PERBANDINGAN PERHITUNGAN EFISIENSI ANTARA PLTU KONVENSIONAL DAN PLTN

PERBANDINGAN  PERHITUNGAN  EFISIENSI 

ANTARA  PLTU  KONVENSIONAL  DAN  PLTN

Ir. H. Suyamto. Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir, Badan Tenaga Nuklir Nasional  Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281, Tilp : 0274­489716, E­mail : suyamto @sttn­ batan.ac.id. ABSTRAK

PERBANDINGAN   PERHITUNGAN   EFISIENSI   ANTARA   PLTU  KONVENSIONAL DAN PLTN.  Telah dilakukan perbandingan perhitungan dan analisis  efisiensi   antara   PLTU   konvensional   dan   PLTN.  Perhitungan   efisiensi   PLTU   dengan  menggunakan siklus uap Rankine merupakan metode teoritis yang sulit dilakukan karena  didasarkan  pada grafik  T­S fluida  kerja yang  tidak  memperhitungkan  rugi­rugi panas,  tekanan, gesek dan lain­lain pada sistem. Perhitungan menjadi lebih sulit bila dilakukan  peningkatan   efisiensi   berdasarkan   proses  superheat,   reheat  dan  regeneratif.   Untuk  mengatasi   kesulitan   tersebut,   dilakukan   perhitungan   efisiensi   berdasarkan   laju   kalor.  Perhitungan yang dilakukan terhadap PLTU 50 MW listrik milik PT Suralaya dengan  penerapan proses superheat, reheat dan regeneratif menghasilkan efisiensi sebesar 33 %.  Hasil tersebut lebih besar sekitar 3,32 % bila dibandingkan dengan efisien PLTN (BWR,  PWR dan PHWR) karena adanya kemungkinan pengolahan uap yang lebih baik. Dari  perkembangan peningkatan efisiensi, diketahui bahwa untuk PLTU konvensional dapat  mencapai 35 %, kecuali untuk PLTGU dapat sampai dengan 45 %. Sedangkan untuk  PLTN efisiensi  PHWR 28 ­29 % , BWR dan PWR 30 ­ 33 % dan HTR 40 %. Dengan  perkembangan design yang dilakukan terhadap BWR dan PWR (ABWR dan APWR),  efisiensinya dapat ditingkatkan menjadi 34,5 % dan 35,3 %. Kata kunci : efisiensi, laju kalor, PLTU, PLTN. ABSTRACT

THE   COMPARISON   OF   EFFICIENCY   COMPUTATION   BETWEEN  CONVENTIONAL STEAM ELECTRIC POWER AND NUCLEAR POWER PLAN.  The comparison of efficiency computation between conventional steam electric power and  nuclear power plant had been carried out. The efficiency computation of steam electric  power is based on Rankine steam cycle as a theoretical method is difficult one, because it  depends on T­S curve of fluid work where the losses at the system is not considered i.e :  heat loss, pressure drop, fluid friction etc. It will be more difficult for the process of  superheat,   reheat   and   regenerative.   To   cope   with   the   difficulties   of   the   efficiency  computation should be done by heat rate method. The computation which is applied to the  50 MW electric power of PT Suralaya steam electric power by implementing of superheat,  reheat and regenerative process yield efficiency of 33 %. This yield is greater around 3.32  % than NPP (BWR, PWR and PHWR), because steam can be managed well. From the  development to improve efficiency it is known that for conventional system the efficiency  is 35 %, unless for Combine Cycle is up to 45 %. While for NPP, the efficiency of PHWR  is 28 ­29 % , BWR and PWR 30 ­ 33 %, and 40 % for HTR. By developing of design for  BWR and PWR (ABWR and APWR), the  efficiency can be improved up to 34.5 % and  35.3 % respectively.  Keywords : efficiency, heat rate, steam electric power, nuclear power plant.

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

*Dipresentasikan pada : Seminar Keselamatan Nuklir BAPETEN, 5­6 Agustus 2009 

BAB I

PENDAHULUAN

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   untuk  memutar   turbin   generator   sehingga  dihasilkan   listrik.   Dalam   pembangkit  konvensional   (non   nuklir)   panas  diperoleh dengan membakar bahan bakar  fosil seperti minyak, gas dan batu bara.  Sistem   pembangkit   nuklir   mempunyai  kesamaan   dengan   prinsip   tersebut,  bahkan sistem turbin generator­nya juga  sangat   dimungkinkan   sama,   baik   jenis  maupun ukurannya. Perbedaannya adalah  sumber   energi   panas   dihasilkan   dari  reaksi  fisi  bahan  bakar  nuklir  di  dalam  reaktor[1]_. 

Seperti   diketahui   bahwa   menurut  jenis fasilitas atau peralatan yang terdapat  di   dalam   suatu   Pembangkit   Listrik  Tenaga Nuklir (PLTN) secara garis besar  di   bagi   dua,   yang   pertama   adalah  peralatan   yang   ada   kaitannya   dengan  nuklir  atau  nuclear  island  dan  yang  ke  dua   adalah   peralatan   yang   tidak   ada  kaitannya dengan nuklir atau non nuclear  island. Di dalam ke dua bidang tersebut 

terdapat   sangat   banyak   perangkat   keras  yang   harus   dioperasikan   oleh   tenaga­ tenaga   yang   profesional   di   bidangnya  masing­masing.   Berkaitan   dengan   hal  tersebut   aplikasi   iptek   nuklir   di   bidang  energi   juga   memerlukan   SDM   yang  banyak   dan   handal   serta   berkualitas  tinggi   untuk   menangani   masing­masing  bidang   tersebut.   Hal   ini   bertujuan   agar  keunggulan   aplikasi   iptek   nuklir   tetap  terjamin   serta   dapat   diminimalisir  dampak   negatif   yang   mungkin   timbul  dalam   pengoperasian   suatu   PLTN.  Berkaitan   dengan   hal   tersebut   maka  kualifikasi   SDM   yang   diperlukan   harus  memiliki  spektrum   yang  lebar   sehingga  memenuhi   kebutuhan   SDM   yang  diperlukan[2],   [3]_{.   Apalagi   dengan   adanya} 

evolusi   PLTN   sampai   pada   grenerasi  yang   ke­IV   ini,   maka   semakin   banyak  diperlukan tenaga yang handal di bidang  nuklir   maupun   non   nuklir.   Untuk   itu  peningkatan   kualitas   SDM   khususnya  para peneliti menjadi sangat penting baik  pelibatan   mereka   di   dalam   bidang  perancangan,   modifikasi,   uji   disain   dan  keselamatan suatu PLTN tertentu. Salah  satu   kajian   yang   sangat   penting   adalah  tentang efisiensi karena masalah efisiensi  sangat terkait dengan biaya atau ekonomi  dan   lingkungan   atau   ekologi.   Maksud 

dari efisiensi di sini adalah efisiensi daya,  di mana di dalam makalah ini dilakukan  perhitungan efisiensi Pembangkit Listrik  Tenaga Uap (PLTU) konvensional. Jenis  PLTU yang diambil adalah yang berdaya  besar dengan bahan bakar energi primer  berupa   non   nuklir,   khususnya   minyak,  gas   dan   batubara   termasuk   kombinasi  gas­uap   (combine   cycle)   dalam  Pembangkit Tenaga Listrik Gas dan Uap  (PLTGU).   Efisiensi   tersebut   kemudian  dibandingkan   dengan   data   efisiensi  pembangkit uap dari bahan bakar nuklir  atau PLTN khususnya yang sudah proven 

yaitu BWR, PWR dan PHWR dan HTR. Tujuan   umum   penulisan   makalah  ini   adalah   pembiasaan   terhadap  metodologi­metodologi   standar   yang  lazim   digunakan   para   ilmuwan   dalam  bidang pembangkit listrik. Disamping itu  tujuan   khusus   yang   ingin   diraih   adalah  untuk meningkatkan pengetahuan tentang  efisiensi   suatu   pembangkit   PLTU  konvensional   serta   perbandingannya  dengan   efisiensi   PLTN   agar   diperoleh  gambaran   yang   lebih   lengkap   tentang  kelebihan   dan   kekurangan   masing­ masing pembangkit. 

BAB II

DASAR TEORI

Dalam pembangkitan energi listrik  baik dari energi terbarukan maupun tak  terbarukan harus memenuhi falsafah tiga  E,   yaitu   Energi,   Ekologi   dan   Ekonomi.  Artinya   di   dalam   disain,   pemilihan  lokasi, pembangunan dan pengoperasian  pembangkit   listrik   harus   dapat  dibangkitkan   energi   yang   besar   dengan  efisiensi   yang   tinggi,   pembangunan  maupun   pengoperasiannya   harus  ekonomis   atau   murah,   serta  concern 

terhadap   lingkungan   yaitu   mempunyai  tingkat pencemaran terhadap lingkungan  rendah[4]_{.   Tuntutan   bahwa   pembangkit} 

harus   mempunyai   efisiensi   daya   yang  besar   mengakibatkan   faktor   efisiensi  merupakan hal yang sangat penting dan  selalu   menjadi   pembahasan   utama   di  dalan setiap pembangkit listrik. 

Seperti   diketahui   bahwa   dalam  struktur   dasar   sistem   energi,   sumber  energi primer dibagi dua yaitu energi tak­ terbarukan   atau  non­renewable  dan  energi   terbarukan   atau  renewable.  Termasuk di dalam energi tak terbarukan  adalah   batu   bara,   minyak   mentah,   gas  alam,   panas   bumi   dan   energi   nuklir,  sedangkan   yang   termasuk   dalam 

kelompok   energi   terbarukan   adalah   bio  massa,   tenaga   air,   tenaga   angin,   dan  tenaga   surya[5],   [6]_{.   Agar   sistem} 

pembangkit   tenaga   dapat   menghasilkan  energi   yang   besar,   pada   umumnya  digunakan bahan bakar yang berasal dari  sumber   energi   primer   jenis  non­ renewable  berupa   pembakaran   bahan  bakar fosil seperti batu bara dan minyak,  termasuk   juga   bahan   bakar   nuklir   yang  ”dibakar”   melalui   reaksi   fisi  menggunakan   neutron.   Pembangkit­ pembangkit berdaya besar dengan proses  pembakaran disebut dengan Pusat Listrik  Tenaga   Termal   karena   di   dalamnya  terjadi   proses   panas.   Jenis­jenis   Pusat  Listrik   Tenaga   Termal   adalah   PLTG  (Gas), PLTD (Disel), PLTP (Panas Bumi)  dan   PLTU   (Uap),   termasuk   uap   yang  dibangkitkan dari proses nuklir (SPUN).  Dalam   hal   ini   PLTU   mengalami  perkembangan   yang   paling   menonjol  karena   mempunyai   kapasitas   tiap   unit  yang   besar   dan   dapat   memenuhi  permintaaan   kebutuhan   energi   dengan  cepat. [7] _.

Panas   yang   diperoleh   dari  pembakaran   bahan   bakar   digunakan  untuk menguapkan air sehingga di sebut  PLTU   atau   Pembangkit   Listrik   Tenaga  Uap.     Di   dalam   PLTU   potensi   tenaga  kimia   yang   ada   di   dalam   bahan   bakar 

diubah   menjadi   tenaga   listrik   setelah  melalui beberapa proses konversi energi. 

Dalam   hal   ini   air   dan   uap  melakukan  proses  siklus  termodinamika  tertutup   seperti   yang   ditunjukkan   pada  Gambar   1   berupa   siklus   Rankine   ideal.  Siklus Rankine merupakan   siklus yang  paling   banyak   digunakan   dalam  pembangkitan   daya   seperti   pada   PLTU  karena merupakan siklus untuk uap dan  air.   Karena   siklus   Rankine   merupakan  siklus   uap­air,   maka   paling   baik  digambarkan   dalam   diagram   P­V  ( Tekanan­Volume ) dan    diagram  T­S  (Suhu­Entropi), dimana garis­batas siklus  menunjukkan   batas   uap   jenuh   dan   air  jenuh [7], [8], [9]_. 

Dari   Gambar   1   dapat   dijelaskan  bahwa titik 6­61_{­1 merupakan penekanan} 

air oleh pompa secara adiabatis. Dengan  proses   tersebut     akan   terjadi   sedikit  kenaikan   spesifik   volume   dan   suhu,   di  mana   dalam   praktek   kenaikan   tersebut  dapat   diabaikan   dan   titik   6   berimpit  dengan   titik   61_{.   Garis   6­1­2,} 

menunjukkan   proses   pemanasan   air   di  dalam boiler pada tekanan tetap, di mana  energi   kimia   di   dalam   bahan   bakar  dipindahkan   ke   dalam   fluida   kerja  air/uap.  Garis 2­3 menunjukkan ekspansi  uap   di   dalam   turbin   dan   garis   3­6 

menunjukkan   proses   pengembunan   di  dalam kondensor. 

Dalam analisis termohidrolik siklus  dan instalasi daya , efisiensi termal dan  keluaran daya merupakan hal yang paling  penting   sehingga   selalu   menjadi  perhatian. Besarnya efisiensi suatu sistem  merupakan perbandingan antara keluaran  dan masukan dan dalam hal PLTU yang  di   dalamnya   terdapat   proses  termodinamik   dikenal   efisiensi   termal  yaitu   merupakan   perbandingan   antara  kerja   bersih   yang   dihasilkan   dengan 

panas atau kalor yang dimasukkan pada  siklus  [7]_{.   Pada diagram T­S , diketahui} 

bahwa   besarnya   energi   yang   masuk   ke  sistem dan diterima oleh fluida kerja (qin) 

ditunjukkan   oleh   luasan   yang   dibatasi  oleh   garis     6­1­2­4­5­6.   Energi   yang  dimanfaatkan   untuk   kerja   (qo) 

ditunjukkan   oleh   luasan   yang   dibatasi  oleh   garis   6­1­2­3­6,   sedangkan   energi  yang   terbuang   pada   kondensor   dan  dilepaskan   (qr)   ke   air   pendingin   adalah 

luasan 6­3­4­5­6. Dengan demikian maka  efisiensi termal dari siklus adalah : 6 5 4 2 1 6 : 6 3 2 1 6 : 0 − − − − − − − − − = = luas luas q q in η ₍₁₎ (a) Energi  listrik  1 2 33 6

(b) 

Gambar 1. Siklus Rankine sederhana dari fluida kerja a. Diagram Alir 

b. Diagram T­S (suhu – entropi).   Seperti   telah   dijelaskan   bahwa 

pembangkit   listrik   harus   mempunyai  energi   yang   besar   sehingga   pembangkit  harus   mempunyai   efisiensi   yang   besar  atau   energi   yang   terbuang   harus   kecil.  Maka   efisiensi   suatu   pembangkit   terus  diupayakan   untuk   dinaikkan   dengan  berbagai   cara   yang   di   dalam   PLTU  dilakukan   dengan   pengelolaan   uap  agar  asas   manfaatnya   besar   dan   panas   yang  terbuang   kecil.   Dalam   hal   ini   secara  umum   dikenal   3   macam   peningkatan  efisiensi   PLTU   yaitu   dengan   proses 

superheat,   reheat   dan   regeneratif. 

Superheat  yaitu   pemanasan   lanjut,  dimana   uap   yang   keluar   dari   boiler  sebelum   dialirkan   ke   turbin   dipanaskan  lagi   atau   dikeringkan   pada   tekanan  konstan   menggunakan   superheater   di 

dalam   boiler.    Reheter  adalah   proses  pemanasan   ulang,   dimana   uap   yang  keluar   dari   turbin   tekanan   tingggi  sebagian   dialirkan   kembali   ke   dalam  boiler untuk agar memperoleh pemanasan  ulang di dalam boiler agar suhunya naik,  kemudian   diekspansikan   ke   turbin  tekanan   menengah   dan   rendah.  Sedangkan   proses   regeneratif   adalah  dilakukan   dengan   memanfaatkan  sebagian uap yang sudah berekspansi di  turbin   yang   masih   panas   untuk  memanaskan   air   yang   akan   masuk   ke  boiler.  Dengan   proses   ini   maka   kerja  boiler   makin   ringan   dan   panas   yang  hilang keluar dari sistem semakin kecil.  Seluruh proses tersebut beserta diagram  T­S   fluida   kerja   ditunjukkan   pada  Gambar 2.  61 b a 6 S T 2 3 4 5 1

(a)

Keterangan :    SS : Superheat steam       ES : Extraction steam           RH :  Reheat steam       FWH : Feedwater heater 

(b)

Gambar 2. Siklus Rankine fluida kerja dengan perbaikan efisiensi sistem  (a) Diagram Alir 

(b) Diagram T ­ S (Suhu­Entropi)

Dari   Gambar   2   dapat   dijelaskan  bahwa   perubahan   energi   termanfaatkan  karena   proses  superheating  ditunjukkan 

oleh garis 2­a­b, karena proses reheating 

oleh   garis   b­c­3   dan   karena   proses  regenerasi ditunjukkan  oleh garis 6 ­61_.  FWH ES RS SS 61 a 6 2 3 4 5 1 b c S T

Dengan memperhatikan gambar tersebut  maka   terlihat   bahwa   energi   yang  dimanfaatkan untuk kerja (qo) bertambah 

besar dibandingkan  dengan energi yang 

hilang,   sehingga   efisiensi   dari   sistem  bertambah   besar.   Dalam   hal   ini   maka  efisiensinya adalah : 6 5 4 2 1 6 6 : 6 3 2 1 6 6 : 1 1 0 − − − − − − − − − − − − − − − − − = = c b a luas c b a luas q q in η (2) Efisiensi tersebut di atas akan lebih  besar   dari   efisiensi   sebelumnya   yaitu  pada   saat   tidak   dilakukan   proses   lanjut  terhadap uap.

Perhitungan   efisiensi   dengan  menggunakan   siklus   Rankine   ideal  seperti yang telah dijelaskan tersebut di  atas   tidak   dapat   diterapkan   secara  langsung   pada   PLTU   yang   sebenarnya.  Hal ini disebabkan karena : [7], [8]

1. Pengembangan   siklus   untuk  perbaikan efisiensi (superheat, 

reheat   dan   regeneratif) 

dilakukan secara sendiri­sendiri  atau   terpisah   satu   sama   lain.  Padahal   kenyataannya   siklus  PLTU sebenarnya yang ada di  lapangan   merupakann  gabungan dari beberapa sistem. 

2.   Rugi­rugi yang ada di dalam  siklus   belum   diperhitungkan.  Misalnya   rugi   tekanan   karena  geseskan   fluida   kerja   dengan  pipa,   termasuk   pipa­pipa   di 

dalam boiler, rugi hilang panas  melalui dinding pipa, rugi pada  gesekan   dan   kebocoran   pada  turbin,   rugi   pada   pompa,   rugi  pada kondensor dan lain­lain.[3]. 

Dengan kenyataan tersebut di atas,  maka   efisiensi   yang   dihitung     dengan  menggunakan siklus Rankine ideal akan  lebih   besar   dari   efisiensi   sistem   yang  sebenarnya.   Perhitungan   yang   lengkap  harus   memperhitungankan   semua   alat  bantu atau tambahan (auxiliary), ketidak­ ideal­an   dari   turbin,   pompa­pompa,  faktor gesekan fluida, faktor perpindahan  kalor,     faktor   pembebanan   dan  sebagainya.   Untuk     itu   perhitungan  efisiensi   suatu   PLTU   dihitung   dengan  cara   lain   yaitu   dengan   menggunakan  metode  heat   rate  (HR)   atau   laju   kalor.  HR didefinisikan sebagai besarnya kalor  (Kcal)   yang   dibutuhkan   untuk  menghasilkan energi listrik sebesar  satu  KWH.  Dalam  PLTU,  HR  dapat   berupa  HR   turbin   maupun   HR   untuk   seluruh 

sistem atau plant. Efisiensi kotor dihitung  dari HR pada turbin­generator, sedangkan  efisiensi bersih dari sistem atau seluruh 

plant  dihitung   dari   daya   keluar   bersih 

dikurangi   dengan   seluruh   daya   yang  digunakan   untuk   sistem   bantu.  Dengan  definisi   tersebut   maka   besarnya   HR  untuk turbin­generator (THR) adalah :  Jumlah kalor pada turbin (kcal/jam) THR  =  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Daya keluar dari Generator (KW) Jumlah kalor masuk – kalor keluar pada turbin (kcal)  = ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Daya keluar dari Generator (KW) x jam  _H =  ­­­­­­­­­­­­­­ (3) POG x jam dengan : H = Q x h (kcal) Q : Jumlah uap yang dipakai(kg/jam)  h : entalpi dari uap (kcal/kg) Efisiensi   merupakan kebalikan dari HR, artinya semakin rendah HR semakain  besar efisiensinya[7],   [8]_{, sehingga  } T  = 1/THR. Bila satuan energi panas (H) dalam BTU  maka  T = 3412/THR, sedangkan apabila H dalam Kcal, maka T = 860/THR

Sedangkan HR dari plant  adalah : POG

PHR = THR­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ (4)

(POG ­  Paux) x B

Dengan   Paux  adalah   seluruh   daya   untuk   keperluan   alat   bantu,   dan  B  adalah 

efisiensi boiler. Besarnya efisiensi plant _P adalah : 

BAB III

PERHITUNGAN EFISIENSI 

PLTU NON NUKLIR

Siklus termal PLTU minyak, gas  dan   batu   bara     pada   prinsipnya   adalah  sama   sehinga   proses  penaikan  efisiensinya juga dilakukan dengan cara  yang  sama   yaitu  superheat,  reheat   dan  regeneratif.  Secara   umum   efisiensi   dari  PLTU   adalah   sekitar   35   %,   sehingga  sisanya   sebesar   65   %   terbuang   sebagai  polusi[3]_{.   Untuk   menghitung   efisiensi} 

sebenarnya   dari   suatu   plant   instalasi  pembangkit   daya,   berikut   diberikan  ilustrasi   perhitungan   efisiensi  menggunakan metode HR.  Contoh yang  diambil adalah PLTU batu bara Suralaya  dengan POG  sebesar 50 MW listrik, lihat 

Gambar   3.   Dari   Gambar   3   diketahui  bahwa pada suatu plant pembangkit daya  terdapat   banyak   sekali   peralatan  tambahan,   sehinga   untuk   menghitung  efisiensinya tidak mudah. Dalam hal ini  dihitung  P atau efisiensi  plant, melalui 

metode   HR   pada   turbin   atau   (THR)   yan 

besarnya menurut Persamaan 3 adalah : {HT – H B – HH – HS + H M} (kcal/jam) THR  =  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Daya keluar dari generator, POG (KW) Dengan     HT : energi panas masuk ke turbin  H B : energi panas yang telah terpakai dan kembali ke turbin HH  : energi panas yang digunakan untuk heater HS : energi panas yang ilang untuk pengaturan suhu uap masuk ke turbin H M: energi panas yang ditambahkan dari make up water Energi panas H = Q x h dapat dihitung apabila diketahui suhu dan tekanan uap pada  masing­masing   peralatan   sehingga   dengan   menggunakan   tabel   uap   dapat   diketahui  besarnya entalpi (h). Dari diagram pada Gambar 3 maka : 

HT = 191.860 x 815,6  = 156.481.010 kcal/jam

H B = 190.580 x 218,8  =  41.698.904 kcal/jam

HH =      2.320 x (6832 – 131)  =    1.281.104 kcal/jam

H M = 1.920 x 30  =         57.600.kcal/jam ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ _{H  = 113.072.210 kcal/jam} Karena POG adalah 50 MW, maka  _{H (Kcal/jam)    113.072.210 .kcal/jam} THR  =  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ = ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­  = 2.261,4 kcal/KWH POG (Kw)       50.000 KW Besarnya efisiensi turbin adalah  _{T = 860/THR = 860/2.261,4 = 0,38 atau 38 %} Untuk menghitung besarnya PHR dari plant menurut rumus 4 harus diketahui 

daya total yang digunakan untuk sistem bantu Paux  dan efisiensi boiler.B  yang 

masing­masing besarnya juga sangat tergantung dari sistem. Dalam hal ini diambil 

auxiliary   power   ratio  (  _{Paux)   sebesar  0,9   %  seperti   yang  di   asumsikan   pada} 

PLTGU  [10]_{. Sedangkan besarnya efisiensi boiler diambil sebesar 87,33 % seperti} 

yang   digaransi   oleh   PLTU   Suralaya  [11]_{.   Dengan   demikian   maka   menurut} 

persamaan 4,  POG PHR = THR­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ (POG ­  Paux) x B      50.000 PHR = 2.261,4 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ = 2.613 Kcal/KWH      50.000(1 – 0,009) x 0,8733  Dan akhirnya efisiensi dari plant adalah  P = 860/PHR = 860/2.613 = 0,329 atau 33 %

BAB IV

PEMBAHASAN

Dari   perhitungan   yang   telah  dilakukan   diketahui   bahwa   perhitungan  efisiensi   suatu   pembangkit   listrik   dari 

energi termal seperti PLTU tidak mudah.  Hal   ini   disebabkan   peralatan   yang   ada  pada PLTU sangat banyak dan komplek,  terutama   bila   disertai   atau   dilengkapi  dengan proses penaikan efisiensi dengan 

super   heater,   reheater   dan   regenerasi.  Bila   dibandingkan   dengan   PLT   lain 

misalnya PLTD atau PLTA, jelas bahwa  perhitungan   efisiensi   PLTU   termal  berbahan   bakar   minyak,   gas   atau   batu  bara   akan   lebih   komplek.   Namun   bila  dibandingkan   dengan   SPUN   (Sistem  Pembangkit   Uap   Nuklir)   akan   lebih  mudah   karena   dalam   PLTN,   disamping  harus   diperhatikan   sisi  non   nuclear 

island,   juga   harus   diperhatikan   sisi 

nuclear island yang juga sangat rumit.  Dari   data   yang   ada,   diketahui  perbandingan   efisiensi   secara   umum  antara     PLTU   konvensional   berbahan  bakar   fosil   dan   PLTN   seperti   yang  ditunjukkan pada Tabel 1 [1], [4], 

. 

Tabel 1. Perbandingan besarnya PLTU konvensional dan PLTN

PLTU Konvensional PLTN Jenis   pem­

bangkit MinyakPLTU PLTU Gas PLTU Batu  bara PLTGU  Minyak  dan Gas BWR PWR PHWR HTR  (%)  _{33­35 24­27  33­35 43­45 s/d 30 s/d 34 28­29 s/d 40} Nilai   pada tabel di atas adalah  

harga   kisaran   karena   efisiensi   akan  berubah   bila   beban   berubah,   disamping  itu   juga   tergantung   pada   sistem   dan  peralatan   yang   dipakai.   Sebagai   acuan  adalah apabila semakin tinggi suhu dan  tekanan   pada   sistem   maka   efisiensinya  akan   lebih   besar.   Karena   adanya  keterbatasan­keterbatasan   untuk  menaikkan tekanan dan suhu fluida maka  efisiensi   tidak   dapat   dinaikkan   terus  berdasarkan pada tekanan dan suhu yang  dikehendaki.   Seperti   diketahui   bahwa  pada SPUN, khususnya jenis PWR dan 

BWR   ada   pembatasan   terhadap   fluida  kerja uap yaitu : [12] 

1. Kondisi   kritis   dari   uap,   3206,2  psia dan 705,4 O_F

2. Alasan teknis berupa problem dua  fasa dari air,  hot spot  pada teras  reaktor, korosi dan lain­lain

Dengan   alasan   tersebut   maka  dapat   dipahami   bahwa   efisiensi   bersih  (net effisiency) dari PLTN lebih kecil dari  pada   PLTU   konvensional   khususnya  untuk bahan bakar minyak, dan batu bara.  Sedangkan PLTGU mempunyai efisiensi  yang   paling   besar   karena     adanya  pengoptimalan   uap   yaitu   pemanfaatan 

kembali   panas   sisa   yang   terkandung   di  dalam uap keluar dari turbin. Dalam hal  ini   dapat   dipakai   sebagai   acuan   umum  bahwa   besarnya   HR   untuk   PLTU  konvensional   adalah   9.500   BTU/KWH,  sedangkan   untuk   PLTN   adalah   10.500  BTU/KWH. Karena efisiensi merupakan  kebalikan   dari   HR   maka   secara   umum  besarnya   efisiensi   PLTU   konvensional  dan PLTN masing­masing adalah  35,81  % dan 32,49 %.

Seperti   diketahui   pula   bahwa  PLTN   mengalami   perkembangan   yang  cukup   pesat   yaitu   sudah   mencapai  generasi   ke   IV.   Berkaitan   dengan   hal  tersebut maka efisiensi PLTN juga terus  mengalami   perbaikan   atau   peningkatan.  Sebagai   contoh   adalah   BWR   di  Jepang  yang terus mengalami perkembangan dari  BWR­2   (Tsuruga­1)   dan     BWR­3  (Fukushima­1)   mempunyai   efisiensi   33  %,   BWR­4   (Hamaoka­2)   dan   BWR­5  (Tokai­2) mempunyai efisiensi 34 %, dan  yang terakhir adalah reaktor didih maju  (Advanced Boiling Water Reactor  ) atau  ABWR   (Kasiwasaki­6)   ABWR   yang  mempunyai efisiensi 34,5 % serta reaktor  air   tekan   maju   APWR   dengan   efisiensi  sebesar 35,3 %.[13], [14]

BAB V

KESIMPULAN

Dari perhitungan dan pembahasan  yang   telah   dilakukan   dapat   diambil  beberapa kesimpulan sebagai berikut.

1. Perhitungan   efisiensi   suatu  plant 

pembangkit   listrik   tidak   mudah  karena   sangat   tergantung   dari  keadaan   dan   peralatan   dari  pembangkit   tersebut,   sehingga  perhitungan hanya dimungkinkan  dengan metode heat rate atau laju  kalor. 

2. Peningkatan efisiensi pada PLTU  konvesional   dilakukan   dengan  pengolahan   uap   yaitu   proses 

superheat, reheat dan regeneratif.  Di   samping   itu   dapat   juga  dilakukan   dengan   pemanfaatan  uap   panas   yang   lebih   optimal  seperti pada PLTGU. Sedangkan  peningkatan efisiensi pada PLTN  pada   umumya   dilakukan   dengan  menaikan suhu uap panas seperti  yang terdapat di dalam HTR. 3. Secara   umum   efisiensi   PLTU 

konvensional   sedikit   lebih  tinggi  dari   PLTN   karena   adanya  perbedaan dalam pengolahan uap. 

Namun perbedaannya tidak terlalu  jauh yaitu berkisar antara 3­4 %.  4. Efisiensi PLTU konvensional dan 

PLTN berkisar antara 30 sampai  dengan   35   %,   kecuali   untuk  PLTGU dapat sampai 45 % dan  HTR dapat mencapai 40 %.

DAFTAR PUSTAKA

1. HUDI   HASTOWO,   Sistem  Pembangkit   Uap   Nuklir,   Diklat  Teknologi   dan   Perencanaan   Energi,  Pusat Pendidikan dan Latihan, Badan  Tenaga   Atom   Nasional,   Oktober  1988.

2. ZAKI   SU’UD,   Strategi  Pengembangan   Riset   Dalam   Dalam  Bidang   Iptek   Nuklir   Dalam   Rangka  Penyiapan SDM yang Berkualifikasi  Tinggi”. JFN, Vol.1 No.1, Mei 2007  ISSN 1978­8738. 

3. IR.   ADIWARDOYO,   Persiapan  Pembangunan   dan   Pengoperasian  PLTN­Lingkup   Tupoksi   BATAN,  Kumpulan Makalah Utama, Seminar  Nasional IV SDM Teknokogi Nuklir,  STTN­BATAN, 25 Agustus 2008.

4. IR.   SETIYOBAKTI,     Dampak  Lingkungan   Pengoperasian   Unit  Pembangkit   Tenaga”,   Diklat  Teknologi   dan   Perencanaan   Energi,  Pusat Pendidikan dan Latihan, Badan  Tenaga   Atom   Nasional,   Oktober  1988.

5. EFFENTRIP   AGOES,   DJODJO,  Sumber   Daya   Energi   Primer   Diklat  Teknologi   dan   Perencanaan   Energi,  Pusat Pendidikan dan Latihan, Badan  Tenaga   Atom   Nasional,   Oktober  1988.

6. Mursid   D.   M.   Sc,   “Jenis   dan  Karakteristik   Energi”,   Diklat  Teknologi   dan   Perencanaan   Energi,  Pusat Pendidikan dan Latihan, Badan  Tenaga   Atom   Nasional,   Oktober  1988.

7. IR.   SUBARYADI;   IR.   G.   M.  TARIGAN, “PLTU­Minyak & Gas“,  Diklat   Teknologi   dan   Perencanaan  Energi,   Pusat   Pendidikan   dan  Latihan,  Badan   Tenaga   Atom  Nasional, Oktober 1988.

8. M.   M.   El­WAKIL,   “   Instalasi  Pembangkit   Daya”   Jilid   1,   Penerbit  Erlangga, 1992

9. KAM   W.   LI,   A   PAUL   PRIDDY,  Power   Plant   System   Design,  Copyright   1985,   Published  Simultaneously in Canada. 

10.IR.   PRAYITNO,   “Pusat   Listrik  Tenaga Gas (PLTG) dan Pusat Listrik  Tenaga   Gas   dan   Uap   (PLTGU)”,  Diklat   Teknologi   dan   Perencanaan  Energi,   Pusat   Pendidikan   dan  Latihan,  Badan   Tenaga   Atom  Nasional, Oktober 1988.

11.IR.   PURWANTO,   “Uraian   Umum  Pusat   Listrik   Tenaga   Uap   (PLTU)  Batu   Bara,   Diklat   Teknologi   dan  Perencanaan   Energi,   Pusat  Pendidikan   dan   Latihan,  Badan  Tenaga   Atom   Nasional,   Oktober  1988

12.ERIK   S.   PEDERSEN,   Nuclear  Power,   volume   1.   Nuclear   Power  Plant   Design”,   Ann   Arbor   Science  Publisher Inc/The Butterworth Group,  Michigan   48106,   copyright   1978,  

Fourth printing, 1982.

13. Ensiklopedi   Teknologi   Nuklir– BATAN,   sumber   .http//mext­ atm.jst.go.jp/images/02/02­01.­01­ 01/01 git

14.AKHMAD   SYAUKAT,   Jurnal  Pengembangan Energi Nuklir Vol 2,  No. 4 Desember 2000 : 191 – 198.