.
Kolom kedua (Maksimum) memaparkan
besarnya nilai maksimum untuk variabel Input
Coal Feeder, dan Output Generator. Nilai
maksimum untuk variabel Input Coal Feeder
sebesar 25.435,71429 kg, dan Output Generator
sebesar 25.914,28571 kwh.
Kolom ketiga (Mean) memaparkan besarnya
nilai mean untuk variabel Input Coal Feeder, dan
Output Generator. Nilai mean untuk variabel
Input Coal Feeder sebesar 22.637,18929 kg, dan
Output Generator sebesar 25.420,98571 kwh.
Kolom keempat (Std Deviasi) memaparkan
besarnya nilai standar deviasi untuk variabel
Input Coal Feeder, dan Output Generator. Nilai
standar deviasi untuk variabel HHV sebesar
148,69297, Input Coal Feeder sebesar
902,23013, dan Output Generator sebesar
463,58937.
6
4.3 Spesific Fuel Consumption (Pemakaian Bahan
Bakar Spesifik) dan Heat Rate (Laju Kalor)
Batubara
Untuk menentukan jumlah specific fuel consumption
(pemakaian bahan bakar spesifik) dan heat rate (laju
kalor) batubara dengan mengacu pada SPLN No 80
tahun 1989 dengan penyesuaian mengikuti standar
ASME (American Society of Mechanical Enggineers)
yaitu menggunakan HHV (High Heating Value)
sebagai parameter perhitungan. Data-data yang
dibutuhkan adalah sebagai berikut :
a.
b.
c.
Nilai kalori (HHV) dari batubara yang digunakan
Masukan (input) batubara di coal feeder
Output (hasil) generator
Tabel 4.3 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Parameter
N
Minimum
HHV
40
4338
Input
40
20408.14
Output
40
40
23075
0.8
SFC
Maksimum
Mean
4991
4547.14
25435.71 22637.1893
25914.28 25420.9857
1.1
Pada hasil analisis deskriptif
informasi sebagai berikut :
0.8865
Std. Deviasi
148.73019
902.23013
463.58937
0.04855
Tabel 4.3 berisi
Tabel 4.4 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Output
Heat rate
N
40
40
Minimum
Maksimum
Mean
Parameter
Heat rate
Efisiensi termal
N
Minimum
Maksimum
40
3723.51
5005.63
40
17.19
23.09
Mean
Std. Deviasi
4051.7 239.18328
21.2898 1.15826
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.5 berisi
informasi sebagai berikut :
Nilai efisiensi termal batubara yang
diperoleh PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim
dengan nilai minimum sebesar 17,19%, nilai
maksimum sebesar 23,09% dan nilai mean sebesar
21,28% dengan standar deviasi sebesar 1,15.
4.5 Perbandingan Perhitungan Oleh PLN dengan
Kondisi Aktual
Berdasarkan hasil perhitungan, maka diperoleh
perbandingan atau selisih dari perhitungan PLN
dengan perhitungan aktual sebagai berikut :
Parameter
Perbandingan
HHV (kcal/kg)
Input Coal Feeder (kg)
Kalori Energi (kcal)
Output Generator (kwh)
SFC (kg/kwh)
Heat Rate (kcal/kwh)
Efisiensi Termal (%)
PLN (09:40-11:40)
26/9/’10
Aktual (09:00-11:00)
16/3/’12
Selisih
(%)
5540
4991
-9.9
30400
45137
48.47
168416000
225278767
33.76
43200
50626
17.18
0.7
0.89
26.69
3898.51
4449.86
14.14
22.05
19.32
-12.39
Std. Deviasi
4338
20408.14
4991
4547.14
25435.71 22637.1893
148.73019
902.23013
40 94408068.9
40
23075
40
3723.51
115478142.9 100058682
25914.28 25420.9857
5005.63
4051.7
4838550
463.58937
239.18328
Pada hasil analisis deskriptif Tabel 4.4 berisi
informasi sebagai berikut :
Nilai heat rate (laju kalor) batubara yang
digunakan oleh PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar
Kaltim dengan nilai minimum sebesar 3723,51
kcal/kwh, nilai maksimum sebesar 5005,63
kcal/kwh dan nilai mean sebesar 4051,7 kcal/kwh
dengan standar deviasi sebesar 239,18.
4.4 Efisiensi Termal
Tabel 4.5 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Tabel 4.6 Analisis statistik deskriptif SPSS 16.0
Nilai Spesific fuel consumption (pemakaian
bahan bakar spesifik) batubara yang digunakan
oleh PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim
dengan nilai minimum sebesar 0,8 kg/kwh, nilai
maksimum sebesar 1,1 kg/kwh dan nilai mean
sebesar 0,88 kg/kwh dengan standar deviasi
sebesar 0,04.
Parameter
HHV
Input
Kalori energi
Dalam penelitian ini, rumus perhitungan yang dipakai
juga mengacu pada SPLN No 80 tahun 1989 tentang
efisiensi. Adapun data yang dibutuhkan adalah
jumlah nilai pencapaian heat rate (laju kalor) oleh
PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim.
Dari Tabel 4.13, terjadi penurunan sebesar 9,9 %
pada nilai kalori yang dipakai dari data PLN tahun
2010 dengan data aktual saat penelitian tahun 2012.
Nilai kalori ini sendiri mempengaruhi jumlah
pasokan batubara yang harus dipakai, dibanding
tahun 2010, kondisi aktual tahun 2012 menyebabkan
kenaikan sebesar 48,47 %. Penurunan nilai kalori
menyebabkan kenaikan parameter lainnya seperti
kalori energi yang naik sebesar 33,76 % , output
generator sebesar 17,18 % , specific fuel consumption
(pemakaian bahan bakar spesifik) sebesar 26,69 %
dan heat rate (laju kalor) sebesar 14,14 % . Namun
hal sebaliknya tidak berlaku untuk efisiensi termal,
terjadi penurunan sebesar 12,39 % dibanding tahun
2010.
7
4.6 Analisis Uji Kenormalan Data dan Uji
Regresi Linier
4.6.1 Uji Normalitas Data
Uji normalitas pada suatu data sangat diperlukan
dalam penggunaan analisis parametrik.
Tabel 4.7 Uji kenormalan data
ET
Parameters
N
40
Normal Parametersa
Most Extreme Differences
Mean
21.294533
Std. Deviation
1.1581539
Absolute
0.127874
Positive
0.0745571
Negative
-0.127874
Kolmogorov-Smirnov Z
0.808746
Asymp. Sig. (2-tailed)
0.5299804
Hipotesis :
H0 : Data berdistribusi normal
H1: Data tidak berdistribusi normal
4.6.2 Uji Regresi Linier
Analisis regresi merupakan salah satu analisis yang
menjelaskan tentang sebab dan besarnya akibat yang
ditimbulkan oleh satu atau lebih variabel bebas
terhadap satu variabel terikat (tidak bebas).
4.6.2.1 Ringkasan Model (Koefisien Determinasi)
Analisis uji simultan merupakan uji yang dilakukan
dengan melibatkan semua predictors yang ada
terhadap dependent variable yang ditentukan.
1
R Square
.999
a
0.998
Std. Error
Adjusted R
of the
Square
Estimate
0.998
Interpretasi Tabel 4.8 adalah sebagai berikut :
Bagian ini menggambarkan persamaan regresi untuk
mengetahui angka konstan dan uji hipotesis
signifikansi koefisien regresi.
Tabel 4.9 Koefisien Regresi
Unstandardized
Coefficients
B
Std. Error
Model
1 (Constant)
HHV
Input
output
HR
42.25
-0.009
-0.002
0.002
0.005
0.967
0.001
0
0
0.001
Standardized
Coefficients
Beta
-1.092
-1.376
0.617
0.944
t
Sig.
43.672
-9.161
-9.136
7.968
4.32
0
0
0
0
0
Berdasarkan Tabel 4.20 diperoleh persamaan regresi :
Y= 42,250 – 0,009X1 – 0,002X2 + 0,002X3 +
0,005X4
Keterangan :
Y = Efisiensi Termal
X1= HHV
X2= Input Coal Feeder
X3= Output Generator
X4= Heat Rate (Laju Kalor)
Interpretasi dari model regresi pada Tabel 4.9 adalah
sebagai berikut :
Tabel 4.8 Model summary predictors terhadap
dependent variable
R
Nilai Standard Error of Estimate (SEE) pada
Tabel 4.17 adalah 0,05240. Nilai ini digunakan
untuk menilai kelayakan predictors (variabel
bebas) dalam kaitannya dengan dependent
variable (variabel tergantung).
4.6.2.2 Bagian Koefisien Regresi
Taraf Sig. : α =5 %=0,05
Kriteria uji hipotesis :
a. Jika Asymp α < 0,05 H0 ditolak, H1 diterima
b. Jika Asymp α > 0,05 H0 diterima, H1 ditolak
Keputusan :
Nilai Asymp α hitung atau yang berasal dari
data sebesar 0,529980406 > 0,05 maka H0
diterima dan H1 ditolak.
Kesimpulan :
Karena H0 diterima dan H1 ditolak maka
data berdistribusi normal
Model
Nilai R Square pada Tabel 4.17 adalah 0,998.
Angka R Square disebut juga sebagai Koefisien
Determinasi.
Besarnya
angka
Koefisien
Determinasi 0,998 atau sama dengan 99,8 %.
Angka tersebut berarti bahwa sebesar 99,8 %
Efisiensi Termal yang dihasilkan dapat
dijelaskan dengan menggunakan variabel HHV,
Input Coal Feeder, Output Generator dan Heat
Rate (Laju Kalor). Sedangkan sisanya, yaitu
sebesar 0,2 % (100 % - 99,8 %) harus dijelaskan
oleh faktor-faktor penyebab lainnya.
0.05137
Konstanta sebesar 42,250 mempunyai arti jika
tidak ada penambahan pada semua variabel
bebas HHV, Input Coal Feeder, Output
Generator dan Heat Rate (Laju Kalor) maka
jumlah prediksi variabel tergantung Efisiensi
Termal adalah sebesar 42,250
8
Koefisien regresi X1 sebesar – 0,009 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kcal/kg HHV
maka Efisiensi Termal akan turun sebesar 0,009
%
Koefisien regresi X2 sebesar – 0,002 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kg Input Coal
Feeder maka Efisiensi Termal akan turun
sebesar 0,002 %
Koefisien regresi X3 sebesar 0,002 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kwh Output
Generator maka Efisiensi Termal akan
bertambah sebesar 0,002 %
Koefisien regresi X4 sebesar 0,005 mempunyai
arti bahwa setiap penambahan 1 kcal/kwh Heat
Rate (Laju Kalor) maka Efisiensi Termal akan
bertambah sebesar 0,005 %
Untuk menguji apakah memang benar variabel
bebas HHV, Input Coal Feeder, Output
Generator dan Heat Rate (Laju Kalor)
mempengaruhi variabel tergantung Efisiensi
Termal, maka dilakukan pengujian dengan
menggunakan angka t dari Tabel 4.9.
a. Hipotesis :
H0 : Koefisien regresi tidak signifikan
H1 : Koefisien regresi signifikan
b. Menghitung t tabel dengan ketentuan :
α : 0,05
Degree of Freedom (df) = (n-k)-1
Keterangan :
n = jumlah data
k = jumlah variabel bebas
Dengan demikian diperoleh Degree of
Freedom (df) = (40-4)-1 = 35
Nilai F dari tabel sebesar 2,030108 (dicari
dengan Ms.Excel dengan cara pada cell
kosong ketik = TINV(0.05,35) lalu Enter)
c.
Menentukan kriteria didasarkan ketentuan
yang sudah ada sebagai berikut :
- Jika t hitung > t tabel, maka H0 ditolak
dan H1 diterima
- Jika t hitung < t tabel, maka H0 diterima
dan H1 ditolak
d. Mengambil keputusan sebagai berikut :
- Koefisien regresi X1 (HHV) :
Karena t hitung 9,161 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X1
(HHV) signifikan
- Koefisien regresi X2 (Input Coal
Feeder) :
Karena t hitung 9,136 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X2
(Input Coal Feeder) signifikan
-
-
Koefisien regresi X3 (Output Generator)
:
Karena t hitung 7,968 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X3
(Output Generator) signifikan
Koefisien regresi X4 (Heat Rate / Laju
Kalor) :
Karena t hitung 4,230 > t tabel
2,030108 maka H0 ditolak dan H1
diterima. Artinya, koefisien regresi X4
(Heat Rate / Laju Kalor) signifikan
V. Penutup
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan maka diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
a.
Nilai kalori (HHV) berdasarkan ASTM D5685.
Nilai rata-rata kalori yaitu sebesar 4.547,14
kcal/kg. Dengan nilai kalori maksimum sebesar
4.991 kcal/kg dan nilai minimum sebesar
4.337,82 kcal/kg
b.
Diperoleh spesific fuel cosumption (pemakaian
bahan bakar spesifik) batubara Boiler Unit 2
rata-rata sebesar 0,89 kg/kwh. Adapun nilai
heat rate (laju kalor) rata-rata sebesar 4.051,69
kcal/kwh dan nilai efisiensi termal rata-rata
yang dicapai adalah sebesar 21,29 %.
c.
Perbandingan perhitungan PLN dengan data
actual pada nilai kalori terjadi penurunan
sebesar 9,90 %, input coal feeder mengalami
kenaikan sebesar 48,47 %, begitupun dengan
kalori energi yang naik sebesar 33,76 % ,
output (hasil) generator naik sebesar 17,18 % ,
specific fuel consumption (pemakaian bahan
bakar spesifik) naik sebesar 26,69 % dan heat
rate (laju kalor) naik sebesar 14,14 %. Namun
untuk efisiensi termal, terjadi penurunan
sebesar 12,39 %.
d.
Uji normalitas data untuk efisiensi termal
menunjukkan populasi data yang berdistribusi
normal. Ditunjukkan dengan perolehan nilai
Asymp α pada uji Kolmogorov-Smirnov
sebesar 0,52 dimana nilai ini lebih besar dari
taraf sig. sebesar 0,05.
e.
Uji Anova dan Koefisien Regresi menunjukkan
bahwa semua predictors (constant), HHV,
input coal feeder , output generator, heat rate
gross memiliki pengaruh yang cukup besar atau
sangat seignifikan terhadap dependent variable
(efisiensi termal) yaitu sebesar 99,8 %.
5.2 Saran
9
Sebagai pertimbangan untuk melengkapi analisis
yang telah ada, saran peneliti adalah:
1. Dibutuhkan batubara dengan kualitas yang
lebih baik untuk menjaga kinerja alat. Dari hasil
penelitian yang telah dilakukan menunjukkan
bahwa kualitas batubara khususnya nilai kalori
memiliki peran yang cukup penting dalam
pencapaian heat rate (laju kalor) dan juga
efisiensi termal dari sebuah pembangkit listrik.
2. Dibutuhkan pelatihan-pelatihan ataupun kursus
tentang masalah quality control batubara untuk
para analis. Hal ini diperlukan untuk menambah
wawasan dan pengetahuan para analis,
mengingat quality control batubara memerlukan
keahlian yang didasarkan pada aturan-aturan
baku yang telah ditentukan baik secara nasional
maupun internasional.
3. Pengecekan berkala pada bagian spesifikasi alat
baik pada komponen boiler maupun turbingenerator akan dapat membantu dalam
pencapaian efisiensi termal yang lebih baik.
Karena dengan pengecekan yang berkala akan
mempermudah dalam menemukan masalahmasalah yang kemudian akan dengan cepat
diatasi.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Dengan Menggunakan Heater Tambahan
Untuk Efisiensi Pembakaran, Universitas
Sumatera Utara
Sukandarrumidi.,
2006,
Batubara
dan
Pemanfaatannya. Gadjah Mada University
Press, Yogyakarta.
Suyanto,
2009,
Prosiding
Seminar
Keselamatan
Nuklir
:
Perbandingan
Perhitungan
Efisiensi
Antara
PLTU
Konvensional Dan PLTN, Sekolah Tinggi
Teknologi Nuklir, Badan Tenaga Nuklir
Nasional
Wahana Komputer, 2007, Pengolahan Data
Statistik Dengan SPSS 16, CV. Andi Offset,
Yogyakarta
Yakub, Arbie, 2005, Pengambilan, Preparasi
dan Pengujian Contoh Batubara. ATC Course
Materials
http://imambudiraharjo.wordpress.com/
Teknologi Pembakaran Pada PLTU Batubara«
darmansyah1982.htm, 01-02-2012
http://blog.ub.ac.id/ariesma/ Efisiensi PLTU
Batubara/6-5-2012
DAFTAR PUSTAKA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Basuki, Cahyo Adi, 2008, Makalah Tugas
Akhir : Analisis Konsumsi Bahan Bakar Pada
Pembangkit Listrik Tenaga Uap Dengan
Menggunakan Metode Least Square, Teknik
Elektro, Universitas Diponegoro
Hasan, Iqbal, M., 2009, Pokok-pokok Materi
Statistik 1 (Statistik Deskriptif), Bumi Aksara,
Jakarta
Joko, Sapari, Muslim., Wanarti, Puput.,2008,
Teknik Pembangkit Tenaga Listrik, Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan,
Jakarta
Muchjidin, 2006, Pengendalian Mutu dalam
Industri Batubara, Penerbit ITB, Bandung.
Noor, Djauhari, 2011, Geologi Untuk
Perencanaan, Graha Ilmu, Yogyakarta
Nursanto, Edy., Probowati, Dyah, 2004, Buku
Petunjuk
Praktikum
Analisis
Kualitas
Batubara, Laboratorium Batubara Jurusan
Teknik Pertambangan – FTM Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta
Sarwono, Jonathan, 2012, Metode Riset Skripsi
Pendekatan Kuantitatif Menggunakan 5.
Prosedur SPSS, PT Elex Media Komputindo,
Jakarta
Sihombing, Helmon., 2010, Karya Akhir :
Mekanisme Pemanasan Air Di Dalam Boiler
10