TEKNIK, 43 (2), 2022, 131-139
doi: 10.14710/teknik.v43i1.37333               Copyright © 2022, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919

## Analisis Eksergi Pada Pembangkit Listrik yang Memanfaatkan Panas Buangan di PT Semen Padang
Nadry Heroza, Adjar Pratoto *
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Jl. DR. M. Hatta, Kampus UNAND Limau Manis, Padang, Indonesia 25163

## Abstrak
Analisis eksergi pembangkit listrik yang memanfaatkan panas buang di PT. Semen Padang dilakukan untuk mengidentifikasi  keandalan  pembangkit,  baik  secara  keseluruhan  sistem  ataupun  masing-masing komponen. Hal ini penting sebagai landasan untuk optimalisasi pemanfatan panas buang serta  efisiensi pengoperasian pembangkit, seiring bertambahnya umur pemakaian.  Aliran eksergi dan efisiensi eksergi dihitung untuk setiap komponen yang kemudian digunakan untuk menghitung seberapa besar eksergi yang termusnahkan  pada  masing  masing  komponen.  Perhitungan  juga  dilakukan  terhadap  sistem  pada  saat commissioning  agar  diketahui  seberapa  besar  perubahan  efisiensi  eksergi  sejak  sistem  ini  beroperasi. Komponen pembangkit ini meliputi SP boiler, AQC boiler, turbin, kondenser, pompa kondensat, flasher, boiler  feed  pump  dan  economizer.  AQC  boiler  adalah  komponen  yang  memiliki  nilai  eksergi  yang termusnahkan paling besar, yaitu sebesar 4405.34 kW atau 32.98% dari total eksergi yang dimusnahkan dalam  sistem  secara  keseluruhan  Sedangkan  pompa  kondensat  adalah  komponen  yang  memiliki  nilai eksergi  yang  termusnahkan  paling  kecil  18.94  kW  (0.14%).  Efisiensi  sistem  pada  Januari  2012  adalah 62.60%  dan  mengalami  penurunan  di  Desember  2019  menjadi  53.04%  yang  mana  terjadi  penurunan efisiensi eksergi sistem secara keseluruhan sebesar 9.56% dalam waktu 7 tahun operasi.
Kata kunci : Eksergi; eksergi termusnahkan; efisiensi eksergi; pembangkit listrik; panas buangan

## Abstract
[Title: Exergy Analysis of Waste Heat Recovery Power Generation system at PT Semen Padang] Exergy analysis of a power plant  that utilizes exhaust heat at PT. Semen Padang was carried out to identify the reliability  of  the  power  generating  system  and  its  main  components  that  could  be  used  as  a  basis  for optimizing  the  utilization of  exhaust  heat and  optimizing  the  operation of  the  generator  to  make  it  more efficient with increasing usage life. The exergy flow and efficiency are calculated for each component which is then used to calculate the exergy destroyed in the respective component. Calculations are also carried out on the system at the time of commissioning in order to get how much the exergy efficiency has changed since  the  system  was  operational.  The  components  of  this  plant  include  SP  boiler,  AQC  boiler,  turbine, condenser, condensate pump, flasher, boiler feed pump, and economizer. AQC boiler is the component with the highest exergy value that is destroyed, which is 4405.34 kW or 32.98% of the total exergy destroyed in the system. In comparison, the condensate pump is the component that has the smallest destroyed exergy value of 18.94 kW (0.14%). The system efficiency in January 2012 was 62.60% and decreased in December 2019 to 53.04%, where the overall system exergy efficiency decreased by 9.56% within 7 years of operation..
Keywords : Exergy; exergy destruction; exergy efficiency; power plant; waste heat

## 1. Pendahuluan
Keandalan  kinerja  pembangkit  listrik  sangat penting  bagi  industry.  Dalam  dunia  industri  pemanfaatan
sumber  daya  energi  yang  tersedia  perlu  dimanfaatkan dengan tepat. Pemanfaatan ini bisa dilihat dari kinerja yang ada. Dengan menilai kinerja tersebut, dapat ditentukan area atau  komponen mana  yang  memiliki  kinerja  konversi energi yang rendah dan dapat pula diidentifikasikan di mana perbaikan perlu dilakukan (Wu et al., 2014). Hal ini sangat membantu  dalam  meningkatkan  efisiensi  sistem  atau
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi.
E-mail: adjar.pratoto@eng.unand.ac.id
doi: 10.14710/teknik.v43i1.37333               Copyright © 2022, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
komponen  energetik,  meminimalkan  biaya  operasi  dan meningkatkan  profitabilitas  industri.  Metode  yang  umum digunakan dalam mengevaluasi kinerja pembangkit energi adalah analisis energi (Saidur et al., 2010).
Metode  analisis  energi  konvensional  didasarkan pada  Hukum  Pertama  Termodinamika  yang  berkaitan dengan prinsip kekekalan energi. Hukum Pertama berkaitan dengan  jumlah  energi  dari  berbagai  bentuk  yang dipindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya serta perubahan energi yang tersimpan dalam sistem yang setara dengan  perpindahan  energi netto dalam  bentuk  kerja dan/atau  panas  (Kotas,  1985).  Namun,  Hukum  Pertama kadang-kadang  memberikan  hasil  yang  tidak  akurat terhadap  kinerja  peralatan  konversi  energi  dan  optimasi melalui Hukum Pertama hampir mencapai tingkat saturasi (Ray et al., 2010). Demikian juga, dalam Hukum Pertama yang diperhatikan adalah jumlah energi dan perubahan dari satu bentuk ke bentuk lainnya tetapi tidak memperhitungkan aspek kualitas energi (Cengel & Boles, 2015).
Metode  lain  yang  dapat  digunakan  dalam  analisis kinerja  sistem  energetik  adalah  analisis  eksergi.  Analisis eksergi  memberikan  perbedaan  antara  kehilangan  energi terhadap  lingkungan  dan  irreversibilitas  internal  dalam proses  (Aljundi,  2009).  Aspek  kualitas  energi  ini diperhitungkan  oleh  Hukum  Kedua  Termodinamika. Hukum Kedua menyediakan sarana yang diperlukan untuk menentukan kualitas serta tingkat degradasi energi selama proses.
Eksergi  adalah  jumlah  kerja  maksimum  yang  bisa diperoleh  oleh  suatu  sistem  atau  aliran  fluida  kerja  dari suatu  tingkat  keadaan  awal  tertentu  hingga  mencapai keseimbangan  dengan  lingkungannya  atau  yang  disebut juga  dengan  tingkat  keadaan  mati  ( dead  state ).  Eksergi mengukur  potensi  sistem  atau  aliran  yang  menyebabkan perubahan  sebagai  konsekuensi  dari  tidak  sempurnanya kesetimbangan  relatif  terhadap  lingkungan.  Berbeda dengan  energi,  eksergi  tidak  kekal  selama  proses berlangsung,  eksergi  selalu  hancur  dalam  suatu  proses. Eksergi  yang  hancur sebanding  dengan  entropi  yang disebabkan oleh irreversibilitas (Cengel & Boles, 2015; Li &  Liu,  2012).  Informasi  mengenai  besaran  eksergi  yang musnah  atau  kehilangan  eksergi  dapat  digunakan  sebagai pijakan dalam upaya peningkatan efektifitas termodinamik sistem atau komponen energetik (Moran, 2002).
Penelitian  yang  dilakukan  Han  et  al.  (2018)  dan Karyadi & Rangkuti (2016) menunjukkan bahwa dengan analisis  energi  dan  eksergi  didapatkan  gambaran penurunan  performa  serta  besarnya  kerugian  akibat eksergi  yang  dimusnahkan  sebagai  penyebab  inefisiensi pada  pembangkit.  Dari  analisis  eksergi,  penghancuran eksergi  tertinggi  terjadi  pada  komponen  boiler  dan kondenser (Ahmadi & Toghraie, 2016; Pilankar & Kale, 2016;  Musanta  et  al.,  2013).  Hal  ini  dipengaruhi  oleh faktor  perbedaan  suhu  antara  fluida  kerja  dengan  suhu
lingkungannya. Faktor tekanan lingkungan dan laju aliran pada  komponen  juga  sangat  berpengaruh  terhadap efisiensi  eksergi,  efisiensi  energi  dan  laju  destruksi (Afrianto  et  al.,  2015).  Secara  garis  besar,  keunggulan analisis eksergi bila dibandingkan dengan analisis energi antara lain: (1) efisiensi eksergi menunjukkan nilai-nilai yang mendekati kondisi ideal dan memberikan informasi yang lebih bermakna dalam penilaian kinerja suatu sistem energetik  serta  mampu  mengidentifikasikan  lokasi, penyebab,  dan  sumber-sumber  penyimpangan  dari kondisi ideal; (2) metode eksergi dapat membantu dalam evaluasi parameter-parameter termodinamik dari berbagai jenis output suatu sistem yang kompleks, seperti kogenerasi  atau  trigenerasi;  (3)  metode  eksergi  dapat digunakan  dalam  memperbaiki  asesmen  ekonomi  dan lingkungan;  (4)  eksergi  dapat  menambah  pemahaman konservasi  energi  dan  krisis  energy;  dan  (5)  metode eksergi dapat membantu dalam optimasi proses (Yang & Wu, 2013).
Pada tahun 2009 pemerintah Indonesia dalam hal ini  Kementerian  Perindustrian  dan  pemerintah  Jepang melalui New Energy Technology Development Organization (NEDO)  membangun  WHRPG  ( Waste Heat Recovery Power Generation ) di PT Semen Padang. WHRPG    merupakan  salah  satu  teknologi  yang digunakan  dalam  penggunaan  gas  buang  sisa  proses pembakaran  atau  produksi  industri  untuk  menghasilkan energi  listrik.  PT  Semen  Padang  sendiri  memiliki kapasitas  produksi  6.3  juta  ton  per  tahun  dengan kebutuhan batubara lebih kurang 760 ribu ton/tahun yang berpotensi menghasilkan emisi CO2 cukup besar. Dengan diterapkannya  WHRPG,  emisi  CO2  yang  dihasilkan dapat  berkurang  sehingga  dapat  meningkatkan  efisiensi penggunaan  energi  serta  meminimalkan  dampak lingkungan dan memperlambat pemanasan global. Selain itu  pembangkit  ini  juga  menghasilkan  tenaga  listrik sekitar  63,2  GWh  dalam  satu  tahun  dari  panas  yang terbuang  selama  proses  produksi  (PT.  Semen  Padang, 2012).

## 2. Metode Penelitian 2.1. Deskripsi Sistem
Gambar 1 memperlihatkan sistem WHRPG di PT Semen Padang  dengan  kapasitas  8.5  MW.  Garis  merah  putus- putus  merupakan  batas  sistem  yang  digunakan  dalam kajian  ini.  Sistem  pembangkit  ini  menggunakan  dua boiler  dengan  kapasitas  masing-masing  25  ton/jam  dan 30  ton/jam.  Sumber  panas  pada  boiler  tersebut  berasal dari  panas  buangan  proses.  Sumber  panas  buangan pertama  adalah  dari suspension  preheater dan  yang kedua adalah dari grate cooler . Gas buang dimanfaatkan untuk  mengubah  air  menjadi  uap  yang  kemudian dialirkan  ke  turbin  untuk  memutar  generator  dan menghasilkan  listrik.  Boiler  yang  memanfaatkan  panas dari suspension preheater ini  disebut sebagai SP boiler
( Suspension  Preheater  boiler) sedangkan boiler yang memanfaatkan panas dari grate cooler dinamakan AQC boiler ( Air Quenching Cooler boiler ). Komponen utama lain  dari  system  WHRPG  adalah  turbin, vacuum condenser , pompa kondensat, flasher , pompa air umpan ( boiler  feed  pump ), demineralizer  plant dan cooling tower. Pada  prosesnya,  air  umpan  yang  ada  di flasher dipompakan  ke economizer untuk  pemanasan  awal. Selanjutnya,  air  dialirkan  ke Steam  drum SP  dan  AQC boiler. Dari air ini ada yang dikembalikan lagi ke flasher apabila kebutuhan air umpan di steam drum SP dan AQC boiler  sudah  terpenuhi.  Air  umpan  di steam  drum dialirkan  ke generator  bank untuk  proses  perpindahan panas.  Hal  ini  agar  terjadi  perubahan  fasa  dari  cairan menjadi uap. Uap yang terbentuk dikumpulkan kembali ke steam  drum dan  mengalir  ke superheater akibat peningkatan  tekanan  yang  terjadi  dalam steam  drum . Superheater berfungsi  untuk  meningkatkan  suhu  uap agar  menjadi  uap  kering.  Selanjutnya  uap  kering  yang dihasilkan  oleh  SP  boiler  dan  AQC  boiler  dialirkan  ke turbin  uap  untuk  memutar  turbin  dan  generator  yang selanjutnya  menghasilkan  listrik.  Uap  keluaran  turbin dikondensasikan  dan  didinginkan  sistem  pendingin  dan selanjutnya  dipompakan  oleh  pompa  kondensat  ke flasher. Pada flasher terjadi produksi uap tekanan rendah akibat perubahan tekanan yang besar dan tiba-tiba antara air umpan keluaran economizer terhadap tekanan flasher yang  relatif  sama.  Pada  taraf  ini,  makalah  tidak memasukkan demineralizer  plant dan cooling  tower (lihat batas system pada Gambar 1).
2.2 Analisis Eksergi
Eksergi merupakan fungsi dari entalpi, suhu, dan entropi. Eksergi spesifik dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan 1.
𝑋 = (ℎ − ℎ 0 ) − 𝑇 0 (𝑠 − 𝑠 0 ) (1)
dimana 𝑋 adalah  eksergi  spesifik, ℎ adalah  entalpi,  h 0 adalah  entalpi  tingkat  keadaan  mati  ( dead  state ),  T 0 adalah suhu keadaan mati, 𝑠 adalah entropi dan 𝑠 0 adalah entropi  tingkat  keadaan  mati.  Laju  aliran  eksergi  dapat diperoleh dengan mengalikan eksergi pada Persamaan 1 dengan  laju  aliran  massa  sebagaimana  yang  dinyatakan dalam Persamaan 2.
𝐸𝑋 = 𝑚(̇(ℎ − ℎ 0 ) − 𝑇 0 (𝑠 − 𝑠 0 )) (2)
dimana 𝐸𝑋 adalah aliran eksergi dan 𝑚̇ adalah laju aliran massa.
Untuk  sistem  terbuka  dan  kondisi  tunak,  neraca eksergi dapat dituliskan sebagaimana yang diberikan oleh Persamaan 3.
∑ 𝐸𝑋 𝑖𝑛 = ∑ 𝐸𝑋 𝑜𝑢𝑡 +   𝐸𝑋 𝑑 (3)
dimana 𝐸𝑋 𝑖𝑛 adalah aliran eksergi yang masuk, 𝐸𝑋 𝑜𝑢𝑡 adalah aliran eksergi yang keluar dan 𝐸𝑋 𝑑 adalah eksergi yang termusnahkan.
Rasio  eksergi  yang  termusnahkan (𝑌 d )  terhadap total  eksergi  yang  termusnakan  untuk  tiap  komponen dinyatakan dalam Persamaan 4.
𝑌 d = 𝐸𝑋𝑑 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛 𝐸𝑋𝑑  𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 (4)
Adapun, efisiensi eksergi dinyatakan dalam Persamaan 5
Gambar 1 . Sistem pembangkit listrik tenaga panas buangan dan batas sistem untuk kajian
𝜂 𝐸𝑥 = 𝐸𝑋𝑜𝑢𝑡 𝐸𝑋 𝑖𝑛 𝑥100 (5) Untuk menentukan parameter eksergetik, digunakan  data  rata-rata  bulanan  pada  Bulan  Desember 2019. Untuk evaluasi kinerja sistem seiring dengan umur pemakaian,  parameter-parameter  eksergetik  tersebut dibandingkan  dengan  kondisi  awal,  yaitu  kondisi  saat commissioning .  Data  yang  digunakan  adalah  data  rata- rata  bulanan  pada  Bulan  Januari  2012.  Data  yang digunakan  meliputi  suhu  ( o C),  tekanan  (MPa)  dan  laju aliran  massa  (ton/jam).  Adapun,  entalpi  dan  entropi ditentukan dengan menggunakan tabel sifat termodinamika (Cengel & Boles, 2015) dan/atau dengan menggunakan  neraca  energi  bilamana  data  suhu  di  titik yang  bersangkutan  tidak  tersedia.  Untuk  evaluasi  sifat- sifat gas, digunakan pendekatan gas ideal.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Tabel  1  memperlihatkan  eksergi  spesifik  dan aliran  eksergi  pada  bulan  Januari  2019  dan  Tabel  2 memperlihatkan eksergi spesifik dan aliran eksergi pada bulan Desember 2012 pada berbagai titik dalam system. Pada Gambar 2 terlihat bahwa AQC boiler memiliki nilai eksergi termusnahkan yang paling besar. Hal yang sama juga  dilaporkan  oleh  peneliti-peneliti  (Ahmadi  &
Toghraie, 2016; Pilankar &  Kale, 2016), bahwa eksergi termusnahkan terbesar terletak pada boiler . Hal ini terjadi akibat  irreversibilitas  yang  bersumber  dari  perpindahan panas  pada boiler .  Selain  itu,  faktor  perbedaan  suhu antara  fluida  kerja  dengan  suhu  lingkungannya  juga mempengaruhi  nilai  eksergi  yang  termusnahkan.  Faktor lain yang juga mempengaruhi efisiensi eksergi, efisiensi energi  dan  laju destruksi adalah  laju  aliran  pada komponen  tersebut  (Afrianto  et  al.,  2015).  Pada  sistem WHRPG, urutan komponen yang memiliki eksergi yang termusnahkan terbesar setelah AQC boiler adalah, turbin, economizer ,  SP  boiler,  kondenser, flasher , boiler  feed pump dan terakhir pompa kondensat.
Jika  dibandingkan  eksergi  yang  termusnahkan pada  masing-masing  komponen  antara  bulan  Januari 2012 dengan bulan Desember 2019 dapat dilihat bahwa terjadi  peningkatan  nilai  eksergi  yang  termusnahkan dibeberapa  peralatan  seperti  pada  turbin,  kondenser, pompa  kondensat, flasher dan  SP  boiler.  Pada  Januari 2012  eksergi  yang  termusnahkan  pada  turbin  sebesar 2107.02  kW  dan  meningkat  menjadi  3167.25  kW  pada bulan  Desember  2019.  Pada  kondenser  juga  demikian yang mana pada Januari 2012 eksergi yang termusnahkan sebesar  719.55  kW  dan  pada  bulan  Desember  2019 meningkat  menjadi  1508.07  kW.  Pada  Januari  2012 eksergi  yang  termusnahkan  pada  pompa  kondensat adalah  12.67  kW  dan  pada  bulan  Desember  2019
Tabel 1 . Eksergi spesifik dan aliran eksergi (Desember 2019)
NO Keterangan Fasa Suhu P abs m Entalpi Entropi X EX ( oC ) (Bar) (kg/s) (kj/kg) (kg/kj.K) (kj/kg) (kW) 1 Uap Tekanan tinggi Uap 318.0 12.10 10.00  3085.70 7.097 974.24 9742.44 2 Uap tekanan rendah Uap 150.0 2.29 3.64 630.94 1.831 89.64 326.18 3 uap keluar turbin Campuran 45.0 0.09 13.64  2582.49 8.173 150.27 2049.47 4 kondensat keluar kondenser Cair 52.0 0.91 13.64 217.76 0.730 4.67 63.63 5 Air umpan ke Flasher Cair 52.0 7.70 13.19 218.35 0.729 5.55 73.17 6 Air umpan masuk ke pompa Cair 73.1 2.28 14.28 306.16 0.993 14.65 209.19 7 Air umpan ke Economizer Cair 73.1 31.90 14.28 308.57 0.991 17.65 252.00 8 Air Umpan keluaran Economizer Cair 188.5 31.90 14.28 801.80 2.219 144.76 2066.83 9 Air Umpan ke AQC boiler Cair 188.5 31.90 5.81 801.80 2.219 144.76 840.41 10 Air Umpan ke SP boiler Cair 188.5 31.90 3.75 801.80 2.219 144.76 542.85 11 Uap keluaran SH SP boiler Uap 345.0 12.20 3.78  3144.20 7.191 1004.72 3795.62 12 Uap keluaran SH AQC boiler Uap 294.0 12.40 6.22  3032.70 6.995 951.81 5922.38 13 Air Umpan kembali ke Flasher Cair 188.5 31.90 4.72 801.80 2.219 144.76 683.58 14 Air pendingin ke kondenser Cair 30.3 3.50  694.44 127.31 0.441 0.39 271.94 15 Air pendingin keluaran kondenser Cair 35.1 3.5  694.44 147.37 0.506 1.08 749.72 16 Gas panas masuk Economizer Udara 207.0 -  111.11 482.49 2.178 40.58 4509.35 17 Gas panas keluar Economizer Udara 99.7 -  111.11 373.40 1.920 8.14 904.46 18 Gas panas masuk AQC boiler Udara 322.0 -  111.11 601.77 2.400 93.53 10391.76 19 Gas panas masuk SP boiler Udara 367.0 - 73.61 649.22 2.477 118.05 8689.35 20 Gas panas keluar SP boiler Udara 217.0 - 73.61 492.74 2.199 44.53 3277.77

## TEKNIK, 43 (2), 2022, 135
doi: 10.14710/teknik.v43i1.37333               Copyright © 2022, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
meningkat  menjadi  18.97  kW.  Demikian  juga  dengan flasher yang  mana  pada  Januari  2012  eksergi  yang termusnahkan  sebesar  153.67  kW  dan  pada  bulan Desember  2019  meningkat  menjadi  221.38  kW.  Untuk SP boiler pada Januari 2012 eksergi yang termusnahkan sebesar  621.13  kW  dan  pada  bulan  Desember  2019 meningkat menjadi 2158.79 kW. Berbeda halnya dengan boiler feed pump , economizer dan AQC boiler yang mana eksergi  yang  termusnahkan  pada  Desember  2019  lebih kecil dari eksergi yang termusnahkan pada Januari 2012, hal  ini  disebabkan  oleh  pengaruh  laju  aliran  massa  dan
suhu  kerja  yang  masuk  ataupun  keluar  pada  komponen tersebut. Pada Januari 2012 aliran massa yang masuk dan keluar boiler  feed  pump , economizer adalah  10.94  kg/s, sedangkan pada bulan Desember 2019 laju aliran massa fluida yang bekerja pada komponen tersebut adalah 14.23 kg/s.  Begitu  juga  dengan  aliran  massa  yang  masuk  dan keluar  AQC  boiler,  pada  Januari  2012  air  umpan  yang masuk boiler adalah 3.47 kg/s dan uap yang keluar adalah 3.58  kg/s,  sedangkan  pada  bulan  Desember  2019  air umpan yang masuk ke boiler lebih besar dari pada Januari 2012 yaitu 5.81 ks/s dan menghasilkan uap sebesar 6.22
Tabel 2 . Eksergi spesifik dan aliran eksergi saat commissioning (Januari 2012)
NO Keterangan Fasa Suhu Pabs m (kg/s) Entalpi Entropi X EX ( oC ) (Bar) (kg/s) (kj/kg) (kg/kj.K) (kj/kg) (kW) 1 Uap Tekanan tinggi Uap 314.0 12.10 8.19 3076.43 7.082 969.58 7945.15 2 Uap tekanan rendah Uap 2.30 3.92 432.69 1.364 30.69 120.20 3 uap keluar turbin Campuran 39.0 0.06 12.11 2572.12 8.347 88.01 1065.93 4 kondensat keluar kondenser Cair 45.0 0.94 12.78 188.51 0.639 2.54 32.49 5 Air umpan ke Flasher Cair 45.0 8.50 12.78 193.35 0.651 3.81 48.62 6 Air umpan masuk ke pompa Cair 56.0 2.30 10.94 234.60 0.781 6.30 68.94 7 Air umpan ke Economizer Cair 56.0 33.20 10.94 237.23 0.779 9.52 104.17 8 Air Umpan keluaran Economizer Cair 186.7 33.20 10.94 790.80 2.194 141.21 1545.49 9 Air Umpan ke AQC boiler Cair 186.7 33.20 3.47 790.80 2.194 141.21 490.32 10 Air Umpan ke SP boiler Cair 186.7 33.20 5.39 790.80 2.194 141.21 760.98 11 Uap keluaran SH SP boiler Uap 343.9 12.40 4.61 3138.29 7.174 1004.06 4629.84 12 Uap keluaran SH AQC boiler Uap 299.3 12.20 3.58 3044.34 7.023 954.98 3422.02 13 Air Umpan kembali ke Flasher Cair 186.7 33.20 2.08 790.80 2.194 141.21 294.19 14 Air pendingin ke kondenser Cair 26.9 3.50 694.44 113.10 0.394 0.19 129.58 15 Air pendingin keluaran kondenser Cair 31.5 3.50 694.44 132.33 0.457 0.64 443.47 16 Gas panas masuk Economizer Udara 200.0 - 111.11 475.32 2.163 37.91 4212.05 17 Gas panas keluar Economizer Udara 91.7 - 111.11 365.32 1.898 6.61 734.47 18 Gas panas masuk AQC boiler Udara 304.2 - 111.11 583.11 2.368 84.34 9371.14 19 Gas panas masuk SP boiler Udara 354.7 - 69.44 636.20 2.457 111.15 7718.52 20 Gas panas keluar SP boiler Udara 221.8 - 69.44 497.67 2.209 46.49 3228.53 Tabel 3 . Eksergi yang termusnahkan, rasio eksergi dan efisiensi eksergi pada masing masing komponen
Peralatan 𝐸𝑋 𝑑 (kW) 𝑌 d (%) 𝜂 𝐸𝑥 (%) 2012 2019 2012 2019 2012 2019 Turbin 2107.02 3167.25 18.40 23.71 73.88 68.54 Kondenser 719.55 1508.07 6.28 11.29 39.81 35.04 Pompa Kondensat 12.67 18.94 0.11 0.14 79.33 79.44 Flasher 153.67 221.38 1.34 1.66 55.17 70.75 Boiler feed pump 94.38 88.19 0.82 0.66 52.47 74.08 Economizer 2036.25 1790.07 17.78 13.40 52.82 62.40 AQC Boiler 5704.96 4405.34 49.83 32.98 42.15 60.78 SP Boiler 621.13 2158.79 5.42 16.16 92.67 76.62
doi: 10.14710/teknik.v43i1.37333               Copyright © 2022, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
kg/s.  Hal  inilah  yang  menyebabkan  nilai  eksergi  yang masuk,  eksergi  yang  keluar  dan  eksergi  yang dimusnahkan di AQC boiler pada Januari 2012 lebih kecil dari  pada  Desember  2019.  Selain  itu  suhu  kerja  pada boiler  feed  pump , economizer dan  AQC  boiler  pada Januari 2012 juga lebih kecil dari pada Desember 2019.
Berdasarkan  perhitungan  eksergi  total  yang termusnahkan pada bulan januari 2012 adalah 11449.63 kW  sedangkan  pada  bulan  desember  2019  sebesar 13358.02  kW.  Dengan  membandingkan  total  eksergi yang  termusnahkan  pada  Januari  2012  dan  Desember
2019 tersebut didapatkan bahwa terjadi kenaikan eksergi yang  dimusnahkan  sebesar  16.67%  yang  berarti  secara keseluruhan  performa  sistem  pembangkit  pemanfaatan panas buangan berkurang sebesar 16.67%.
Pada  Gambar 3 dapat dilihat  grafik rasio eksergi yang  termusnahkan  pada  masing-masing  komponen sistem  pembangkit  pemanfaatan  panas  buangan.  Rasio eksergi yang termusnahkan ini merupakan perbandingan antara  eksergi  yang  termusnahkan  pada  satu  komponen
Gambar 2 . Eksergi yang termusnahkan pada berbagai komponen sistem pembangkit pemanfaatan panas buangan PT Semen Padang
Gambar 3 . Rasio eksergi yang termusnahkan pada berbagai komponen sistem pembangkit pemanfaatan panas buangan PT Semen Padang
doi: 10.14710/teknik.v43i1.37333               Copyright © 2022, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
terhadap  total  eksergi  yang  dimusnahkan  dalam  sistem secara  keseluruhan.  Pada  Gambar  3  juga  tampak perbandingan  rasio  eksergi  yang  termusnahkan  pada masing-masing  komponen  pada  bulan  Januari  2012 dan bulan Desember 2019. Secara umum, rasio eksergi yang termusnahkan  sebanding  dengan  jumlah  eksergi  yang termusnahkan pada masing-masing komponen yang telah dilihatkan pada Gambar 2, yang mana jika dibandingkan rasio eksergi yang termusnahkan antara Januari 2012 dan Desember  2019  maka  rasio  eksergi  yang  termusnahkan meningkat seiring usia pemakaian yaitu pada turbin yang pada  Januari  2012  rasio  eksergi  yang  termusnahkan
adalah  18.40%  menjadi  23.71%  pada  Desember  2019. Hal  yang  sama  juga  terjadi  pada  komponen  kondenser, pompa  kondensat, flasher dan  sp  boiler  yang  secara berurutan  rasio  eksergi  yang  termusnahkan  pada  bulan Januari  2012  adalah  6.28%,  0.11%,  1.34%,  0.82%  dan 5.42% sedangkan rasio eksergi yang termusnahkan pada bulan  Desember  2019  secara  berurutan  adalah  23.71% pada turbin, 11.29% pada kondenser, 0.14% pada pompa kondensat,  1.66%  pada flasher dan  16.16%  pada  SP boiler.
Pada  Gambar  4  dapat  dilihat  bahwa  pada  saat commisioning yaitu pada bulan Januari 2012 komponen
Gambar 4 . Efisiensi eksergi masing-masing komponen sistem pembangkit pemanfaatan panas buangan PT Semen Padang
dari unit WHRPG yang paling tinggi efisiensi ekserginya secara berurutan adalah SP boiler dengan efisiensi eksergi sebesar  92.67%,  selanjutnya  pompa  kondensat  79.33%, turbin  73.88%, flasher 55.17%, economizer 52.82%, boiler  feed  pump 52.47%,  AQC  boiler  42.15%  dan kondenser  39.81%.  Efisiensi  eksergi  dipengaruhi  oleh nilai  aliran  eksergi  yang  masuk  dan  keluar  komponen serta laju aliran massa yang masuk ataupun keluar pada komponen  tersebut  (Afrianto  et  al.,  2015).  Pada  bulan Desember 2019 efisiensi eksergi secara berurutan adalah pompa  kondensat  dengan  efisiensi  eksergi  sebesar 79.44%, selanjutnya SP boiler 76.62%, boiler feed pump 74.08%, flasher 70.75%,  turbin  68.54%, economizer 62.40%,  AQC  boiler  60.78%  dan  kondenser  35.04%. Dengan membandingkan energi listrik keluaran generator terhadap  eksergi  yang  masuk  pada  SP  boiler  dan  AQC boiler  maka  didapatkan  efisiensi  sistem  WHRPG  pada Januari  2012  adalah  62.60%  dan  mengalami  penurunan di  Desember  2019  menjadi  53.04%.  Dengan  demikian, penurunan  efisiensi  eksergi  sistem  secara  keseluruhan adalah sebesar 9.56% dalam waktu 7 tahun operasi atau secara  rata-rata  terjadi  penurunan  efisiensi  eksergi sebesar 1.06% per tahun.
Efisiensi eksergi sistem WHRPG secara keseluruhan  yang  didapatkan  adalah  53.04  %.  Nilai  ini masih  lebih  rendah  dibadingkan  dengan  nilai  eksergi yang  didapat  oleh  peneliti  sebelumnya  yang  mana  nilai efisiensi  eksergi  sistem  pembangkit  listrik  pada  75% beban  pembangkit  adalah  sebesar  59.64%  (Li  &  Liu, 2012).  Demikian  juga,  nilai  efisiensi  eksergi  ini  masih lebih rendah dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang mencapai 60.28% (Afrianto et al., 2015).  Kisaran nilai  ini  juga  tidak  banyak  berbeda  dengan  hasil penelitian yang dilakukan oleh pada sistem HRSG (Heat recovery steam generator) pada instalasi PLTGU dimana efisiensi  eksergi  adalah  sebesar  60.28%  dan  efisiensi energi sebesar 47.68%.(Afrianto et al., 2015). Perbedaan ini  terjadi,  antara  lain,  karena  sistem  dan  kapasitasnya juga berbeda . Pada Gambar 5 dapat dilihat diagram Sankey yang menjelaskan  distribusi  aliran  eksergi  dan  eksergi  yang termusnahkan  pada  masig-masing  komponen  utama pembangkit. Besar eksergi yang masuk adalah 17290.59 kW  bersumber  dari  SP  Boiler  dan  AQC  boiler.  Eksergi yang keluar dari SP boiler sebesar 3795.62 kW mengalir ke  turbin,  sedangkan  eksergi  yang  termusnahkan  di  SP boiler adalah 3167.25 kW. Begitu juga pada AQC boiler, Eksergi yang dialirkan ke turbin sebesar 5922.38 kW dan eksergi  yang  termusnahkan  adalah  4405.34  kW.  Pada turbin eksergi yang masuk sebesar 9718 kW keluar dalam bentuk  energi  listrik  sebesar  4852.90  kW,  eksergi  yang termusnahkan  sebesar  3267.25  kW  dan  eksergi  yang keluar turbin sebesar 2049.47 kW dialirkan ke kondenser. Pada  kondenser  eksergi  yang  termusnahkan  adalah 1508.07 kW.

## 4. Kesimpulan
Dalam  sistem  yang  dikaji,  komponen  yang memiliki  eksergi  yang  termusnahkan  dan  rasio  eksergi yang termusnahkan yang paling besar adalah AQC boiler yaitu sebesar 4405.34 kW atau 32.98% dari total eksergi yang  dimusnahkan.  Komponen  berikutnya  dengan eksergi termusnahkan  yang besar  adalah turbin 3167.25 kW  (23.71%),  SP  boiler  2158.79  kW  (16.16%), economizer 1790.07  kW  (13.40%),  kondenser  1508.07 kW  (11.29%), flasher 221.38  kW  (1.66%), boiler  feed pump 88.19 kW (0.66%) dan pompa kondensat 18.94 kW (0.14%).  Efisiensi  eksergi  komponen  secara  berurutan dari  yang  besar  ke  yang  kecil  adalah  pompa  kondensat dengan  efisiensi  eksergi  79.44%,  selanjutnya  SP  Boiler 76.62%, boiler feed pump 74.08%, flasher 70.75%, turbin 68.54%, economizer 62.40%,  AQC  boiler  60.78%  dan kondenser  35.04%.  Sedangkan  efisiensi  eksergi  sistem secara keseluruhan adalah 53.04 %. Dalam waktu 7 tahun operasi  (2012-2019)  terjadi  penurunan  efisiensi  eksergi sistem secara keseluruhan sebesar 9.56%.

## Daftar Pustaka
Afrianto,  Y.,  Utomo,  M.,  &  Kiono,  B.  (2015).  Analisa Efisiensi Exergi Pada HRSG (Heat Recovery Steam Generator)  Di  PLTGU. Jurnal  Teknik  Mesin Universitas Diponegoro , 4 (4), 382–388.
Ahmadi, G. R., & Toghraie, D. (2016). Energy and exergy analysis of Montazeri Steam Power Plant in Iran. In Renewable and Sustainable Energy Reviews (Vol. 56,
pp. 454–463). Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.074
Aljundi, I. H. (2009). Energy and exergy analysis of a steam power plant in Jordan. Applied Thermal Engineering , 29 (2–3),
324–328. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.02.029
PT.  Semen  Padang  (2012).  JFE  Jepang  puji  operasional WHRPG Semen Padang. Retrieved January 9, 2021, from
https://www.semenpadang.co.id/index.php?mod=fot o&id=900
Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2015). Thermodynamics An Engineering  Approach (eighth  Edi).  Mc  Graw-Hill Education.
Dipak Pilankar, K., & Kale, R. (2016). Energy and Exergy Analysis  of  Steam  and  Power  Generation  Plant. International  Journal  of  Engineering  Research  & Technology (IJERT) , 5 (06 june 2016).
Han, T., Wang, C., Zhu, C., & Che, D. (2018). Optimization of  waste  heat recovery power  generation  system  for cement plant by combining pinch and exergy analysis methods. Applied  Thermal  Engineering , 140 (March 2017),
334–340.
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.05.039 Karyadi,  A.,  &  Rangkuti,  C.  (2016).  Analisa  Energi  Dan

## TEKNIK, 43 (2), 2022, 139
Eksergi  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  Banten  3 Lontar. Seminar Nasional Cendekiawan , 1–9.
Kotas,  T.  (1985).  The  Exergy  Method  of  Thermal  Plant Analysis.  In The  Exergy  Method  of  Thermal  Plant Analysis . https://doi.org/10.1016/c2013-0-00894-8 Li, Y., & Liu, L. (2012). Exergy Analysis of 300MW Coal- Fired  Power  Plant. Energy  Procedia , 17 ,  926–932. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012.02.189 Moran,  M.  J.  (2002).  Engineering  thermodynamics. The Mechatronics Handbook , 12-1-12–32.
https://doi.org/10.4324/9781315119717-1
Musanta h, G., Suryo,  msk tony, & Rozi, K. (2013). Analisa Efisiensi  Exergi  Boiler  Di  Pltu  Unit  3  Pt.  Indonesia Power Semarang Jawa Tengah. Jurnal Teknik Mesin , 1 (4), 16–25.
Ray,  T.  K.,  Datta,  A.,  Gupta,  A.,  &  Ganguly,  R.  (2010). Exergy-based performance analysis for proper O&M
decisions in a steam power plant. Energy Conversion and Management , 51 (6), 1333–1344. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.01.012
Saidur, R., Ahamed, J. U., & Masjuki, H. H. (2010). Energy, exergy  and  economic  analysis  of  industrial  boilers.
Energy Policy , 38 (5), 2188–2197.
https://doi.org/10.1016/j.enpol.2009.11.087
Shumin Yang and Yanqing Wu. (2013). We are IntechOpen , the first native scientific publisher of Open Access books TOP 1 % Nutritional Value of Soybean Meal. Web of Science , 29.
Wu, L., Wang, L., Wang, Y., Hu, X., Dong, C., Yang, Z., & Yang,  Y.  (2014).  Component  and  process  based exergy  evaluation  of  a  600MW  coal-fired  power plant. Energy Procedia , 61 , 2097–2100.
https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.12.084