## ANALISIS EFISIENSI ENERGI, EFISIENSI EKSERGI, DAN LAJU KERUSAKAN EKSERGI PADA KOMPONEN MESIN PLTU MUARA JAWA DENGAN VARIASI PEMBEBANAN
Muhammad Rafianur Zulmi
Jurusan Teknologi Industri dan Proses, Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Kalimantan Email: 03161048@student.itk.ac.id
Doddy Suanggana
Jurusan Teknologi Industri dan Proses, Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Kalimantan Email: doddy.suanggana@lecturer.itk.ac.id
Diniar Mungil Kurniawati Jurusan Teknologi Industri dan Proses, Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Kalimantan Email: diniarmungil@lecturer.itk.ac.id

## ABSTRAK
Pembangkit  listrik  tenaga  uap  atau  PLTU  merupakan  salah  satu  penyuplai  kebutuhan  listrik  yang memiliki potensi besar dalam penyediaan energi di Kalimantan Timur. PLTU Muara Jawa merupakan PLTU yang baru dibangun pada tahun 2016 dan masuk dalam sistem jaringan Mahakam pada tahun 2018. Saat ini, besarnya efisiensi dari pembangkit hanya ditentukan dengan mengacu pada efisiensi energi, metode tersebut dirasa kurang menggambarkan aspek-aspek penting dari pemanfaatan sebuah energi. Berdasarkan pemikiran tersebut, maka analisis energi dan eksergi perlu dilakukan pada unit PLTU Muara Jawa. Tujuan penelitian adalah mengkaji kondisi pembebanan terbaik pada komponen mesin PLTU Muara Jawa. Adapun variasi yang digunakan adalah variasi pembebanan dengan kapasitas 50%; 75%; dan 100% dan analisis eksergi dengan variasi temperature lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C dengan data yang akan dianalisis adalah laju aliran massa, tekanan, temperatur, entalpi, entropi pada aliran masuk dan keluar boiler ; turbin; serta kondensor yang  kemudian dapat  dilakukan perhitungan dan analisis data  untuk mendapatkan besar  efisiensi  energi, efisiensi  eksergi,  dan  laju  kerusakan  eksergi  pada  komponen  mesin  PLTU  Muara  Jawa.  Hasil  analisis menunjukkan bahwa pengaruh pembebanan terhadap besar efisiensi energi dan efisiensi eksergi tertinggi berada pada saat kondisi 75% daya generator dan temperatur lingkungan 30 o C.
Kata kunci : efisiensi energi, efisiensi eksergi, laju kerusakan eksergi, PLTU

## ABSTRACT
Steam power plant or PLTU  is one of the suppliers of electricity needs that has great potential in  the supply of energy in East  Kalimantan. Muara Jawa PLTU is  a new PLTU that was built in 2016 and entered into the Mahakam network system in 2018. At present, the efficiency of the power plant  is  only  determined  by  reference  to  energy  efficiency,  the  method  is  considered  to  be  less representative of  the important aspects of  energy  utilization. Based on these thoughts, an energy and exergy analysis needs to be done at the Muara Jawa PLTU unit. The purpose of this study is to examine the best loading conditions on the engine component of Muara Jawa PLTU. The variations used are variations in loading with a capacity of 50%; 75%; and 100% and exergy analysis with 25 o C ambient temperature variations; 27 o C; and 30 o C with the data to be analyzed are mass flow rate, pressure, temperature, enthalpy, entropy at the boiler in and out flow; turbine; and condenser which can then be calculated and analyzed data to get the energy efficiency, exergy efficiency, and
the exergy damage rate on the engine component of Muara Jawa PLTU. The analysis showed that the effect  of loading on the  highest  energy efficiency and the highest exergy efficiency was at the condition of 75% generator power and 30 o C ambient temperature.
Keywords: energy efficiency, exergy efficiency, exergy desctruction rate, steam power plant

## 1. PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  salah  satu  faktor  utama  sebagai  penunjang  penting  perkembangan suatu daerah. Dengan semakin meningkatnya kegiatan industri dan jumlah penduduknya, kebutuhan energi  listrik  juga  akan  mengalami  peningkatan.  Berdasarkan  Keputusan  Menteri  Energi  dan Sumber Daya Mineral Nomor 1567k/21/MEM/2018 hingga bulan November 2017 total kapasitas pembangkit  yang  terpasang  di  Indonesia  adalah  54577,9  MW  yang  terdiri  dari  pembangkit  PLN 40285,7  MW,  swasta  10457  MW  dan  sewa  3835  MW,  sebagian  besar  pembangkit  berupa Pembangkit Listrik Tenaga Uap [1]. Di Kalimantan Timur sendiri baru saja dibangun pembangkit listrik tenaga uap baru yang beroperasi sejak tahun 2016 dan masuk dalam sistem jaringan Mahakam pada tahun 2018 untuk  mengetahui tingkat  performa pada pembangkit  perlu  dilakukan pengujian performa sehingga diketahui apabila performa yang dihasilkan kurang baik.
Menurunnya  performa  dari  kerja  mesin  suatu  pembangkit  listrik  biasanya  disebabkan  oleh faktor  adanya  rugi-rugi  energi  yang  berlebihan.  Salah  satu  cara  yang  digunakan  untuk mengoptimalkan  sistem  pembangkit  adalah  dengan  melakukan  analisis  efisiensi.  Namun,  saat  ini besarnya  efisiensi  dari  pembangkit  hanya  ditentukan  dengan  mengacu  pada  efisiensi  energi  saja yang  didasari  pada  Hukum  I  termodinamika  dan metode  tersebut  dirasa  kurang  menggambarkan aspek-aspek  penting  dari  pemanfaatan  sebuah  energi.  Karena  hal  tersebut,  maka  perlu  dilakukan kombinasi  pendekatan  eksergi  yang  didasari  oleh  Hukum  II  termodinamika  untuk  mengetahui ketepatan  besarnya  efisiensi  dari  suatu  pembangkit.  Penilaian  energi  juga  harus  berdasarkan  dari kualitas  maupun  kuantitas  sehingga  kombinasi  dari  analisis  efisiensi  energi  dan  eksergi  dapat memberikan  pemahaman  yang  lebih  optimal  terhadap  performa  dari  berbagai  komponen  mesin. Hilangnya energi dengan jumlah yang besar pada sebuah komponen mesin pembangkit listrik dapat terjadi  di  salah  satu  maupun  lebih  pada  komponen  mesin.  Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan perhitungan  dan  analisis  untuk  mengetahui  efisiensi  dari  suatu  pembangkit  dengan  cara menganalisis  efisiensi  energi  dan  eksergi  yang  juga  dapat  digunakan  untuk  mengidentifikasikan jenis, penyebab, dan tempat terjadinya kerugian atau kehilangan panas pada sistem tersebut ataupun pada  sub-sistem  termal,  sehingga  perbaikan-perbaikan  dan  juga  peningkatan  kualitas  dapat dilakukan.
Berdasarkan pemikiran tersebut, maka analisis efisiensi energi dan eksergi dilakukan pada unit PLTU Muara Jawa untuk dapat meningkatkan efisiensi panas dari pembangkit listrik sehingga dapat mengurangi irreversibilitas dari  masing-masing  komponen  dalam  pembangkit  dan  dapat  menjadi acuan bagi manajemen untuk membuat skala prioritas perbaikan dan optimalisasi untuk masa yang akan  mendatang  dalam  upaya  menurunkan  kerugian  yang  terjadi  dan  meningkatkan  efisiensi termodinamika pada sistem PLTU Muara Jawa.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Dalam  proses  Penelitian  ini  berlokasi  di  PLTU  Muara  Jawa  yang  dikelola  oleh  PT  Indo Ridlatama  Power  yang  beralamat  di  Teluk  Dalam,  Muara  Jawa,  Kabupaten  Kutai  Kartanegara, Kalimantan  Timur.  Analisis  dilakukan  menggunakan  data heat  balance pada  PLTU  Muara  Jawa sebagai acuan penelitian. Analisis yang dilakukan adalah dengan menghitung keseimbangan massa dan energi pada seluruh aliran. Untuk menganalisa energi dan eksergi, diperlukan diagram alir dari PLTU Muara Jawa. Terdapat 25 titik aliran fluida yang akan dilakukan analisis, titik aliran fluida ke 1 hingga titik aliran fluida ke 25 dan dikarenakan unit yang terdapat di PLTU Muara Jawa identik maka diagram alir untuk unit 1 dan unit 2 PLTU Muara Jawa lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 1 yang telah ditentukan nilai sifat termodinamikanya. Data laju aliran fluida didapatkan dari analisis
keseimbangan massa, temperatur, dan tekanan dari masing-masing titik yang diperoleh pada laporan operasional pada bulan Februari 2020, sedangkan entalpi dan entropi diperoleh melalui tabel sifat termodinamika untuk air. Pengambilan data operasional PLTU Muara Jawa dilakukan agar efisiensi sistem pembangkit dapat dihitung dan dianalisis.
Gambar 1. Process Flow Diagram Unit 1 dan Unit 2 PLTU Muara Jawa

## 2.1. ANALISIS ENERGI
Energi adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda untuk dapat melakukan suatu kerja. Energi berasal  dari  bahasa  Yunani energia yang  memiliki  arti  sebagai  kemampuan  untuk  mengerjakan kerja.  Energi  merupakan  besaran  yang  kekal,  energi  tidak  dapat  diciptakan  dan  tidak  dapat dihancurkan, tetapi energi dapat untuk diubah dari suatu bentuk menjadi bentuk yang lain namun tidak  merubah  jumlah  dan  besar  energi  secara  keseluruhan  [2].  Analisis  energi  dilakukan  pada efisiensi energi komponen boiler , turbin, dan kondensor yang didefinisikan pada Persamaan 1 untuk efisiensi energi boiler , Persamaan 2 untuk efisiensi energi turbin dan Persamaan 3 untuk efisiensi energi  kondensor.  Analisis  efisiensi  energi boiler ditentukan  dari  nilai  energi  pada  fluida  dibagi dengan energi pada bahan bakar yang dapat dihitung dengan Persamaan [3]
𝜂 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 = ṁ 1 . (ℎ 1 − ℎ 17 ) ṁ 𝑐𝑜𝑎𝑙 . 𝐺𝐶𝑉 (1)
Keterangan: 𝜼 𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓 = Efisiensi energi boiler (%) ṁ 𝟏 = Laju aliran massa fluida 1 (kg/s) 𝒉 𝟏 = Entalpi aliran fluida 1 (kJ/kg) 𝒉 𝟏𝟕 = Entalpi aliran fluida 17 (kJ/kg) ṁ 𝒄𝒐𝒂𝒍 = Laju aliran massa batu bara (kg/s) 𝑮𝑪𝑽 = Gross Calorific Value (kJ/kg)
Analisis  efisiensi  energi  turbin  pada  PLTU  Muara  Jawa  ditentukan  dari  nilai  daya  yang dihasilkan turbin dibagi dengan daya bersih yang dihasilkan oleh unit yang lebih jelas dapat dilihat pada Persamaan 2 [4]
𝜂 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = 𝑊 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑊 𝑛𝑒𝑡 (2)
Keterangan:
𝜼 𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏 =  Efisiensi energi turbin (%) 𝑾 𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏 =  Daya yang dihasilkan turbin (kW) 𝑾 𝒏𝒆𝒕 =  Daya yang dilakukan pada seluruh sistem yang merupakan daya turbin yang dikurangi dengan daya pompa (kW)
Sedangkan  analisis  efisiensi  energi  kondensor  nilainya  ditentukan  dari  perbandingan  anara energi yang masuk ke dalam kondensor dibagi dengan energi yang keluar dari kondensor yang lebih jelas dapat dilihat pada Persamaan 3
𝜂 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 = 1 − ṁ 9 ℎ 9 ( ṁ 2 ℎ 2 + ṁ 22 ℎ 22 2 ) (3)
Keterangan: 𝜼 𝒌𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓 = Efisiensi energi kondensor (%) ṁ 𝟗 = Laju aliran massa fluida 9 (kg/s) 𝒉 𝟗 = Entalpi aliran fluida 9 (kJ/kg) ṁ 𝟐 = Laju aliran massa fluida 2 (kg/s) 𝒉 𝟐 = Entalpi aliran fluida fluida 2 (kJ/kg) ṁ 𝟐𝟐 = Laju aliran massa fluida 22 (kg/s) 𝒉 𝟐𝟐
= Entalpi aliran fluida 22 (kJ/kg)

## 2.2. ANALISIS EKSERGI
Berbeda dengan analisis efisiensi energi analisis efisiensi eksergi menggunakan data tambahan berupa  temperatur  lingkungan  dan  tekanan  lingkungan  untuk  dapat  dilakukan  analisis  yang  pada penelitian ini menggunakan data temperatur lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C dengan tekanan yang tetap  sebesar  0,10074  MPa  variasi  temperatur  pada  penelitian  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan kondisi  lingkungan  yang  terbaik.  Data  entalpi  dan  entropi  dari  masing-masing  temperatur lingkungan yang dianalisis lebih jelas dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Energi Lingkungan
Temperatur Lingkungan T o ( o C) Tekanan Lingkungan P o (Mpa) Entalpi (kJ/kg) Entropi (kJ/kg. o C) 25 0,10074 104,92 0,36 27 0,10074 113,28 0,39 30 0,10074 125,86 0,43
Data  komposisi  batu  bara  yang  digunakan  untuk  analisis  eksergi  kimia  bahan  bakar  berupa data komposisi Nitrogen; Karbon; Hidrogen; Sulfur; dan Oksigen yang diperoleh dari hasil analisis batu bara yang digunakan. Persamaan Stoikiometri digunakan untuk didapatkan rumus kimia dari batu bara yang digunakan lebih jelas dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi Batubara Komposisi Persentase (%) Massa Molar mol/1000g mol/mol karbon C 43,44 12 36,2 1 H 3,13 1 31,3 0,86 O 13,46 16 8,41 0,22 N 0,9 14 0,64 0,01 S 0,17 32 0,05 0,001
Tabel  2  merupakan  tabel  komposisi  dari  batu  bara  dan  perhitungan  dengan  menggunakan Persamaan Stoikiometri sehingga dapat diketahui rumus kimia molekul batu bara yang digunakan
adalah  CH 0,86 O 0,22 N 0,01 S 0,001 .  Pada  analisis  eksergi  nilai  dari  total  eksergi  dari  suatu  sistem  dapat dibagi menjadi empat komponen yaitu antara lain [5]
𝐸 𝑥 Tot = 𝐸 𝑥 𝑃𝐻 + 𝐸 𝑥 𝐾𝑁 + 𝐸 𝑥 𝑃𝑇 + 𝐸 𝑥 𝐶𝐻 (4)
Keterangan: 𝑬 𝒙 𝐓𝐨𝐭
=  Eksergi total (kW)
𝑬 𝒙 𝑷𝑯
=  Eksergi fisik (kW)
𝑬 𝒙 𝑲𝑵 =  Eksergi kinetik (kW) 𝑬 𝒙 𝑷𝑻 =  Eksergi potensial (kW)
𝑬 𝒙 𝑪𝑯
=  Eksergi kimia (kW)
Eksergi  yang  dianalisis  pada  PLTU  Muara  Jawa  akan  mengabaikan  eksergi  potensial  dan eksergi  kinetik   karena  sistem  yang  diam relatif  terhadap  lingkungan  sehingga  total  eksergi  pada aliran hanya akan terdiri  dari  dua komponen utama yaitu eksergi  fisik  dan eksergi  kimia sebagai berikut [5]
𝐸 𝑥 Tot = 𝐸 𝑥 𝑃𝐻 + 𝐸 𝑥 𝐶𝐻 (5)
Keterangan: 𝑬 𝒙 𝐓𝐨𝐭
=  Eksergi total (kW)
𝑬 𝒙 𝑷𝑯
=  Eksergi fisik (kW)
𝑬 𝒙 𝑪𝑯
=  Eksergi kimia (kW)
Eksergi fisik merupakan eksergi yang ditentukan dari perubahan tekanan dan temperatur dalam aliran,  dengan  eksergi  fisik  dalam  sebuah  sistem  tertutup  pada  keadaan  tertentu  dapat  dihitung dengan Persamaan [5]
𝐸 𝑥 𝑃𝐻 = ṁ[(ℎ − ℎ 0 ) − 𝑇 0 (𝑆 − 𝑆 0 )] (6)
Keterangan: 𝑬 𝒙 𝑷𝑯 =  Eksergi fisik (kW) ṁ =  Laju fluida (kg/s) 𝒉 =  Entalpi fluida (kJ/kg) 𝒉 𝟎 =  Entalpi lingkungan (kJ/kg) 𝑻 𝟎 =  Temperatur lingkungan ( o C) 𝑺 =  Entropi fluida (kJ/kg. o C) 𝑺 𝟎 =  Entropi lingkungan (kJ/kg. o C) Sedangkan  eksergi  kimia  merupakan  eksergi  yang  ditentukan  dengan  perubahan  senyawa kimia yang dapat dihitung dengan Persamaan [5]
𝐸 𝑥 𝐶𝐻 = ṁ . 𝑒 𝑥 𝐶𝐻 (7)
Keterangan:
𝑬 𝒙 𝑪𝑯 =  Eksergi kimia (kW) ṁ =  Laju fluida (kg/s) 𝒆 𝒙 𝑪𝑯
=  Eksergi molar (kJ/kmol)
Dengan nilai eksergi molar dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan [6]
𝑒 𝑥 𝐶𝐻 = 𝑒 𝑥 −𝐶𝐻 𝑀 (8)
Keterangan:
𝒆 𝒙 𝑪𝑯
=  Eksergi molar (kJ/kmol)
𝒆 𝒙 −𝑪𝑯 =  Eksergi molar standar (kJ/kmol) 𝑴
=  Massa molekul relatif (kg/kmol)
Dengan nilai eksergi molar standar didapatkan dari table C1 dan C2 pada buku Thermal Design and Optimization [7]. Nilai eksergi kimia bahan bakar ditentukan dengan menggunakan Persamaan 𝐸 𝑥𝐹𝑢𝑒𝑙 𝐶𝐻 = 𝛽. 𝐺𝐶𝑉 (9) Keterangan: 𝑬 𝒙𝑭𝒖𝒆𝒍 𝑪𝑯
=  Eksergi kimia bahan bakar (kW)
𝜷 =  Rasio eksergi 𝑮𝑪𝑽 = Gross Calorific Value (kJ/kg)
Nilai rasio eksergi dari bahan bakar hidrokarbon β terhadap nilai dari GCV bahan bakar  [8] dapat dihitung dengan Persamaan
𝛽 = 1,0437 + 0,1882  ( 𝐻 𝐶 ) + 0,0610 ( 𝑂 𝐶 ) + 0,0404  ( 𝑁 𝐶 ) (10)
Keterangan: 𝜷 =  Rasio eksergi 𝑯 =  Fraksi massa hidrogen 𝑪 =  Fraksi massa karbon 𝑶 =  Fraksi massa oksigen 𝑵 =  Fraksi massa nitrogen
Namun Persamaan 10 hanya berlaku apabila rasio massa oksigen terhadap karbon kurang dari 0,667  [8].  Nilai  eksergi  yang  hilang  pada  suatu  6 ystem  komponen  mesin  dapat  dicari  dengan mencari selisih antara eksergi yang masuk dengan eksergi yang keluar yang dapat dihitung dengan Persamaan [5]
𝐸 𝑥𝐷 = 𝐸 𝑥𝑖𝑛 − 𝐸 𝑥𝑜𝑢𝑡 (11) Keterangan: 𝑬 𝒙𝑫 =  Eksergi yang hilang (kW) 𝑬 𝒙𝒊𝒏 =  Eksergi fluida yang masuk (kW) 𝑬 𝒙𝒐𝒖𝒕 =  Eksergi fluida yang keluar (kW)
Setelah  didapatkan  nilai  eksergi  pada  masing-masing  aliran,  kemudian  dapat  dilakukan perhitungan  analisis  efisiensi  eksergi boiler yang  didapatkan  dengan  perbandingan  antara  laju kerusakan  eksergi  yang  terjadi  di boiler dan  total  eksergi  yang  terjadi  di boiler atau  dapat dirumuskan dengan Persamaan [9]
𝜂 𝐼𝐼,𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 = 1 − ( İ 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 Ė 𝑥𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟𝑖𝑛 + Ė 𝑥𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟𝑜𝑢𝑡 ) (12)
Keterangan: 𝜼 𝑰𝑰,𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓 = Efisiensi eksergi boiler (%) İ 𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓 = Laju kerusakan eksergi boiler (kW) Ė 𝒙𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏 = Eksergi yang masuk boiler (kW) Ė 𝒙𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓𝒐𝒖𝒕 = Eksergi yang keluar boiler (kW) Dengan nilai dari laju kerusakan eksergi pada boiler didapatkan menggunakan persamaaan [9]
Ė 𝑥𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝐼𝑛 = Ė 𝑥𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝑂𝑢𝑡 + İ 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 (13) Keterangan: İ 𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓 =  Laju kerusakan eksergi boiler (kW) Ė 𝒙𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓𝒊𝒏 =  Eksergi yang masuk boiler (kW) Ė 𝒙𝑩𝒐𝒊𝒍𝒆𝒓𝒐𝒖𝒕
=  Eksergi yang keluar boiler (kW)
Perhitungan  analisis  efisiensi  eksergi  turbin  didapatkan  dengan  perbandingan  antara  laju kerusakan  eksergi  yang  terjadi  di  turbin  dan  total  eksergi  yang  terjadi  di  turbin  atau  dapat dirumuskan dengan Persamaan [9]
𝜂 𝐼𝐼,𝑆𝑇 = 1 − ( İ 𝑆𝑇 Ė 𝑥𝑆𝑇𝑖𝑛 + Ė 𝑥𝑆𝑇𝑜𝑢𝑡 ) (14)
Keterangan: 𝜼 𝑰𝑰,𝑺𝑻 =  Efisiensi eksergi turbin (%) İ 𝑺𝑻 =  Laju kerusakan eksergi turbin (kW) Ė 𝒙𝑺𝑻𝒊𝒏 =  Eksergi yang masuk turbin (kW) Ė 𝒙𝑺𝑻𝒐𝒖𝒕 =  Eksergi yang keluar turbin (kW)
Dengan nilai dari laju kerusakan eksergi turbin didapatkan menggunakan persamaaan [9] Ė 𝑥𝑆𝑇𝑖𝑛 = Ė 𝑥𝑆𝑇𝑜𝑢𝑡 + İ 𝑆𝑇 + 𝑊 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛
(15) Keterangan: İ 𝑺𝑻 =  Laju kerusakan eksergi turbin (kW) Ė 𝒙𝑺𝑻𝒊𝒏 =  Eksergi yang masuk turbin (kW) Ė 𝒙𝑺𝑻𝒐𝒖𝒕 =  Eksergi yang keluar turbin (kW) 𝑾 𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏 =  Daya yang dihasilkan turbin (kW)
Sedangkan perhitungan analisis efisiensi eksergi kondensor didapatkan dengan perbandingan antara  eksergi  yang  keluar  kondensor  dengan  eksergi  masuk  kondensor  atau  dapat  dirumuskan dengan Persamaan [9]
𝜂 𝐼𝐼,𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 = 1 − ( Ė 𝑥𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 𝑜𝑢𝑡 Ė 𝑥𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟𝑖𝑛 ) (16) Keterangan: 𝜼 𝑰𝑰,𝒌𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓 =  Efisiensi eksergi kondensor (%) Ė 𝒙𝒌𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓𝒊𝒏 =  Eksergi yang masuk kondensor (kW) Ė 𝒙𝒌𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓 𝒐𝒖𝒕 =  Eksergi yang keluar kondensor (kW)
Dengan nilai dari laju kerusakan eksergi kondensor didapatkan menggunakan Persamaan [9]
Ė 𝑥𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 𝐼𝑛 = Ė 𝑥𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 𝑂𝑢𝑡 + İ 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (17) Keterangan: İ 𝒌𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓 =  Laju kerusakan eksergi kondensor (kW) Ė 𝒙𝒌𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓 𝑰𝒏 =  Eksergi yang masuk kondensor (kW) Ė 𝒙𝒌𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒐𝒓 𝑶𝒖𝒕 =  Eksergi yang keluar kondensor (kW)
3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## 3.1. HASIL ANALISIS EFISIENSI ENERGI
Hasil  analisis  perhitungan  efisiensi  energi  pada  Unit  1  dan  Unit  2  PLTU  Muara  Jawa  yang dilakukan analisis pada masing-masing komponen mesin. Analisis dilakukan pada efisiensi energi boiler , turbin, dan kondensor. Pada Gambar 2 menunjukkan hasil analisis pada boiler mengalami perbedaan  nilai  pada  setiap  kondisi  pembebanan,  untuk  unit  1  mengalami  efisiensi  energi boiler terendah pada kondisi pembebanan 50% dan efisiensi energi boiler tertinggi terjadi  pada kondisi pembebanan  100%,  sedangkan  pada  unit  2  mengalami  efisiensi boiler terendah  pada  kondisi pembebanan  100%  dan  efisiensi  energi boiler tertinggi  pada  kondisi  pembebanan  75%.  Nilai efisiensi boiler yang  terjadi  pada  unit  2  sangat  merugikan  pembangkit  karena  pada  kondisi pembebanan 100% boiler mengalami efisiensi  energi  terendah, hal ini disebabkan karena adanya gangguan pada boiler yang kurang diperhatikan serta energi yang keluar boiler yang tidak sebesar dibandingkan  pada boiler unit  1.  Hasil  analisis  efisiensi  energi  turbin  pada  unit  1  dan  unit  2 mendapatkan nilai tertinggi pada kondisi pembebanan 75% hal ini disebabkan karena pada kondisi pembebanan 75% energi uap yang masuk ke dalam turbin mendapatkan nilai tertinggi dibandingkan kondisi lain hal ini didasari pada temperatur uap masuk turbin yang tinggi pada kondisi pembebanan 75%.  Hasil  analisis  efisiensi  energi  kondensor  pada  unit  1  terjadi  pada  kondisi  75%  hal  ini disebabkan karena energi yang masuk maupun energi yang keluar dari kondensor terdapat selisih perbandingan  yang  tinggi  yang  ditunjukkan  dari  beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  seperti tekanan  vakum  pada  kondensor  maupun  kebersihan  dari  kondensor.  Namun  pada  hasil  analisis efisiensi energi unit 2 untuk komponen mesin kondensor didapati bahwa efisiensi energi relatif sama dan  tidak  terjadi  selisih  efisiensi  energi  yang  signifikan  hal  ini  disebabkan  karena  tingkat  energi masuk maupun keluar dari kondensor unit 2 yang relatif stabil. Hal ini menunjukkan bahwa kerja dari kondensor unit 2 dalam kondisi yang sangat baik pada setiap penambahan pembebanan.
Gambar 2. Hasil Analisis Efisiensi Energi (a) Unit 1 dan (b) Unit 2

## 3.2. HASIL ANALISIS LAJU KERUSAKAN EKSERGI
Pada 25 titik aliran yang dilakukan analisis terdapat dua jenis eksergi, yaitu eksergi fisik dan eksergi kimia, dengan eksergi fisik merupakan nilai eksergi yang diperoleh dari sifat termodinamika sedangkan eksergi kimia merupakan nilai eksergi yang diperoleh dari molaritas aliran.
Setelah besar eksergi fisik dan kimia pada seluruh aliran telah ditentukan maka kedua eksergi tersebut dijumlahkan sehingga mendapatkan nilai dari total eksergi pada aliran. Kemudian besar laju kerusakan  eksergi  pada  masing-masing  komponen  mesin  diperoleh  dari  selisih  antara  besar  nilai eksergi masuk dengan besar nilai eksergi keluar. Aliran masuk dan keluar dari sistem dapat dilihat pada Gambar 1 untuk process flow diagram di PLTU Muara Jawa. Sehingga didapatkan besar nilai kerusakan eksergi pada unit 1 dan unit 2 PLTU Muara Jawa yang lebih jelas yang dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3. Hasil Analisis Laju Kerusakan Eksergi Unit 1 pada Temperatur Lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C (a) (b)
Gambar 4. Hasil Analisis Laju Kerusakan Eksergi Unit 2 pada Temperatur Lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C
Gambar  3  dan  Gambar  4  diketahui  bahwa  laju  kerusakan  eksergi  pada  setiap  penambahan temperatur  lingkungan  relatif  mengalami  peningkatan  dan  sangat  signifikan  pada  setiap penambahan tingkat  beban daya generator  terutama pada boiler , hal ini disebabkan karena energi dari luar lingkungan yang turut membantu kerja dari boiler ini merupakan hal yang baik sehingga energi  uap  yang  masuk  ke  dalam  turbin  akan  meningkat  yang  membuat  kerja  dari boiler akan berkurang. Meningkatnya laju kerusakan eksergi juga disebabkan karena semakin besar nilai selisih antara perubahan entropi  sistem dengan perubahan entropi lingkungan, maka akan semakin besar tingkat irreversibilitas .  Namun  demikian,  laju  kerusakan  eksergi  pada  setiap  penambahan temperatur lingkungan relatif menurun walaupun tetap terjadi peningkatan pada setiap penambahan beban daya generator pada komponen mesin turbin, hal ini disebabkan karena meningkatnya energi yang  masuk  ke  dalam  turbin  sehingga  menyebabkan  nilai  perubahan  entropi  pada  sistem  dengan nilai  perubahan  entropi  lingkungan  semakin  kecil.  Nilai  laju  kerusakan  eksergi  pada  komponen mesin  kondensor  mengalami  peningkatan  pada  setiap  penambahan  temperatur  lingkungan  dan sangat  signifikan  pada  setiap  penambahan  tingkat  beban  daya  generator.  Meningkatnya  laju kerusakan eksergi pada kondensor disebabkan karena semakin besar nilai selisih antara perubahan entropi  sistem  dengan  perubahan  entropi  lingkungan,  maka  akan  semakin  besar  tingkat irreversibilitas .
Laju  kerusakan  eksergi  pada  komponen  utama  diakibatkan  oleh  tiga  faktor irreversibilitas yaitu pada reaksi pembakaran, gesekan, dan perpindahan kalor. Ketiga faktor tersebut terjadi pada ruang  pembakaran  dengan  reaksi  kimia  menjadi  sumber  laju  kerusakan  eksergi  yang  sangat signifikan yang juga berhubungan dengan perpindahan kalor, sedangkan pada turbin laju kerusakan eksergi  diakibatkan  oleh  gesekan,  dan  kondensor  laju  kerusakan  eksergi  diakibatkan  oleh perpindahan kalor, dan gesekan.
Laju  kerusakan  eksergi  tertinggi  terjadi  di boiler yang  pada  hakekatnya  proses  pembakaran didalam boiler merupakan sumber irreversibilitas yang sangat  signifikan terhadap laju kerusakan eksergi. Dengan demikian, untuk mengurangi hal tersebut, perlu dilakukan pengecekan secara rutin pada  sistem boiler serta  perawatan  berkala.  Hal  ini  juga  perlu  dilakukan  pada  komponen  utama lainnya  agar  tidak  menyebabkan  laju  kerusakan  eksergi  yang  menjadi  besar,  sebagaimana  yang diamati di lapangan terdapat kebocoran pada beberapa tempat di sistem pembangkit.

## 3.3. HASIL ANALISIS EFISIESI EKSERGI
Efisiensi  eksergi  dilakukan  dengan  analisis  pada  komponen  mesin boiler ,  turbin,  dan kondensor  dengan  analisis  dilakukan  pada  setiap  penambahan  kondisi  pembebanan  serta  pada tingkatan temperatur lingkungan. Hasil analisis pada Gambar 5 dan Gambar 6 menunjukkan grafik
efisiensi eksergi  unit 1  dan unit 2  PLTU Muara Jawa dengan temperatur lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C serta pembebanan daya generator 50%; 75% dan 100%. Efisiensi eksergi pada boiler unit 1  mengalami  peningkatan  pada  setiap  penambahan  kondisi  pembebanan,  hal  tersebut  disebabkan oleh  meningkatnya  temperatur  yang  terjadi  pada  lingkungan  sekitar boiler yang  menyebabkan energi  lingkungan  membantu  peningkatan  efisiensi boiler unit  1  namun  pada boiler unit  2  pada setiap penambahan kondisi pembebanan mengalami penurunan yang berbeda dengan boiler unit 1. Pada boiler unit 2 mengalami laju kerusakan eksergi yang meningkat secara signifikan (dapat dilihat pada Gambar 4) sehingga tingkat efisiensi eksergi pada boiler unit 2 mengalami penurunan. Hasil analisis efisiensi eksergi pada turbin unit 1 dan unit 2 dengan temperatur lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C relatif mengalami penurunan seiring dengan meningkatnya kondisi pembebanan, hal ini disebabkan karena semakin meningkatnya laju kerusakan eksergi yang terjadi pada turbin unit 1 dan unit 2. Hasil analisis efisiensi eksergi pada kondensor dengan temperatur lingkungan 25 o C; 27 o C; dan  30 o C  dapat  dikatakan  mengalami  penurunan walaupun  meningkat  pada  kondisi  pembebanan 75%  dan kembali  menurun pada kondisi  100% kondisi  pembebanan pada unit 1. Berbeda halnya dengan  kondensor  unit  2  yang  relatif  menurun,  hal  tersebut  dikarenakan  kalor  dari  dalam  sistem kondensor  dipindahkan  keluar  sistem,  sehingga  terjadi  peningkatan  laju  kerusakan  eksergi,  atau dapat dikatakan nilai perubahan entropi pada proses kondensor mengalami peningkatan.
Gambar 5. Hasil Analisis Efisiensi Eksergi Unit 1 pada Temperatur Lingkungan 25 o C; 27 o C; dan
30 o C
Gambar 6. Hasil Analisis Efisiensi Eksergi Unit 2 pada Temperatur Lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C
Gambar 5 dan Gambar 6 menunjukkan hasil analisis grafik efisiensi eksergi pada boiler unit 1 dan  unit  2  dengan  peningkatan  temperatur  lingkungan  25 o C;  27 o C;  dan  30 o C  mendapatkan  hasil yang menurun, hal ini dikarenakan adanya peningkatan laju kerusakan eksergi yang terjadi di boiler yang menyebabkan peningkatan nilai perubahan entropi pada proses boiler sehingga menyebabkan penurunan efisiensi eksergi dari boiler . Pernyataan ini sejalan dengan [9], yang menyatakan bahwa perubahan entropi pada sistem mempengaruhi efisiensi eksergi dari sistem tersebut . Hasil analisis grafik  efisiensi  eksergi  turbin  pada  unit  1  dan  unit  2  dengan  peningkatan  temperatur  lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C mengalami peningkatan pada kondisi pembebanan 75% daya generator, hal ini dikarenakan oleh menurunnya laju kerusakan eksergi tertinggi yang terjadi pada turbin dikondisi 75%  daya  generator  tersebut.  Namun  demikian,  pada  kondensor  relatif  mengalami  peningkatan efisiensi  eksergi  pada  setiap  peningkatan  temperatur  lingkungan  25 o C;  27 o C;  dan  30 o C,  hal  ini disebabkan karena laju kerusakan eksergi  mengalami  penurunan pada setiap kenaikan temperatur lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C. Analisis efisiensi eksergi pada boiler mengalami peningkatan dibandingkan analisis efisiensi energi. Hal ini dikarenakan pada analisis efisiensi energi hanya dilakukan pada sistem tanpa adanya pengaruh  lingkungan  yang  dapat  merugikan  sistem  maupun  menguntungkan.  Berbeda  dengan analisis  efisiensi  eksergi  yang  memperhitungkan  kondisi  energi  di  lingkungan  sekitar  sistem. Walaupun  dengan  meningkatnya  temperatur  lingkungan  menyebabkan  entropi  meningkat  yang membuat laju kerusakan eksergi meningkat, hal tersebut juga terjadi pada energi yang meningkat, yang membantu terutama pada penambahan jumlah energi pada sistem yang meningkatkan efisiensi eksergi  sistem.  Dapat  disimpulkan  bahwa  kerja  sistem  yang  melakukan  perpindahan  kalor  pada temperatur lingkungan yang semakin tinggi maka kerja sistem yang melakukan perpindahan kalor akan  semakin  meningkat  sehingga  efisiensi  ekserginya  juga  akan  semakin  meningkat,  berbeda dengan kondisi kerja sistem yang melakukan perpindahan kalor pada temperatur lingkungan yang rendah  maka  kerja  sistem  yang  melakukan  perpindahan  kalor  akan  semakin  rendah  sehingga efisiensi ekserginya juga akan semakin rendah.

## 4. KESIMPULAN
Efisiensi energi tertinggi terjadi pada saat pembebanan 75% daya generator yang terjadi pada unit  1.  Unit  2  mengalami  penurunan  efisiensi  walaupun  pada  kondisi  pembebanan  75%  daya generator efisiensi energi masih yang tertinggi. Laju kerusakan eksergi tertinggi pada unit 1 dan unit 2  terjadi  pada  kondisi  100%  daya  generator  dan  temperatur  lingkungan  30 o C.  Efisiensi  eksergi tertinggi  terjadi pada boiler unit 1 pada kondisi  100% daya generator dan temperatur lingkungan 25 o C, 27 o C, dan 30 o C, Efisiensi eksergi pada turbin  dengan kondisi 50% dan 75% daya generator dan temperatur lingkungan 25 o C; 27 o C; dan 30 o C. Kondensor dengan kondisi 75% daya generator dan  temperatur  lingkungan  30 o C  untuk  unit  2 Efisiensi  eksergi  tertinggi  terjadi  pada boiler pada kondisi  75%  daya  generator  dan  temperatur  lingkungan  25 o C;  27 o C;  dan  30 o C.  Efisiensi  eksergi pada turbin  dengan kondisi 50% daya generator dan temperatur lingkungan 30 o C, dan kondensor dengan kondisi  50% daya generator dan temperatur lingkungan 25 o C;  27 o C; dan 30 o C. Dari hasil analisis  didapati  bahwa  pembebanan  terbaik  berada  pada  saat  kondisi  75%  daya  generator  dan temperatur  lingkungan  30 o C.  Sehingga  dapat  dikatakan  pada  kondisi  tersebut  pembangkit  dalam kondisi optimal. Hasil analisis juga menunjukkan bahwa analisis efisiensi eksergi mendapatkan nilai lebih tinggi dibandingkan analisis efisiensi energi hal ini disebabkan karena analisis energi hanya dilakukan pada sistem tanpa mempertimbangkan faktor lingkungan sistem, sehingga analisis terbaik adalah  dengan  melakukan  analisis  eksergi  maupun  analisis  energi  agar  didapatkan  nilai  kondisi analisis yang optimal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada  PT Indo Ridlatama Power yang telah mengizinkan untuk melakukan penelitian ini, kepada Institut Teknologi Kalimantan dan semua pihak yang terlibat dalam penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] RUPTL PT PLN, “Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik PT Perusahaan Listrik Negara (PERSERO) Tahun 2018 S.D. 2027,” 2018.
[2] B. Waluyo, “Proyeksi Penyediaan Energi di Wilayah Lampung Menggunakan Perangkat Lunak Longe-Range Energy Alternatives Planning System (LEAP),” Universitas Lampung, 2013.
[3] E. F. Ansori, “Analisis Termodinamika Pengaruh Operasi Feedwater Heater pada Performa PLTU 3 Bangka Belitung menggunakan Software Cycle Tempo,” Institut Teknologi Sepuluh November, 2017.
[4] S. Hariyadi and A. Setiyawan, “Analisa Termodinamika Pengaruh Penurunan Tekanan Vakum pada Kondensor Terhadap Performa Siklus PLTU Menggunakan Software Gate Cycle,” J. Tek. Pomits , no. 3, 2014.
[5] R. Phanama, Y. M. Simanjuntak, and M. Ivanto, “Analisis Eksergi Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) di PT. Indonesia Power Unit Jasa Pembangkitan Sanggau,” J. Mhs. Prodi Tek. Mesin , vol. 1, no. 1, 2019.
[6] A. Karyadi and C. Rangkuti, “Analisa Energi Dan Eksergi Pembangkit Listrik Tenaga Uap,” Semin. Nas. Cendekiawan , 2016, [Online]. Available: http://www.trijurnal.lemlit.trisakti.ac.id/index.php/semnas.
[7] A. Bejan, G. Tsatsaronis, and M. Moran, Thermal Design and Optimization . New York: John Wiley and Sons, 1995.
[8] T. J. Kotas, The Exergy Method of Thermal Plant Analysis . Essex: Elsevier Science, 1985.
[9] A. P. Ismantoro, “Analisis laju Kerusakan Exergy dan Efisiensi Exergy Mesin PLTGU PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan Semarang,” Universitas Sanata Darma, 2016.