Embed Size (px)
Citation preview
iii
KAJIAN TEKNIS ANTARA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR HSD DAN MFO
SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF PENGGANTI LNG DI PLTDG PT.
INDONESIA POWER UPJP BALI
Oleh : SOFWAT SANJAYA
Dosen Pembimbing : I Gusti Ketut Sukadana, ST., MT.
: Ir. Hendra Wijaksana, MSc.
ABSTRAK
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel dan Gas (PLTDG) PT. Indonesia Power UPJP
Bali merupakan salah satu pembangkit yang memiliki kontribusi besar sebagai pemasok
energi listrik di sub sistem kelistrikan Bali. PLTDG dapat beroperasi dengan
menggunakan 3 jenis bahan bakar yaitu Marine Fuel Oil (MFO), High Speed Diesel
(HSD), dan Gas. Saat ini PLTDG beroperasi dengan bahan bakar gas sebagai energi
primer yang digunakan sebagai bahan baku proses pembangkitan listrik. Untuk
meningkatkan ketersediaan pasokan energi listrik, diperlukan kajian secara komprehensif
mengenai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar gas apabila terjadi ga ngguan
pasokan bahan bakar gas, yaitu dengan menggunakan bahan bakar MFO atau HSD.
Parameter kajian teknis dilakukan dengan pengujian operasi pada PLTDG type
W18V50DF dalam kondisi standar dengan pembebanan 50%, 75%, 80%, 100% pada
masing-masing penggunaan bahan bakar baik HSD maupun MFO, emisi gas buang, dan
harga pokok produksi.
Berdasarkan hasil pengujian pada PLTDG Unit 1 menunjukkan bahwa semakin
besar pembebanan maka Torsi dan Energi Produksi juga akan semakin besar. Sedangkan
Spesific Fuel Consumption dan Heat Rate mengalami penurunan pada beban 100%.
Hasil pantauan emisi gas buang NOx, Opasitas, dan CO dari pengujian pada beban
100% baik menggunakan bahan bakar HSD atau MFO masih dibawah ambang batas
berdasarkan Permen LH No 21 tahun 2008 lampiran IV B. Sedangkan SO2 saat
penggunaan bahan bakar MFO lebih besar dari ambang batas.
Kata Kunci : PLTDG, MFO, HSD, Kajian teknis, Emisi Gas Buang
iv
TECHNICAL EVALUATION BETWEEN HSD FUEL AND MFO FUEL AS
ALTERNATIVE FUEL FOR LNG REPLACEMENT AT PT. INDONESIA POWER
UPJP BALI DIESEL ENGINE POWER PLANT
Author : Sofwat Sanjaya
Guidance : I Gusti Ketut Sukadana, ST., MT.
: Ir. Hendra Wijaksana, MSc.
ABSTRAK
Power Plant Diesel and Gas (PLTDG) PT. Indonesia Power UPJP Bali Plant is one of
Power Plant that has a big contribution as a supplier of electrical energy in sub-Bali electricity
system. PLTDG can be operated using 3 Operates Mode such as like Marine Fuel Oil (MFO), High
Speed Diesel (HSD), and Gas. Today, PLTDG operates with Gaseous fuels as a primary energy
which was used as a raw material Electricity Generation Process. To increase the availability of
energy supply Electricity, required a comprehensive study operates about alternatives fuel gas
supply disruption should be applied.
Parameter technical study conducted by the testing operations on type PLTDG
W18V50DF under standard conditions with a load of 50%, 75%, 80%, 100% in each of
the fuel use both HSD and MFO, exhaust emissions, and the cost of production.
Based on the results of testing on PLTDG Unit 1 indicates that the greater the load torque
and energy production will also increase. While Specific Fuel Consumption and Heat Rate
decreased at 100% load.
The results of monitoring NOx exhaust emissions, opacity, and CO of testing at
100% load using either a fuel HSD or MFO is still below the threshold by Permen LH No
21 of 2008 Annex IV B. And the other side, the current SO2 MFO fuel usage is greater
than the threshold limit.
Kata Kunci : PLTDG, MFO, HSD, Technical Evaluation, Exhaust Emissions
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat
rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul: “KAJIAN TEKNIS
ANTARA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR HSD DAN MFO SEBAGAI BAHAN
BAKAR ALTERNATIF PENGGANTI LNG DI PLTDG PT. INDONESIA POWER
UPJP BALI”
Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak,
untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
2. Bapak I Gusti Ketut Sukadana, ST., MT., selaku Pembimbing 1 Tugas Akhir dari penulis
3. Bapak Ir. Hendra Wijaksana, MSc., selaku Pembimbing II Tugas Akhir dari penulis
4. Bapak Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, ST., Msc. selaku Pembimbing Akademik
5. Bapak I Ketut Astawa, ST, MT., selaku Kordinator Skripsi
6. Bapak/Ibu Dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin
Universitas Udayana.
7. Keluarga, serta semua pihak dan kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin yang telah
membantu dalam penyelesaian proposal skripsi.
Penulis menyadari bahwa proposal skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan
mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu
kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai
pihak.Sekal ilagi penulis mengucapkan banyak terimakasih dan penulis mohon maaf
apabila ada kekurangan ataupun kesalahan dalam penulisan skripsi ini.
Bukit Jimbaran, September 2016
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN...............................................................................i
LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................ii
ABSTRAK ......................................................................................................iii
ABSTRACT ....................................................................................................iv
KATA PENGANTAR ......................................................................................v
DAFTAR ISI ...................................................................................................vi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................viii
DAFTAR TABEL ...........................................................................................iii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian ..............................................................................................3
1.4 Batasan Penelitian .............................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian ..........................................................................4
1.6 Sistematika Penulisan .....................................................................4
BAB II DASAR TEORI ................................................................................6
2.1 Motor Bakar ....................................................................................................6
2.2 Performansi Motor Diesel……………………………………………….7
2.2.1 Torsi dan Daya ......................................................................8
2.2.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ..........................................................8
2.2.3 Brake Mean Effective Pressure……………..……………………9
2.2.4 Heat Rate................................................................................ 10
2.2.5 Efisiensi Termal…………………………………………………..10
2.3 Teori Pembakaran………………………………………………………..11
2.3.1 Proses Pembakaran………………………………………………..11
2.3.2 Nilai Kalor Bahan Bakar .......................................................................13
2.4 Bahan Bakar ...................................................................................14
vii
2.4.1 Marin Fuel Oil (MFO)……………………………………… .......16
2.4.2 High Speed Diesel (HSD) .....................................................................16
2.5 Emisi Gas Buang……………………………………………………… ...17
2.5.1 Karbon Monoksida (CO) ........................................................18
2.5.2 Nitrogen Oksida ....................................................................19
2.5.3 Sulfur Oksida ........................................................................20
2.5.4 Partikulat …………. ..............................................................22
2.6 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Gas PT. Indonesia Power UPJP Bali -
Pesanggaran ..................................................................................23
2.7 Kelistrikan Sub Sistem Bali .............................................................24
BAB III METODE PENELITIAN ...........................................................26
3.1 Metodologi Penelitian ......................................................................................26
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ..........................................................................27
3.3 Lokasi Penelitian ..............................................................................................27
3.4 Variabel Penelitian ...........................................................................................27
3.4.1 Variabel Bebas ......................................................................................27
3.4.2 Variabel Terikat .....................................................................................28
3.5 Alat dan Bahan Penelitian ..............................................................28
3.5.1 Alat ........................................................................................................28
3.5.2 Bahan .....................................................................................................29
3.6 Metoda Pengumpulan Data ..............................................................................29
3.6.1 Jenis Pemakaian Data ............................................................................29
3.6.2 Metoda Pengolahan Data .......................................................................29
3.7 Pengamatan dan Tahap Pengujian ...................................................29
3.7.1 Prosedur Pengujian Operasi PLTDG Menggunakan Bahan Bakar Jenis
HSD/MFO .......................................................................................................30
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ...................................35
4.1 Pengujian Bahan Bakar ....................................................................................35
4.2 Pengujian Performansi PLTDG 18V50DF PT. Indonesia Power UPJP Bali ..36
4.2.1 Perhitungan Torsi pada variasi pembebanan menggunakan bahan bakar
MFO dan HSD.......................................................................................36
viii
4.2.2 Perhitungan Mean Effective Pressure (MEP) .......................................38
4.2.3 Perhitungan Spesific Fuel Consumption (SFC) ....................................41
4.2.4 Perhitungan Heat Rate ...........................................................................43
4.2.5 Analisa Emisi Gas Buang hasil pengukuran CEMS (Continous
Emission Monitoring System) ..............................................................45
BAB V PENUTUP ...................................................................................50
5.1 Kesimpulan ......................................................................................................50
5.2 Saran ................................................................................................................52
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
PERNYATAAN
LEMBAR ASISTENSI
DATA HASIL PENELITIAN
FOTO DOKUMENTASI ..........................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Beban Puncak Sub Sistem Bali Th. 2016 ................ 1
Gambar 2.1 Jenis-jenis Pembakaran berdasarkan efektifitasnya ............ 12
Gambar 2.2 Kutipan Permen LH no 21 tahun 2008 lampiran IV B ........ 18
Gambar 2.3 Kelistrikan Sub Sistem Bali ............................................. 24
Gambar 2.4 Diagram Jenis Pemeliharaan .......................................... 27
Gambar 2.5 Skema Pola Transaksi Tenaga Listrik ............................... 29
Gambar 3.1 Metodologi Penelitian ................................................... 33
Gambar 4.1 Grafik perbandingan Torsi VS Putaran antara bahan bakar
HSD dan MFO ................................................................ 37
Gambar 4.2 Grafik perbandingan Daya Keluaran VS Mean Effective
Pressure antara bahan bakar HSD dan MFO ...................... 40
Gambar 4.3 Grafik perbandingan Produksi Energi Listrik (MFO vs HSD) 41
Gambar 4.4 Grafik perbandingan Specific Fuel Consumption
(MFO vs HSD) ............................................................... 42
Gambar 4.5 Grafik perbandingan Heat Rate (MFO vs HSD) ................. 44
Gambar 4.6 Grafik perbandingan emisi gas buang aktual
(MFO) vs nilai ambang batas ........................................... 45
Gambar 4.7 Grafik perbandingan emisi gas buang aktual
(HSD) vs nilai ambang batas ............................................ 47
Gambar 4.8 Grafik perbandingan emisi gas buang aktual
(HSD) vs MFO vs Nilai Ambang Batas............................. 48
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Bahan Bakar MFO (Marine Fuel Oil) ........... 16
Tabel 2.2 Karakteristik Bahan Bakar HSD (High Speed Diesel) ........ 17
Tabel 2.3 Mode Operasi MESIN DIESEL GAS ................................ 23
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Analisa Bahan Bakar ............................... 23
Tabel 4.2 Hasil perhitungan Torsi dengan menggunakan bahan bakar
MFO .............................................................................. 37
Tabel 4.3 Hasil perhitungan Torsi dengan menggunakan bahan bakar
HSD ............................................................................... 37
Tabel 4.4 Hasil perhitungan MEP dengan menggunakan bahan bakar
MFO .............................................................................. 39
Tabel 4.5 Hasil perhitungan MEP dengan menggunakan bahan bakar
HSD ............................................................................... 39
Tabel 4.6 Hasil pencatatan daya keluaran dan konsumsi bahan bakar 41
Tabel 4.7 Hasil rekapitulasi perhitungan SFC pada PLTDG Unit 1 .... 47
Tabel 4.8 Hasil rekapitulasi perhitungan Heat Rate pada PLTDG
Unit 1 ............................................................................. 48
Tabel 4.9 Pembacaan CEMS untuk emisi PLTDG unit 1
menggunakan MFO pada beban 100% .............................. 45
Tabel 4.10 Pembacaan CEMS untuk emisi PLTDG unit 1
menggunakan HSD pada beban 100% ............................... 49
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan energi listrik merupakan suatu hal yang tidak dapat dihindari
dari kehidupan manusia modern, bahkan akan terus meningkat akibat semakin
banyaknya populasi penduduk dunia dan munculnya industri baru. Di Indonesia, Pulau
Bali merupakan salah satu daerah terpenting di Indonesia yang memberikan kontribusi
penting pada devisa negara di sektor Pariwasata. Dari data yang diperoleh dari PT.
PLN P3B Bali, diketahui besarnya pasokan energi listrik yang dikonsumsi pada saat
beban puncak adalah 834 MW (s.d Mei 2016). Hal ini menimbulkan tantangan kepada
produsen listrik untuk bisa lebih kompetitif dan efisien dalam memproduksi energi
listrik.
Sumber data : Pronia – Peak Load Assesment untuk RJPP PT. INDONESIA POWER
Gambar 1.1 Grafik Beban Puncak Sub Sistem Bali Th. 2016 (Sumber: PLN P3B Bali)
PT. Indonesia Power UPJP Bali merupakan salah satu perusahaan yang
memproduksi energi listrik terbesar di pulau Bali. PT. Indonesia Power UPJP Bali
memberikan kontribusi pasokan listrik sebesar 44.7% dari Total Daya Sub Sistem Bali
1302 MW. PT. Indonesia Power memiliki Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Gas
(PLTDG) terbesar di Indonesia berkapasitas 200 MW (WARTSILA 18V50DF) yang
memiliki teknologi Tri-Fuel atau dapat beroperasi dengan menggunakan 3 jenis bahan
2
bakar yaitu High Speed Diesel (HSD)/Light Fuel Oil, Marine Fuel Oil (MFO)/Heavy
Fuel Oil, dan Natural Gas. PLTDG 200 MW yang dimiliki PT. Indonesia Power terdiri
dari 12 unit pembangkit dan menggunakan bahan bakar HSD dan MFO sejak mulai
beroperasi secara komersil pada tahun 2015. Tuntutan pengoperasian pembangkit
listrik yang ramah terhadap lingkungan mengharuskan PT. Indonesia Power
mengkonversi energi primer sebagai bahan bakar pembangkit listrik dengan
menggunakan Liquid Natural Gas (LNG) yang dimulai pada bulan Juni tahun 2016
sebesar 32 BBTUD.
Tingginya permintaan pasokan energi listrik ke jaringan Sub Sistem Bali,
memaksa PT. Indonesia Power untuk menjaga kehandalan operasi pembangkit listrik
baik kehandalan dari segi pasokan energi primer maupun kehandalan mesin
pembangkit itu sendiri. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka diperlukan langkah
strategis dalam perencanaan persediaan bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar
LNG apabila sewaktu-waktu terdapat hambatan pasokan yang menyebabkan
gangguan operasional PLTDG 200 MW.
Perbedaan karakteristik operasional pembangkit listrik berdasarkan energi
primer yang digunakan akan sangat mempengaruhi pengambilan keputusan terhadap
langkah strategi perencanaan kehandalan pembangkit. Namun saat ini PT. Indonesia
Power UPJP Bali belum memiliki kajian teknis mengenai pemilihan energi alternatif
pengganti LNG untuk menjaga kehandalan operasional pembangkit.
Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukanlah penelitian oleh penulis untuk
membuat “Kajian Teknis Antara Penggunaan Bahan Bakar HSD dan MFO
Sebagai Bahan Bakar Alternatif Pengganti LNG di PLTDG PT. INDONESIA
POWER UPJP BALI”.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah mengetahui :
a. Bagaimana performa yang dihasilkan oleh PLTDG Pesanggaran dengan
membandingkan penggunaan bahan bakar HSD dan MFO ?
b. Bagaimana emisi gas buang yang dihasilkan dari PLTDG Pesanggaran
dengan membandingkan penggunaan bahan bakar HSD dan MFO?
3
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui :
a. Performa yang dihasilkan oleh PLTDG Pesanggaran dengan
membandingkan penggunaan bahan bakar HSD dan MFO?
b. Emisi gas buang yang dihasilkan dari PLTDG Pesanggaran dengan
membandingkan penggunaan bahan bakar HSD dan MFO?
1.4. Batasan Penelitian
Agar penulisan proposal skripsi ini lebih terarah terhadap apa yang telah
direncanakan dan tidak terlalu meluas cakupannya, maka permasalahannya dibatasi
sebagai berikut :
PLTDG yang dianalisa adalah PLTDG Pesanggaran (Type 18V50DF)
yang diproduksi oleh WARTSILA FINLAND dengan daya mampu 16.7
MW.
Bahan bakar yang digunakan yaitu HSD (High Speed Diesel) dan MFO
(Marine Fuel Oil) yang diperoleh dari PT. PERTAMINA.
Uji Performa PLTDG dilakukan pada pembebanan maksimum 100% atau
setara dengan ±16,7 MW.
Bahan bakar HSD dan MFO diuji di Lab. Veritas Petroleum Services
(Asia) Pte Ltd (SINGAPORE).
Analisa dibatasi pada Produksi, SFC (Spesific Fuel Consumption),
Efisiensi Termal, dan Emisi Gas Buang.
Pengambilan data unjuk kerja (Performance Test) dilakukan saat
Commisioning menggunakan bahan bakar MFO tahun 2015 dan
penggunaan bahan bakar HSD setelah COD (Commercial Operation Date).
4
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diperoleh dari penelitian ini antara lain:
Manfaat masyarakat
Dengan dilakukannya kajian ini, masyarakat mendapatkan manfaat
kehandalan pasokan energi listrik yang diproduksi oleh PT. Indonesia
Power UPJP Bali Pesanggaran dan meminimalisir emisi dari proses
produksi energi listrik.
Manfaat bagi pemerintah dan negara
Ikut mendukung program pemerintah dalam hal penghematan biaya
produksi listrik tanpa mengurangi kehandalan pasokan energi listrik.
1.6. Sistematika Penulisan
Tugas sarjana ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar pada tiap bab
adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang latar belakang, tujuan, rumusan masalah, tujuan
penelitian, batasan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini berisikan tentang landasan teori yang dijadikan bahan observasi pada
penelitian ini yang meliputi dasar teori motor bakar, performansi motor diesel,
teori pembakaran, bahan bakar, emisi gas buang, profil kelistrikan di sub sistem
bali, manajemen Pemeliharaan di PLTDG PT. Indonesia Power UPJP Bali, dan
biaya produksi pembangkitan listrik
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini memberikan informasi terkait metodologi penelitian yang digunakan,
bahan dan peralatan yang digunakan selama pengujian
5
BAB IV : HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
Bab ini membahas tentang hasil perolehan data dari penelitian dan pengolahan data
penelitian yang akan digunakan sebagai kesimpulan dan saran dari penelitian
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini memberikan informasi mengenai kesimpulan dan saran yang dihasilkan
dari penelitian
DAFTAR PUSTAKA
Daftar pustaka berisikan tentang lliteratur yang digunakan dalam penulisan laporan
skripsi
LAMPIRAN
