## ANALISIS PERHITUNGAN HEATRATE PADA TURBIN UAP BERDASARKAN PERFORMANCE TEST UNIT 1 DI PT. INDONESIA POWER UBOH UJP BANTEN 3 LONTAR
JAMALUDIN & REZA PANGESTU DH Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Tangerang Jl. Perintis Kemerdekaan I/33 Cikokol-Tangerang Email: jamaludinpermana14@yahoo.com

## ABSTRAK
Heat  rate mempunyai  peranan  yang  sangat  penting  pada  pembangkit  listrik. Heatrate merupakan  ukuran  dari thermal sebagai  jumlah  dari  energi  bahan bakar  yang  dibutuhkan  untuk  menghasilkan  sejumlah  energi  listrik.Satuan heatrate yaitu  kJ/kWh.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  nilai turbineheatrate pada  turbin  uap  berdasarkan performance  test. Pengambilan data  dilakukan  dengan  metode  observasi  di  PT.  INDONESIA  POWER  UJP BANTEN 3 LONTAR (PLTU) pada pembangkit unit 1. Untuk mengetahui nilai turbine  heatrate pada  turbin  uap  digunakan  metode  perhitungan  berdasarkan massa uap “ steam” dan energi dalam “entalphy” yang masuk dan keluar turbin dengan  daya  keluaran  generator (output  generator).  Turbine  heatrate ber- banding  terbalik  dengan  efisiensi,  yang  artinya  semakin  kecil  nilai turbine heatrate maka semakin baik efisiensi pembangkit tersebut, sebaliknya semakin tinggi  nilai turbine  heatrate maka  efisiensi  pembangkit  tersebut  buruk.  Hasil Analisa  yang  didapat  pada turbine  heatrate berdasarkan performance  test unit 1dengan nilai terendah (terbaik) yaitu pada bulan Januari dengan nilai 8252.61 kJ/kWh,  dan  nilai  tertinggi  (terburuk)  yaitu  pada  bulan  Maret  dengan  nilai 8911.99  kJ/kWh.  Kenaikan  dan  penurunan turbin  heatrate tidak  begitu signifikan.
Kata Kunci: Heatrate, Turbin Uap, Turbine, Heatrate, Performance Test.
1.   PENDAHULUAN Energi yang paling dibutuhkan manusia untuk  menunjang  kehidupan  salah  satunya adalah  energi  listrik.Manusia  membutuhkan energi listrik untuk kepentingan rumah tang- ga,  industri  serta  untuk  menunjang  sarana prasarana  yang  lainnya.  Kebutuhan  hidup manusia  semakin  meningkat,  peningkatan kebutuhan  manusia  juga  diikuti  dengan  ke- butuhan  energi  yang  juga  semakin  mening- kat.  Energi  yang  besar  serta  penggunaannya yang  terus  menerus  tidak  dapat  tersedia secara  alami.  Oleh  sebab  itu  dibutuhkan pembangkit listrik yang handal.
Turbin uap yang digunakan pada PLTU bekerja secara kontinyu untuk  menghasilkan daya  yang  maksimal.Turbin  uap  merupakan salah  satu  mesin  konversi  energi  karena
dapat mengubah energi kalor menjadi energi mekanik  dan  selanjutnya  energi  mekanik diubah menjadi energi listrik pada generator.
Secara  umum heatrate didefinisikan sebagai  total  panas  input  yang  masuk  ke dalam  sebuah  sistem  dibagi  dengan  total daya yang dibangkitkan oleh sistem tersebut, dengan  satuan  Btu/kWh  atau  kJ/kWh  atau kcal/kWh  (satuan  yang  biasa  dipakai  oleh industri  pembangkitan  listrik  di  Indonesia). Walaupun  definisi heatrate di  atas  terlihat sederhana, namun parameter-parameter yang digunakan  untuk  menghitung heatrate sa- ngatlah  banyak,  sedangkan turbin  heatrate didefinisikan  sebagai  jumlah  kalor  yang dibutuhkan untuk menghasilkan energi listrik sebesar 1 kWh.
Masing-masing  unit  PLTU  BANTEN  3
LONTAR melakukan performance test pada tiap-tiap  unit  turbin  uap. Heatrate dapat dihitung  dengan  metode input-output , turbin heatrate ,  dan specific  fuel  consumption (SFC).  Pengujian heatrate dilakukan  untuk mengetahui  berapa  besar  input  energi  panas dari  bahan  bakar  yang  dibutuhkan  untuk menghasilkan  listrik  sebesar  1  kWh.  Uji heatrate dilakukan  pada  kondisi  yang  spe- sifik,  baik  bahan  bakar,  lokasi  pembangkit listrik, kapasitas pembangkit maupun variasi beban pembangkit.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Banten  3  Lontar  Unit  1  merupakan  pem- bangkit  listrik  dengan  bahan  bakar  batubara yang  memanfaatkan fluida kerja  berupa  uap (steam) untuk  menggerakkan  turbin  yang bertindak  sebagai  penggerak  mula  yang  ke- mudian turbin akan memutar rotor generator untuk  menghasilkan  listrik.  Dalam  proses produksi  listrik,  banyak  terjadi  proses  kon- versi  energi.  Proses  konversi  energi  sendiri merupakan  proses  perubahan  energi  ber- dasarkan  perubahan  bentuk  dan  sifatnya. Berawal  dari  energi  kimia  yang  terkandung dalam  batubara  yang  dikonversi  menjadi energi  kalor  dalam  proses  pembakaran.  Ke- mudian  dikonversi  lagi  menjadi  energi kinetik  berupa  aliran  uap (steam), selan- jutnya  dikonversi  menjadi  energi  mekanik melalui putaran turbin dan pada proses akhir- nya  energi  mekanik  tersebut  dikonversikan menjadi  energi  listrik  melalui  generator. Pembangkit  listrik  tenaga  uap  termasuk dalam  kategori “thermal  plant” ,  karena pembangkit  listrik  ini  memanfaatkan  panas hasil  pembakaran  bahan  bakar  batubara  dan udara furnace (tungku  pembakaran)  yang kemudian  digunakan  untuk  memanaskan pipa-pipa berisi air/uap di dalam boiler .

## Gambar 2.1 Proses Konversi Energi PLTU
Proses  konversi  energi  yang  terjadi  di dalam  boiler,  bahan  bakar  yang  dimasukkan
ke  dalam  boiler  digunakan  dalam  proses pembakaran  dan  pemanasan  air  akan  meng- ubah  air  umpan  boiler  menjadi  uap  atau steam. Uap  tersebut  masih  dipanaskan  lagi dan  dinaikkan  tekanannya  dengan  pema- nasan  lanjutan  sehingga  dihasilkan  uap superheat atau  uap  kering  sehingga  uap tersebut  memiliki  energi  yang  cukup  untuk memutar turbin. Uap yang keluar dari turbin kemudian  masuk  dalam  kondensor  untuk diubah  fasanya  menjadi  air  kembali.Setelah itu,  air  tersebut  dipompa  kembali  ke  boiler untuk  dipanaskan  dan  diubah  menjadi  uap guna memutar turbin lagi.
Siklus Rankine untuk pembangkit PLTU BANTEN  3  Lontar  menggunakan  kedua siklus  diatas,  dimana  siklus rankine dengan pemanasan  ulang  terjadi  di reheater  boiler sedangkan  siklus rankine dengan rankine regenerative terjadi  di economizer .  Diagram T – s untuk pembangkit PLTU BANTEN 3, Lontar dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar  2.2.  Siklus Rankine  Regenerative di  PLTU Banten 3 Lontar.
Gambar  2.3  T-S  Siklus Rankine  Regenerative Di

## PLTU BANTEN 3 LONTAR
Keterangan gambar: 1) Proses 1 – 1’  : Penaikan tekanan pada air menggunakan condensate extaction pump .
2) Proses 1’ – 2  : Pemanasan air low
pressure heater .
3) Proses 2 – 2’  : Penaikan tekanan air menggunakan boiler feed pump .
4) Proses 2’ – 3  : Pemanasan air pada
high pressure heater dan pada economizer .
5) Proses 3 – 4  : Pemanasan air menjadi uap air pada wall tube dan downcomer didalam boiler.
6) Proses 4 – 5  : Pemanasan uap air menjadi uap panas lanjut ( superheated steam) pada superheater . 7) Proses 5 – 6  : Proses ekspansi di dalam high pressureturbine .
8)
Proses 6 – 7  : Pemanasan kembali uap yang keluar dari high pressure turbine yang terjadi dalam reheater . 9)
Proses 7 – 7’  : Ekspansi uap yang keluar dari reheater di
dalam intermediate pressure turbine .
10) Proses 7’ – 8  : Ekspansi uap di dalam low pressure turbine tanpa mengalami pemanasan ulang.
11) Proses 8 – 1  : Pendinginan uap menjadi air didalam condenser .

## Turbine Heatrate
Turbine  heatrate adalah  jumlah  kalor yang  dibutuhkan  untuk  memproduksi  listrik sebesar 1 kWh dan dinyatakan dalam satuan (kJ/kWh). Turbine  heatrate menunjukkan perbandingan  dari  energi  total  yang  diguna- kan  untuk  memutar  turbin,  dengan  energi listrik  yang  dihasilkan  oleh  generator  dan dinyatakan dalam kJ/kWh.
Turbine  heat  rate dapat  dikalkulasi dengan persamaan:
𝐻𝑅 𝑇 = (𝑚̇ 1 × ℎ 1 + 𝑚̇ 3 × ℎ 3 ) − (𝑚̇ 𝑓 × ℎ 𝑓 + 𝑚̇ 2 × ℎ 2 + 𝑚̇ 𝑖𝑠 × ℎ 𝑠𝑠) 𝑝 𝑔− 𝑝 𝑒𝑥𝑐 (Sunarwo, Supriyo, 2015)
Dimana: 𝐻𝑅 𝑇 : Heat rate turbin(kJ/kWh) 𝑚̇ 1 :Laju  aliran  massa main  steam (uap keluaran superheater ) (kg/h)
ℎ 1 :Entalpi main steam (uap keluaran superheater ) (kJ/kg) 𝑚̇ 3 :Laju  aliran  massa hot  reheat (uap keluaran dari reheater ) (kg/h)
ℎ 3 :  Entalpi hot  reheat  steam (uap  keluaran reheater ) (kJ/kg) 𝑚̇ 𝑓 :Laju  aliran  massa feed  water (air umpan boiler) (kg/h)
ℎ 𝑓 :Entalpi feed  water (air  umpan  boiler) (kJ/kg) 𝑚̇ 2 :Laju  aliran  massa cold  reheat (uap masuk ke reheater ) (kg/h) ℎ 2 :Entalpi cold  reheat (uap  masuk  ke reheater ) (kJ/kg) 𝑚̇ 𝑖𝑠 :Laju aliran massa superheater spray (kg/h) ℎ 𝑠𝑠 :Entalpi superheater spray (kJ/kg) 𝑝 𝑔 :Turbin generator output (MW)
𝑝 𝑒𝑥𝑐 : Generator excitation power (MW)
Untuk  mencari  laju  aliran  massa main steam (uap  keluaran superheater ) 𝑚̇ 1 ,  laju aliran  massa cold  reheat (uap  masuk  ke reheater ) 𝑚̇ 2 ,  dan  laju  aliran  massa hot reheat (uap  keluaran  dari reheater ) 𝑚̇ 3 , dapat dicari menggunakan persamaan:
𝑚̇ 1 = 𝑚̇ 𝑓 + 𝑚̇ 𝑖𝑠 + 𝑚̇ 𝑚𝑢 𝑚̇ 2 =   𝑚̇ 1 − 𝐺𝑠 1 − 𝑚̇ 𝑒𝑥1 − 𝑚̇ 𝑒𝑥2 𝑚̇ 3 =   𝑚̇ 2 + 𝑚̇ 𝑖𝑟
Dimana: 𝑚̇ 1 :laju  aliran  massa main  steam (uap keluaran superheater )(kg/h) 𝑚̇ 𝑓 :laju aliran massa feed water (air umpan boiler) (kg/h) 𝑚̇ 𝑖𝑠 :laju aliran massa superheater spray (kg/h) 𝑚̇ 𝑚𝑢 :total aliran massa (kg/h) 𝑚̇ 2 :laju  aliran  massa cold  reheat (uap masuk ke reheater ) (kg/h) 𝑚̇ 1 :laju  aliran  massa main  steam (uap keluaran superheater )(kg/h) 𝐺𝑠 1 : hp gland seal and MSV Leakage (kg/h) 𝑚̇ 𝑒𝑥 1 :ekstraksi  aliran  uap  ke  pemanas  1 (kg/h)
𝑚̇ 𝑒𝑥 2 :ekstraksialiran  uap  ke  pemanas  2 (kg/h) 𝑚̇ 3 :laju  aliran  massa hot  reheat (uap
keluaran dari reheater ) (kg/h) 𝑚̇ 2 :laju  aliran  massa cold  reheat (uap masuk ke reheater ) (kg/h) 𝑚̇ 𝑖𝑟 :aliran semprot reheater (kg/h)

## 2.   METODE PENELITIAN
Dalam  penulisan  penelitian  ini  tedapat beberapa  tahapan-tahapan  selama  penelitian sebagai berikut:
1. Persiapan Awal Mempersiapkan  hal-hal  yang  dilakukan sebelum melakukan proses penelitian
2. Studi Pustaka
Mencari sumber teori dari buku pelajaran, internet,  dan  jurnal  yang  sesuai  dengan judul  yang  telah  disetujui  oleh  pembim- bing  sebagai  landasan  teori  penelitian yang dilaksanakan.
3. Studi Lapangan
Melakukan observasi ditempat dilakukan- nya  penelitian  yang  sebelumnya  sudah meminta izin kepihak HRD PT. INDONESIA POWER
UBOH UJP BANTEN  3  LONTAR  (PLTU)  juga melakukan  sesi  wawancara  dengan  per- tanyaan yang sesuai pada judul penelitian. Wawancara  dilakukan  baik  dengan  pem- bimbing  lapangan,  operator,  juga  pihak- pihak terkait dengan penelitian.
4. Pengumpulan Data Dalam penelitian ini, teknik pengumpulan data  merupakan  faktor  penting  demi  ke- berhasilan  penelitian.  Hal  ini  berkaitan dengan  bagaimana  cara  mengumpulkan data  dan  sumber  pengumpulan  data  yang digunakan.  Jenis  sumber  data  adalah mengenai darimana data diperoleh apakah data  diperoleh  dari  sumber  langsung (primer)  atau  data  diperoleh  dari  sumber tidak langsung (sekunder).
5. Pengolahan Data Tahap  pengolahan  data  ini  dilakukan sebagai  tindak  lanjut  dari  pengumpulan data.  Pengolahan  data  ini  didapatkan terhadap  data  yang  sudah  ada  seperti data-data  input  dan output pada heatrate yang  akan  menentukan  nilai  dari turbine heatrate sebagaimana  sesuai  dengan  pe- nelitian.
6. Hasil Penelitian Merupakan  suatu  hasil  yang  dilakukan peneliti  sehingga  dapat  dibuat  sebagai penelitian berupa rumus.
7. Analisa dan Pembahasan Setelah  data  diolah  dan  dikumpulkan, maka  selanjutnya  menganalisa  dan  untuk mengetahui  hasil  nilai turbine  heatrate unit  1  pada  tahun  2016  yang  selanjutnya kemudian  akan  dibahas  secara  terperinci sesuai  data-data  yang  aktual  yang  telah diperoleh.

## 3.   ANALISA DAN PEMBAHASAN
a.   Pengumpulan Data
Berikut  data  yang  dipakai  dalam  per- hitungan  nilai turbine  heatrate berdasarkan
performance  test yang  menggunakan  sampel data Unit 1 pada bulan Januari 2016.
Tabel 4.1 Data Sampel Turbine Heatrate Unit 1 Pada Bulan Januari 2016
b.   Perhitungan TurbineHeatrate Turbine heat rate menunjukkan perban- dingan  dari  energi  total  yang  digunakan untuk  memutar  turbin,  dengan  energi  listrik yang  dihasilkan  oleh  generator  dan  dinya- takan dalam kJ/KWh. Nilai turbine heat rate dapat  dihitung  dengan  data  sampel  pada bulan Januari 2016 unit 1.
Untuk  mencari  laju  aliran  massa main steam (uap  keluaran superheater ) 𝑚̇ 1 ,  laju aliran  massa cold  reheat (uap  masuk  ke reheater ) 𝑚̇ 2 ,  dan  laju  aliran  massa hot reheat (uap  keluaran  dari reheater ) 𝑚̇ 3 , dapat dicari menggunakan data sampelunit 1 bulan Januari 2016:
a. Laju  aliran  massa main  steam (uap keluaran superheater) Diketahui: 𝑚̇ 𝑓 = 868657.15 kg/h 𝑚̇ 𝑖𝑠 = 50315.62   kg/h
𝑚̇ 𝑚𝑢 = 3238.35 kg/h
Jawab : 𝑚̇ 1 =  𝑚̇ 𝑓 + 𝑚̇ 𝑖𝑠 + 𝑚̇ 𝑚𝑢
=868657.15 + 50315.62 + 3238.35
= 922211.12 kg/h
b. Laju aliran massa cold reheat (uap masuk ke reheater )
Diketahui: 𝑚̇ 1 = 922211.12 kg/h
𝐺𝑠 1 = 21295.60   kg/h
𝑚̇ 𝑒𝑥1 = 48468.91   kg/h
𝑚̇ 𝑒𝑥2 = 70436.95   kg/h Jawab:
𝑚̇ 2 = 𝑚̇ 1 − 𝐺𝑠 1 − 𝑚̇ 𝑒𝑥1 − 𝑚̇ 𝑒𝑥2 = 922211.12  −  21295.60  − 48468.91  −  70436.95
= 782009.66 kg/h
c. Laju  aliran  massa hot  reheat (uap  ke- luaran dari reheater ) Diketahui: 𝑚̇ 2 = 782009.66 kg/h 𝑚̇ 𝑖𝑟 = 12685.99 kg/h Jawab: 𝑚̇ 3 = 𝑚̇ 2 + 𝑚̇ 𝑖𝑟 = 782009.66 + 12685.99 = 794695.65 kg/h
d. Perhitungan TurbineHeat Rate
𝐻𝑅 𝑇 = (𝑚̇ 1 ×ℎ 1 + 𝑚̇ 3 ×ℎ 3 )− (𝑚̇ 𝑓 ×ℎ 𝑓 +𝑚̇ 2 ×ℎ 2 +𝑚̇ 𝑖𝑠 ×ℎ 𝑠𝑠) 𝑝 𝑔− 𝑝 𝑒𝑥𝑐
Diketahui:
𝑚̇ 1 = 922211.12 kg/h 𝑚̇ 2 = 782009.66 kg/h 𝑚̇ 3 = 794695.65 kg/h ℎ 1 = 3404.01 kJ/kg ℎ 2 = 3080.20 kJ/kg ℎ 3 = 3536.85 kJ/kg
𝑚̇ 𝑓 = 868657.15 kg/h 𝑚̇ 𝑖𝑠 = 50315.62 kg/h
ℎ 𝑓 = 1192.19 kJ/kg
ℎ 𝑠𝑠 = 905.53 kJ/kg
𝑝 𝑔 = 298.81 MW
𝑝 𝑒𝑥𝑐 = 0.72 MW Dimana 1 kJ = 1 4.1868 kcal
Jawab:
𝐻𝑅 𝑇 = (𝑚̇ 1 ×ℎ 1 + 𝑚̇ 3 ×ℎ 3 )− (𝑚̇ 𝑓 ×ℎ 𝑓 +𝑚̇ 2 ×ℎ 2 +𝑚̇ 𝑖𝑠 ×ℎ 𝑠𝑠) 𝑝 𝑔− 𝑝 𝑒𝑥𝑐
𝐻𝑅 𝑇 = (922211.12 × 3404.01+
794695.65 × 3536.85 )− (868657.15 × 1192.19 + 782009.66 × 3080.20 + 50315.62 × 905.53 ) 298.81 − 0.72 = 5949935184.29 – 3489912825.76 298.09 = 2460022358.53 298.09 = 8252.61 kJ/kWh = 8252.61 4.1868 = 1971.10 kcal/kWh

## c.   Pembahasan Hasil Penelitian
Dari  hasil  perhitungan heatrate ber- dasarkan performance test unit 1 tahun 2016 maka  didapatkan  hasil  nilai heatrate dengan
metode perhitungan turbine heatrate mempunyai  hasil  seperti  tabel  4.1  sebagai berikut:
Tabel 4.1 Hasil Turbine Heatrate Pada Tahun 2016
Dari  data  hasil  perhitungan  pada  tabel 4.1  maka  dapat  dibuat  grafik  untuk  memu- dahkan  pembahasan  hasil  data.  Gambar  4.1 dibawah  ini  menggambarkan  grafik  hasil perhitungan turbine  heatrate berdasarkan performance test pada unit1
Gambar 4.1 Grafik Hasil Perhitungan Turbine heatrate
Dari data hasil perhitungan performance test unit  1  pada  tabel  4.1  dapat  diketahui bahwa  nilai turbine  heatrate mengalami kenaikan  dan  penurunan  yang  tidak  begitu signifikan  nilai turbine  heatrate  terendah terjadi  pada  bulan  Januari  dengan  nilai 8252.61  dan  nilai turbin  heatrate tertinggi terjadi  pada  bulan  Maret  dengan  nilai 8911.99.  kenaikan  dan  penurunan turbin heatrate tersebut  dapat  dilihat  pada  gambar grafik 4.1.
4.   KESIMPULAN
Dari  hasil  perhitungan  dan  Analisa heatrate dengan metode perhitungan turbine heatrate berdasarkan performance  test pada unit 1 dapat diambil kesimpulan sebagai be- rikut: 1. Nilai turbine heatrate terendah (terbaik) terdapat pada bulan Januari dengan nilai 8252.61 kJ/kWh sedangkan nilai turbine
heatrate tertinggi  (terburuk)  terdapat pada  bulan  Maret  dengan  nilai  8911.99 kJ/kWh.  Semakin  kecil  nilai heatrate maka  akan  semakin  baik  efisiensi  pem- bangkit,  sebaliknya  jika  semakin  tinggi (besar)  nilai heatrate maka  semakin buruk  efisiensi  pembangkit  tersebut. Hasil nilai turbine heatrate berdasarkan performance  test mengalami  kenaikan dan  penurunan  yang  tidak  begitu  signi- fikan.
2. Data diambil dari Central Control Room (CCR) pada PLTU Banten 3 Lontar dan hasil  perhitungan performance  test dari data CCR dengan cara perhitungan ma- nual tidak berbeda jauh hasilnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Berbagi  Energi  –  Hendra  Yudisaputro  – Minggu, 22 maret 2015 –
http://berbagienergi.com/2015/03/22/heat- rate-input-output/
Kulshrestha,  S.  k.  1989. Buku  teks  Termo- dinamika  Terpakai,  Teknik  Uap  dan Panas .  Jakarta:  Universitas  Indonesia (UI – Press).
Michael J. Moran, Howard N. Shapiro. 2004. Termodinamika  Teknik Jilid  II.  Jakar- ta: Erlangga
Manual Book PT Indonesia Power Uboh UJP Banten 3 Lontar
P.  Shlyakin.  1990. Turbin  Uap  Teori  Dan Rancangan. Jakarta: Erlangga
Pembangkit  Listrik  – Engineering  RE  & Alumni Portal – Senin, 30 maret 2015 - http://berbagienergi.com/2015/03/22/h eat-rate-input-output/
Sunarwo,  Supriyo. Analisa  Heat  Rate  Pada Turbin Uap Berdasarkan Performance
Test Pltu Tanjung Jati B Unit 3. Jurnal
Teknik Energi, Vol 11 No. 3 Septem- ber 2015, 61-68 Wordpress  –  Ahmad  Abdul  Qodir  –  Sabtu, 10 januari 2015 https://aabdulqodir.wordpress.com/20 15/01/10/heat-rate-power-plant/ Yunus A. Cengel And Michael A. Boles, Mc
Graw-Hill Higher  Education .  2007.
Thermodynamics: An  Engineering Approach .