## ANALISIS PERBANDINGAN KEBUTUHAN ENERGI MENGGUNAKAN BOILER FEED PUMP DAN MOTOR INDUKSI PADA KONDISI START

## UP (STUDY KASUS: PLTU TANJUNG JATI B UNIT 3)

## Muhammad Sagaf
Fakultas Sains dan Teknologi, Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Nahdlatul Ulama Jepara Email: sagaf_mnwr@yahoo.com
Safrizal Fakultas Sains dan Teknologi, Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Nahdlatul Ulama Jepara
Email: safrizal27@gmail.com

## ABSTRAK
Kebutuhan  energi  listrik  yang  semakin  meningkat  tidak  hanya  diikuti  dengan  peningkatan pasokan  energi  listrik  saja,  tetapi  harus  diikuti  dengan  pengelolaan  energi  yang  baik  dan  efisien. Salah  satu  caranya  yaitu  dengan  mengurangi  penggunaan  energi  sendiri  ( auxiliary  power )  pada pembangkit  listrik.  PLTU  Tanjung  jati  B  Unit  3,  yang  mempunyai  2 Boiler  Feed  Pump (BFP) dengan  penggerak  Turbin  uap  ( Turbine  Boiler  feed  Pump atau  TBFP)  dan  1  buah  BFP  dengan pengerak  Motor  Induksi  ( Motor  Boiler  feed  Pump atau  MBFP).  Penelitian  ini  dilakukan perbandingan  peralatan  tersebut  yang  bekerja  dengan  kebutuhan  energi  paling  minimal.  Proses pengambilan data dilakukan pada kondisi start up , cold 12 jam, warm 6 jam, hot 2 jam. Dari hasil penelitian  menunjukan,  untuk  kondisi start  up  cold 12  jam  MBFP  mempunyai  tingkat  konsumsi energi 54,8 MWh, sedangkan TBFP hanya mengkonsumsi energy 21,6 Mwh, atau sebesar 60.58 % dari  jumlah  energi  yang  digunakan  oleh  MBFP  dan  dapat  menghemat  biaya  sebesar  Rp 11.487.200,00 artinya TBFP mampu menghemat penggunaan energi  33,2 MWh atau setara 2.980 rumah  berlangganan  daya  listrik  PLN    1300  VA,  konsumsi  daya  aktif  rata-rata  11,14  kWh/ day (33.200 kWh/11,14 kWh = 2980unit rumah).
Kata kunci: PLTU TJB unit 3, TBFP, MBFP, s tart up cold , kWh, penghematan energi

## ABSTRACT
The increasing need for electricity is not only followed by an increase in the supply of electricity, must also be followed by good and efficient energy management. One way is to reduce the use of own  energy  (auxiliary  power)  in  power  plants.  Tanjung  Jati  Power  Plant B  Unit  3,  which  has  2 Boiler Feed Pump (BFP) with a steam turbine (TBFP) and 1 BFP with an Induction Motor (MBFP) booster. This research is carried out comparing the equipment that works with the minimum energy requirements.  Data  retrieval  process  is  carried  out  under  conditions  of  start-up,  cold  12  hours, warm 6 hours, and hot 2 hours. From the results of the study show, for the 12 hours cold start up condition  MBFP has an energy consumption  level  of  54.8MWh, while TBFP only consumes 21.6 Mwh of energy, or as much as 60.58% of the amount of energy used by MBFP and can save costs by Rp 11,487 .200.00 meaning that TBFP is able to save 33.2MWh of energy use or the equivalent of 2,980 homes subscribed to PLN 130VA electric power, the average active power consumption is 11.14kWh/day (33,200kWh / 11,14kWh = 2980 housing units).
Keywords: Power Plant B Unit 3, TBFP, MBFP, start up cold, kWh, energi saving

## 1. PENDAHULUAN
Sistem tenaga listrik dewasa ini semakin rumit kompleks, permintaan kebutuhan tenaga listrik yang  terus  meningkat  tiap  tahun  harus  diikuti  dengan  peningkatan  kualitas  daya  ( power  quality ) serta biaya yang dapat diterima oleh pelanggan. Permasalahan krisis minyak dunia serta pemanasan global akibat pembakaran bahan bakar fosil jenis batu-bara oleh power plant untuk memproduksi tenaga listrik, oleh karena itu diperlukan pengelolaan energi listrik yang baik dan efisien. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan meningkatkan efisiensi pembangkit listrik. Hal ini dapat dilakukan dengan mengurangi jumlah pemakaian listrik sendiri ( auxiliary power ) pada pembangkit listrik. Penelitian ini akan fokuskan pada analisa perbandingan kebutuhan dan efisiensi energi dari pompa pengisi air boiler / Boiler Feed Pump (BFP) yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga uap Tanjung  Jati B Unit  3 (PLTU TJB 3), dimana PLTU TJB 3 mempunyai  2 jenis Boiler Feed Pump yaitu Boiler Feed Pump penggerak Motor (MBFP) dan Boiler Feed Pump penggerak turbin uap (TBFP) saat kondisi start up . Setelah dilakukan perbandingan maka dapat ditentukan peralatan mana yang lebih efisien dan mempunyai konsumsi energi listrik yang lebih kecil.

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian oleh Aditasa Pratama , [1] melakukan studi untuk menentukan kapasitas motor listrik untuk pendingin dan penggerak pompa air high pressure pengisi boiler. Studi dilakukan pada saat beroperasi pada beban 100%, dan didapatkan hasil daya output motor sebesar 576 kW, daya input motor  sebesar  770kW  dengan  efisiensi  motor  75%.  Sukamta  [2],  melakukan  analisa  unjuk  kerja boiler feed pump turbine untuk kapasitas ketel uap 2000 ton/jam.  Didapat hasil daya output ( water horse  power )  sebesar  10027kW  dan  input horse  power ( Brake  horse  power )  sebesar  13521kW dengan  efisiensi  sebesar  74,16%.  Jingkuan  Li,  [3][3]  melakukan  analisa  ekonomis  pada turbine- driven feed water pump. Pada beban yang semakin tinggi  nilai efisiensi  semakin meningkat  dan nilai relative error antara calculation value dengan design  value semakin  menurun. Dengan kata lain didapat bahwa pada beban yang semakin tinggi permodelan menjadi semakin akurat.
Langkah kerja dalam penelitian ini oleh penulis dapat dilihat pada flowchart yang ditunjukkan oleh gambar 1.
Gambar 1. Flowchart Penelitian
Ada  dua  kategori  metode  dalam  penelitian  ini,  yaitu  metode  pengumpulan  data  dan  metode analisis data.
Metode pengumpulan data meliputi: 1. Data dokumen / data sekunder
2. Pengumpulan data langsung/data primer

## 2.1 Boiler Feed Pump (BFP)
Boiler  Feed  Pump merupakan  salah  satu  aplikasi  penggunaan  pompa  sentrifugal  berukuran besar  pada  industri  pembangkit  listrik  tenaga  uap.  Pompa  ini  berfungsi  untuk  mengontrol  dan mengalirkan  air  pada  jumlah  tertentu  yang  berasal  dari  tangki  Deaerator  menuju  boiler  dengan spesifikasi  tekanan  tertentu  (215  bar,  pada  PLTU  TJB  3).  Sebelum  masuk  ke  boiler  air  tersebut biasanya  mengalami  pemanasan  awal  ( pre-heating ),  sehingga  air  yang  dipompa  oleh  BFP  juga memiliki temperatur tertentu (170 °C, pada PLTU TJB 3) yang cukup panas. Satu unit BFP pada PLTU  terdiri  atas  dua  pompa  dan  satu  penggerak.  Penggerak  yang  digunakan  bisa  berupa motor listrik  atau juga turbin uap berukuran kecil. Turbin uap kecil tersebut  mendapatkan aliran uap air yang diambil dari turbin uap utama pada stage tertentu ( Intermediate Pressure Turbine /IPT). Satu unit PLTU TJB 3 pada penelitian ini menggunakan 2 BFP dengan penggerak Turbin Uap dan 1 Unit BFP dengan penggerak Motor induksi.
Satu  unit BFP terdiri  dari dua pompa yaitu satu  booster pump dan satu main pump / pompa utama.  Keduanya  menggunakan  penggerak  tunggal  (turbin  uap  atau  motor),  yang  porosnya  di- couple dengan atau tanpa sistem transmisi tergantung desainnya.
Gambar 2 . Aliran Feed Water dari BFP

## 2.1.1 Motor-BFP [4]
Pada  PLTU  tanjung  jati  B  Unit  3  terdapat  sebuah  BFP  dengan  penggerak  2  motor  yang dikopling. Dimana spesifikasi sebagai berikut :
1. Manufaktur : TOSHIBA 2. Service name : Boiler Feed Water Pump 3. Output : 5600 (kW) 4. Voltage : 10000 (V) 5. Normal Current : 378 (A) 6. Number of pole : 4 7. Rated power factor : 0.89 8. Speed synchronous/rated : 1500/1485 (rpm) 9. IP Class : IP55 10. Locked rotor current : 1706 (A) 11. Starting time : 9.0 (sec)
12. Load characteristics :
a) Efficiency at 100% : 96.1%
b) Efficiency at 75% : 95.7% c) Efficiency at 50% : 94.8% d) Efficiency at 25% : 91.3% e) Power factor at rated : 0.89
f) Power factor at starting : 0.15
Untuk Menghitung daya dari motor MBFP digunakan rumus [5]
Daya (P) = (1)

## 2.1.2 BFP Penggerak Steam Turbine (T BFP)[7]
Terdapat 2 buah BFP dengan penggerak turbin uap dengan daya pompa yang sama sedangkan spesifikasi turbin nya adalah sebagai berikut
1. Type of Turbine
: SCSF-10.5” ( Single Cylinder Single Flow )
2. Rated Output (100%ECR) : 14,086 kW
3. Max Capacity
: 14,749 kW
4. Min Load Operation
: 25 % Load
5. Rated Speed
: 5030 rpm
6. Direction of Rotation
: CCW ( Counter Clock Wise )

## 2.2 Start up PLTU
Pada Studi kasus yang dilaksanakan pada PLTU Tanjung Jati B Unit 3 didapatkan data waktu start up dengan 3 kondisi memulai start up.
Tabel 1. Waktu Start Up PLTU Mode Start WAKTU Cold 12 Jam Warm 6   Jam Hot 2   Jam

## 2.3. Data Generator MW dan pemakaian steam di Turbin dan TBFP
Tabel 2. Parameter Generator MW dan Konsumsi Uap
Pada Tabel 2. diatas menunjukkan energi listrik yang dihasil oleh PLTU TJB 3 dan konsumsi uap ( steam flow ) pada turbin utama dan pemakaian uap yang masuk ke 2 TBFP yaitu TBFP A dan TBFP B dimana jumlah konsumsi uap tersebut dijumlahkan menjadi TBFP steam flow.

## 2.4. Harga Pembelian PLN
Tabel 3. Harga Kwh Pembelian Oleh PLN
Tabel  3.  merupakan tabel  harga  pembelian  listrik  oleh  PLN  dari  setiap  pembangkit  di  Jawa Bali (JAMALI) per Agustus 2017 [7]

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Perhitungan Daya Motor Penggerak BFP
Dari hasil perekaman data yang didapat dari DCS PLTU Tanjung Jati B Unit 3 didapatkan: a. Tegangan Motor   : 10 KV
b. Arus : 148 A c. Cos
: 0.89 ( Data Sheet )
Sehingga daya motor dapat dihitung dari persamaan (1).
Daya (P) = Daya (P) = 2281.5 KW
Daya untuk 2 motor yang dikopling bersamaan sebagai pengerak BFP adalah Daya (P) = 2281.5 KW x 2 Motor Daya (P) = 4563 KW (saat start up)
Untuk  menghitung  energi  yang  dibutuhkan  selama start  up dapat  digunakan  tabel  1.  Hasil perhitungan dari energi motor untuk setiap kondisi start up yaitu:

## Tabel 4. Kebutuhan Energi Listrik MBFP
Kondisi Start up Waktu (Jam) Energi Motor (MWh) Cold 12 Jam 54.8 Warm 6   Jam 27.4 Hot 2   Jam 9.1

## 3.2 Perhitungan Kebutuhan Uap Untuk setiap Energi Listrik
Perhitungan jumlah aliran uap (t/h) pada BFP yang dibutuhkan untuk setiap energi listrik yang dihasilkan menggunakan tabel 2. Dari data di tabel 2 dibentuk grafik sesuai gambar 3.
Gambar 3. Kebutuhan Uap Untuk Setiap Energi Listrik (MW)

## Data pertama yang diambil dari tabel 2
Generator Output
: 695 MW
TBFP A Steam Flow : 44.82 t/h
Main Steam Flow : 2231 t/h
Sehingga

## 3.2.1 Kebutuhan Uap Main Steam
Jumlah daya yang dihasilkan per ton uap main steam adalah = 695 MW/ 2231 t/h = 0.31MWh/ t Uap main steam.

## 3.2.2 Kebutuhan Energi pada TBFP
Jika pada saat start up TBFP yang dibutuhkan hanya 1 buah dengan asumsi bekerja saat daya penuh maka:
Daya (MW) = 0.31 MWh/t x 44.82 t/h = 13.89MW (saat full load ) Pada  saat start  up TBFP  bekerja  dibawah  25  %  beban  generator.  Berdasarkan  data  dari Digital Control system atau DCS, TBFP bekerja saat start up adalah 13% dari kapasitasnya maka,
Daya (MW) = 13.89 MW x 13 % Daya (MW) = 1.80 MW (Saat start up) Kebutuhan energi listrik untuk semua kondisi start up sesuai tabel 5 adalah
Tabel  5 . Kebutuhan Energi Listrik TBFP Kondisi Waktu Energi TBFP Start up (Jam) (MWh) Cold 12 21.6 Warm 6 10.8 Hot 2 3.6

## 3.3. Perbandingan Konsumsi Energi Listrik MBFP dan TBFP
Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan diatas maka dapat dilakukan perhitungan selisih pemakaian  energi  listrik  antara  MBFP  dan  TBFP.  Adapun  hasil  perhitungannya  dapat  dilakukan sesuai dengan tabel 6.
Tabel 6. Perbandingan Energi MBFP dan TBFP Kondisi Waktu Energi Energi Start Up (Jam) MBFP (MWh) TBFP (MWh) Cold 12 Jam 54.8 21.6 Warm 6   Jam 27.4 10.8 Hot 2   Jam 9.1 3.6

## 3.4 Pembahasan Penghematan Kondisi Start Up
3.4.1 Kondisi Start Up Cold
Energi yang dapat di hemat adalah = 54.8 – 21.6 = 33.2 MWh atau setara untuk penambahan pelanggan baru 2.980 rumah berlangganan daya listrik PLN  1300 VA, konsumsi daya aktif rata- rata 11,14 kWh/day (33.200 kWh/11,14 kWh = 2980unit rumah)
Cost yang dapat dihemat = 33.2 MWh x Rp. 346 x 1000 = Rp. 11.487.200 ,00 Persentase penghematan = 33.2 MWh / 54.8 MWh = 60.58 % Rp 346,00 biaya pokok produksi steam coal power plant .

## 3.4.2 Kondisi Start Up Warm
Energi yang dapat di hemat adalah = 27.4 – 10.8 = 16.6 MWh atau setara untuk penambahan pelanggan baru 1490 rumah berlangganan daya listrik PLN  1300 VA, konsumsi daya aktif rata-rata 11,14 kWh/day (16.600 kWh/11,14 kWh = 1490 unit rumah)
Cost yang dapat dihemat = 16.6 MWh x Rp. 346 x 1000 =Rp. 5.743.600,00 Persentase penghematan = 16.6 MWh / 27.4 MWh = 60.58 %

## 3.4.3 Kondisi Start Up Hot
Energi  yang  dapat  di  hemat  adalah  =  9.1  –  3.6  =  5.5  MWh  atau  setara  untuk  penambahan pelanggan baru 5500 rumah berlangganan daya listrik PLN  1300 VA, konsumsi daya aktif rata-rata 11,14 kWh/day (5500 kWh/11,14 kWh = 493 unit rumah)
Cost yang dapat dihemat = 5.5 MWhx Rp. 346 x 1000 =Rp 1.903.000,00 Persentase penghematan = 5.5 MWh / 9.1 MWh = 60.44 %

## Tabel 7. Penghematan Energi TBFP
Kondisi Start up Wakt u (Jam) Penghematan Energi (MWh) Cost (Rp) Persen (%) Cold 12 33.2 11487200 60.58 Warm 6 16.6 5743500 60.58 Hot 2 5.5 1903000 60.44

## 4. KESIMPULAN
1. Penggunaan MBFP mempunyai konsumsi energi listrik yang besar dibandingkan TBFP.
2. Dengan  penggunaan  TBFP.  Pemakaian  energi  listrik  dapat  dihemat  sebesar  60.5%  pada saat kondisi start up baik untuk cold start up, warm start up maupun hot start up .
3. Penghematan yang dilakukan ini hanya bisa dilakukan jika unit pembangkit pararel antara satu sama lain sehingga pembangkit yang sudah beroperasi dapat menyuplai kebutuhan uap untuk pembangkit yang memulai start up.
4. Dengan  adanya  pengematan  ini  dapat  membantu  mengurangi  energi  listrik  untuk pemakaian  sendiri  ( auxiliary  power )  sehingga  dapat  membantu  meningkatkan  pasokan energi listrik ke pelanggan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A. Pratama, “Studi Penentuan Kapasitas Motor Listrik Untuk Pendingin Dan Penggerak Pompa  Air  High  Pressure  Pengisi  Boiler  Untuk  Melayani  Kebutuhan  Air  Pada  PLTGU Blok III (PLTG 3x112 MW  PLTU 189 MW) Unit Pembangkitan Gresik,” Degree Electr.
Engeenering  RSE  62131  Pra  2010 ,  Feb.  2010,  Accessed:  May  15,  2020.  [Online]. Available: http://digilib.its.ac.id/ITS-Undergraduate-3100010038147/10424.
[2] S. Sukamta, S. Sudarja, and M. M. I. Wathon, “Analisis Unjuk Kerja Boiler Feed Pump Turbine Untuk Kapasitas Ketel Uap 2000 Ton/Jam Di PLTU Cirebon Jawa Barat,” Semesta Tek. , vol. 18, no. 1, pp. 21–29, Jan. 2016.
[3] J. Li, H. Gao, and X. Hu, “An Economic Analysis of a Turbine-Driven Feed Water Pump,” 2016.
[4] HARIANTO, “ANALISA EFISIENSI KALORI M-BFP (Motor Boiler Feed Pump) UNIT 1 DAN T-BFP (Turbine Boiler Feed Pump) UNIT 3 PLTU Tanjung Jati B JEPARA.”
[5] M. Nahvi and J. Edminister, Schaum’s Outline of Electric Circuts . Mcgraw-hill, 2002.
[6] “Theory_and_Problems_of_Electric_Circuits.pdf.”.
[7] PT  PLN  (Persero)  P2B,  “Rencana  Alokasi  Energi  September  2018,”  presented  at  the Rencana Alokasi Energi September 2018, solo, agustus 2018.
[8] “MBFP Motor Data Sheet.pdf.”.