ANALISIS PENGARUH NILAI KALORI DAN HEAT

(1)

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 : ft_unmul@telkom.net

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.

(2)

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 PLTU-Embalut 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

(3)

penyesuaian mengikuti standar ASME (American Society of Mechanical Engineers) d. Pengambilan data dilakukan mengikuti rekam

data operator PLTU-Embalut PT. Cahaya Fajar Kaltim

e. Tidak membahas masalah teknis pelayanan dan biaya operasional keseluruhan dari PLTU-Embalut PT. Cahaya Fajar Kaltim

f. 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 berbeda-beda 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).

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

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. 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) 2. Spesifikasi kurang umum

 Suhu leleh ash

 Susunan ash atau analisis ash

 Nitrogen

 Klor, fosfor

 Sifat-sifat pengembangan (swelling) 3. Jarang dispesifikasikan

(4)

 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 =

Q

f

kW h

G

Keterangan :

(5)

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).

c. Efisiensi Termal

ηth =

_{Laju Kalor}

859,845

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,

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 PLTU-Embalut PT Cahaya Fajar Kaltim.

3.2 Perangkat Penelitian

Dalam pelaksanaan penelitian ini menggunakan berbagai macam perangkat penelitian untuk menunjang pengumpulan data secara aktual.

1. 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

2. Boiler

 Digital Infrared Termometer KRISBOW KW06-304

 Data logsheet harian boiler unit 2 untuk boiler

 Data produksi 3. 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.

(6)

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.

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

Mean

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

Parameter

N Minimum Maksimum Std Deviasi

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 %.

 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.

4.2 Jumlah Output (Hasil) Generator

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 :

Parameter

N Minimum Maksimum Mean Std.

Deviasi

Input Coal Feeder 40 20408.143 25435.7143 22637.19 902.23013

Output Generator 40 23075 25914.2857 25420.99 463.58937

 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.

(7)

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. Nilai kalori (HHV) dari batubara yang digunakan b. Masukan (input) batubara di coal feeder

c. Output (hasil) generator

Parameter N Minimum Maksimum Mean Std. Deviasi

HHV 40 4338 4991 4547.14 148.73019

Input 40 20408.14 25435.71 22637.1893 902.23013

Output 40 23075 25914.28 25420.9857 463.58937

SFC 40 0.8 1.1 0.8865 0.04855

 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 N Minimum Maksimum Mean Std. Deviasi

HHV 40 4338 4991 4547.14 148.73019

Input 40 20408.14 25435.71 22637.1893 902.23013 Kalori energi _{40 94408068.9 115478142.9 100058682} _4838550 Output 40 23075 25914.28 25420.9857 463.58937

Heat rate 40 3723.51 5005.63 4051.7 239.18328

 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

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.

Parameter N Minimum Maksimum Mean Std. Deviasi

Heat rate 40 3723.51 5005.63 4051.7 239.18328

Efisiensi termal 40 17.19 23.09 21.2898 1.15826

 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 PLN (09:40-11:40) Aktual (09:00-11:00) Selisih Perbandingan 26/9/’10 16/3/’12 (%)

HHV (kcal/kg) 5540 4991 -9.9

Input Coal Feeder (kg) 30400 45137 48.47 Kalori Energi (kcal) 168416000 225278767 33.76

Output Generator (kwh) 43200 50626 17.18

SFC (kg/kwh) 0.7 0.89 26.69

Heat Rate (kcal/kwh) 3898.51 4449.86 14.14

Efisiensi Termal (%) 22.05 19.32 -12.39

(8)

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

N 40

Normal Parametersa Mean 21.294533

Std. Deviation 1.1581539

Most Extreme Differences Absolute 0.127874

Positive 0.0745571

Negative -0.127874

Kolmogorov-Smirnov Z 0.808746

Asymp. Sig. (2-tailed) 0.5299804

Parameters

 Hipotesis :

H0 : Data berdistribusi normal H1: Data tidak berdistribusi normal

 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

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.

Tabel 4.8 Model summary predictors terhadap dependent variable

Model R R Square

Adjusted R Square

Std. Error of the Estimate

1 .999a 0.998 0.998 0.05137

Interpretasi Tabel 4.8 adalah sebagai berikut :

 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.

 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

Bagian ini menggambarkan persamaan regresi untuk mengetahui angka konstan dan uji hipotesis

signifikansi koefisien regresi.

Tabel 4.9 Koefisien Regresi

Standardized Coefficients

B Std. Error Beta

(Constant) 42.25 0.967 43.672 0 HHV -0.009 0.001 -1.092 -9.161 0 Input -0.002 0 -1.376 -9.136 0 output 0.002 0 0.617 7.968 0 HR 0.005 0.001 0.944 4.32 0 1

Model

Unstandardized Coefficients

t Sig.

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 :

(9)

 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 %.

(10)

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 turbin-generator akan dapat membantu dalam pencapaian efisiensi termal yang lebih baik. Karena dengan pengecekan yang berkala akan mempermudah dalam menemukan masalah-masalah yang kemudian akan dengan cepat diatasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. 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

2. Hasan, Iqbal, M., 2009, Pokok-pokok Materi Statistik 1 (Statistik Deskriptif), Bumi Aksara, Jakarta

3. Joko, Sapari, Muslim., Wanarti, Puput.,2008, Teknik Pembangkit Tenaga Listrik, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Jakarta

4. Muchjidin, 2006, Pengendalian Mutu dalam Industri Batubara, Penerbit ITB, Bandung. 5. Noor, Djauhari, 2011, Geologi Untuk

Perencanaan, Graha Ilmu, Yogyakarta

6. Nursanto, Edy., Probowati, Dyah, 2004, Buku Petunjuk Praktikum Analisis Kualitas Batubara, Laboratorium Batubara Jurusan Teknik Pertambangan – FTM Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta

7. Sarwono, Jonathan, 2012, Metode Riset Skripsi Pendekatan Kuantitatif Menggunakan 5. Prosedur SPSS, PT Elex Media Komputindo, Jakarta

8. Sihombing, Helmon., 2010, Karya Akhir : Mekanisme Pemanasan Air Di Dalam Boiler

Dengan Menggunakan Heater Tambahan Untuk Efisiensi Pembakaran, Universitas Sumatera Utara

9. Sukandarrumidi., 2006, Batubara dan Pemanfaatannya. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

10. Suyanto, 2009, Prosiding Seminar Keselamatan Nuklir : Perbandingan Perhitungan Efisiensi Antara PLTU Konvensional Dan PLTN, Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir, Badan Tenaga Nuklir Nasional

11. Wahana Komputer, 2007, Pengolahan Data Statistik Dengan SPSS 16, CV. Andi Offset, Yogyakarta

12. Yakub, Arbie, 2005, Pengambilan, Preparasi dan Pengujian Contoh Batubara. ATC Course Materials

13. http://imambudiraharjo.wordpress.com /

Teknologi Pembakaran Pada PLTU Batubara« darmansyah1982.htm, 01-02-2012