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
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
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
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
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
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