Buletin Poltanesa Vol. 23 No. 1 (Juni 2022) p-ISSN 2721-5350 e-ISSN 2721-5369 https://doi.org/10.51967/tanesa.v23i1.953 © 2022 Politeknik Pertanian Negeri Samarinda
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY

## Analisa Energi Dan Eksergi Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap

## Septiani Wulandari*
Magister Teknik Mesin, Universitas Sriwijaya, Palembang, 30139 septianiwulandari80@gmail.com *Corresponding Author
Hasan Basri Magister Teknik Mesin, Universitas Sriwijaya, Palembang, 30139 hasan_basri@unsri.ac.id
Abstrak — Pembangkit  listrik  tenaga  uap  merupakan salah  satu  penyuplai  kebutuhan  listrik  yang  memiliki potensi  besar  dalam  penyediaan  energi  dan  merupakan alternatif untuk memenuhi kebutuhan listrik di Indonesia. Pemanfaatan  energi  fosil  untuk  menghasilkan  energi listrik harus dimanfaatkan dengan efisien dan peningkatan  efisiensi  kinerja  pembangkit  listrik  tenaga uap juga merupakan faktor penting yang perlu dievaluasi. Berdasarkan faktor tersebut, perlu dilakukan analisis pada sistem  pembangkit  listrik  tenaga  uap.  Evaluasi  sistem pembangkit  yang  lebih  rinci  dapat  dianalisis  dengan menggunakan metode energi dan eksergi. Boiler-Furnace memiliki  efisiensi  termal  rata-rata  85,5%  dan  analisis eksergi  Boiler-Furnace  memiliki  efisiensi  eksergi  rata- rata 52,2%. Turbin Uap memiliki efisiensi termal sebesar 27,30% dan Efisiensi eksergi Turbin Uap adalah 71,40%. Nilai efisiensi tersebut  menunjukkan bahwa performance kinerja Boiler-Furnace dan Turbin uap masih relatif baik.
Kata  Kunci — PLTU,  Boiler-Furnace,  Turbin  Uap, Energi dan Eksergi

## I. P ENDAHULUAN
Pembangkit  listrik  tenaga  uap  merupakan  salah  satu penyuplai  kebutuhan  listrik  yang  memiliki  potensi  besar dalam penyediaan energi dan  merupakan alternatif untuk memenuhi  kebutuhan  listrik  di  Indonesia.  Pembangkit listrik  tenaga  uap  menggunakan  bahan  bakar  fosil  yaitu batubara sebagai energi primer. Pemanfaatan energi fosil untuk  menghasilkan  energi  listrik  harus  dimanfaatkan dengan  efisien  dan  peningkatan  efisiensi  kinerja pembangkit  listrik  tenaga  uap  juga  merupakan  faktor penting  yang  perlu  dievaluasi.  Berdasarkan  faktor tersebut, perlu dilakukan analisis pada sistem pembangkit listrik  tenaga  uap.  Evalusi  sistem  pembangkit  yang  lebih rinci dapat dianalisa dengan menggunakan metode energi dan  eksergi.  Metode  energi  kinerja  pembangkit  listrik termal  dievaluasi  melalui  kriteria  kinerja  energetik berdasarkan  hukum  pertama  termodinamika.  Sedangkan metode eksergi berdasarkan hukum kedua termodinamika yang  berguna  sebagai  optimalisasi  pembangkit  listrik tenaga  termal.  Perhitungan  data  berdasarkan  kondisi operasi  sistem  pembangkit  terhadap  daya  listrik  yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga uap. Hasil yang didapatkan  pada  analisa  energi  dan  eksergi  yaitu
mengevaluasi  pengaruh  dari  variasi  kondisi  operasi terhadap  efisiensi  thermal  dan  efisiensi  eksergi,  dan mengidentifikasi kerugian eksergi pada sistem pembangkit  yang  dapat  menjadi  kajian  manajemen pembangkit  listrik  untuk  membuat  skala  prioritas optimalisasi energi, serta meningkatkan efisiensi termodinamika  pada  sistem  pembangkit  listrik  tenaga uapa dengan mendapatkan kondisi operasi optimum yang menunjukkan  kerugian  eksergi  minimum  dan  nilai efisiensi sesuai standar desain.

## II. S TUDI P USTAKA
2.1 Rankine Cycle Rankine  Cycle adalah  siklus  termodinamika  yang mengubah  panas  menjadi  kerja.  Panas  di  suplai  secara eksternal pada aliran tertutup, biasanya menggunakan air sebagai  fluida  kerja.  Siklus  ini  menghasilkan  80%  dari seluruh  energi  listrik  yang  dihasilkan  diseluruh  dunia. Sumber  panas  yang  utama  untuk Rankine  Cycle adalah batubara,  gas  alam,  minyak  bumi,  dan  panas  matahari. Efisiensi Rankine  Cycle biasanya  dibatasi  oleh  fluida kerja. Uap memasuki turbin pada temperature (480-550)ᴼC  dan  temperature  kondensor  sekitar  30ᴼC. Fluida  pada  Rankine  Cycle  menggunakan  fluida  tertutup dan digunakan secara konstan. Berbagai jenis fluida yang digunakan  pada  siklus  ini,  tetapi  pada  pembangkit  listrik tenaga  uap  air  yang  dipilih  dikarenakan  karakteristik fisika  dan  kimia  yang  dimiliki  tidak  beracun  dan  mudah didapat.
Rankine  Cycle menggabungkan  perpindahan  kalor antara  komponen  pembangkit  dengan  sekelilingnya. Sehinga  energi  kinetik  dan  potensial  juga  diabaikan. Analisis  kerja  siklus Rankine  Cycle beroperasi  pada kondisi  tunak.  Prinsip  kerja  dan  perpindahan  kalor subsistem  A  diilustrasikan  oleh  Gambar  3.  Perpindahan energi  ini  dianggap positif  ke  arah  tanda  panah . Perpindahan  kalor  liar  yang  tidak  dapat  dihindari  antara komponen pembangkit dan sekelilingnya diabaikan untuk memudahkan  analisis.  Perubahan  energi  kinetik  dan potensial  juga  diabaikan.  Setiap  komponen  dianggap beroperasi  pada  kondisi  tunak.  Dengan  menggunakan prinsip konservasi massa dan konservasi energi bersama- sama  dengan  idealisasi  tersebut,  persamaan  untuk perpindahan  energi  seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  3, dimulai  dari  kondisi  1  dan  berlanjut  melalui  setiap komponen  lainnya.  Proses Rankine  Cycle di  tunjukkan pada Gambar 1.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY

## Gambar 1. Skema Rankine Cycle
Proses 1-2 Air  umpan  boiler  dipompa  dari  tekanan  P 1 menjadi  P 2 . Langkah  ini  adalah  langkah  kompresi  isentropis,  dan proses ini terjadi pada boiler feed water pump.

## Gambar 2. Skema Rankine Cycle

## Proses 2-3
Proses  menghilangkan  gas-gas  yang  terkandung  dalam air,  sesudah  melalui  proses  permunian  air  ( water treatment ).  Selain  itu deaerator berfungsi  sebagai pemanas awal air sebelum masuk ke dalam boiler.

## Proses 3-4
Air  dipompa  dari  tekanan  P 4 menjadi  P 5 .  Proses  ini adalah langkah kompresi isentropis .
Proses 4-5 Superheated  Steam menabrak  turbin  dan  mengalami ekspansi isentropis , sehinga tekanan temperaturnya turun.

## Proses 5-6-7
Uap  dari  ektraksi  turbin  masuk  ke  dalam feedwater heater dan kondensor untuk di kondensasikan. Proses ini adalah isobar isothermis , dan terjadi didalam kondensor.

## Proses 7-1
Air  bertekanan  ini  dinaikkan  temperaturnya  hingga mencapai titik cair jenuh lalu air berubah wujud menjadi uap jenuh, setelah itu uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap  mencapai  temperatur  kerjanya  menjadi  uap  lanjut. Langkah ini ada isobar dan terjadi didalam boiler.
Gambar 3. Prinsip Kerja dan Perpindahan Kalor Subsistem A

## Turbin
Uap  dari  boiler  pada  kondisi  1  yang  berada  pada temperature  dan  tekanan yang sudah  dinaikkan berekspansi  di  dalam  turbin  untuk  menghasilkan  kerja dan  kemudian  didinginkan  dikondenser  pada  kondisi  2 dengan tekanan yang relatif rendah. Dengan mengabaikan perpindahan  kalor  dengan  sekelilingnya,  kesetimbangan laju energi dan massa untuk volume atur di sekitar turbin pada kondisi tunak menjadi :
̇ ̇ * + ( 1) atau ̇ (2)
Dimana ̇ menyatakan laju aliran massa dari fluida kerja, dan ̇ ̇ ⁄ adalah laju kerja yang dihasilkan per unit massa uap  melalui  turbin.  Seperti  disebutkan  diatas,  perubahan energi kinetik dan potensial yang diabaikan.

## Kondenser
Dalam kondenser terjadi perpindahan kalor dari uap ke  air  pendingin  yang  mengalir  dalam  aliran  yang terpisah.  Uap  terkondensasi  dan  temperature  air pendingin meningkat. Pada keadaan tunak, kesetimbangan  laju  massa  dan  energi  untuk  volume  atur dari penukaran kalor.
̇ (3)
Kondensat  cair  yang  meninggalkan  kondenser  di kondisi  3  dipompa  dari  kondenser  ke  dalam  boiler  yang bertekanan  lebih  tinggi,  dengan  menggunakan  volume atur dan mengasumsi tidak ada perpindahan kalor dengan sekitarnya.
̇ (4)
atau
(5)
Feedwater Heater Analisis feedwater  heater untuk  mencari  aliran  uap dan  tekanan  ekstraksi  dilakukan  mulai  dari feedwater
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY
heater tekanan  tinggi  ke  tekanan  rendah.  Menghitung massa  aliran  uap  ekstraksi  dan  tekanan  ekstraksi  pada setiap feed  water  heater ,  entalpi  dapat  dengan  mudah diketahui  menggunakan  tabel  uap.  Pada  perhitungan menggunakan  rumus  termodinamika  yang  dikeluarkan oleh  IAPWS,  sehingga  laju  aliran  massa  dapat  dicari dengan persamaan:
(6)

## Boiler
Fluida  kerja  yang  meninggalkan  pompa  pada  kondisi  4 disebut  air  pengisian,  dipanaskan  sampai  jenuh  dan diuapkan  di  dalam  boiler,  dengan  menggunakan  volume atur dari kondisi 4 ke kondisi 1, kesetimbangan masa dan energi.

## ̇
(7)

## Parameter Kerja
Efisiensi  termal  mengukur  seberapa  banyak  energi  yang masuk  ke  dalam  fluida  kerja  melalui  boiler  yang dikonversi  menjadi  keluaran  kerja  netto  merupakan efisiensi termal.
η ̇̇
̇̇ ̇̇
(8)

## 2.2 Siklus Rankine Regeneratif
Siklus Rankine Regeneratif adalah modifikasi siklus Rankine  dimana  air  sebagai  fluida  kerja  dinaikkan temperaturnya  dengan  memanfaatkan  uap  ekstraksi  dari turbin sehingga kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan  fluida  kerja  pada  boiler  berkurang.  Hal  ini tentu saja akan menaikkan efisiensi siklus.
Regenerasi  tidak  hanya  meningkatkan  efisiensi  siklus tetapi  juga  salah  satu  cara  dearasi.  Dearasi  yaitu menghilangkan  kadar  oksigen  dalam  air  yang  bisa menyebabkan  korosi  pada  jalur  perpipaan.  Proses regenerasi  umumnya  dengan  menggunakan  alat  yang biasanya  disebut feed  water  heater dengan  prinsip  kerja seperti heat exchanger .

## Analisis Open Feed Water Heater
Perpindahan  panas  pada  Heat  Exchanger  ini  dilakukan secara konveksi. Pada Open Feedwater Heater, extraction steam bertemu dan bercampur dengan fluida kerja. Fraksi y  dapat  dihitung  dengan  menerapkan  prinsip-prinsip conservation of mass and energy pada control volume di sekeliling pemanas.

## Gambar 4. Open Feedwater Heater
Analisis Closed Feed Water Heater Closed  feedwater  heater merupakan heat  exchanger tipe shell and tube . Uap dari turbin ceratan ( extraction ) berada pada  sisi shell ,  sementara feedwater  heater (air pengumpan)  berada  pada  sisi tube dan  menyerap  panas dari  uap  sisi shell sehingga  meningkatkan  temperature feedwater  heater .  Fraksi  dari  aliran  total  dapat  dihitung dengan  menggunakan  prinsip-prinsip conservation  mass and energy pada control volume . Dengan mengasumsikan tidak  terjadi  perpindahan  kalor  antara  sistem  pengisian dan  lingkungan  serta  mengabaikan  energi  kinetik  dan potensial.

## Gambar 5. Closed Feedwater Heater

## Multiple Feed Water Heaters
Efisiensi termal dari siklus regeneratif dapat ditingkatkan dengan  memanfaatkan  beberapa  pemanas  air  pengisian pada tekanan  yang  sesuai. Jumlah pemanas air-pengisian yang digunakan ditentukan oleh pertimbangan ekonomis, karena  peningkatan  efisiensi  termal  yang  diperoleh dengan  setiap  penambahan  pemanas  harus  sepadan dengan  biaya  tambahan  yang  dikeluarkan  (pemanas, sambung-sambungan pipa, pompa dan lain-lain).
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY

## Gambar 6. Multiple Feedwater Heaters

## Jumlah Feedwater Heater
Pembangkit  listrik  tenaga  uap  dengan  menggunakan feedwater heater dari Rankine Cycle Regenerative . Siklus ini  merupakan  salah  satu  metode  untuk  meningkatkan efisiensi  termal  dari  pembangkit  listrik  tenaga  uap (PLTU)  yaitu  meningkatkan  temperature  fluida  yang masuk  ke  dalam  boiler  dengan  menambah  komponen yaitu feedwater  heater .  Pada  Tabel  1  dapat  dilihat unit size dengan feedwater heater yang direkomendasi.
Tabel 1. Typical Number of Feedwater Heater Unit Size (MW) Number of Heater 0 – 50 3 – 5 50  – 100 5 or 6 100 – 200 5 – 7 Over 200 6 – 8
Proses pemanasan yang terjadi di dalam feedwater heater dengan  proses  ceratan  ( extraction )  uap  dari  turbin. Dengan ceratan ini, kerja turbin menjadi lebih kecil tetapi dengan  penggunaan feedwater  heater kebutuhan  panas ( heat  added )  lebih  rendah.  Hal  ini  menekan  kerugian kerja  secara  keseluruhan  sehingga  efisiensi  ketel  uap menjadi lebih baik. Jumlah penambahan feedwater heater dibatasi berdasarkan kapasitas pembangkit.

## 2.3  Energi
Energi dapat disimpan di dalam suatu sistem dalam berbagai  bentu  makroskopik.  Energi  dapat  juga dikonversi  dari  satu  bentuk  ke  bentuk  lain  dan dipindahkan  antar  sistem.  Untuk  sistem  tertutup,  energi dapat  dipindahkan  dalam  bentuk  kerja  ( work )  dan perpindahan  kalor  ( heat  transfer ).  Jumlah  total  energi selama  proses  konversi  energi  dan  perpindahan  energi adalah kekal ( Moran & Shapiro, 2004)

## 2.4  Eksergi
Eksergi  dapat  hancur  jika  system  dan  lingkungan secara  spontan  berada  pada  keadaan  seimbang,  sehingga kerja  akan  sepenuhnya  terbuang.  Perubahan  disimpulkan bahwa  nilai  eksergi  setidaknya  nol  dan  tidak  bisa negative.  Eksergi  dapat  diartikan  dengan  potensi penggunaan  kerja  (work)  dalam  bentuk  materi.  Potensi kerja  yang  dapat  digunakan  ini  diperoleh  melalui  proses
reversible. Eksergi dapat  ditransfer  di  antara  sistem  dan dapat  dihancurkan  oleh  irreversibilitas  dalam  sistem (Bejan & Tsatsronis, 1995).

## 2.5  Langkah Perhitungan dengan menggunakan Metode Energi
Tahapan  untuk  menghitung  nilai  energi  sistem pembangkit  listrik  tenaga  uap  yaitu  menghitung  nilai energi pada Boiler-Furnace dan Turbin Uap yang ditinjau dari efisiensi thermal.
A. Tahapan  untuk  menghitung  energi  pada Boiler-
Furnace adalah sebagai berikut :
1. Menghitung Neraca Massa pada Furnace
 Menghitung massa komponen batubara m = %m  x m total (9)
 Menghitung massa refuse yang terbentuk
%Abu (bb) x  massa bb = %Abu (R) x Refuse (10)
 Menghitung karbon dalam refuse C refuse = C batubara – C flue gas (11)
 Menghitung massa dry flue gas m = (%n x n total ) x BM (12)
 Menghitung massa udara kering
N 2 pada udara= N 2 flue gas – N 2 batubara (13)
Mol udara suplai =
x mol N 2 udara (14)
Mol O 2 suplai = x mol N 2 udara (15)
 Menghitung massa H 2 O didalam Udara
Menggunakan humidity chart
 Menghitung massa H 2 O dari pembakaran
H 2 pada batubara H 2 O flue gas = H 2 O bb + H 2 O dari reaksi H 2 +H 2 O pada udara (16)
 Menghitung Neraca Oksigen
O 2 Reaksi = (O 2 Reaksi CO 2 +O 2 Reaksi CO+O 2 Reaksi SO 2 +O 2 Reaksi H 2 O) (17)
O 2 Teoritis = O 2 Reaksi - O 2 Batubara (18) O 2 yang disuplai = O 2 Teoritis + O 2 Flue Gas (19)
 Menghitung udara yang berlebih
% Excess  = x 100% (20)
2. Menghitung Neraca Energi pada Furnace
 Menghitung energi dari batubara Q = m x HHV
(21)  Menghitung panas sensibel udara masuk air heater Q = n ∫ (22)
 Menghitung panas sensibel udara keluar air heater Q = n ∫ (23)
 Menghitung panas air umpan masuk economizer
Q= m air umpan x h f (24)
 Menghitung panas air umpan keluar economizer
Q= m air umpan x h f (25)
Buletin Poltanesa Vol. 23 No. 1 (Juni 2022) p-ISSN 2721-5350 e-ISSN 2721-5369 https://doi.org/10.51967/tanesa.v23i1.953 © 2022 Politeknik Pertanian Negeri Samarinda
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY
 Menghitung panas sensibel refuse
Q = m abu x cp abu x ΔT (26)
 Menghitung panas pembakaran unburned carbon Q = n carbon x ΔH C (27)
 Menghitung panas main steam Q = m steam x h (28)
 Menghitung panas flue gas yang keluar dari furnace
a. Menghitung panas pembakaran CO Q CO = Mol CO x ΔH CO                              (29)
b. Menghitung panas sensibel dry flue gas
Q = n ∫
(30)
c. Menghitung panas sensibel dan laten air yang terbentuk karena pembakaran H 2.
d. Menghitung panas sensibel dan laten air dari batubara
 Menghitung panas dari flue gas yang keluar dari stack gas
a. Menghitung panas pembakaran CO
Q CO = Mol CO x ΔH CO
(31)
b. Menghitung panas sensibel dry flue gas
Q = n ∫
(32)
c. Menghitung panas sensibel dan laten air yang terbentuk karena pembakaran H 2.
d. Menghitung panas sensibel dan laten air dari batubara
e. Menghitung panas flue gas yang ditransfer pada air heater dan economizer
 Menghitung panas yang hilang.
 Menghitung Energi Boiler-Furnace
( ) (33)
B. Tahapan  untuk  menghitung  energi  pada  Turbin  Uap adalah sebagai berikut :
1. Menghitung  entalpi main  steam masuk  turbin  uap pada kondisi 1.
 Menghitung  entalpi superheated  steam masuk turbin  dengan  menggunakan  data  tekanan  dan temperature.
2. Menghitung entalpi high pressure steam keluar turbin uap pada kondisi 2.
 Menghitung  entalpi high  pressure  steam keluar turbin  dengan  menggunakan  data  tekanan  dan temperature.
3. Menghitung  entalpi intermediate  pressure  steam keluar turbin uap pada kondisi 3.
 Menghitung  entalpi intermediate  pressure  steam keluar  turbin  dengan  menggunakan  data  tekanan dan temperature.
4. Menghitung  entalpi low  pressure  steam keluar  turbin uap pada kondisi 4.
 Menghitung  entalpi low  pressure  steam keluar turbin  dengan  menggunakan  data  tekanan  dan temperature.
5. Menghitung  entalpi low  pressure  exhaust  steam keluar turbin uap pada kondisi 5.
 Menghitung  entalpi low  pressure  exhaust  steam dengan menggunakan data tekanan dan temperature.
6. Menghitung  Entalpi Saturated  Liquid (h 6 ),  Volume Spesific Saturated Liquid (v 4 ) Pada Kondisi 6
 Menghitung  Entalpi  (h 7 )  dan  Kerja  Pompa Kondensat Pada Kondisi 7
a. Menghitung  Entalpi Specific  Saturated  Liquid (h 7 ) pada bagian keluar pompa pertama.
(34) b. Menghitung Kerja Pompa Kondensat
( Condensate Water Pump ) ̇ (35)
7. Menghitung  Entalpi Saturated  Liquid (h 8 )  Pada kondisi 8.
8. Menghitung  Entalpi Saturated  Liquid (h 9 ),  Volume Spesific Saturated Liquid (v 9 ) Pada Kondisi 9.
9. Menghitung Entalpi (h 10 ) dan Kerja Pompa Air Umpan Boiler Pada Kondisi 10.
a. Menghitung  Entalpi Specific  Saturated  Liquid (h 10 ) pada bagian keluar pompa kedua.
(36)
b. Menghitung  Kerja  Pompa  Air  Umpan  Boiler ( Boiler Feed  Water Pump )
(37)
10. Menghitung kerja yang Dihasilkan Turbin (38) ̇ (39) ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ (40) ̇ ̇ ̇ ̇ (41)
Keterangan :
=  Kerja  turbin  yang  dihasilkan  oleh High Pressure Turbine
=  Kerja  turbin  yang  dihasilkan  oleh Intermediate Pressure Turbine
=  Kerja  turbin  yang  dihasilkan  oleh Low Pressure Turbine
=  Kerja  turbin  yang  dihasilkan  oleh Low Exhaust  Pressure Turbine
̇ = Laju alir massa Main Steam
̇ = Laju alir massa High Pressure Steam
̇ =  Laju  alir  massa Intermediate    Pressure Steam
̇ Laju alir massa Low Pressure Steam
11. Menghitung Kerja yang Dihasilkan Pompa (42)
Keterangan :
= Kerja Pompa Kondensat
= Kerja Pompa Air Umpan Boiler
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY
12. Panas yang diserap boiler

## 13. Menghitung Effisiensi Thermal Turbin Uap
( – ) (43) 2.6  Langkah Perhitungan dengan menggunakan Metode Eksergi Tahapan perhitungan nilai eksergi sistem pembangkit  yaitu  menghitung  nilai  eksergi  pada Boiler- Furnace dan  Turbin  Uap  yang  ditinjau  dari  efisiensi eksergi.
A. Tahapan  untuk  menghitung  eksergi  pada Boiler- Furnace adalah sebagai berikut :
1. Menghitung Eksergi Input batubara
 Menghitung absolute entrophy batubara
[ ( )
] (44)
 Menghitung Eksergi kimia batubara dengan dry ash free basis.
*( )
+     * + (45)
 Menghitung Eksergi kimia batubara dengan as received basis.
[ ]
(46)
2. Menghitung Eksergi Input Udara ̇ (47)
3. Menghitung Eksergi Input Boiler Feed Water ̇ ( ) (48)
4. Menghitung total Eksergi Input
Eksergi coal + Eksergi Udara + Eksergi Boiler Feed Water (49)
5. Menghitung Eksergi output steam
̇ (50)
6. Menghitung Eksergi output blowdown
̇ (51)
7. Menghitung Eksergi output Flue Gas ̇ ∑    ( ) (52)
8. Menghitung total Eksergi output
Eksergi Steam + Eksergi +BlowdownEksergi Flue Gas (53)
9. Menghitung Eksergi Destruction (Pemusnahan Eksergi ) ̇
(54)
10. Menghitung Efisiensi Eksergi Boiler-Furnace
Nilai  efisiensi Eksergi dapat  dihitung  menggunakan rumus : ( )   ( ̇ ) (55) B. Tahapan  untuk  menghitung  eksergi  pada  Turbin  Uap adalah sebagai berikut :
1. Menghitung  Entalpi  dan  Entropi  Pada  Kondisi Lingkungan
Pada kondisi lingkungan temperatur 28 ° C.
 Entalpi  temperatur  lingkungan 28 ° C,
didapatkan dari steam tabel yaitu:
= 117,43 kJ/kg.
 Entropi  temperatur  lingkungan  28 ° C, didapatkan dari steam tabel yaitu:
= 0,4093 kJ/kg.K.
2. Menghitung  Aliran Eksergi  Main  Steam Pada Kondisi 1
Dalam  perhitungan Eksergi sistem  dibutuhkan entalpi,  entropi  dan  laju  alir  massa  yang didapatkan  dari  keadaan  operasi  serta  tekanan dan temperature lingkungan.
Persamaan Eksergi Main Steam ̇ (56)
3. Menghitung Aliran Eksergi High Pressure Steam
Pada Kondisi 2 Persamaan Eksergi High Pressure Steam ̇ (57) 4. Menghitung Aliran Eksergi Intermediate
Pressure Steam Pada Kondisi 3. Persamaan Eksergi Intermediate Pressure Steam ̇ (58)
5. Menghitung  Aliran Eksergi  Low  Pressure  Steam Pada Kondisi 4.
Persamaan Eksergi Low Pressure Steam
̇
(59)
6. Menghitung  Aliran Eksergi  Exhaust  Steam Pada Kondisi 5.
Persamaan Eksergi Exhaust Steam ̇ (60)
7. Menghitung Eksergi Output Turbin Uap Untuk  menghitung Eksergi  output menggunakan hasil  dari  penjumlahan  keempat Eksergi  exhaust steam . ̇ (61)
8. Menghitung Eksergi  Destruction (Pemusnahan Eksergi) Turbin Uap Eksergi Destruction yang disebabkan ireversibiltas didalam sistem. ̇ (61) 9. Menghitung Efisiensi Eksergi Steam Turbine
( ̇ ̇    ̇ ) (62)
Buletin Poltanesa Vol. 23 No. 1 (Juni 2022) p-ISSN 2721-5350 e-ISSN 2721-5369 https://doi.org/10.51967/tanesa.v23i1.953 © 2022 Politeknik Pertanian Negeri Samarinda
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY

## III. METODOLOGI
3.1 Desain Sistem Pembangkit
Berdasarkan Gambar 8 merupakan desain pembangkit listrik  tenaga  uap  dilengkapi  dengan  kondisi  operasi sistem pembangkit.
3.2 Prosedur Penelitian
Pada  penelitian  ini  penulis  melakukan  pengamatan selama  3  hari  pada  unit Boiler-Furnace dan Steam Turbine. Proses penelitian dapat diamati pada Gambar 7.
Adapun  tahapan  pengolahan  data  pada  penelitian  ini dibagi  menjadi  dua  bagian,  yaitu:  analisis  energi  dan analisis  eksergi  pada  unit Boiler-Furnace dan  Turbin Uap.
Data  kondisi  operasi  diambil  berdasarkan operation  log sheet dan  pengamatan  langsung  di Distributed  Control System yang  merupakan  sistem  kendali  pembangkit. Perhitungan  metode  energi  dan  eksergi  didapatkan  dari studi literature handbook  thermodynamics dan thermal design  and  optimization sebagai  perhitungan  efisiensi energi  dan  eksergi  serta chemical  process  principles sebagai  literature  menghitung  neraca  massa  dan  neraca energi pada pembakaran Boiler-Furnace .
Merujuk  pada  Gambar  8,  terlihat  fluida  kerja melewati  urutan  proses  yang  reversibel  secara  internal sebagai berikut:
Gambar 8. Diagram T-s Pada Steam Turbine

## Proses 1-2-3-4-5
Ekspansi  isentropik  dari  fluida  kerja  melalui  turbin  dari uap superheated pada kondisi 1 hingga mencapai tekanan konstan.

## Proses 5-6
Perpindahan  kalor  dari  fluida  kerja  ketika  mengalir  pada tekanan  konstan  melalui  kondensor  dengan  cairan  jenuh pada kondisi 6. Langkah ini adalah isobar . Proses 6-7-8 Kompresi  isentropik  dalam  pompa  menuju  ke  kondisi  7 dalam daerah cairan jenuh.
Proses 8-9 Fluida  kerja  ketika  mengalir  pada  tekanan  konstan melalui  LP Heater dengan  cairan  jenuh  pada  kondisi  8. Langkah ini adalah isobar . Proses 9-10-11 Kompresi isentropik dalam pompa menuju ke kondisi 11 dalam daerah cairan hasil kompresi.

## Proses 11-a
Perpindahan  kalor  ke  fluida  kerja  ketika  mengalir  pada tekanan  konstan  melalui  boiler  untuk  menyelesaikan siklus. Langkah ini adalah isobar .
Research Process

## Menemukan Masalah Penelitian
Review Konsep Teori
Review Penelitian
Sebelumnya
Formulasi Penelitian
Desain Penelitian Sistem Pembangkit Pengumpulan Data Kondisi Operasi Sistem Pembangkit Perhitungan Energi dan Eksergi
Analisa Hasil Perhitungan Data Evaluasi Pembahasan Kesimpulan dan Saran Finish IP Turbine LP Turbine a 1 LP Heater Deaerator HP Heater Boiler HP Turbine 5 6 7 8 9 10 11 1 3 2 4 S T Condensor LP Turbine
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY
3.3 Data Proses
3.3.1 Data Pengamatan Boiler-Furnace
Tahapan  pertama  adalah  pengumpulan  data  pada Unit Boiler-Furnace .  Pengumpulan  data  meliputi  data komposisi batubara dan data komposisi refuse .
Tabel 1. Data Komposisi Batubara As Received Basis Analisa Ultimate (%) Analisa Proximate (%) Carbon (C) 48,63 Moisture Content 26,38 Hydrogen (H 2 ) 3,36 Ash Content 9,31 Oxygen (O 2 ) 10,50 Volatile Matter 32,00 Nitrogen (N 2 ) 0,70 Fixed Carbon 32,31 Sulfur (S) 1,12 HHV (kcal/kg) 4.594 (Sumber:Report Analysis Sucofindo) Tabel 2. Data Komposisi Refuse Parameter Nilai (%) Abu 99,79 Carbon 0,21 (Sumber:Report Analysis Sucofindo) Tabel 3. Data Pengamatan Boiler-Furnace Parameter Operasi Tanggal 1 2 3 Laju alir massa Batubara (T/hr) 8.450 8.300 8.600 Laju alir massa Boiler Feed Water (T/hr) 44,68 43,55 43,98 Temperatur Boiler Feed Water in Economizer (°C) 151 149 149 Temperatur Boiler Feed Water out Economizer (°C) 269 255 268 Relative Humidity (%) 71 71 71 Temperature Udara Masuk Air Heater (°C) 44 43 46 Temperature Udara Masuk Air Heater (°C) 150 158 149 Laju alir Steam (T/hr) 42,67 40,29 40,35 Temperatur Steam (°C) 476 474 476 Tekanan Steam (MPa) 4,82 4,83 4,81 Laju Alir Blowdown (T/hr) 2,01 3,26 3,63 Temperatur Blowdown (°C) 274 260 273 Analisa Orsat Flue Gas CO 2 (%) 13,55 13,55 13,55 Analisa Orsat Flue Gas CO (%) 0,50 0,50 0,50
9,22 MW 9 1 3 4 5 T 2 = 360 °C P 2 = 0,51  MPa ṁ 2 = 3,75 T/hr T 3 = 82,70°C P 3 = 0,010 MPa ṁ 3 = 1,32 T/hr Deaerator T 4 = 95°C P 4 = -0,05 MPa ṁ 4 = 323 T/hr T 5 = 47°C P 5 = -0,09 MPa ṁ 5 = 33,17T/hr HP  Heater LP  heater Condensor Condensate Extraction Pump Boiler Feed Water Pump Generator Steam Turbine Boiler T 1 = 476°C P 1 = 4,82  MPa ṁ 1 = 42,67 T/hr Superheater Economizer 2 6 7 cc c c cc
Gambar 9. Desain Sistem Pembangkit
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY
Analisa Orsat Flue Gas SO 2 (%) 0,049 0,049 0,049 Analisa Orsat Flue Gas O 2 (%) 5,14 5,14 5,14 Analisa Orsat Flue Gas N 2 (%) 80,76 80,76 80,76 Temperature Stack Gas (°C) 151 148 143 Temperature Out Furnace (°C) 781 779 780 Temperature Refuse (°C) 177 176 178
3.3.2 Data Pengamatan Turbin Uap
Tahapan kedua adalah pengumpulan data pada Unit Turbin  Uap.  Pengumpulan  data  meliputi  data  laju  aliran massa,  tekanan,  dan  temperature  untuk  kondisi  operasi pada uap yang dihasilkan.
Tabel 4. Data Pengamatan Turbin Uap Parameter Tanggal 1 2 3 Daya Terpasang (MW) 9,22 8,68 8,50 Laju alir Steam masuk Turbine (T/hr) 42,67 40,29 40,35 Temperatur Steam masuk Turbine (°C) 476 474 476 Tekanan Steam masuk Turbine (MPa) 4,82 4,83 4,81 Laju alir Exhaust Steam High Pressure (T/hr) 3,75 3,85 3,78 Temperature Exhaust Steam High Pressure (°C) 360 350 360 Tekanan Exhaust Steam High Pressure (MPa) 0,51 0,48 0,50 Laju alir Exhaust Steam Low Pressure (T/hr) 3,23 3,33 3,26 Temperature Exhaust Steam Low Pressure (°C) 95 95 90 Tekanan Exhaust Steam Low Pressure (MPa) -0,05 -0,045 -0,05 Laju alir Exhaust Steam ke Deaerator (T/hr) 1,32 1,42 1,35 Temperature Exhaust Steam ke Deaerator (°C) 82,70 81,40 80,00 Tekanan Exhaust Steam ke Deaerator (MPa) 0,01 0,02 0,02 Laju alir Exhaust Steam ke Condenser (T/hr) 33,17 30,69 30,82 Temperature Exhaust Steam ke Condenser (°C) 47 45 45 Tekanan Exhaust Steam ke Condenser (MPa) -0,090 -0,091 -0,092
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  yang  telah  dilakukan  selama  tiga hari  dengan  pengambilan  data  kondisi  operasi  yang meliputi data  kondisi operasi Boiler-Furnace dan Turbin Uap  dapat  dianalisa  dengan  hasil  metode  perhitungan energi dan eksergi.
Boiler-furnace merupakan  bagian  terpenting  dalam suatu  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU),  yaitu untuk  menghasilkan steam yang  digunakan  sebagai penggerak  turbin  yang  akan  menggerakkan  generator sehingga  menghasilkan  listrik.  Turbin  Uap  adalah  satu peralatan  dimana  kerja  dibangkitkan  sebagai  hasil  dari lewatnya  uap  panas  atau superheated  steam melalui  satu set  barisan  sudu-sudu  yang  terpasang  pada  poros  yang dapat bebas berputar.
Boiler-Furnace dan  Turbin  Uap  yang  terdapat  pada PLTU  X  telah  beroperasi  selama  10  tahun  dalam memenuhi kebutuhan energi listrik bagi area pertambangan,  pemakaian  pembangkit  sendiri  dan penjualan  energi  listrik  ke  PLN.  Untuk  itulah  perlu dilakukan  evaluasi  terhadap  kinerja Boiler-Furnace dan Turbin Uap.
Evaluasi kinerja yang dilakukan pada Boiler-Furnace dan  Turbin  Uap  dengan  menggunakan  metode  Analisis energi  dan  eksergi.  Analisis  energi  untuk  mengevaluasi energi  pada  kuantitasnya  saja  sedangkan  analisis  eksergi menilai  energi  pada  kuantitas  maupun  kualitas,  dan mengidentifikasi  besaran  dan  lokasi  kehilangan  energi nyata untuk meningkatkan sistem, proses atau komponen. Dalam  menghitung  Analisis energi  konsep terfokus pada hukum  ke-1  Termodinamika  bahwa  energi  tidak  dapat diciptakan  atau  dimusnahkan,  tetapi  dapat  diubah  ke bentuk  yang  lain.  Dengan  pendekatan  ini,  strategi efisiensi  energi  lebih  cenderung  pada  efisiensi  termal. Sedangkan  dalam  menghitung  Analisis  eksergi konsep terfokus  pada  hukum  ke-2  Termodinamika  yang memberikan  konsep  efisiensi  yang  lebih  baik  dan  untuk mengidentifikasi terjadinya pemusnahan eksergi.
Analisis  energi  merujuk  pada  perhitungan  efisiensi termal  dan  analisa  eksergi  merujuk  pada  perhitungan efisiensi  eksergi.  Analisis  energi  dalam  evaluasi  ini merupakan  efisiensi  thermal  yaitu  ukuran  tanpa  dimensi yang menunjukkan performa peralatan mesin pembakaran dalam,  yang  merujuk  pada  energi  yang  dihasilkan  per energi  yang  disuplai.  Sedangkan  analisis  eksergi  dalam evaluasi  ini  merupakan  efisiensi  eksergi  yaitu  kerja maksimum  teoritis  yang  mampu  di  peroleh  saat  sistem tersebut  berinteraksi  dalam  mencapai  kesetimbangan dengan  memperhitungkan  juga  lingkungan  referensi eksergi.
Gambar  10  merupakan  diagram  hasil  perhitungan energi  dan  eksergi  pada Boiler-Furnace .  Pada  analisis energi Boiler-Furnace memiliki  efisiensi  termal  rata-rata 85,5%  dan  menunjukkan  bahwa  kinerja Boiler cukup baik.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY

## A. Analisis Energi dan Eksergi Boiler Furnace
Gambar 10. Diagram Efisiensi Boiler-Furnace
Terjadi  proporsi  kenaikan  dan  penurunan  terhadap efisiensi termal Boiler-Furnace yang disebabkan beberapa faktor, yaitu :
1. Besarnya  persentase  panas  keluar  akibat  panas pembakaran  CO  yang  disebabkan  oleh  pembakaran yang  tidak  sempurna.  Pembakaran  yang  tidak sempurna  dapat  timbul  dari  kurangnya  udara  yang disuplai  atau  kelebihan  bahan  bakar,  yang  kemudian mengarah  pada  pencampuran  udara  dan  bahan  bakar. Pengaturan  O 2 excess sangat  penting  karena  udara pembakaran  yang  terlalu  berlebih  akan  menyebabkan pembakaran yang tidak sempurna.
2. Temperatur udara pembakaran merupakan faktor yang mempengaruhi  efisiensi Boiler-Furnace ,  temperatur udara pembakaran dapat dinaikkan dengan memanfaatkan  temperatur  gas  buang  yang  tinggi melalui air  heater .  Udara  pembakaran  dipanaskan terlebih  dahulu  pada  sebuah air  heater sehingga menyebabkan  beban  kerja Boiler menjadi  lebih ringan. Pengendalian temperatur furnace <900°C. Hal ini  jika  temperatur  pembakaran  batubara  diatas 1000°C akan menimbulkan melting didalam furnace. Penggumpalan  abu  dan  pasir  dapat  disebabkan  oleh interaksi  mineral  alkali  yang  terdapat  dalam  abu dengan silikat yang terdapat dalam bed material pasir pada  saat  pembakaran  terjadi  dimana  suhu  deformasi dan leleh abu turun hingga sekitar 300°C.
3. Pemanasan  air  umpan Boiler dengan Economizer . Pada  titik  dimana  efisiensi  menurun  dikarenakan temperatur  air  umpan Boiler juga  cukup  rendah, sedangkan  pada  titik  dimana  efisiensi Boiler tinggi dikarenakan temperatur air umpan Boiler sudah cukup tinggi.  Hal  tersebut  terjadi  karena  pada Economizer dilakukan  pemanasan  terlebih  dahulu  sehingga mengurangi beban kerja Boiler . 4. Slagging dan Fouling merupakan  faktot  yang  dapat mempengaruhi  penurunan  efisiensi  kinerja Boiler . Permukaan slagging pada  pipa waterwall dapat disebabkan oleh lelehan, tetesan abu yang membentuk endapan  di  permukaan  pipa.  Apabila  batubara  yang
digunakan  memiliki  suhu  lebur  abu  yang  relatif rendah, abu yang menempel dapat membentuk lapisan dan  seiring  waktu  akan  berkembang.  Selain  itu  jika slagging sudah  menempel  pada  dinding  pipa  cukup lama, berat slagging bisa menarik dinding pipa turun. Hal ini sangat berbahaya dikarenakan akan mengurangi  ketebalan,  dinding  pipa  dan  rentan menyebabkan  kebocoran  dinding  pipa.  Selain  itu kandungan  yang  terdapat  pada slagging ini  berupa unsur-unsur  logam  besi  oksida  yang  bersifat  korosif terhadap dinding pipa.
5. Fouling merupakan fenomena menempel dan menumpuknya  abu  pada  pipa waterwall atau  dinding penghantar panas lainnya seperti, superheater . Fouling ini  bisa  terjadi  jika  temperatur  gas  pada bagian furnace lebih  rendah  dibandingkan  temperatur titik leleh abu. Unsur yang paling utama penempelan abu ini adalah  material basa terutama Na, yang dalam  hal ini adalah  kadar  Na 2 O  atau  senyawa  alkali.  Bila  kadar  abu batubara  banyak,  kemudian  unsur  basa  dalam  abu  juga banyak,  ditambah  kadar  alkali  juga  tinggi, fouling pada material  akan  mudah  terjadi.  Evaluasi  karakteristik fouling sama  dengan slagging, yaitu  dinilai  berdasarkan rasio  unsur  basa  dan  asam,  serta  kadar  alkali  di  dalam abu.  Jika  nilai-nilai  tadi  tinggi  maka  secara  umum kecenderungan fouling juga meningkat. kadar sulfur yang tinggi  juga  cenderung  mendorong  timbul  nya  fouling melalui  pembentukan  senyawa  bersuhu  lebur  rendah, melalui persenyawaan dengan unsur basa ataupun besi.
Pada  analisis  eksergi Boiler-Furnace memiliki efisiensi  eksergi  rata-rata  52,2%.  Nilai  ini  menunjukkan bahwa  47,8%  dari exergy yang  dipasok  ke  unit  penukar kalor melalui produk pembakaran mengalami kehancuran.
Gambar 11. Diagram Eksergi Boiler-Furnace
Pada Boiler-Furnace merupakan  komponen  yang menyedot  sumber  daya  terbesar  dikarenakan  cukup banyak  diantara  eksergi  yang  masuk  ke  pembangkit bersama  bahan  bakar  dihancurkan  oleh  irreversibilitas didalam komponen tersebut. Ada dua sumber irreversibilitas  di  dalam Boiler ,  yaitu:  perpindahan  kalor irreversibel  yang  terjadi  diantara  gas-gas  panas  hasil pembakaran  dengan  fluida  kerja  dari  siklus  tenaga  uap yang  mengalir  melalui  pipa-pipa Boiler dan  proses pembakaran  itu  sendiri.  Proses  irreversibilitas  internal merupakan  sifat  tidak  dapat  kembali  kepada  keadaan awalnya setelah proses berlangsung yang terjadi di dalam sistem (Moran, 2006).
88,78 85,22 82,49 53,94 51,4 51,35 1 2 3 Efisiensi Thermal Efisiensi Eksergi
Efisiensi Energi dan Eksergi Boiler-Furnace (%)
Buletin Poltanesa Vol. 23 No. 1 (Juni 2022) p-ISSN 2721-5350 e-ISSN 2721-5369 https://doi.org/10.51967/tanesa.v23i1.953 © 2022 Politeknik Pertanian Negeri Samarinda
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY
Pada  perhitungan  eksergi  juga  memperhitungkan keadaan  lingkungan  sekitar  yang  disebut  dengan lingkungan  referensi  eksergi.  Sejauh  ini  eksergi telah  di pandang sebagai kerja teoritis maksimum yang diperoleh dari  sistem  kombinasi  ditambah  dengan  lingkungan, ketika suatu sistem bergerak dari keadaan yang diberikan menuju  ke  keadaan  mati,  dimana  hanya  terjadi  interaksi dengan  lingkungan  saja.  Proses  irrversibilitas  akan mengakibatkan  adanya  laju  pemusnahan  eksergi  yang berarti  energi  yang  hancur  yang  benar-benar  tidak  dapat termanfaatkan dalam sistem.
Dari  hasil  analisa  diatas  maka  perlu  dilakukan tindakan  peningkatan  kinerja Boiler-Furnace .  Tindakan evaluasi terhadap kinerja boiler sangat penting dilakukan karena  performa  atau  kinerja  dari  suatu boiler ,  akan menurun sepanjang waktu akibat dari proses pembakaran yang  tidak  sempurna, fouling yang  terjadi  pada  alat penukar  panas  dan  teknik  perawatan  dan  pengoperasian yang kurang memadai.
Upaya  untuk  meningkatkan  efisiensi Boiler-Furnace sebenarnya  bisa  dilakukan  tidak  sebatas  dengan pengaturan O 2 excess dan pembersihan tubes , akan tetapi dapat dilakukan dengan meningkatkan efisiensi pembakaran,  efisiensi  perpindahan  panas  ke  air  dalam tubes dan  pengurangan  kehilangan  panas  ke  lingkungan. Sehingga  data  desain  boiler  ini  menghasilkan O 2 excess yang rendah (0,5%) dan temperatur flue gas yang rendah (<100°C).
Upaya lain untuk peningkatan efisiensi adalah dengan mengurangi heat  loss yang  terjadi  selama  proses pembakaran  di  dalam  boiler.  Sebagaimana  hasil  evaluasi bahwa heat  loss terbesar  adalah  pada  panas  pembakaran CO memperkirakan pencampuran antara udara dan bahan bakar  yang  ideal  ( air  and  fuel  ratio )  dan  dengan mendesain  burner  dengan  burner  yang  lebih  baik. Kehilangan  panas  radiasi  yaitu  nilai heat  losses terbesar dikarenakan  panas  radiasi  merupakan  tahapan  pertama terjadinya  perpindahan  panas  di  dalam Boiler dimana energi  panas  radiasi  akan  terpancar  ke  pipa-pipa water wall , sehingga memanaskan pipa-pipa tersebut. Kemudian,  panas  yang  terserap  oleh  permukaan  pipa akan  berpindah  secara  konduksi  yang  berpindah  ke  sisi permukaan  dalam  pipa.  Setelah  itu,  di  dalam  pipa mengalir  air  yang  terus-menerus  menyerap  panas tersebut.  Proses  penyebaran  panas  antar  molekul  air  di dalam  aliran  ini  terjadi  secara  konveksi.  Itu  sebabnya energi  pancaran  radiasi  memberikan  energi  yang  paling besar  untuk  membantu  dalam  proses  pemanasan  air feed water  Boiler .  Semakin  energi  yang  diberikan  itu  besar, semakin besar pula nilai heat losses yang terjadi.
B. Analisis Energi dan Eksergi Turbin Uap Gambar  12  merupakan  hasil  analisa  energi  Turbin
Uap memiliki nilai efisiensi thermal rata-rata 27,30% dan nilai efisiensi eksergi rata-rata 71,40%.
Terdapat  perbedaan  antara  perhitungan Boiler-Furnace dan  Turbin  Uap.  Jika Boiler-Furnace memiliki  nilai efisiensi thermal lebih tinggi dari efisiensi eksergi, Turbin Uap  dengan  hasil  sebaliknya.  Efisiensi  Thermal  Turbin Uap  rendah  dikarenakan  oleh  energi  dari exhasut  steam
yang  cukup  banyak  menjadi waste  heat  boiler . Sedangkan efisiensi eksergi besar dikarenakan memanfaatkan dari kerja turbin untuk menghasilkan daya yang  disebut  dengan  eksergi power yang  digunakan dalam  perhitungan  untuk  mencari  laju  pemusnahan eksergi. Dikarenakan prinsip Turbin Uap ini menghasilkan  kerja,  jadi  tidak  banyak  eksergi  yang hancur.  Berdasarkan  literatur  sumber  Jurnal Energy  and Eksergi Analysis  of  Fully  Condensing  Steam-Turbine  at Various  Steam  Load  Condition mendapatkan  hasil  yang tidak  jauh  berbeda,  Efisiensi  Energi  yang  didapatkan yaitu 30,66%, sedangkan Efisiensi Eksergi yaitu 76,82%.
Gambar 12. Diagram Efisiensi Turbin Uap
Perhitungan efisiensi thermal Turbin Uap menggunakan  konsep Siklus  Rankine .  Terjadi  proporsi kenaikan  dan  penurunan  terhadap  efisiensi  thermal Turbin  Uap  yang  dapat  dievaluasi  dari  daya  yang dihasilkan  kerja  turbin.  Dalam  jurnal  M.M.  Rashidi,  A. Aghagoli,  dan  M.  Ali  yang  berjudul Thermodynamic Analysis of a Steam Power Plant with Double Reheat and Feed  Water  Heaters menyimpulkan  bahwa  ketika tekanan high pressure turbin meningkat, entalpi keluaran turbin  menurun  dan  beban  kalor  kondenser  menurun karena  entalpi  inlet  dan  outlet  pada  kondenser  konstan dan  laju  aliran  massa  menurun.  Hal  tersebut  dapat diperhatikan  bahwa  penurunan  entalpi  lewat  turbin  dan laju  aliran  massa  ekstraksi  meningkat  seiring  tekanan inlet high  pressure turbin  meningkat,  sehingga  daya keluaran turbin meningkat. Hal ini merupakan akibat dari perubahan  gradien  garis  uap  jenuh,  daya  turbin  menurun dan  hal  tersebut  menjelaskan  perilaku  dari  efisiensi thermal Turbin Uap yang meningkat dan menurun seiring peningkatan tekanan ekstraksi turbin.
Pada  perhitungan  nilai  efisiensi  eksergi  rata-rata  71,40% itu menunjukkan bahwa 27,30% dari eksergi yang masuk ke  Turbin  Uap  dengan  fluida  kerja steam yang mengalami  kehancuran.  Nilai  kehancuran  atau  laju pemusnahan  eksergi  pada  Turbin  Uap berbeda  dengan nilai  kehancuran  yang  dimiliki  oleh Boiler-Furnace . Disebabkan  oleh  prinsip  dari  Turbin  Uap  lebih
27,6 27,1 27,2
72,2 71,8 70,2 1 2 3 Efisiensi Thermal
Efisiensi Eksergi
Efisiensi Energi dan Eksergi Turbin Uap (%)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License CC-BY
menghasilkan kerja ketimbang panas. Dari  kedua analisa energi  dan  eksergi tersebut  menunjukkan  bahwa  kinerja Turbin  Uap  masih  cukup  baik  dikarenakan  masih memanfaatkan panas dari exhaust steam .

## V. KESIMPULAN
Analisa  Energi  dan  Eksergi  sistem  pembangkit listrik  tenaga  uap  dilakukan  pada Boiler-Furnace dan Turbin  Uap.  Performansi Boiler  Furnace dievaluasi  dari efisiensi termal dan efisiensi eksergi dengan menganalisa pemakaian  batubara,  nilai  kalor  batubara  dan  energi steam yang  dihasilkan.  Pada  penelitian  efisiensi  termal tertinggi yaitu 88,78% dan efisiensi eksergi 53,94% yang dilakukan  pada  pengamatan  hari  pertama,  artinya  nilai tersebut  menunjukkan performance kinerja Boiler- Furnace masih relatif baik.
Terjadi  proporsi  kenaikan  dan  penurunan  terhadap efisiensi Boiler-  Furnace yang  dapat  dievaluasi  dari beberapa  faktor  diantaranya:  (1)  Pembakaran  yang  tidak sempurna  yang  terjadi  dalam  ruang  bakar furnace .  (2) Temperatur  udara  pembakaran  batubara  diatas  900°C yang  akan  menimbulkan  aglomerasi  atau  penggumpalan abu  dan  pasir  di  dalam furnace dan  menghambat terjadinya  perpindahan  panas  di  dalam  ruang  bakar furnace. (3)  Pembentukan slagging dan fouling yang terjadi pada permukaan panas seperti water wall tube dan superheater . Efisiensi  thermal  Turbin  Uap  adalah  27,30%  dan Efisiensi  eksergi  Turbin  Uap  adalah  71,40%.  Dari  kedua analisa  energi  dan  eksergi tersebut  menunjukkan  bahwa kinerja  Turbin  uap  masih  cukup  baik  dikarenakan  masih memanfaatkan  panas  dari exhaust  steam .  Perbedaan selisih  antara  Efisiensi  thermal  dan  eksergi  disebabkan oleh  hancurnya  energi  yang  tidak  termanfaatkan  oleh faktor  irreversibilitas.  Hal  tersebut  berkaitan  dengan hukum  kedua  termodinamika  yang  berbunyi  “ tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus, menerima  kalor  dari  sebuah  reservoir  dan  mengubah seluruhnya menjadi energi ” (Kelvin Planck).

## DAFTAR PUSTAKA
Bejan,  A.,  Tsatsaronis,  G.,  Moran  M.  1996. Thermal Design  and  Optimization .  U.S.A:  John  Wiley  and Sons Inc.
Cengel,  Y.A.,  Cimbala,  J.M.,  &  Ghajar,  A.J.  2022. Fundamentals  of  Thermal-Fluid  Sciences ,  6 th
Edition.,New York: McGraw-Hill. Cengel,  Y.A.,  Boles,  M.A.  2006. Thermodynamics  An Engineering  Approach ,  9 th Edition.,Dubuque,  Iowa: McGraw-Hill. Hougen, Olaf  A., Watson, Kenneth M., Ragatzm Roland A.  1961. Chemical  Process  Principles  Part  1: Material  &  Energy  Balance .  NewYork:  McGraw- Hill Book Company. Kern,  Donald  Q.  1965. Process  Heat  Transfer .  New York: McGraw-Hill Book Company.
Moran,  Michael.  J.,  Shaphiro,  Howard.  N.  2006.
Fundamentals  of  Engineering  Thermodynamics . NewYork: McGraw-Hill Book Company.
Nag,  P.  K.  2002. Power  Plant  Engineering ,  2 nd Edition.
New York: McGraw-Hill Book Company.
Perry,  Robert.  H.,  Green.  Don.  W.,  Maloney.  James.  O.
1997. Perry’s  Chemical  Engineers’  Handbook .  7 th
Edition. NewYork: McGraw-Hill Book Company. Rashidi,  M.  M.,  Aghagoli,  A.,  Ali,  M.  2014.
Thermodynamic  Analysis  of  a  Steam  Power  Plant with  Double  Reheat  and  Feed  Water  Heaters . Creative Commons Attribution License.
Yusuf,  Fernado.  2015. Thermodynamic  Analysis  of  a Steam  Turbine  Flow  Mass  The  Extraction  of  High Pressure  for  Feedwater  Heater  Performance  of Steam  Power  Plant  200  MW  PT.  PJB  Gresik . Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.