Saat ini, effisiensi energi merupakan tema yang tidak dapat dipisahkan di setiap pembangunan di negara berkembang maupun negara maju. Di dunia ketenagalistrikan pun, tema effisiensi energi ini selalu digaungkan, termasuk didalamnya pemilihan jenis powerplant (pembangkit listrik).  Semakin effisien suatu jenis powerplant maka  maka secara teknis peluang untuk dipilih dan dibangun akan semakin besar.

Pembangkit listrik termal khususnya Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) akan semakin effisien ketika tekanan (pressure) dan Temperatur operasi uap (steam) semakin tinggi. Ketika Main steam beroperasi diatas titik kritis air (Pressure 221 Bar a dan Temperatur 374 ° C), maka PLTU tersebut disebut Supercritical Power Plant. Parameter Temperatur di hampir semua PLTU pasti diatas 374 deg C sehingga hanya parameter pressure yang menentukan suatu PLTU disebut supercritical atau subcritical. Jika pressure Main steam diatas 221 Bar maka disebut PLTU supercritical, sebaliknya jika dibawah nilai tersebut disebut subcritical.

pada gambar diatas dapat dilihat bahwa perubahan air menjadi uap pada PLTU Supercritical khususnya pada Boiler Supercritical tidak melewati fasa campuran. sedangkan pada boiler subcritical melewati fasa campuran seperti terlihat pada bagian kiri gambar diatas.

Apa yang membuat  PLTU supercritical  ini bisa dikatakan lebih effisien dibandingkan PLTU subcritical. Untuk menganalisanya,  dapat kita lihat dari Heat Balance Diagram dan Parameter Utama lainnya untuk dapat menghitung Turbince Cycle Heat Rate (THR), dan Gross Plant Heat Rate (GPHR).   mari kita bahas beberapa PLTU subcritical dan supercritical di indonesia

berikut  beberapa Data Heat Balance Diagram (HBD) PLTU Supercritical dan Subcritical di Indonesia

1. HBD PLTU Supercritical 660 MW

Berikut Contoh Data HBD PLTU 660 MW  dari sumber Fabrikan China

Resume parameter utama di dalam HBD dan data lain dari PLTU diatas adalah sebagai berikut:

• Main Steam Pressure : 242 Bar a
• Main Steam Temperature : 566 ° C
• Reheat Steam Pressure : 45.77 Bar a
• Reheat Steam Temperature : 566 ° C
• Final Feedwater Temperature : 286.9° C
• Gross Output: 660 MW
• Boiler Effisiensi : 84 % HHV Based
• Desain Kalori Batubara: HHV 4000 kKal/kg (Ar)

2. HBD PLTU Supercritical 860 MW

Berikut Data HBD PLTU 860 MW dari sumber Fabrikan Jepang

Resume parameter utama di dalam HBD dan data lain dari PLTU diatas adalah sebagai berikut:

• Main Steam Pressure : 245 Bar a
• Main Steam Temperature : 538 ° C
• Reheat Steam Pressure : 47 Bar a
• Reheat Steam Temperature : 566 ° C
• Final Feedwater Temperature : 288.7° C
• Gross Output: 860 MW
• Boiler Effisiensi (guaranteed) : 86.7 % HHV Based
• Desain Kalori Batubara: HHV 4800 kKal/kg (Ar)

3. HBD PLTU Subcritical 315 MW

Berikut Data HBD PLTU 315 MW dari sumber Fabrikan China

Resume parameter utama di dalam HBD dan data lain dari PLTU diatas adalah sebagai berikut:

• Main Steam Pressure : 166.7 Bar a
• Main Steam Temperature : 538 ° C
• Reheat Steam Pressure : 33.79 Bar a
• Reheat Steam Temperature : 538 ° C
• Final Feedwater Temperature : 277.5° C
• Gross Output: 315 MW
• Boiler Effisiensi : 86 % HHV Based
• Desain Kalori Batubara: HHV 4500 kKal/kg (Ar)

Dengan menggunakan formula berikut:

Turbine Cycle Heatrate (THR) = (Qin Main steam+ Qin Reheat) /Gross Power Output      [kkal/kWh]
Gross Plant Heat Rate (GPHR) =  THR/ effisiensi Boiler     [kkal/kWh]

Dari hasil perhitungan menggunakan formula diatas dan data beberapa contoh  data pembangkit diatas dapat kita bandingkan hasilnya tabel berikut

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa

1. Turbine Cycle Heat Rate(THR) PLTU Supercritical lebih rendah dari PLTU Subcritical, artinya  energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kWh listrik pada PLTU Supercritical lebih kecil dibandingkan pada PLTU Subcritical. dengan kata lain  THR pada PLTU Supercritical lebih effisien/lebih baik dibandingkan PLTU subcritical
2. Pada kasus diatas, Boiler effisiensi PLTU Subcritical 315 MW lebih baik dari PLTU Supercritical 660 MW, hal ini menandakan bahwa teknologi Supercritical tidak serta merta menjadikan effisiensi boilernya lebih effisien dari PLTU Subcritical.  Mengapa demikian ? karena Desain Boiler PLTU Supercritical 660 MW diatas menggunakan  spesifikasi batubara yang lebih rendah (4000 kkal/kg) dari PLTU Subcritical (4500 kkal/kg)
3. Gross plant effisiensi dibentuk dari effisiensi siklus termal dan effisiensi boiler, sedangkan effisiensi boiler bisa dikatakan “given” dari spesifikasi batubara yang digunakan sehingga pilihan untuk mengeffisienkan suatu PLTU adalah pada siklus termalnya yaitu pemilihan menggunakan tipe PLTU Supercritical atau yang lebih tinggi lagi yaitu PLTU Ultra Supercritical

Kesimpulan yang dapat diambil terkait pertanyaan , mengapa PLTU Supercritical lebih effisien  adalah pada Turbine Cycle Heat Rate yang lebih baik dibandingkan jenis PLTU lainnya, bukan effisiensi pada Boiler Supercritical

Abdul Manan

Mechanical Engineer in EPC Power Plant Company