Menghitung Plant Heat Rate PLTU

Suatu peralatan atau sistem yang menghasilkan output yang diinginkan misalnya listrik, uap, gerak, dan lainnya tentunya memiliki performa terukur. Nilai performa ini didefinisikan sebagai perbandingan antara usaha yang dilakukan dibandingkan dengan nilai posistif yang didapatkan. Misalnya pada pompa diukur dengan effisiensinya, Air conditioner (AC) performanya diukur berdasarkan Coefficient of performance (COP) , begitupun pembangkit listrik tentu ada suatu nilai performa yang diukur.

Suatu pembangkit listrik diukur performanya berdasarkan suatu nilai yang disebut dengan Heat rate dengan satuan yang biasa digunakan adalah  kKal/kW h. Parameter tersebut merepresentasikan nilai energi input dibandingkan dengan energi yang dihasilkan dalam kilo watt hour (kWh). Misalkan suatu PLTU memiliki heatrate 3000 kkal/ kW h artinya PLTU tersebut membutuhkan bahan bakar dengan energi sebesar 3000 kkal untuk menghasilkan 1 kWh.

Pada PLTU ada beberapa heatrate berdasarkan posisi pengambilan titik pengukurannya:

  1. Turbine Heat rate (THR)
  2. Gross Plant Heat rate (GPHR)
  3. Nett Plant Heat Rate (NPHR)

Representasi dari ketiga titik ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Heatrate

Dimana:

Eff B  : Effisiensi Boiler

GT     : generator transformer

UAT  : Unit Auxiliary transformer

Dari gambar diatas dapat dilihat definisi beberapa istilah heatrate dan dapat diformulasikan sebagai berikut:

  1. Turbine heat rate (THR)= Laju heat yang masuk ke Siklus Uap/Generator Output

Laju heat yang masuk ke siklus uap dapat di hitung dari perbedaan parameter fluida yang masuk ke boiler dan steam yang keluar boiler, sehingga jika kita mengambil contoh heat & Mass Balance Diagram postingan sebelumnya, maka dapat diformulasikan menjadi:

THR = m1 (H1 –  H2)/ Gross Output

Dimana:

  • H1 = Enthalpy Steam Out Boiler (kJ/kg)
  • H2 = Enthalpy Water In Boiler(kJ/kg)
  • M1 = Laju Aliran massa fluida (kg/h
  • Gross Output = Power output generator (kW)

Sehingga

THR = 35.9 ton/h* (3400-635.9 )kJ/kg  ÷ 8500 kW

= 35900 kg/h *(2764.1) kJ/kg ÷ 8500 kW= 11674.26 kJ/kW.h

= 2788.35 kKal/ kW.h

Formula tersebut hanya berlaku untuk boiler yang tidak menggunakan reheater, jika menggunakan reheater, maka laju heat yang masuk ke reheater pun harus ditambahkan kedalam formula.

  1. Gross Plant Heat rate (GPHR) = Laju heat yang masuk ke Boiler/Generator Output

Laju heat yang masuk kedalam siklus uap tentu berbeda dengan laju heat yang masuk ke Boiler. Setiap boiler memiliki nilai effisiensi sehingga tidak 100% heat yang masuk ke boiler akan terserap kedalam siklus uap, sehingga jika dihitung secara termal saja dari Turbine Heatrate (THR) dalam menghitung bahan bakar yang dibutuhkan tentunya tidak akan cukup untuk menghasilkan daya (kW) yang sama sesuai Heat & mass balance diagram.

Untuk menghitung laju heat yang masuk ke Boiler, tinggal kita hitung Bahan bakar yang dimasukkan kedalam boiler, sehingga dapat diformulasikan sebagai berikut:

GPHR = Cv bahan bakar * Flowrate / gross Out (KW)

Dimana:

Cv bahan bakar = Nilai Kalori Bahan bakar (kkal/kg)

Flowrate = laju aliran bahan Bakar (kg/h)

Akan tetapi formula ini hany bisa dipakai pada saat performance test, dimana parameter bahan bakar terutama pengukuran flowrate bahan bakar sudah dilakukan,  sedangkan pada saat tahap desain, dapat menggunakan formula sebagai baerikut:

GPHR = THR ÷ Eff Boiler

Dimana : Efisiensi Boiler diestimasikan terlebih dahulu oleh engineer desain, tentunya harus dengan pengalaman dan perhitungan yang matang, sehingga tidak meleset jauh dari desain yang diinginkan.  Karena biasanya parameter GPHR ini dalam proyek EPC  Powerplant menjadi suatu garansi performance, jika tidak tercapai akan terkena denda performance.

kemudian sesuai dengan perhitungan THR diatas didapatkan THR =2788.35 kKal/ kW.h, dan estimasi effisiensi Boiler 79% (HHV Basis)

Sehingga

GPHR = 2788.35 kKal/ kWh ÷ 79%

=3529. 56 kkal/kWh

 

  1. Nett Plant Heat Rate (NPHR = Laju Heat yang masuk ke Boiler/ Nett Output

Laju heat yang masuk ke boiler sama dengan penjelasan  diatas, sedangkan yang dimaksud dengan Nett Output adalah Daya (power) yang dihasilkan suatu pembangkit listrik setelah dikurangi daya yang dipakai sendiri oleh pembangkit tersebut (Auxiliary Power) untuk menjalankan berbagai peralatan didalamnya seperti pompa, motor-motor, Kompressor, Water treatment, dan lainnya. Sehingga dapat diformulasikan sebagai berikut

NPHR = GPHR ÷ (1- Aux. Power/Gross  output)

Diimana :

  • GPHR = 3529. 56 kkal/kWh
  • Aux Power: asumsi 15% dari Gross Output 8500 kW = 1275 kW

Maka

NPHR = 3529. 56 kkal/kWh ÷ (1-0.15) =4152. 4 kkal/kwh

Avatar for Abdul Manan

Author: 

Mechanical Engineer at EPC Powerplant Company Author of www. pembangkitlistrik.com Contact Me at abdmnn@gmail.com

Related Posts

48 Responses

  1. Avatar for Abdul Manan

    mukhlasonMarch 31, 2015 at 9:26 amReply

    mantab !!

  2. Avatar for Abdul Manan

    Wawang_MS98December 11, 2015 at 5:08 pmReply

    Cihuuy juga

    • Avatar for Abdul Manan Author

      abdul mananDecember 14, 2015 at 9:38 amReply

      Silahkan Rekan-rekan senior jika ada koreksi ataupun tambahan bisa disampaikan. atau jika berkenan untuk menjadi kontributor di website ini sangat terbuka

      • Avatar for Abdul Manan

        yuliadi yunusOctober 19, 2016 at 3:57 pmReply

        bagaimana dengan effisiensinya?apakah jadi faktor utk performance suatu pembangkit, dan bagaimana rumusnya?

        • Avatar for Abdul Manan Author

          Abdul MananOctober 20, 2016 at 11:09 amReply

          Heat Rate (kCal/kW hour) adalah representasi lain dari effisiensi pembangkit tersebut. HR jika diubah menjadi Effisiensi (%) maka rumusnya menjadi

          Effisiensi (%) = 860 /Heat rate

          • Avatar for Abdul Manan

            JayaNovember 16, 2016 at 6:50 am

            860 tu dapat dari mana ya?

          • Avatar for Abdul Manan Author

            Abdul MananNovember 17, 2016 at 1:03 pm

            1 kiloWatt-hour (kWh) = 860 kilo kalori

  3. Avatar for Abdul Manan

    ridho harliJanuary 21, 2016 at 7:29 pmReply

    Mantab mas .
    Mas sya ada pertanyaan sedikit kompleks . Buat bahan skripsi saya bpleh minta kontaknya mas

    • Avatar for Abdul Manan Author

      abdul mananFebruary 3, 2016 at 12:46 pmReply

      Mas Ridho silahkan kontak Via gmail saya atau link facebook diatas

  4. Avatar for Abdul Manan

    yandhaMay 24, 2016 at 10:21 amReply

    mas mau nanya dong
    beda pengertian heat rate dan heat balance apa ya?
    teoritisnya bagaimana?

    terima kasih

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananJune 6, 2016 at 8:59 pmReply

      Heat Rate adalah parameter performance seperti yang sudah dijelaskan di artikel diatas, yaitu energi input dibandingkan energi listrik yang dihasilkan

      sedangkan heat balance, terkait dengan kekekalan massa dan energi dalam suatu sistem

      • Avatar for Abdul Manan

        Addin AdityaJuly 22, 2016 at 9:23 pmReply

        mas mau tanya, untuk menghitung daya yang dibangkitkan oleh sebuah PLTU berdasarkan heat rate di atas itu kita menghitung dengan salah satu rumus heat rate di atas atau digabungkan mas?

        • Avatar for Abdul Manan Author

          Abdul MananJuly 23, 2016 at 5:54 pmReply

          Mas Addin Aditya, Daya yang dibangkitkan PLTU atau Gross Output pada aktualnya bukan dihitung tetapi diukur. karena kapasitas pembangkit itu sudah tertentu atau sudah ditentukan saat membangun PLTU Tersebut.

          heat rate bukan untuk menghitung daya Pembangkit listrik, tetapi merupakan parameter effisiensi pembangkit listrik. untuk menghitung atau mengestimasi daya pembangkit, bisa menggunakan sofware thermal untuk membuat heat balance diagram (HBD)

  5. Avatar for Abdul Manan

    Dea FarhaniSeptember 9, 2016 at 11:41 amReply

    Mas websitenya sangat membantu pembelajaran saya , saya mau nanya mas perihal perhitungan effisiensi,heat rate dll apakah ada standar yang digunakan ASME atau lain sebagainya?

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananSeptember 10, 2016 at 3:09 amReply

      untuk perhitungan performance test, mas dea dapat lihat sbb:
      – ASME PTC 4.1 Perhitungan effisiensi Boiler
      – ASME PTC 6 Performance Test Steam Turbin
      – ASME PTC 46 Perhitungan Performance Test Plant

      • Avatar for Abdul Manan

        Dea FarhaniJanuary 28, 2017 at 7:43 amReply

        Copy that sir thank you

  6. Avatar for Abdul Manan

    suwardiOctober 18, 2016 at 1:41 pmReply

    GPHR = T.TR / Boiler Eff
    Untuk boiler eff apakah harus memakai metode Heat Loss ?
    Boleh nggak dalam menghitung GPHR boiler eff nya menggunakan Metode Input-Output Pak ? Mohon penjelasan.

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananOctober 20, 2016 at 10:40 amReply

      boleh saja, tergantung kesepakatan didalam kontraknya. secara teknis keduanya ada diatur di ASME PTC

  7. Avatar for Abdul Manan

    Mochammad ThohirNovember 5, 2016 at 6:25 pmReply

    Mas Abdul Manan ,saya mau nanya perhitungan NPHR untuk Pembangkit PLTU yang berusia 35 tahun ke atas apa perlu dibandingkan dengan data saat comisioning bagaimana dengan losses (rugi rugi)panas yang hilang apa gak diperhitungkan untuk menghitung efisiennya?

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananNovember 9, 2016 at 5:58 pmReply

      Dear Pak Thohir, saya kira terkait Pembangkit yang berusia lama boleh saja jika mau dibandingkan dengan data saat komisioning yang tentunya akan berbeda, disamping itu per equipment harus diassest apakah masih layak operasi karena sudah melewati umur pakainya karena terkait safety pengoperasiannya.

      terkait perhitungan NPHR, saya kira baik pembangkit lama maupun baru prosedur pengukurannya sama saja, rugi2 panas yang bapak maksud sudah ada di dalam metoda perhitungan sebelum menghitung NPHR, yaitu pada step menghitung Turbine Heat Rate dan Boiler Effisiensi

  8. Avatar for Abdul Manan

    ginaNovember 25, 2016 at 5:17 amReply

    kak , saya ingin bertanya. selain heatrate, parameter kinerja dari suatu PLTU dapat ditentukan dengan apa ?

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananNovember 29, 2016 at 5:02 pmReply

      beberapa parameter operasi pembangkit selain heat rate diantaranya dayanya yaitu Gross output dan net output

  9. Avatar for Abdul Manan

    GilangNovember 29, 2016 at 7:42 amReply

    Mas contoh perhitungan PLTU yang mana ya mas ??

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananNovember 29, 2016 at 5:06 pmReply

      contoh perhitungan untuk PLTU skala kecil 8.5 MW Gross Output silahkan diklik di link Heat & Mass Balance diagram

  10. Avatar for Abdul Manan

    hari fJanuary 18, 2017 at 1:14 pmReply

    Mas saya sedang menyusun skripsi tentang performance PLTGU, mohon bantuan nya mas buku atau bacaan apa ya yang menyebutkan Baik atau buruk nya Nilai dari Efisiensi PLTGU ?
    misal nilai efisiensi PLTGU nya 45% nah apakah itu baik atau sudah jelek..?
    lalu misal efisiesi Desainnya 48% kemudian dalam jangka 2 tahun ternyata efisiensi nya turun jadi 32% nah apakah itu dikatakan penurunan yang wajar atau tidak?
    adakah buku atau bacaan nya mas yang membahas seperti itu..
    mhon bantuan nya mas terima kasih ..

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananJanuary 31, 2017 at 10:08 pmReply

      Dear Mas Hari F, normalnya nilai effisiensi pembangkit selama 5 tahun pertama tidak akan turun significant selama maintenancenya terjaga, berhubung saya bukan operator pembangkit, saya tidak terlalu mendalaminya dan buku terkait hal tersebut pun saya kurang tau, saya lebih ke arah membangun pembangkit dan memprediksi performancenya

  11. Avatar for Abdul Manan

    Nur azisJanuary 31, 2017 at 8:25 amReply

    Mas mau nanya kalo untuk mengurangi nilai NPHR selain dari cara mengontrol nilai kalori batubara yang masuk ke pembakaran apa mas..??

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananJanuary 31, 2017 at 10:15 pmReply

      yang berpengaruh terhadap NPHR diantaranya:
      – Auxiliary Power, pemakaian daya sendiri, dikurangi untuk hal-hal yng tidak perlu
      – coal specification, mempengaruhi effisiensi boiler akan tetapi ini pun terbatas karena boiler dibangun pada suatu nilai bataubara, sebainya batubara yang masuk disesuaikan dengan desainnya
      – P,T, dan flow pada siklus termal dijaga pada perbaiki sesuai kondisi desainnya

  12. Avatar for Abdul Manan

    ishariyantoFebruary 13, 2017 at 10:16 amReply

    maaf mas mau tanya, klo misal tidak diketahui flowrate bahan bakar, gmn caranya menghitung GPHR nya ya, makasih mas sebelumnya

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananFebruary 13, 2017 at 9:10 pmReply

      Silahkan dibaca lagi artikelnya dengan teliti, sudah saya jelaskan jika tidak diketahui bisa diestimasikan menggunakan formula THR÷effisiensi boiler

  13. Avatar for Abdul Manan

    Gina Egiyana Fauzi AMarch 2, 2017 at 9:53 amReply

    mas, kalau standar efisiesi dan heat rate PLTU berapa ya ? apakah ada buku yang menjelaskan standar efisiensi dan heatrate PLTU ?

  14. Avatar for Abdul Manan

    Badja sihombingMarch 8, 2017 at 7:30 amReply

    Untuk hitung cost per kilogram steam pada pltu gmna ya? Thanks.

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananMarch 9, 2017 at 6:14 amReply

      Di PLTU tidak dikenal istilah cost per kg steam seperti di geothermal, karena steam di PLTU hanya berputar-putar di dalam siklus peralatannya.
      Istilah cost adalah dari sumber utama, misal utk pltu adalah batubara untuk geothermal adalah steam jadi istilah coat per kg steam hanya cocok untuk geothermal saja.

  15. Avatar for Abdul Manan

    Badja sihombingMarch 8, 2017 at 7:30 amReply

    Untuk hitung cost per kilogram steam pada pltu gmna ya? Thanks.

  16. Avatar for Abdul Manan

    Rahmad SasmitaMarch 31, 2017 at 7:27 pmReply

    Mas, saya sedang menyusun laporan tugas akhir saya.
    Rencana Mau bandingin NPHR PLTU yg menggunakam boiler CFB dgn PLTU yg memakai boiler PC. Kira2 parameter2 pembanding apa saja yg perlu dicari?
    Dan Ada artikel yg bahas masalah tersebut tidak mas? Mohon bantuan nya mas.

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananApril 1, 2017 at 8:52 pmReply

      Dear Mas Rahmad, mohon maaf saya belum menulis artikel khusus utk CFB atau PC. pada prinsipnya perbedaan Circulating Fluidized Bed (CFB) Boiler dan Pulverized Coal (PC) Boiler adalah pada prinsip pembakarannya,
      – pada PC Boiler batubara di pulverized hingga halus lalu dibakar, jika sulfur content pada batubara tinggi, diperlukan peralatan tambahan Flue Gas Desulfurization (FGD) untuk menurunkan emisi sulfurnya
      – pada CFB Boiler, batubara tidak dipulverized (sekitar 10-30 mm) selain itu terdapat bed material (pasir) dan Limestone jika dibutuhkan untuk menurunkan emisi sulfur pada flue gasnya ( tidak memerlukan FGD lagi)

      sedangkan secara effisiensi, jika spesifikasi batubaranya sama, antara PC maupun CFB relatif sama effisiensinya, sehingga Gross Plant Heat Rate (GPHR) akan relatif sama. perbedaan mendasar untuk membandingkan adalah Auxiliary Power:
      – pada CFB terdapat peralatan seperti HP Blower, Fan-Fan (PAF, FDF, IDF)
      – pada PC terdapat peralatan seperti Coal mill, FGD (jika Sulfur content tinggi), Fan-fan (PAF,FDF,IDF)
      peralatan-peralatan tersebut harus dapat dibandingkan power consumptionnya, dan pada akhirnya akan mementukan perbedaan Nett Plant Heat Rate (NPHR) antara PLTU CFB dan PLTU PC

  17. Avatar for Abdul Manan

    NugrohoApril 1, 2017 at 6:11 pmReply

    Mas Abdul Manan mau tanya Enthalpy h1 dan h2 itu dapet dari mana ya mas? untuk h1 enthalpynya steam out dan h2 enthalpy nya water (feedwater) mohon pencerahannya mas? maksudnya nilainya dapat darimana gtu, apa ada perhitungannya.., Terimakasih mas Abdul Manan..

  18. Avatar for Abdul Manan

    ishariyantoApril 4, 2017 at 8:03 amReply

    maaf mas mau tanya, klo kita mau mengubah satuan tekanan menjadi satuan heatrate (kkal/kwh), misalnya deviasi tekanan 0,28 MPa. gmn kita mengubah dalam satuan heatrate mas. makasih

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananApril 4, 2017 at 8:53 amReply

      Oh.. maksud bapak deviasi tekanan terhadap designnya berpengaruh terhadap heatrate harus disimulasikan pada heat balance diagramnya dengan software

      • Avatar for Abdul Manan

        ishariyantoApril 4, 2017 at 9:53 amReply

        maksud sya gmn caranya mengkonversi satuan Mpa atau derajat celcius kedalam satuan heatrate mas. agar diketahui besar deviasi terhadap heatrate (rupiah)

        • Avatar for Abdul Manan

          ishariyantoApril 4, 2017 at 2:36 pmReply

          pake software apa pak ya

  19. Avatar for Abdul Manan

    Rahmad SasmitaApril 11, 2017 at 8:51 pmReply

    Maaf mas nanya lagi, kalo perhitungan NPHR dengan metode Heat loss nya gmna ya? Apa rumus nya sama dengan yg diatas? Apa saja yg dijadikan parameter pengukuran, Dan kalau melalui performance test Juga bisa tidak pkai perhitungan yg diatas?
    Terimakasih

    • Avatar for Abdul Manan Author

      Abdul MananApril 12, 2017 at 1:51 pmReply

      Metode heat loss itu untuk menghitung effisiensi boiler, ASME PTC.4
      Perhitungan diatas hanya penyederhanaan, detail untuk Performance Test untuk NPHR dapat merujuk ke ASME PTC 46

  20. Avatar for Abdul Manan

    Rahmad SasmitaApril 13, 2017 at 9:35 amReply

    Bisa Minta tlong share file ASME PTC nya mas ke email madsasmita3@gmail.com

  21. Avatar for Abdul Manan

    Dody yuwantoApril 29, 2017 at 1:06 pmReply

    Maaf mas mau tanya.. nubie dlm power plant bisa saya mnta fb mas kah…

Leave a Reply