Optimisasi Dimensi Kanal Outfall Air Pendingin PLTU Dengan Memperhatikan Dampak Lingkungan Pada Air Laut
Ghiffari Awliya Muhammad Ashfania 1 , Ismoyo Haryanto 2 , Haekal Awliya Muhammad Salman 3 1 Program Studi Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang.
2 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang.
3 Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang.

## Abstract
Most of the power generating machines such as PLTU are located near the coast, to make it easier to get condenser cooling water from seawater in large volumes. Current technology has made it possible to use seawater  as  a  condenser  cooling  medium  to  save  costs  and  use  a  limited  amount  of  freshwater.  In  the condenser cooling process, the cooling water that comes out  through the outfall canal  has a significant temperature increase. On the other hand, this increase in seawater temperature can cause disturbance and damage to marine biota and the coastal environment. Therefore, it is required that the increase in seawater as cooling water for the PLTU must be within the limits of the seawater quality standards that have been set. Taking into account the environmental impact and technical requirements of the cooling capacity of the condenser, it is necessary to  make an optimization method to achieve this goal. The optimization in this paper  includes  two  interrelated  issues,  namely:  First,  the  calculation  of  the  heat  transfer  process  from outfall  seawater  naturally  to  the  surrounding  air,  with  a  maximum  temperature  delta  limit  between  the temperature of seawater before entering the condenser (at seawater intake) and after exiting. condenser (at the outfall). Second, optimizing the dimensions of the outfall canal  so that the cost of making the outfall canal is optimal. From the results of the analysis, it is obtained that the optimization results successfully combine the technical requirements in the form of an optimal outfall canal dimension and the fulfillment of the requirements for the seawater environmental quality standard threshold.
Keywords: optimization, cooling water canal, sea water environmental

## Abstrak
Sebagian besar mesin-mesin pembangkit tenaga listrik seperti PLTU berada di lokasi dekat  pantai, untuk memudahkan mendapatkan air pendingin kondensor yang berasal dari air laut dalam volume yang besar. Teknologi  saat  ini  sudah  memungkinkan  dipakainya  air  laut  sebagai  media  pendingin  kondensor  untuk menghemat biaya dan pemakaian air tawar yang jumlahnya terbatas. Dalam proses pendinginan kondensor mengakibatkan air pendingin yang keluar melalui kanal outfall mengalami kenaikan temperatur yang cukup signifikan. Di sisi yang lain, kenaikan temperatur air laut ini dapat menimbulkan gangguan dan kerusakan pada biota-biota laut dan lingkungan pesisir. Oleh karena itu, disyaratkan bahwa kenaikan air laut sebagai air  pendingin  PLTU  tersebut  harus  berada  dalam  batasan  baku  mutu  air  laut  yang  telah  ditetapkan. Memperhatikan dampak lingkungan dan persyaratan teknis kapasitas pendinginan kondensor, perlu dibuat sebuah metoda optimisasi dalam rangka mencapai tujuan tersebut. Optimisasi dalam makalah ini meliputi dua persoalan yang saling terkait, yaitu: Pertama, perhitungan proses transfer kalor dari air laut outfall secara natural  ke  udara  sekitar,  dengan  batasan  delta  temperatur  maksimum  antara  temperatur  air  laut  sebelum masuk kondensor (pada sea water intake) dengan setelah keluar kondensor (pada outfall). Kedua, optimisasi dimensi  kanal  outfall  agar  biaya  pekerjaan  pembuatan  kanal  outfall  paling  optimal.  Dari  hasil  analisis diperoleh hasil optimisasi yang berhasil memadukan antara kebutuhan persyaratan teknik berupa dimensi kanal outfall yang optimal dan pemenuhan persyaratan ambang baku mutu lingkungan air laut.
Kata kunci: optimasi, saluran air pendingin, lingkungan air laut

## 1. Pendahuluan
Saat ini dunia memasuki era elektrifikasi, di mana semua kebutuhan energi dalam kehidupan manusia, baik dalam rumah tangga, bisnis dan industri menggunakan energi  listrik sebagai  energi utamanya. Energi  listrik  menjadi pilihan karena sangat fleksibel pemanfaatannya, termasuk untuk diubah menjadi bentuk energi yang lain (energi panas, cahaya, gerak, dan lain-lain). Akibat yang terjadi kemudian adalah bahwa jumlah mesin-mesin pembangkit tenaga listrik menjadi banyak dan kapasitasnya makin membesar per unitnya. Semakin besar kapasitasnya, maka akan semakin besar kebutuhan akan air pendingin kondensor. Air pendingin condenser diperlukan dalam rangka untuk menjaga siklus pembangkit dapat berjalan kontinyu dan efisien.
Ashfania, dkk./ ROTASI, Vol. 23  No. 3  (Juli  2021) Hal. 16-25
Karena kebutuhan volume air pendingin yang sangat besar, maka banyak mesin pembangkit dibangun di tepi pantai untuk mendapatkan air pendingin dari air laut yang tersedia melimpah. Penggunaan air laut menjadi pilihan, karena tidak perlu  perlakuan  khusus  ( water  treatment )  dan langsung  bisa  digunakan  mengambil  dari  laut,  kemudian  dipompakan dengan menggunakan Cooling Water Pump (CWP) menuju kondensor untuk mendinginkan uap air keluar turbin menjadi condensate water sebelum dipanaskan dalam boiler lagi. Teknologi material terkini telah memungkinkan digunakannya air laut dalam jangka Panjang sebagai media pendingin kondensor tanpa mengubahnya terlebih dahulu menjadi air tawar. Dari sisi biaya produksi, maka penggunaan air laut sebagai media pendingin akan jauh lebuh murah jika dibandingkan jika menggunakan air tawar hasil proses distilasi air laut .

## 1.1 Prinsip Kerja PLTU
Pada pembangkit listrik skala besar seperti Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU), digunakan fludia air sebagai media transfer kalor dari energi primer bahan bakar (batubara, minyak, gas, geothermal) yang kemudian dengan mengubah fasa air menjadi uap air dapat memutar turbin-generator untuk menghasilkan energi listrik dengan menggunakan prinsip Siklus Rankine.   Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap yang secara umum digunakan di Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Sumber panas untuk siklus Rankine dapat berasal dari batubara, gas alam, minyak bumi, nuklir, biomasa dan panas matahari. Dalam siklus Rankine terdapat lima proses utama seperti yang divisualisasikan pada Gambar 1 dan 2, sebagai berikut [1]:
Proses 1-2: Fluida kerja (misalnya air) dipompa dengan Boiler Feed Pump (BFP) dari tekanan rendah menjadi tekanan tinggi. Pada tahap ini fluida kerja berfase cair sehingga hanya membutuhkan energi yang relatif kecil untuk proses pemompaan.
Proses 2-3: Air bertekanan tinggi memasuki Boiler untuk dipanaskan. Di sini air berubah fase menjadi uap jenuh. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan (isobarik). Selanjutnya uap jenuh dipanaskan lagi dalam superheater menjadi uap superpanas.
Proses 3-4: Uap jenuh selanjutnya dipanaskan lanjut dalam Superheater sehingga menjadi uap superpanas.
Proses 4-5: Uap superpanas berekspansi pada turbin sehingga menghasilkan kerja berupa putaran Turbin Uap. Proses ini menyebabkan penurunan temperatur dan tekanan uap, sehingga pada suhu turbin tingkat akhir kondensasi titik air mulai terjadi.
Proses  4-5: Uap basah memasuki  kondensor dan didinginkan sehingga semua uap berubah menjadi  fase cair. Air di- pompakan kembali (Proses 1-2).
Dengan menggunakan media air pendingin dari air laut yang dipompakan dengan Cooling Water Pump (CWP) secara kontinyu, uap ini menjadi air kondensat yang siap dipompakan kembali masuk ke boiler , sehingga membentuk siklus tertutup.
Besarnya kerja dibutuhkan pompa, panas yang diberikan boiler, kerja yang dihasilkan turbin dan panas yang dibuang pada kondensor dapat diperhitungkan dengan bantuan Tabel Enthalpy-Entropy Air-Uap air.
Gambar 1. Diagram alir proses operasi PLTU
Gambar 2. Diagram T-s siklus Rankine pada PLTU

## 1.2 Kebutuhan Air Pendingin Kondensor
Kondensor merupakan alat yang berfungsi untuk mengubah uap menjadi air. Prinsip kerja kondensor ialah proses perubahannya  dilakukan  dengan  cara  mengalirkan  uap  ke  dalam  suatu  ruangan  yang  berisi  pipa-pipa  ( tubes ).  Uap mengalir  di  luar  pipa-pipa  ( shell  side )  sedangkan  air  sebagai  pendingin  mengalir  di  dalam  pipa-pipa  (tube  side). Kondensor seperti ini disebut kondensor tipe surface (permukaan). Kebutuhan air untuk pendingin di kondensor sangat besar  sehingga  dalam  perencanaan  biasanya  sudah  diperhitungkan.  Biasanya  air  pendingin  diambil  dari  sumber  yang cukup  persediaannya,  seperti  laut,  danau  dan  sungai.  Posisi  kondensor  umumnya  terletak  di  bawah  turbin  sehingga memudahkan aliran uap keluar turbin untuk masuk kondensor karena gravitasi.
Salah satu syarat agar operasi PLTU ini dapat berjalan secara efisien adalah kebutuhan akan air pendingin kondensor dalam jumlah yang besar. Fungsi utama dari sistem air pendingin adalah menyediakan dan memasok air pendingin yang diperlukan untuk mengkondensasikan uap bekas dan drain uap di dalam kondensor.  Fungsi lainnya adalah memasok air untuk mendinginkan heat exchanger pada sistem air pendingin bantu ( auxiliary cooling water ) yang merupakan siklus pendingin tertutup.
Air pendingin utama merupakan media pendingin untuk menyerap panas laten uap bekas dari turbin yang mengalir ke  dalam  kondensor.  Tanpa  pasokan  air  pendingin  turbin  kondensasi  tidak  dapat  dioperasikan.  Sedangkan  aliran  air pendingin utama yang kurang dapat menyebabkan vakum kondensor menjadi rendah dan dapat mengakibatkan unit trip.
Sistem  air  pendingin  harus  dirancang  mampu  memenuhi  kebutuhan  operasi  unit  pembangkit  secara  kontinyu, ekonomis dan andal. Rancangan sistem air pendingin harus meliputi:
− Menjamin tersedianya air untuk keperluan operasi PLTU pada setiap waktu.
− Jumlah aliran airnya cukup untuk menghasilkan efisiensi PLTU yang optimal pada semua kondisi beban temperatur.
− Penyediaan air yang stabil pada semua kondisi tanpa perlu pengaturan
− Pemeliharaannya murah dan mudah dilakukan
− Biaya investasi dan operasinya rendah.
Jumlah  dan  temperatur  air  pendingin  yang  tersedia  akan  menentukan  vakum  kondensor  maksimum  yang  dapat dicapai. Oleh karena itu banyak PLTU yang dibangun di tepi pantai (laut) berhubungan dengan tersedianya sumber air yang tak terbatas.
Aliran uap bekas ( exhaust steam ) turbin yang masuk kondensor harus terdistribusikan sedemi-kian rupa sehingga perpindahan panas laten uap ke air pendingin berlangsung dengan optimal. Fungsi utama kondensor hanya perlu untuk mengkondensasikan uap saja, pendinginan lebih lanjut justru akan merugikan.
Jumlah panas yang dibuang ke laut atau udara sangatlah besar, tetapi kerugian panas ini menjadi berkurang apabila kapasitas unitnya makin besar. Sebagai gambaran untuk mengkondensasikan 0,45 kg uap di kondensor diperlukan air pendingin sekitar 29 kg. PLTU kapasitas 300 MW atau lebih kecil memerlukan sekitar 0,22 m3 air pendingin untuk setiap tenaga listrik yang dibangkitkan (0,22 m3/kWh). Sehingga air baku untuk PLTU Kapasitas 300 MW akan dipasok dari air  laut  demgan  jumlah  volume  air  laut  sekitar  48.600  m3/jam  (48,6  ton/jam)  untuk  sistem  air  pendingin  (Adendum AMDAL, PLTU 4 Lontar, 2015).

## 2. Material dan Metode Penelitian

## 2.1 Komponen Biologi
Komponen biologi pada air laut di Kawasan Lontar terdiri dari: biota akuatik, seperti: plankton (pitoplankton dan zooplankton), benthos dan biota laut lainnya. Plankton  merupakan organisma perairan yang mempunyai  peran sangat besar terhadap kondisi suatu perairan. Peran tersebut tidak saja berkaitan dengan fungsinya sebagai strata atau tropik dasar dari jaring makanan di perairan, tetapi juga mempunyai peran terhadap perubahan lingkungan.
Jenis-jenis biota laut lain yang kerap dijumpai di perairan sekitar PLTU, antara lain: ubur-ubur ( Aurelia spp. ), jenis- jenis  kepiting  bakau  dan  ikan  gelodok.  Ikan  gelodok  dapat  dijadikan  sebagai  indikator  kualitatif  terhadap  kondisi pencemaran  substrat  berlumpur  pada  wilayah  pasang  surut.  Jenis-jenis  ikan  yang  kerap  diperoleh  para  pemancing  di sekitar jetty, antara lain ikan kakap putih, kerapu lumpur. Di bawah jetty kerap dijumpai jenis-jenis udang kecil, kepiting.

## 2.2 Suhu Udara
Berdasarkan data Badan Meteorologi Geofisika Klas I Tangerang temperatur udara di Kabupaten Tangerang tahun 2008 – 2010 berada pada suhu 25,90 –28,50 ⁰C, maksimum terjadi pada bulan September 2009 yaitu 28,50 ⁰C dan suhu minimum pada bulan pebruari 2008 yaitu 25.90 ⁰C. rata -rata suhu udara di Kabupaten Tangerang dalam kurun waktu tahun 2008 – 2010 yaitu 27 ,50 ⁰C. Suhu rata -rata di Lontar sekitar 27  C menghasilkan kondisi udara cenderung panas dengan kelembaban tinggi karena di samping laut.

## 2.3 Kondisi Angin
Angin dominan di wilayah PLTU Lontar bertiup dari barat daya dan timur laut dengan kecepatan mulai dari 7-11 knot , dengan gambaran arah angin ( wind rose ) disajikan pada Gambar 3 di bawah ini.
Gambar 3. Mawar Angin ( Wind rose ) di wilayah PLTU Lontar 2002-2012

## 2.4 Suhu Permukaan Air
Kondisi  suhu  permukaan  air  di  lokasi  rata-rata  tahunan  berada  pada  kisaran  28,1-30,5 o C  dengan  baku  mutu berdasarkan PP No.81/2001 Kelas III suhu air permukaan = +/- 3 o C suhu udara [2].

## 2.5 Baku Mutu Lingkungan Air Laut
Sebagai bagian dari ekosistem Bumi, laut mempunyai kehidupan tersendiri yang berbeda dengan lingkungan yang ada di darat. Di dalam air laut sekitar pantai banyak kehidupan berupa biota-biota laut maupun tumbuhan. Untuk dapat menjaga keberlangsungan kehidupan biota-biota laut tersebut, telah ditetapkan ambang baku mutu lingkungan air laut dengan batasan suhu permukaan: untuk kawasan yang ada mangrove : 28-32 o C, coral : 28-30 o C dan lamun : 20-30 o C [3].

## 2.6 Pencemar Air Limbah Panas
Pencemaran air laut dapat berupa air limbah panas ( thermal pollution ), yaitu  masukan dalam jumlah besar air yang mengalami pemanasan dari satu atau sejumlah industri yang menggunakan sumber yang sama sehingga temperatur airnya melebihi  kondisi  normalnya  serta  dapat  menyebabkan  efek  merugikan  pada  kehidupan  peraia ran  [4−11]. Industri  air pendingin  merupakan  sumber  awal  panas  di  mana  pembangkit  tenaga  listrik  menggunakan  80%  airnya  untuk  air pendingin [4,12]. Luas pengaruh limbah panas tergantung pada beberapa faktor yaitu volume air limbah, temperatur air limbah,  temperatur  air  tempat  pembuangan  limbah,  arus  atau  sirkulasi  massa  air  tempat  pembuangan  limbah  panas. Limbah  panas  menyebabkan  pengaruh  baik  fisik,  kimia  maupun  biologi.  Secara fisik  berpengaruh  terhadap  densitas, viskositas,  tekanan  uap,  dan  kelarutan.  Pengaruh terhadap  densitas  dan  viskositas  berdasarkan  hukum Stokes tentang pengendapan padatan dalam medium non-turbulen seperti dirumuskan sebagai berikut [4,13]:
𝑉 𝑡 = 𝐷 2 𝑔 18𝜇 (𝜌 𝑠 − 𝜌 𝑓 ) (1)
dimana :
𝑉 𝑡 = kecepatan pengendapan (m/s) D = diameter partikel (m)
𝑔 = kecepatan gravitasi (m/s 2 )
𝜇 = viskositas dinamik (N.s/m 2 )
𝜌 𝑠 = densitas padatan (kg/m 3 )
𝜌 𝑓 = densitas cairan (kg/m 3 )
Berdasarkan persamaan tersebut dapat dilihat bahwa temperatur akan mengalami kenaikan dengan penurunan 𝜌 𝑓 dan µ. Dan kemudian 𝑉 𝑡 naik, di mana kenaikan temperatur dipengaruhi oleh lokasi dan jumlah deposit sedimen. Densitas yang  sedikit  berbeda  (0,001-0,002)  dapat  disebabkan  oleh  adanya  stratifikasi,  juga  tergantung  pada  kedalaman  dan pergerakan air yang menghambat percampuran secara vertikal ( vertical mixing ) dan transfer oksigen. Pengaruh terhadap tekanan uap yang akan naik sejalan dengan kenaikan temperatur dan mempengaruhi laju evaporasi yang akan naik sejalan dengan kenaikan tekanan uap karena adanya perbedaan tekanan uap udara dan air serta aliran udara seperti persamaan sebagai berikut [4]:
𝐹 = 𝐶𝑊 𝐿 (𝑒 𝑠 − 𝑒 𝑎 ) (2)
dimana : F
= flux evaporasi (kg/m 2 s) L = panas laten (J/kg) C = koefisien empiris evaporasi W = kecepatan angin (m/s) 𝑒 𝑠 = tekanan uap dari udara jenuh pada temperatur di permukaan air (Pa)
𝑒 𝑎 = tekanan uap lapisan udara (Pa)
Kelarutan  gas  secara  langsung  sebanding  dengan  tekanan  parsial  yang  dipengaruhi  temperatur  pada  kondisi setimbang. Perubahan temperatur menyebabkan oleh perubahan keseimbangan dinamis oksigen dalam air yang kompleks yang berhubungan dengan reaerasi atmosfir, produksi fotosintesis, difusi, mixing dan sebagainya. Pengaruh secara kimia adalah terhadap kecepatan reaksi dimana reaksi pada kondisi yang setimbang akan berubah sejalan dengan perubahan temperatur. Kecepatan reaksi akan naik sekitar dua kalinya untuk setiap kenaikan temperatur 100 o C. Banyak reaksi yang mempengaruhi kualitas air, yaitu reaksi biokimia dan sekitar pusat aktivitas mikroba. Rasa dan bau terjadi pada air yang hangat karena terjadinya penurunan kelarutan terutama gas H 2 S, SO 2 , CH 4 , SO x . Efek temperatur mempunyai dampak spesifik  sehingga  perlu  dipelajari  efeknya  terhadap  spesies  lokal  yang  penting.  Tingkat  oksigen  dan  salinitas  turut mempengaruhi  efek  tersebut.  Penurunan  oksigen  terlarut  dan  kenaikan  laju  metabolisme  dapat  berkombinasi  yang membuat  lingkungan  kurang  sesuai  bagi  kehidupan  ikan.  Temperatur  air  yang  lebih  hangat  menyebabkan  organisme perairan mengalami peningkatan laju respirasi dan peningkatan konsumsi oksigen serta lebih mudah terkena penyakit, parasit  dan  bahan  kimia  beracun.  Sedangkan  untuk  meminimalisisr  efek  panas  yang  berlebihan  terhadap  ekosistem perairan adalah dengan mengurangi penggunaan dan pembuangan listrik dan pembatasan jumlah buangan air panas ke dalam badan air yang sama, kontrol dengan dilusi, mentransfer panas dari air ke atmosfir dengan tower pendingin basah atau  kering,  pembuangan  air  panas  ke  dalam  kolam  yang  dangkal  atau  kanal  untuk  pendinginan  dan  memanfaatkan kembali ( reuse ) sebagai air pendingin ( cooling water ).
Limbah air panas yang dibuang ke perairan dapat merubah kondisi perairan yang berakibat naiknya suhu lebih tinggi dari suhu ambien level-nya (30 °C) dengan Δt sebesar 7 °C. Naiknya suhu perairan berpengaruh terhadap kelarutan oksigen dalam air. Semakin tinggi suhu air, maka kelarutan oksigen makin rendah sehingga kandungan oksigen terlarut akan kecil. Dalam  simulasi  model  dinamika  sistem  yang  dihasilkan  berdasarkan  waktu,  pada  suhu  di  pelimbahan  ( outlet )  sama dengan 37 °C dan oksigen terlarut (DO) sama dengan 7 mg/l, maka indeks keanekaragaman yang diperoleh dari simulasi sebesar 2,63. Hal ini menunjukkan kondisi perai-ran yang tercemar dengan tingkat pencemaran sedang. Kenaikan suhu di perairan menyebabkan oksigen terlarut menurun, kebutuhan oksigen bialogi (BOD) meningkat dan kebutuhan oksigen kimia  (COD)  meningkat.  Dalam  simulasi  model  dinamika  sistem  terhadap  waktu  menunjukkan  bahwa  indeks keanekaragaman yang dipengaruhi oleh aliran informasi dari DO, BOD dan COD serta adanya proses pendinginan adalah sangat  kecil, mendekati nilai  0 (nol). Hal  ini menunjuk-kan bahwa biota air yang berada di  pelimbahan (outlet) mati semua, walaupun pada waktu dilaku-kan sampling masih dapat tertangkap beberapa jenis plankton. Mengingat bahwa plankton  bersi-fat  melayang-layang,  maka  tertangkapnya  jenis  ini  diduga  karena  mendapat  limpahan  dari  saluran pembuangan.

## 2.7 Perhitungan Luas Area Evaporasi Kanal
Proses perpindahan kalor dari air laut buangan outfall yang menyerap panas dari kondensor menggunakan proses konveksi alami antara permukaan air laut di kanal dengan udara di sekelilingnya.
Laju kalor yang keluar dari air laut dapat dirumuskan pada persamaan berikut ini:
𝑄̇ = ( 𝑚̇ )( 𝑐 )(∆ 𝑇𝑠𝑤 ) = ( 𝑚̇ )(h in − h out ) (3)
dengan laju perpindahan kalor:
Q̇ = (ℎ)(𝐴) ( LMTD ) (4)
atau dapat ditulis menjadi:
𝑄̇ = (ℎ)(A)( (𝑇 1,𝑠𝑤 −𝑇 𝑐𝑎 )−(𝑇 2,𝑠𝑤 −𝑇 𝑐𝑎 ) ln ( 𝑇1,sw−𝑇𝑐𝑎 𝑇2,𝑠𝑤−𝑇𝑐𝑎 ) ) (5)
Sehingga dapat dihitung luas area permukaan air laut di kanal, dengan persamaan:
𝐴 = (Q̇)/(LMTD)(ℎ) (6)
Setelah A dapat dihitung dan panjang kanal ( L SW ) sudah ditetapkan berdasarkan kondisi lapangan, maka selanjutnya adalah tahapan penetapan lebar permukaan air di kanal, dengan persamaan:
𝑤 𝑆𝑊 = 𝐴 𝐿 𝑆𝑊 (7)

## 2.8 Optimisasi Perhitungan Area Kanal
Hasil  perhitungan lebar  permukaan  air  laut  pada kanal  ( w SW ),  menjadi  konstanta  utama  dalam  proses  optimisasi penentuan  dimensi  area  penampang  kanal.  Selain  itu  data  parameter  lainnya  yang  perlu  ditetapkan  sebelum  proses optimisasi adalah: lebar kanal sejajar permukaan tanah ( w ) dan tinggi permukaan air laut di kanal terhadap permukaan tanah (H 2) . Selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini.
Gambar 4. Bentuk penampang area kanal outfall air laut pendingin
Kriteria optimisasi adalah untuk mengurangi volume pengerukan kanal. Sistem biaya dibuat fungsi sebagai berikut:
f 2 = ( w 1 + w )( 𝐻 1 /2 ) (8)
Gambar 5. Optimisasi luas area penggalian kanal Dengan konstanta: w = 160 m, w 2 = 70 m, w 3 = 200 m dan H 2 = 40 m. Sehingga fungsi objektifnya diubah menjadi: f 2 = ( w 1 + 160)( H 1 /2) (9)
yang dapat dilihat pada Gambar 5 di atas.
Constraint luas area (bentuk trapezium), dengan ukuran maksimum 20.000 m 2 :
( w 1 + w 3 )( H 1 + H 2 +10)/2 ≤ 20.000 (10)
g 1 = ( w 1 + w 3 )( H 1 + H 2 +10)/2 – 20.000 ≤ 0 (11)
g 1 = ( w 1 + 200)( H 1 + 50)/2 – 20.000 ≤ 0 (12)
Constraint material penggalian kanal, luas penggalian kurang dari sama dengan 2 kali luas tanggul.
(2)( w 2 + 30)( H 2 +10)/2 ≤ ( w 1 + w )( H 1 /2) (13)
g 4 = (2)(70+30)( H 2 +10)/2 – ( w 1 + 160)( H 1 /2) ≤ 0 (14)
g 2 = 5000 – ( w 1 + 160)( H 1 /2) ≤ 0 (15)
Dari Gambar 3 dapat ditentukan persamaan:
tan θ = 𝐻 1 𝑤−𝑤1 2 = 𝐻 2 +1 𝑤2−3 2 = 𝐻 1 +𝐻 2 +1 𝑤3−𝑤1 2 (16)
h 1 = 𝐻 1 𝑤−𝑤 1 − 𝐻 2 +10 𝑤 2 −30 = 0 (17)
h 1 = 𝐻 1 160−𝑤 1 − 5 4 = 0 (18)
h 2 = 𝐻 1 𝑤−𝑤 1 − 𝐻 1 +𝐻 2 +10 𝑤 3 −𝑤 1 = 0 (19)
h 2 = 𝐻 1 160−𝑤 1 − 𝐻 1 +50 200−𝑤 1 = 0 (20)
Semua variabel desain harus positif sehingga:
g 3 = − w 1 ≤ 0 (21)
g 4 = − H 1 ≤ 0 (22)

## 3.   Rumusan Masalah
Dengan adanya penambahan pembangkit baru melalui Proyek PLTU #4 Lontar Extension, maka kapasitas terpasang total seluruh pembangkit yang ada di Lontar adalah 4 X 315 MW atau 1.260 MW. Terkait dengan penambahan kapasitas maka kebutuhan volume air pendingin maksimum juga makin besar menjadi 4 X 48.6 ton/jam = 194.4 ton/jam. Hal ini harus diikuti dengan penambahan dimensi cooling water outfall canal, dalam rangka agar proses pelepasan panas dari air pendingin ke udara secara natural dapat berlangsung dengan baik. Dan akhirnya selisih temperatur air laut di ujung outfall maksimal 2 o C di banding air laut yang masuk ke water intake. Dalam perancangan CW outfall canal ini, perlu dilakukan optimisasi dengan dua tujuan:
a. Berapa dimensi lebar kanal outfall agar kapasitas panas air laut buangan outfall dapat diserap maksimal ke udara ketika air buangan sampai di ujung kanal.
b. Proses  optimisasi  untuk  penentuan  dimensi  penampang  area  dari outfall  canal ,  sehingga  diperoleh  nilai  optimal volume pengerukan kanal dalam rangka menghemat biaya pelaksanaan

## 4.   Hasil dan Pembahasan
Sebelum memulai proses perhitungan, ditetapkan beberapa asumsi pada proses perhitungan luas area permukaan air laut di kanal, sebagai berikut:
a. Distribusi  temperatur  pada  aliran  air  laut  dianggap  konstan,  sehingga  temperatur  dasar  aliran  sama  dengan temperatur permukaan aliran air laut.
b. Angka konstanta pengganti diasumsikan berdasarkan data dari journal paper.
c. Transfer kalor yang terjadi diasumsikan dengan temperatur udara selalu konstan

## 4.1 Data-data Parameter Operasi
Parameter operasi yang berkaitan dengan perancangan dimensi kanal outfall air laut dapat dilihat pada Gambar 6 dan Tabel 1 di bawah ini.
Gambar 6. Diagram parameter operasi kondensor pada salah satu PLTU Lontar
Tabel 1. Data parameter operasi kondenser
Laju massa air laut keluar Condenser #1 15.128 kg/s Suhu air laut keluar Condenser #1 36,37 °C Laju massa air laut keluar Condenser #2 12.625 kg/s Suhu air laut keluar Condenser #2 36,37 °C Laju massa air laut keluar Condenser #3 13.394 kg/s Suhu air laut keluar Condenser #3 36,37 °C Suhu air laut total 34,28 °C Suhu air laut pendingin sampai laut 28,68°C ≤ T2, 𝑠𝑤 ≤30,68°C Laju Massa Air Laut, Total 41.147 kg/s Salinitas (≈20%) 19-21% Densitas 1.020kg/m 3 Kapasitas kalor 4,010kJ/kg.K Suhu udara pendingin masuk T 1,ca = 28 °C Laju kalor dengan Konveksi Bebas, Koefisien laju kalor 750W/(m 2 K)
Jika diselesaikan dengan menggunakan metode grafis, maka hasilnya dapat dilihat pada Gambar 7 di bawah ini.
Gambar 7. Solusi optimisasi dengan metode grafis
Prakiraan hasil fungsi objektif dapat dilihat pada Gambar 8 di bawah ini.
Gambar 8. Prakiraan hasil fungsi objektif
Masukkan 2 Titik ke Dalam Fungsi Objektif:
f 2 = ( w 1 + 160)( H 1 /2) (9)
Dengan w 1 = 8,944 dan H 1 = 8,82, maka setelah dimasukkan ke dalam persamaan fungsi objektif hasilnya menjadi:
f 2 = (89,44 + 160)(88,2/2) = 11.000,304 ≈ 11.000 m 2
Dengan w 1 = 132,665 dan H 1 = 34,168, maka setelah dimasukkan ke dalam persamaan fungsi objektif, diperoleh hasil sebagai berikut:
f 2 = (132,665 + 160)(34,168/2) = 4.999,89 ≈ 5000 m 2
Dari kedua hasil perhitungan di atas, maka untuk meminimalisasi volume tanah yang digali, didapatkan dengan ukuran minimum trapezium penggalian sebesar 5.000 m 2 .

## 5. Kesimpulan
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perhitungan perpindahan kalor air laut buangan outfall ke udara diperoleh luas area permukaan air laut di kanal sebesar: m 2 , dengan Panjang m dan lebar m. Kemudian dari hasil proses optimisasi perancangan dimensi luas are penampang  kanal,  diperoleh  hasil  perhitungan  luas  area  sebesar  m 2 ,  dengan  total  volume  pengerukan  tanah  paling optimum sebesar m 3 .

## 5.2 Saran
Hasil  perhitungan  dengan  metode  optimisasi  ini dapat  diaplikasikan  untuk  memeriksa  ulang  dimensi  penampang kanal outfall pada PLTU-PLTU lainnya terkait dengan perubahan kondisi lingkungan sekitarnya. Tujuannya adalah agar kondisi temperatur air laut di ujung kanal memenuhi baku mutu lingkungan air laut, yang pada akhirnya dapat menjaga keberlangsungan lingkungan hidup di laut sekitar PLTU.

## Daftar Pustaka
[1] Reynolds, William C., and Perkins, Henry Craw-ford, 1977, Engineering Thermodynamics, McGraw-Hill.
[2] Uni Lab Perdana, 2014, Hasil Analisis Suhu Permukaan Air di Perairan Lontar, Kabupaten Tangerang.
[3] KMNLH, Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.51 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Laut, 2004.
[4] Neves, R. dan Lourenco, S., 1996, Thermal Pollu-tion. http://www.Cape.canterbury.ac.Nz/ archive/THERMAL/tte1.htm
[5] Anonimous, 2000, General Environmental Multi-lingual Thesaurus (GEMET), http// www.gemet.com
[6] ______, 2001, Explosive Dictionary (Defi-nitions of Technical Terms),
[7] Ratterman, Gretchen, 2003, The Thermal Pollu-tion of Water. http://outreach.ecology uga.edu/watershed/ thermal/htm.
[8] http://www.willamette.edu/~ecaruso/thermal.htm
[9] http://projects.ghostwhell.com/dictionary
[10]  http://MathInScience.info
[11]  ______, 2004, Thermal Pollution,
[12]  Kristanto, Philip, 2002, Ekologi Industri, LPPM Univ. Kristen Petra Surabaya & Andi Yogyakarta.
[13]  Tchobanoglous, G dan Burton, F.L., 1991. Waste-Water Engineering: Treatment, Disposal and Reuse. McGraw- Hill. New York. USA.
[14]  ______, 1996, Model Pencemaran Limbah Air Panas Pembangkit Listrik Tenaga Uap Tambak Lorok di Kolam Pelabuhan Tan-jung Emas Semarang, Tesis-Universitas Indonesia.
[15] Huboyo, H.S., Zaman, B., Analisis Sebaran Temperatur dan Salinitas Air Limbah PLTU-PLTGU Berdasarkan Sistem Pe-metaan Spasial (Studi Kasus: PLTU-PLTGU Tambaklorok Semarang), Jurnal Persipitasi Volume 3 No.2, 2007.
[16]  PT PLN (Persero), Adendum Analisa Dampak Lingkungan Hidup - Rencana Pengemba-ngan Unit 4 (300- 400MW) PLTU 3 Banten di Kabupaten Tangerang Provinsi Banten, 2015.