Resume Optimasi Bab 1-2.docx

Penggunaan Energi, Biaya dan Efisiensi Pemanfaatan energi di Amerika Serikat Penggunaan Energi diamerika serikat sesuai dengan gambar 1.1 dan 1.2 yang telah ditentukan oleh Energy Information Administration (EIA) and Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Unit energi yang digunakan adalah kuadriliun (Quad) dimana 1 Quad = 10 BTU. Total energi yang digunakan di Amerika serikat tetap stabil di tahun 2000-2008. Serta, ketergantugan pada energi hidrokarbon seperti gas alam, batubara, dan minyak bumi tetap sedikit berubah di dekade ini. Harapan mendatang, teknologi energi alternatif tumbuh. Seperti contoh, penggunaan energi angin meningkat dari tahun 2003 hingga 2008. Akan tetapi, efisiensi energi terus menjadi pertimbangan terutama pada energi hidrokarbon tersebut. Tercatat ±42% keseluruhan efisiensi energi di Amerika Serikat. BIAYA ENERGI Faktor biaya sangatlah penting dalam membangun industri. Untuk menetapkan biaya dalam hal energi perlu diperhatikan harga energi itu sendiri dan beban energinya. Dalam menetapkan harga energi, dapat menggunakan biaya gas alam untuk industri sebagai patokan. Amerika Serikat membangun gas alam “$2”, dimana “$2” ini setara 1 Juta British Termal Unit (Mbtu) atau 1/1000 Standar Kaki Kubik (mSCF). sehingga 1 mSCF gas alam berisi 1 MBtu. Terdapat harga-harga berkaitan dengan energi yang seperti dibawah ini : 1.3. menunjukkan angka rata-rata tahunan harga gas alam industri dari tahun 1973-2009 1.4. Menunjukkan angka rata-rata bulanan harga gas alam industri dari Januari 2000 hingga November 2010. Jenis beban energi tergambarkan dari Industri-indutri besar seperti pabrik kimia dan kilang minyak mengunakan 50-100 x 109 Btu/hari sebagai pemanas dan pembangkit listrik. Sedangkan Industri menengah dan universitas-universitas besar menghabiskan 10-20 x 109 Btu/hari. Proyeksi dalam jangka panjang dalam harga $8 gas alam ($8 per MMBtu) sebagai bahan bakar, dan biaya operasional industri besar diperkirakan mencapai $ 200 x 106 per tahun, sedangkan Industri menengah dan universitas besar biaya operasianolnya mencapai $ 40 x 106 per tahun. Biaya operasional dapat lebih tinggi jika listrik dibeli dari pembangkit Lokal seperti pembangkit listrik tenaga uap yang dihasilkan dari Boiler.

EFISIENSI ENERGI Ada dua definisi umum yang digunakan efisiensi (η), yang didasarkan pada hukum pertama termodinamika dan definisi kedua yang berdasarkan hukum kedua termodinamika. Dari hukum pertama termodinamika, kita dapat menulis : 𝜂1 =

𝐻𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑔𝑢𝑛𝑎𝑎𝑛 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝑆𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑘𝑒 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚

(1)

Selain itu, mempertimbangkan energi yang dipasok ke sistem dan energi dapat digunakan dari sistem dapat menggunakan hukum kedua termodinamika, kita dapat menulis : 𝜂2 =

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑝𝑒𝑟𝑙𝑢𝑘𝑎𝑛 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑔𝑢𝑛𝑎𝑘𝑎𝑛

(2)

Dalam banyak perhitungan efisiensi, persamaan (1) dapat langsung digunakan. Dalam beberapa kasus, terutama ketika operasi tertentu yang menggunakan atau memproduksi listrik (misalnya, turbin), persamaan (2) lebih bermanfaat. 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑏𝑒𝑟𝑠𝑖ℎ 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑡 =

𝑆𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑘𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 (𝐵𝑡𝑢) 𝐾𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑔𝑢𝑛𝑎𝑘𝑎𝑛 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 (𝑘𝑊ℎ)

(3)

Contoh 1.1. Efisiensi Energi Operasional Perusahaan Pembangkit Listrik Pada Gambar 1.5 menggambarkan sebuah pembangkit listrik pada sebuah perusahaan batu bara. Pada gambar tersebut waktu diabaikan dan hanya melihat energi arus yang dihasilkan dari 1000 lb batubara yang ditambahkan ke boiler. Nilai yang ditunjukkan merupakan input energi untuk setiap operasi; misalnya, energi untuk boiler dari umpan batubara 12.720.000 Btu. Bagian dari 12.720.000 Btu ini akan dikirim ke turbin (sebagai uap) dan sebagian akan hilang ke stack. Dari 11.194.000 Btu dikirim ke turbin, 5.261.000 Btu digunakan untuk pembangkit listrik. Sedangkan turbin yang digunakan adalah turbin uap proses kondensasi. Hal ini juga biasanya disebut sebagai siklus bottoming karena semua energi yang tersedia dalam uap untuk pembangkit listrik diekstrak dalam turbin dan kemudian uap terkondensasi. Kondensasi ini memungkinkan kembalinya air dapat didaur ulang karena memungkinkan tekanan air pada boiler dapat ditingkatkan menggunakan pompa boiler. Air balikan tersebut akan menghasilkan 1.000.000 Btu. Pada gambar 1.5 dapat dilihat nilai kecepatan tranfer energinya, seperti contoh 1000 lb batubara per jam akan menghasilkan 12.720.000 Btu/h. Sehingga, kita dapat nilai efisiensi energi pada boiler, turbin, dan generator dan keseluruhan proses energi thermal (efisiensi termal pabrik bersih) serta tingkat panas bersih pada pembangkit listrik dalam satuan (Btu/kWh). Dalam contoh dibawah ini, yakni menghitung aliran energi dan kerugian distribusi energi yang sering mengalami kerugian sebesar 5-8%.