Abstrak—Co-firing  adalah  proses  pembakaran  dengan  dua jenis  bahan  bakar  yang  berbeda  untuk  mengurangi  emisi  gas buang. Penelitian ini menggunakan software Cycle  Tempo 5.0 dengan objek penelitian PLTU 400 MW dengan batubara HHV 4200  kcal/kg  dan  pembebanan  100%,  75%,  50%,  30%. Biomassa yang digunakan adalah tongkol jagung karena tidak adanya sulfur, dengan rasio campuran batubara dan biomassa 0%,  1%,  2,5%,  5%,  7,5%,  dan  10%.  Dalam  penelitian  ini, dilakukan  analisis  terhadap  Daya  Pemakaian  Sendiri  (DPS), Net Plant Heat Rate, Efisiensi Boiler, dan ekonomi pembangkit. Hasil  menunjukkan  peningkatan  DPS  seiring  dengan peningkatan  rasio  co-firing.  Pada  pembebanan  100%,  DPS meningkat dari 12.774,972 kW menjadi 12.861,25 kW saat co- firing 10%. Terjadi penurunan efisiensi termal dan peningkatan Net  Plant  Heat  Rate  (NPHR).  Efisiensi  dan  NPHR  pada pembebanan  100%  batubara  adalah  36,21%  dan  2609,77 kcal/kWh,  sedangkan  pada  co-firing  90%  batubara  dan  10% biomassa,  nilai  tersebut  menjadi  36,158%  dan  2612,96 kcal/kWh. Meskipun efisiensi menurun dan Net Plant Heat Rate meningkat,  penggunaan  co-firing  dengan  biomassa  tongkol jagung  dapat  menghemat  biaya  bahan  bakar  karena  harga biomassa  lebih  rendah  daripada  batubara.  Penggunaan  rasio 90%  batubara  dan  10%  biomassa  dapat  menghemat  biaya sekitar Rp9.856.253.665 per bulan. Studi ini juga memberikan gambaran tentang performa dan dampak ekonomi pembangkit tersebut.
Kata Kunci—Biomassa, Co-firing, PLTU, Tongkol Jagung.

## I. PENDAHULUAN
NERGI  merupakan  kebutuhan  penting  bagi  manusia dalam  memenuhi  segala  kebutuhannya.  Di  Indonesia, sebagian  besar  energi  yang  digunakan  berasal  dari  sumber energi  fosil  seperti  batubara,  minyak  bumi,  dan  gas  alam. Namun, sumber-sumber energi fosil ini tidak terbarukan dan akan semakin habis seiring  berjalannya waktu. Oleh karena itu,  diperlukan  penggunaan  energi  yang  efektif  dan  efisien tanpa mengurangi permintaan akan energi.
Indonesia  memiliki  komitmen  internasional  dalam menahan  laju  pemanasan  global  dengan  target  penurunan emisi  Gas  Rumah  Kaca  (GRK).  Target  penurunan  emisi Indonesia adalah sebesar 29% dengan usaha sendiri dan 41% dengan dukungan internasional. Pada tahun 2022, Indonesia menaikkan target pengurangan emisi menjadi 31,89% dengan usaha  sendiri  dan  43,20%  dengan  bantuan  internasional hingga  tahun  2030.  Seluruh  sektor  industri  dituntut  untuk berinovasi  dalam  mewujudkan  target  transisi  energi  bersih ini.
Salah satu upaya yang dilakukan untuk mengurangi emisi gas  rumah  kaca  di  Indonesia  adalah  program  co-firing biomassa.  Biomassa  merupakan  sumber  energi  yang  dapat diolah  dari  berbagai  bahan  seperti  tandan  kosong  kelapa sawit,  sekam  padi,  dan  tongkol  jagung.  Biomassa  dapat
digunakan  sebagai  bahan  bakar  untuk  menghasilkan  listrik dan  panas.  Co-firing  biomassa  telah  dilakukan  di  beberapa pembangkit listrik di Indonesia yang menggunakan batubara sebagai bahan bakar.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan  efisiensi penggunaan bahan bakar, mengurangi emisi gas rumah kaca, dan  meningkatkan  ketersediaan  listrik  di  daerah  terpencil melalui metode co-firing biomassa, khususnya menggunakan tongkol  jagung  sebagai  salah  satu  bahan  bakar  untuk Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dengan variasi rasio co-firing.  Penelitian  ini  menggunakan  PLTU  400  MW sebagai  objek  penelitian  dan  perangkat  lunak  Cycle-Tempo 5.0 untuk melakukan simulasi.
Rumusan masalah penelitian ini meliputi perubahan daya pemakaian sendiri pada PLTU sebelum dan setelah co-firing,

## Simulasi Cycle Tempo 5.0 Dampak Variasi Rasio Co-Firing Batubara dan Biomassa Jenis Tongkol Jagung terhadap Performa PLTU 400 MW
Gemilang Figo Arisandi dan Ary Bachtiar Krishna Putra Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
E-mail : arybach@me.its.ac.id
E
pengaruh variasi rasio co-firing terhadap efisiensi dan NPHR (Net  Plant  Heat  Rate)  pada  PLTU,  serta  pengaruh  co-firing terhadap  ekonomi  pembangkit  setelah  dilakukan  co-firing. Penelitian  ini  memiliki  batasan  dan  asumsi  tertentu,  seperti analisis berdasarkan data desain heat balance diagram PLTU 400  MW,  penggunaan  batubara  dengan  nilai  HHV  4200 kcal/kg, dan simulasi yang dilakukan dengan kondisi steady state.

## II. URAIAN PENELITIAN
Prosedur  penelitian  ini  terdiri  dari  beberapa  tahapan. Pertama,  dilakukan  studi  literatur  untuk  mempelajari penelitian terdahulu, jurnal, tesis, dan objek penelitian yang relevan dengan bahan bakar, pembangkit listrik, termodinamika,  dan  pembakaran  pada  Pembangkit  Listrik Tenaga  Uap  (PLTU),  serta  implementasi  Cycle-Tempo dalam pembuatan model pembangkit.
Selanjutnya, dilakukan pengambilan data yang diperlukan untuk  penelitian  ini,  termasuk  heat  balance  diagram  dan komposisi  bahan  bakar.  Data  yang  diambil  meliputi komponen-komponen  PLTU  400  MW,  seperti  kondenser, pemanas  tekanan  rendah  ( low  pressure  heater ),  deaerator, pemanas tekanan tinggi ( high pressure heater ), boiler, turbin tekanan  tinggi  ( high  pressure  turbine ),  turbin  tekanan menengah  ( intermediate  pressure  turbine ),  dan  turbin tekanan  rendah  ( low  pressure  turbine ).  Bahan  bakar  yang digunakan oleh PLTU ini adalah batubara dengan nilai kalor tertentu ( Higher Heating Value/HHV) sebesar 4200 kcal/kg. Kemudian,  dilakukan  pembuatan  baseline  pada  perangkat lunak Cycle-Tempo sesuai dengan heat balance diagram yang diperoleh  dari  objek  penelitian.  Setelah  itu,  Cycle-Tempo dijalankan,  dan  apabila  tidak  ada  error  atau  peringatan
(warning)  yang  muncul,  dilakukan  validasi  hasil  simulasi dengan  model  PLTU  yang  ada  di  Cycle-Tempo.  Validasi dilakukan  dengan  membandingkan  hasil  simulasi  dengan kondisi  eksisting  pada  parameter  suhu,  tekanan,  laju  aliran massa,  dan  entalpi.  Jika  deviasi  antara  hasil  simulasi  dan kondisi  eksisting  kurang  dari  5%,  maka  model  pada  Cycle- Tempo dapat digunakan untuk melakukan variasi.
Variasinya  adalah  mengubah  komposisi  bahan  bakar dengan  mencampurkan  batubara  bernilai  4200  kcal/kg dengan  biomassa  jenis  tongkol  jagung.  Rasio  campuran biomassa tongkol jagung yang digunakan adalah 1%, 2,5%, 5%,  7,5%,  dan  10%  dari  total  laju  aliran  massa  yang dibutuhkan oleh PLTU. Selanjutnya, dilakukan pengambilan data  heat  balance  diagram  pada  pembebanan  100%,  75%, 50%, dan 30%.
Hasil simulasi dianalisis dalam bentuk grafik untuk dapat dianalisis  dan  dibahas,  yaitu  terlihat  pada  Gambar  1. Terakhir,  penelitian  ini  diakhiri  dengan  pembuatan kesimpulan  berdasarkan  rumusan  masalah  dan  tujuan penelitian yang telah ditetapkan. Untuk melakukan co-firing, diperlukan dua jenis bahan bakar yang berbeda.
Dalam penelitian ini, bahan bakar menggunakan batubara tipe LRC dengan nilai HHV 4200 kcal/kg dan biomassa jenis tongkol jagung (corn cob). Kedua bahan bakar ini memiliki kandungan  yang  berbeda,  proximate  dan  ultimate  analysis yang  berbeda  membutuhkan  perhitungan  rasio  agar  dapat ternilai  hasil  akhir  pencampurannya.  Pencampuran  ini diasumsikan  dengan  tidak  adanya  reaksi  tambahan  pada prosesnya.  Contohnya,  ketika  menggunakan  rasio  co-firing batubara  sebesar  95%  dan  5%  lainnya  adalah  biomassa. Untuk  menghitung  nilai  kandungan  setiap  unsur  yang  ada pada ultimate analysis dilakukan perhitungannya pada Tabel 1 [1].
Tabel 1.
Komposisi Bahan Bakar yang Digunakan pada Simulasi
Parameter Batubara Tongkol Jagung Unit Proximate Analysis Total Moisture 35,22 7,52 %wt Ash Content 2,87 2,45 %wt Volatile Matter 31,69 71,16 %wt Fixed Carbon 30,21 17,86 %wt HHV 4200 4149,13 kcal/kg Ultimate Analysis Carbon 44,1 44,58 %wt Hidrogen 3,04 4,91 %wt Oxygen 13,98 40,18 %wt Nitrogen 0,68 0,36 %wt Sulfur 0,11 0,00 %wt HGI 45 <32 -
Tabel 2. Komposisi Bahan Bakar Setelah Dilakukan Pencampuran Bahan Bakar Comp. Rasio
1% TJ + 99% BB 2,5% TJ +
97,5%
BB 5% TJ + 95% BB 7,5% TJ +
92,5% BB 10% TJ + 90% BB C 44,10 44,11 44,12 44,14 44,15 H 3,06 3,09 3,13 3,18 3,23 O 14,24 14,64 15,29 15,95 16,60 N 0,68 0,67 0,66 0,66 0,65 S 0,11 0,11 0,10 0,10 0,10 H2O 34,94 34,53 33,84 33,14 32,45 Ash 2,87 2,86 2,85 2,84 2,83 Total 100 100 100 100 100 HHV 4199,4 4198,7 4197,4 4196,1 4194,9
Gambar 2. Hasil simulasi baseline cycl PLTU 400 MW.
Tabel 3.
Validasi Perhitungan Manual dengan Simulasi Cycle Tempo 5.0 Parameter Perhitungan Manual Cycle Tempo Deviasi Unit W HPT 115057,57 115340,54 0,25% kW W IPT 111699,5 111464,09 0,21% kW W LPT 181313,79 181555,42 0,13% kW Qfuel 1175879 1175879 0,00% kW Thermal Efficiency 36,2 35,04 3,29% % NPHR 2613,3 2596,6 0,64% Kcal/kWh Daya Pemakaian Sendiri 12774,9716 12774,65 0,00% kW
𝐶  →  99% (%𝑤𝑡, 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎)   +  1% (%𝑤𝑡𝐶, 𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎)
𝐶  →  0,99(40,83)  +  0,01(45,01)

## 𝐶  →  40,87%𝑤𝑡 (𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎)
Perhitungan  Tabel  1  menyimpulkan  bahwa  ketika dilakukan  co-firing  dengan  pencampuran  antara  40,83%wt per 100 kg batubara dengan 45,01%wt per 100 kg biomassa akan  menghasilkan  campuran  bahan  bakar  dengan kandungan karbon yang baru sebesar 40,87%wt per 100 kg bahan  bakar  campuran.  Untuk  menghitung  unsur  yang lainnya  dalam  ultimate  analysis,  dilakukan  metode perhitungan yang sama (Tabel 2).

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar  2  merupakan  data  hasil  simulasi  permodelan pembangkit pada perangkat lunak Cycle Tempo.

## A. Analisis Kebutuhan Udara Pada Bahan Bakar
Berikut  ini  adalah  reaksi  pembakaran  pada  kondisi perhitungan menggunakan bahan bakar 100% batubara yang digunakan pada objek penelitian PLTU 400 MW.
3,675𝐶 + 1,52𝐻 + 0,437𝑂 + 0,049𝑁 + 0,003𝑆 + 𝑎(𝑂 2 + 3,76𝑁 2 ) + 𝑎𝑠ℎ → 𝑏𝐶𝑂 2 + 𝑐𝐻 2 𝑂 + 𝑑 + 𝑆𝑂 2 + 𝑒𝑁 2 + 𝑎𝑠ℎ
Berdasarkan reaksi  di  atas, berikut ini adalah hasil setiap koefisien  untuk  setiap  unsur  yang  ada  dalam  kandungan bahan bakar.
Carbon
𝐶 → 𝑏 = 3,675

## Hidrogen
𝐻 → 1,52  = 2𝑐 𝑐 = 0,76

## Sulfur
𝑆 → 𝑑 = 0,003

## Oksigen
𝑂 → 0,437 + 2𝑎 = 2𝑏 + 𝑐 + 2𝑑
𝑎 = 2(3,675) + 0,76 + 2(0,003) − 0,437
2
𝑎 = 3,840
Nitrogen
Gambar 3. Laju alir massa udara pada co-firing dengan kondisi TMCR
100%.
Gambar 4. Laju alir massa bahan bakar pada co-firing dengan kondisi
TMCR 100%.
Gambar 5. Daya pemakaian sendiri terhadap rasio co-firing.
Gambar 6. Efisiensi boiler terhadap rasio co-firing.
Gambar  7.  Nilai  efisiensi  termal  dan  NPHR  terhadap  rasio  co-firing pada TMCR 100%.
Gambar  8.  Biaya  bahan  bakar  per  bulan  dan  penghematan  terhadap rasio co-firing pada TMCR 100%.
𝑁 → 0,049 + 𝑎(3,76) = 2𝑒 𝑒 = 7,225
Berdasarkan  perhitungan  di  atas,  dapat  dilihat  bahwa kebutuhan 𝑂 2 pada  reaksi  adalah  sebesar  3,840  kmol. Berikutnya  adalah  perhitungan  kebutuhan  udaha  teoritis ( theoritical  air) dengan  cara  mengasumsikan  1  kmol  udara mengandung 0,2097 kmol 𝑂 2 .
𝑇ℎ𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐴𝑖𝑟 = (3,840 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑂 2 ) ( 1 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑖𝑟 0,2097 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑂 2 )

## 𝑇ℎ𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝐴𝑖𝑟 = 18,31 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑖𝑟 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑓𝑢𝑒𝑙
Selanjutnya, dilakukan perhitungan udara kering ( dry air) dengan mengasumsikan massa molar udara sebesar 28,97 kg udara/kmol udara.
𝐷𝑟𝑦 𝐴𝑖𝑟 = (18,31 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑖𝑟 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑓𝑢𝑒𝑙 ) (28,97 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑖𝑟 )
𝐷𝑟𝑦 𝐴𝑖𝑟 = 530,49 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟 100 𝑘𝑔 𝑓𝑢𝑒𝑙
𝐸𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠 𝐴𝑖𝑟 = 16% 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑟𝑦 𝐴𝑖𝑟 = 530,49 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟
100 𝑘𝑔 𝑓𝑢𝑒𝑙 (1 +  16%)
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑟𝑦 𝐴𝑖𝑟 = 610,1 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟 𝑘𝑔 𝑓𝑢𝑒𝑙
Lalu,  perhitungan  Kebutuhan  Udara  Aktual  ( Actual  Air Supplied) dengan  kondisi  udara  pada  temperatur  30  derajat celcius  dengan  mempunyai relative  humidity sebesar  80%, mempunyai nilai absolute humidity sebesar 0,0216.
𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑈𝑑𝑎𝑟𝑎 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 610,1 𝑘𝑔𝑎𝑖𝑟 𝑘𝑔 𝑓𝑢𝑒𝑙 (1 + 0,0216) 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑈𝑑𝑎𝑟𝑎 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 =  623,2 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟 100 𝑘𝑔 𝑓𝑢𝑒𝑙
𝐴𝐹𝑅 = 6,23 𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟
𝑘𝑔 𝑓𝑢𝑒𝑙

## B. Perhitungan Daya Pemakaian Sendiri
Selanjutnya,  untuk  menentukkan  daya  setiap  komponen, dilakukan perhitungan tingkat keadaan entalpi menggunakan termodinamika  berdasarkan  data  temperatur  dan  tekanan yang diketahui.
1) Condensate Cooling Water Pump
𝑚̇ 2 = 11063 𝑘𝑔/𝑠
(𝑃 2 , 𝑇 2 )ℎ 2 = 122,29 𝑘𝑗/𝑘𝑔 (𝑃 52 , 𝑇 52 )ℎ 52 =  122,45 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑊̇ 𝐶𝐶𝑊𝑃 = 𝑚̇ 2 (ℎ 52 − ℎ 2 )
𝑊̇ 𝐶𝐶𝑊𝑃 = 11063,047 𝑘𝑔 𝑠 (122,45 − 122,29) 𝑘𝐽 𝑘𝑔
𝑊̇ 𝐶𝐶𝑊𝑃 = 1750,1552 𝑘𝑊
2) Condensate Extraction Pump
𝑚̇ 3 =  251, 616 𝑘𝑔/𝑠
(𝑃 3 , 𝑇 3 )ℎ 3 = 175,13 𝑘𝑗/𝑘𝑔 (𝑃 3 , 𝑇 3 )ℎ 4 =  178,38 𝑘𝐽/𝑘𝑔
𝑊̇ 𝐶𝐸𝑃 = 𝑚̇ 3 (ℎ 4 − ℎ 3 ) 𝑊̇ 𝐶𝐸𝑃 = 251,616 𝑘𝑔 𝑠 (178,38 − 175,13) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑊̇ 𝐶𝐸𝑃 = 817,752 𝑘𝑊
3) Boiler Feed Pump
𝑚̇ 8 =  319,172 𝑘𝑔/𝑠
(𝑃 8 , 𝑇 8 )ℎ 8 = 649,20 𝑘𝑗/𝑘𝑔 (𝑃 8 , 𝑇 8 )ℎ 9 =  662,02 𝑘𝐽/𝑘𝑔
𝑊̇ 𝐵𝐹𝑃 = 𝑚̇ 8 (ℎ 9 − ℎ 8 ) 𝑊̇ 𝐵𝐹𝑃 = 319,172 𝑘𝑔 𝑠 (662,02 − 649,20) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑊̇ 𝐵𝐹𝑃 =  4091,78 𝑘𝑊
4) Primary Air Fan
𝑚̇ 46 =   134,93 𝑘𝑔/𝑠
(𝑃 26 , 𝑇 26 )ℎ 26 =   −157,13 𝑘𝑗/𝑘𝑔 (𝑃 26 , 𝑇 26 )ℎ 26 =   −151,04 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑊̇ 𝑃𝐴𝐹 = 𝑚̇ 26 (ℎ 46 − ℎ 26 )
Gambar 9. Biaya produksi listrik terhadap rasio co-firing.
𝑊̇ 𝑃𝐴𝐹 = 134,93 𝑘𝑔 𝑠 (−151,04 − (−157,13)) 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑊̇ 𝑃𝐴𝐹 =  822,89 𝑘𝑊
5) Secondary Air Fan
𝑚̇ 49 =  347, 110 𝑘𝑔/𝑠 (𝑃 49 , 𝑇 49 )ℎ 49 = −157,13 𝑘𝑗/𝑘𝑔 (𝑃 50 , 𝑇 50 )ℎ 50 =   −155, 64 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑊̇ 𝑆𝐴𝐹 = 𝑚̇ 49 (ℎ 50 − ℎ 49 ) 𝑊̇ 𝑆𝐴𝐹 = 347,110 𝑘𝑔 𝑠 (−155,64 − (−157,13)) 𝑘𝐽 𝑘𝑔
𝑊̇ 𝑆𝐴𝐹 =  517,19 𝑘𝑊
6) Induced Draft Fan
𝑚̇ 24 =  548,91 𝑘𝑔/𝑠 (𝑃 24 , 𝑇 24 )ℎ 24 =   −2888,83 𝑘𝑗/𝑘𝑔 (𝑃 51 , 𝑇 51 )ℎ 51 = −2884,48 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑊̇ 𝐼𝐷𝐹 = 𝑚̇ 24 (ℎ 51 − ℎ 24 ) 𝑊̇ 𝐼𝐷𝐹 = 548,91 𝑘𝑔 𝑠 (−2994,48 − (−2888,83)) 𝑘𝐽 𝑘𝑔
𝑊̇ 𝐼𝐷𝐹 = 2387,75 𝑘𝑊
7) Pulverizer
𝑚̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 = 66,87 𝑘𝑔 𝑠 = 240,732 𝑆𝑇𝑃𝐻
𝑋 𝑓 = 1600 𝜇𝑚 𝑋 𝑝 = 100 𝜇𝑚 𝐻𝐺𝐼 =  45
𝑊̇ 𝑝𝑢𝑙𝑣𝑒𝑟𝑖𝑧𝑒𝑟 = 𝑚̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 ( 511 𝐻𝐺𝐼 0,96 ) ( 10 √𝑋 𝑝 − 10 √𝑋 𝑓 ) 𝑊̇ 𝑝𝑢𝑙𝑣𝑒𝑟𝑖𝑧𝑒𝑟 = 240,732 ( 511 45 0,96 ) ( 10 √100 − 10 √1600 ) 𝑊̇ 𝑝𝑢𝑙𝑣𝑒𝑟𝑖𝑧𝑒𝑟 = 2471,45 𝑘𝑊

## C. Perhitungan Daya yang Dihasilkan Turbin
Perhitungan daya yang dihasilkan turbin meliputi sebagai berikut:
1) High Pressure Turbine (HPT)
Menghitung entalpi pada setiap keadaan pada HP Turbine.
𝑚̇ 18 = 319,172 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 28 = 288,043 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 35 = 31,129 𝑘𝑔/𝑠 (𝑃 18 , 𝑇 18 ) ℎ 18 = 3395 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 28 , 𝑇 28 )ℎ 28 = 3035 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 35 , 𝑇 35 )ℎ 35 = 3030 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑊̇ 𝐻𝑃𝑇 =   𝑚̇ 18 (ℎ 18 − ℎ 28 ) + 𝑚̇ 35 (ℎ 28 − ℎ 35 ) 𝑊̇ 𝐻𝑃𝑇 = 319,172 𝑘𝑔 𝑠 (3395 𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 3035 𝑘𝐽 𝑘𝑔 ) + 31,129 𝑘𝑔 𝑠 (3035 𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 3030 𝑘𝐽 𝑘𝑔 )
𝑊̇ 𝐻𝑃𝑇 = 115057,565 𝑘𝑊
2) Intermediate Pressure Turbine (IPT)
𝑚̇ 43 = 288,043 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 36 = 19,051 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 37 = 4,7 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 42 = 264,293 𝑘𝑔/𝑠
(𝑃 43 , 𝑇 43 )ℎ 43 = 3535 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 36 , 𝑇 36 )ℎ 36 = 3303 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 37 , 𝑇 37 )ℎ 37 = 3090 𝑘𝐽/𝑘𝑔
(𝑃 42 , 𝑇 42 )ℎ 42 = 3137 𝑘𝐽/𝑘𝑔
𝑊̇ 𝐼𝑃𝑇 = 𝑚̇ 43 (ℎ 43 − ℎ 36 ) + (𝑚̇ 43 − 𝑚̇ 36 )(ℎ 36 − ℎ 37 ) + (𝑚̇ 43 − 𝑚̇ 36 − 𝑚̇ 37 )(ℎ 37 − ℎ 42 ) 𝑊̇ 𝐼𝑃𝑇 = 111699,501 𝑘𝑊
3) Low Pressure Turbine (LPT)
𝑚̇ 42 = 264,293 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 38 = 12,677 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 39 = 8,757 𝑘𝑔/𝑠
𝑚̇ 40 = 10,217 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 41 = 15,849 𝑘𝑔/𝑠
(𝑃 42 , 𝑇 42 )ℎ 42 = 3137 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 38 , 𝑇 38 )ℎ 38 = 2985 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 39 , 𝑇 39 )ℎ 39 = 2880 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 40 , 𝑇 40 )ℎ 40 = 2768 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 43 , 𝑇 43 )ℎ 41 = 2633 𝑘𝐽/𝑘𝑔 (𝑃 34 , 𝑇 34 )ℎ 34 = 2374 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑊̇ 𝐿𝑃𝑇 = 𝑚̇ 42 (ℎ 42 − ℎ 38 ) + (𝑚̇ 42 − 𝑚̇ 38 )(ℎ 38 − ℎ 39 ) + (𝑚̇ 42 − 𝑚̇ 38 − 𝑚̇ 39 )(ℎ 39 − ℎ 40 ) + (𝑚̇ 42 − 𝑚̇ 38 − 𝑚̇ 39 − 𝑚̇ 40 )(ℎ 40 − ℎ 41 ) + (𝑚̇ 42 − 𝑚̇ 38 − 𝑚̇ 39 − 𝑚̇ 40 − 𝑚̇ 41 )(ℎ 41 − ℎ 34 ) 𝑊̇ 𝐿𝑃𝑇 = 181313,794 𝑘𝑊

## D. Perhitungan Performa Boiler

## Perhitungan performa boiler meliputi:

## 1) Perhitungan Q boiler
𝑄̇ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄 𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 + 𝑄̇ 𝑟𝑒ℎ𝑒𝑎𝑡𝑒𝑟 ̇
𝑄̇ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑚̇ 𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 (ℎ 18 − ℎ 12 ) + 𝑚̇ 𝑟𝑒ℎ𝑒𝑎𝑡𝑒𝑟 (ℎ 43 − ℎ 28 ) 𝑄̇ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 319,172 𝑘𝑔 𝑠 (3396 𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 1086 𝑘𝐽 𝑘𝑔 ) + 288,043 𝑘𝑔 𝑠 (3535 𝑘𝐽 𝑘𝑔 − 3035 𝑘𝐽 𝑘𝑔 ) 𝑄̇ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1069920 𝑘𝑊
2) Perhitungan Q bahan bakar
𝑄̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 = 𝑚̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝐻𝐻𝑉 𝑓𝑢𝑒𝑙
𝑄̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 = 66,87 𝑘𝑔 𝑠 17584,55 𝑘𝐽 𝑘𝑔
𝑄̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 = 1175879 𝑘𝑊
3) Perhitungan Efisiensi Boiler
𝜂 𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 = 𝑄̇ 𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟
𝑄̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝜂 𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 = 1069920,0 𝑘𝑊
1175879 𝑘𝑊 𝑥 100%
𝜂 𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 = 82,352 %

## E. Perhitungan Performa PLTU 400 MW
Perhitungan performa PLTU 400 MW meliputi:
1) Perhitungan Gross Power
𝑊̇ 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑠 =   𝑊̇ 𝐻𝑃𝑇 + 𝑊̇ 𝐼𝑃𝑇 + 𝑊̇ 𝐿𝑃𝑇
𝑊̇ 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑠 = 115057,565 𝑘𝑊 + 111699,501 𝑘𝑊
+ 181313,794 𝑘𝑊
𝑊̇ 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑠 = 399909,443 𝑘𝑊 = 399909,443 𝑀𝑊
2) Perhitungan Auxiliary Power (Daya Pemakaian Sendiri)
𝑊̇ 𝑎𝑢𝑥𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟𝑦 = 𝑊̇ 𝐶𝐶𝑊𝑃 + 𝑊̇ 𝐶𝐸𝑃 + 𝑊̇ 𝐵𝐹𝑃 + 𝑊̇ 𝑃𝐴𝐹 + 𝑊̇ 𝑆𝐴𝐹 + 𝑊̇ 𝐼𝐷𝐹 + 𝑊̇ 𝑃𝑈𝐿𝑉𝐸𝑅𝐼𝑍𝐸𝑅
𝑊̇ 𝑎𝑢𝑥𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟𝑦 = 1750,1552 𝑘𝑊 +  817,752 𝑘𝑊 + 4091,78 𝑘𝑊 + 822,89 𝑘𝑊
+ 517,19 𝑘𝑊 + 2387,75 𝑘𝑊
+ 2387,437
𝑊̇ 𝑎𝑢𝑥𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟𝑦 = 12774,9716 𝑘𝑊
3) Perhitungan Nett Power
𝑊̇ 𝑛𝑒𝑡𝑡 = 𝑊̇ 𝑔𝑟𝑜𝑠𝑠 − 𝑊̇ 𝑎𝑢𝑥𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟𝑦 𝑊̇ 𝑛𝑒𝑡𝑡 =  399909,443 𝑘𝑊 − 12774,9716 𝑘𝑊 𝑊̇ 𝑛𝑒𝑡𝑡 = 387134,471 𝑘𝑊
4) Perhitungan Efficiency
𝜂 𝑛𝑒𝑡𝑡 = 𝑊̇ 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 − 𝑊̇ 𝑎𝑢𝑥𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟𝑦
𝑄̇ 𝑖𝑛
𝜂 𝑛𝑒𝑡𝑡 = 387134,471 𝑘𝑊
1069920 𝑘𝑊
𝜂 𝑛𝑒𝑡𝑡 = 36,2%

## 5) Perhitungan Nett Plant Heat Rate
𝑁𝑃𝐻𝑅 = 𝑚̇ 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝑥 𝐻𝐻𝑉 𝑐𝑜𝑎𝑙 𝑊̇ 𝑛𝑒𝑡𝑡 𝑁𝑃𝐻𝑅 = 66,87 𝑘𝑔 𝑠 𝑥 3600 𝑠 ℎ 𝑥 17584,55 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑥 0,239 𝑘𝐶𝑎𝑙 𝑘𝐽 387418 𝑘𝑊
𝑁𝑃𝐻𝑅 = 2596,6 𝑘𝐶𝑎𝑙 𝑘𝑊ℎ

## 6) Perbandingan Hasil Perhitungan dan Hasil Simulasi
Perbandingan  hasil  perhitungan  dan  hasil  simulasi ditunjukkan pada Tabel 3.

## F. Perhitungan Ekonomi Pembangkit
Berikut ini adalah perhitungan konsumsi bahan bakar pada PLTU  pada  kondisi  sebelum  dan  setelah  co-firing.  Harga  1 kg  tongkol  jagung  yang  telah  digiling  adalah  Rp620/kg. Sedangkan harga batubara untuk  HHV 4200 kcal/kg adalah Rp1203/kg [2]. Contoh perhitungannya antara lain adalah.

## 1) Biaya Penghematan per Bulan
Berikut  ini  adalah  perhitungan  harga  kebutuhan  batubara atau  biaya  bahan  bakar  dalam  1  bulan  untuk  kondisi penggunaan 100% batubara.
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 100% 𝐵𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎 = 𝑚 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎 ̇ 𝑥 24 𝑗𝑎𝑚 𝑥 30 ℎ𝑎𝑟𝑖 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 100% 𝐵𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎
= 240732 𝑘𝑔 𝑗𝑎𝑚 𝑥 24 𝑗𝑎𝑚 𝑥 30 ℎ𝑎𝑟𝑖
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 100% 𝐵𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎 = 𝑅𝑝208.551.254.377
Selanjutnya,  melakukan  perhitungan  biaya  bahan  bakar dalam  1  bulan  untuk  kondisi  90%  batubara  (BB)  dan  10% biomassa jenis tongkol jagung (TJ) [3].
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 (90%𝐵𝐵 + 10%𝑇𝐽) = 𝑚̇ 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎 𝑅𝑝 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎 + 𝑚̇ 𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑅𝑝 𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 (90%𝐵𝐵 + 10%𝑇𝐽) = 216950,3 𝑘𝑔 𝑗𝑎𝑚 𝑥𝑅𝑝1203
+ 24073,2 𝑘𝑔 𝑗𝑎𝑚 𝑥 𝑅𝑝620 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 (90%𝐵𝐵 + 10%𝑇𝐽) = 𝑅𝑝275.965.279 𝑗𝑎𝑚 𝑥 24 𝑗𝑎𝑚 𝑥 30 ℎ𝑎𝑟𝑖 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 (90%𝐵𝐵 + 10%𝑇𝐽)
=   𝑅𝑝198.695.000.712
Kemudian, dilakukan perhitungan penghematan pada saat menggunakan 10% co-firing batubara dengan biomassa jenis tongkol jagung.
𝑃𝑒𝑛𝑔ℎ𝑒𝑚𝑎𝑡𝑎𝑛 = 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 100% 𝐵𝑎𝑡𝑢𝑏𝑎𝑟𝑎 − 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 (90%𝐵𝐵 + 10%𝑇𝐽) 𝑃𝑒𝑛𝑔ℎ𝑒𝑚𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑠𝑎𝑡𝑢 𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 =  𝑅𝑝208.551.254.377 − 𝑅𝑝198.695.000.712 𝑃𝑒𝑛𝑔ℎ𝑒𝑚𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑠𝑎𝑡𝑢 𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 =  𝑅𝑝9.856.253.665

## 2) Specific Fuel Consumption
𝑆𝐹𝐶 = 𝑀𝑎𝑠𝑠 𝑘𝑊ℎ 𝑆𝐹𝐶 = 240732 𝑘𝑔
387418 𝑘𝑊ℎ
𝑆𝐹𝐶 = 0,621 𝑘𝑔 𝑘𝑊ℎ

## 3) Perhitungan Biaya produksi Listrik per kWh
Bia𝑦𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑝𝑒𝑟 𝑘𝑊ℎ = 𝑆𝐹𝐶 𝑥 𝑅𝑝 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝑘𝑔
𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑝𝑒𝑟 𝑘𝑊ℎ = 0,621 𝑥 𝑅𝑝1203 𝑘𝑔 𝐵𝑖𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 per kWh = Rp748

## G. Hasil Simulasi dan Pembahasan
Hasil  simulasi  dan  pembahasan  ditunjukkan  sebagai berikut:
1) Analisis Co-Firing pada Pembebanan Pembangkit
100%
Gambar  3  menunjukkan  bahwa  nilai  rasio  co-firing  yang meningkat  menyebabkan  peningkatan  nilai  laju  alir  massa udara  yang  dibutuhkan  pada  PLTU.  Pada  rasio  0%  hingga 10%, nilai laju alir massa udara masing-masing adalah 482,04 kg/s, 482,10 kg/s, 482,19 kg/s, 482,33 kg/s, 482,48 kg/s, dan 482,62 kg/s. Terdapat dua nilai laju alir massa yaitu Primary Air  (134,93  kg/s  hingga  135,09  kg/s)  dan  Secondary  Air (347,11 kg/s hingga 347,53 kg/s) untuk setiap rasio co-firing tersebut.
Gambar  4  menunjukkan  bahwa  penggunaan  biomassa dengan nilai  HHV lebih rendah dari batubara menyebabkan peningkatan laju alir massa udara dan bahan bakar. Campuran batubara  dan  biomassa  memerlukan  lebih  banyak  bahan bakar  untuk  mempertahankan  nilai  Q  yang  tetap,  sehingga
laju alir massa bahan bakar berbanding lurus dengan laju alir massa udara yang lebih banyak diperlukan.

## 2) Nilai Daya Pemakaian Sendiri
Gambar 5 menunjukkan peningkatan total daya pemakaian sendiri seiring meningkatnya rasio co-firing batubara dengan biomassa. Pada rasio 0% hingga 10%, total daya pemakaian sendiri  berturut-turut  adalah  12774,65  kW,  12783,55  kW, 12796,20  kW,  12817,52  kW,  12839,24  kW,  dan  12861,25 kW, dengan nilai terbesar terjadi pada rasio co-firing 10%.

## 3) Nilai Efisiensi Boiler
Gambar  6  menunjukkan  penurunan  nilai  efisiensi  boiler pada  setiap  rasio  co-firing.  Efisiensi  boiler  pada  rasio  0% hingga 10% adalah 82,352%, hingga 82,252%. Penurunan ini disebabkan  oleh  perbedaan  nilai  HHV  antara  batubara  dan biomassa yang menyebabkan penurunan nilai Q bahan bakar. Sehingga, efisiensi boiler menurun seiring penurunan nilai Q bahan bakar.

## 4) Nilai Efisiensi Termal dan NPHR
Gambar  7  menunjukkan  Penurunan  efisiensi  disebabkan oleh  peningkatan  total  daya  pemakaian  sendiri  seiring meningkatnya rasio co-firing, sedangkan peningkatan NPHR terjadi karena peningkatan nilai total daya pemakaian sendiri yang  lebih  tinggi  menunjukkan  kurangnya  konversi  energi panas menjadi energi listrik.

## 5) Analisis Ekonomi PLTU Terhadap Rasio Co-Firing dan Pembebanan
Gambar 8 menunjukkan penurunan nilai biaya bahan bakar dan  peningkatan  nilai  penghematan  pada  produksi  listrik PLTU seiring dengan meningkatnya rasio co-firing batubara dan biomassa yang digunakan. Ini  disebabkan karena harga biomassa yang lebih rendah daripada batubara. Biaya bahan bakar per bulan pada rasio batubara 0% hingga 10% adalah Rp208.551.254.377 hingga Rp198.695.000.712. Nilai penghematan  karena  penggunaan  biomassa  masing-masing adalah Rp0, hingga Rp9.856.253.665.

## 6) Biaya Produksi Listrik (Rp/kWh)
Gambar 9 menunjukkan biaya bahan bakar listrik per kWh pada setiap pembebanan yang diterapkan terhadap rasio  co- firing  batubara  dan  biomassa.  Pada  pembebanan  TMCR 100%, biaya produksi listrik per kWh pada rasio 0% hingga
10% adalah Rp748 hingga Rp712.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  didapatkan kesimpulan  sebagai  berikut:  (1)  Berdasarkan  analisis penelitian ini, co-firing pada PLTU 400 MW menggunakan Cycle-Tempo 5.0 menunjukkan pengaruh signifikan terhadap performa  pembangkit  listrik.  Terjadi  peningkatan  daya komponen fan hingga mencapai sekitar 86 kW pada rasio co- firing 10%, sehingga total daya pemakaian sendiri meningkat. Hal  ini  menyebabkan  penurunan  nilai  nett  efisiensi  termal dari 36,21% menjadi 36,158% dan peningkatan nilai NPHR dari  2609,77  kcal/kWh  menjadi  2612,96  kcal/kWh.  (2) Perbedaan  nilai  kalor  antara  batubara  dan  biomassa  jenis tongkol  jagung  menyebabkan  penurunan  efisiensi  dan peningkatan NPHR. Biomassa tongkol jagung memiliki nilai HHV  4149,13  kcal/kg  yang  lebih  rendah  daripada  batubara dengan nilai HHV 4200 kcal/kg. Akibatnya, dibutuhkan lebih banyak  bahan  bakar  campuran  untuk  menghasilkan  kalor yang setara. Pada rasio co-firing 10%, efisiensi turun sebesar 0,052%  dan  NPHR  naik  sebesar  3,19  kcal/kWh.  (3) Penggunaan  co-firing  dengan  rasio  10%  biomassa  tongkol jagung menyebabkan penghematan biaya operasional sebesar Rp9.856.253.665  per  bulan.  Dalam  satu  bulan,  penggunaan 240732 kg batubara pada kondisi 100% batubara memerlukan biaya  Rp208.551.254.377,  sementara  pada  rasio  co-firing 90% batubara dan 10% biomassa hanya memerlukan 215950 kg batubara dan 24073,2 kg biomassa dengan biaya sebesar Rp198.695.000.712. Namun, perlu diperhatikan bahwa rantai pasok biomassa yang terbatas dapat  menjadi  kendala dalam implementasi co-firing ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  S. Nurdjanah, “Produksi Granul Tongkol Jagung Sebagai Usaha Nilai Tambah Produksi Jagung Pipilan,” Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Universitas Lampung, 2018.
[2]  Direktorat  Jenderal  Mineral  dan  Batubara,  “Grafik  Harga  Acuan Mineral  dan  Batubara.”  Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya Mineral, Jakarta, 2023.
[3]  C. Zhou, G. Liu, X. Wang, and C. Qi, “Co-combustion of bituminous coal  and  biomass  fuel  blends:  Thermochemical  characterization, potential  utilization  and  environmental  advantage,” Bioresour. Technol. , vol.
218, pp. 418–427, 2016, doi:
10.1016/j.biortech.2016.06.134.