Pembangkit listrik termal adalah peminum air kelas berat. Data terbaru menunjukkan dua kunci penghematan: mengoperasikan cooling tower pada cycles of concentration (CoC) setinggi mungkin tanpa scaling, dan mengganti air baku dengan air limbah kota terolah.
Di Eropa, sektor industri menyerap ~45% dari seluruh air yang diambil, dan >80% di antaranya untuk pendinginan (www.sciencedirect.com). Sistem pendinginan menentukan intensitas pemakaian: once-through menarik ~76.000–190.000 L/MWh dan mengembalikan sebagian besar, sedangkan menara pendingin sirkulasi (evaporative) menurunkan penarikan ke ~1.900–4.500 L/MWh (climate-adapt.eea.europa.eu).
Menara pendingin modern dengan sirkulasi ulang hanya mengonsumsi 0,3–0,6 galon (1,1–2,3 L) per kWh yang dihasilkan (www.researchgate.net). Di Indonesia—di mana PLTU masih dominan—kebutuhan pendinginan serupa masif: konsumsi sekitar 222 juta m³/tahun (ije-pyc.org), sementara proyeksi menunjukkan 10% penduduk berisiko “krisis air” pada 2045 (ije-pyc.org).
Skala pemakaian air pembangkit
Perbedaan antara once-through dan recirculating bukan sekadar istilah teknis. Yang pertama bisa butuh 20–50 gal/kWh (setara ~76.000–190.000 L/MWh) tapi mengembalikan sebagian besar air ke badan air; yang kedua turun menjadi 0,3–0,6 gal/kWh konsumsi bersih karena hilang lewat evaporasi dan drift (climate-adapt.eea.europa.eu; www.researchgate.net). Di negara yang menuaikan beban air industri besar seperti Indonesia, implikasinya langsung terasa (ije-pyc.org).
Operasi pada cycles of concentration tinggi
Cycles of concentration (CoC, rasio kadar padatan terlarut/total dissolved solids di air sirkulasi terhadap air make-up) adalah tuas konservasi paling cepat terlihat: CoC yang lebih tinggi secara linier menurunkan make-up dan blowdown. Contoh: menaikkan CoC dari 3 ke 6 memangkas blowdown sekitar separuh; ilustrasi lapangan menunjukkan pada 3× CoC blowdown ~600 gpm, di 6× turun ke ~250 gpm untuk beban pendinginan yang sama (www.power-eng.com).
Bukti kasus memperkuatnya: kenaikan CoC dari 6,5 ke 9 (~38%) menghemat ~1,1×10^6 m³/tahun air segar pada satu pabrik (www.researchgate.net). Di China, penerapan crystallization circulating pellet fluidized beds (CPFB, metode softening dengan pengkristalan partikel) menaikkan CoC dari 4,5 ke >9, memangkas make-up/limbah 150 m³/jam dan menghemat ~$200.000/tahun (www.mdpi.com).
Uji coba Saudi Aramco mengganti air baku keras dengan treated sewage effluent (TSE, efluen sekunder kota) sehingga CoC naik dari 2 ke ~3,5; hasilnya permintaan air pendingin turun 27% (~16.500 m³/tahun untuk chiller 1.200 ton) (www.watertechonline.com). Secara kimia, Langelier Saturation Index/LSI (indikator kecenderungan CaCO3 mengendap) berada dekat 0 dan permukaan kondensor tetap bersih (www.watertechonline.com).
Baca juga: Sea Water Reverse Osmosis
Kontrol scaling, indeks LSI, dan kimia
Risiko scale meningkat saat CoC naik karena mineral terkonsentrasi. Inhibitor fosfat tradisional dapat terhidrolisis pada CoC tinggi dan memicu endapan kalsium fosfat (www.researchgate.net). Praktiknya, operator memantau LSI dan menjaganya sekitar nol untuk menghindari deposisi CaCO₃.
Pretreatment canggih seperti lime softening atau CPFB (studi CPFB menghapus >60–90% Ca²⁺ melalui pengkristalan) memungkinkan lonjakan CoC (www.mdpi.com). Opsi lain: injeksi asam sulfat atau CO₂ untuk mengubah bikarbonat menjadi sulfat yang lebih larut, serta penggunaan dispersant/polimer inhibitor; pengumpanan bahan kimia yang presisi lazim dilakukan dengan dosing pump.
Dalam semua kasus, biaya bahan kimia tambahan perlu ditimbang terhadap penghematan air. Terdapat catatan bahwa secara ekonomi, mengoperasikan CoC lebih tinggi bisa optimal untuk meminimalkan konsumsi air segar dan beban pengolahan blowdown (nepis.epa.gov). Di sisi program kimia cooling tower, penggunaan scale inhibitors untuk menahan pengendapan sejalan dengan rekomendasi penggunaan polimer/dispersant pada CoC tinggi.
Sumber air makeup alternatif
Memanfaatkan municipal reclaimed water (air limbah kota terolah) meringankan tekanan pada air baku segar. Studi sektor ketenagalistrikan (DOE/NETL) mencatat banyak fasilitas beralih ke municipal wastewater (MWW) untuk menurunkan pengambilan air segar (www.researchgate.net). Kelebihannya: membebaskan air minum untuk penggunaan lain dan menekan pembuangan limbah (www.researchgate.net).
Dalam praktik, kualitas efluen sekunder sering perlu “polishing” untuk mengurangi risiko korosi/biofouling—rekomendasi teknis menyarankan level tersier dan kontrol biocide yang kuat (www.researchgate.net). Polishing lazim menggunakan ultrafiltration (UF) atau reverse osmosis (RO) sebelum air masuk ke menara pendingin.
Kasus Saudi menunjukkan TSE dengan TDS (total dissolved solids) ~1.500 mg/L dan LSI mendekati 0 dapat dijalankan aman; selama 8 bulan uji, kondensor bersih dan tidak ditemukan Legionella maupun patogen enterik di menara setelah disinfeksi agresif (www.watertechonline.com; www.watertechonline.com). Secara ekonomi, air limbah terolah “sering kali secara kimia lebih unggul daripada sumber segar, memungkinkan CoC lebih tinggi dan biaya bahan kimia lebih rendah” (www.prochemtech.com), dengan dukungan program biocides untuk kontrol mikrobiologi.
Daur ulang blowdown dan target ZLD
Desain di wilayah rawan air makin menargetkan zero liquid discharge (ZLD, minim blowdown), yang pada praktiknya berarti memaksimalkan CoC sejauh batas scaling (www.power-eng.com). Satu pembangkit di Chile memurnikan cooling tower blowdown (CTBD) dengan advanced RO satu tahap dan kristalisator—recovery 96%—lalu menggunakannya kembali sebagai makeup (www.watertechonline.com).
Dengan 96% recovery, CoC secara prinsip bisa dinaikkan hampir tanpa batas karena hanya ~4% kehilangan bersih yang perlu make-up (www.watertechonline.com). Implementasi seperti ini lazim disandingkan dengan pretreatment make-up berbasis RO untuk memutus ketergantungan pada air minum.
Baca juga: Dissolved Air Flotation
Dampak biaya dan pengembalian investasi
Benefit CoC tinggi dan make-up alternatif meliputi: penurunan pengambilan air segar, beban pembuangan limbah lebih kecil, penurunan beban pengolahan efluen, hingga penghematan energi (mis. pompa). Dalam studi Saudi, CoC lebih tinggi via TSE menghemat ~82.500 kWh/tahun dan ~16.500 m³/tahun air pada kapasitas ~5 MW; dengan patokan kasar $0,1/kWh dan $1/m³, potensi penghematan sekitar $8.250 + $16.500 ≈ $25.000/tahun (www.watertechonline.com).
Kasus CPFB di China melaporkan penghematan ~$200.000/tahun (gabungan air dan bahan kimia) dengan biaya operasi pretreatment hanya $0,074/m³ (www.mdpi.com). Studi techno‑ekonomi Indonesia menemukan penambahan RO/pemanfaatan panas buang (untuk memulihkan blowdown dan meningkatkan efisiensi) layak dengan payback ~4,9 tahun (ije-pyc.org). Untuk skema kimia, pengumpanan inhibitor/dispersant yang stabil dibantu dosing pump menjaga performa di CoC tinggi.
Secara umum, Loew dkk. (2016) memperkirakan “biaya marginal” penghematan air dari retrofit: konversi once‑through ke recirculating memberikan biaya penghematan hanya ~$0,00008 per galon ditarik (iopscience.iop.org)—sangat rendah per galon. Sebaliknya, konversi ke air‑cooled (dry) jauh lebih mahal (~$0,0068–1,78 per galon) (iopscience.iop.org).
Untuk menara basah, opsi reuse blowdown lebih cost‑friendly. Tinjauan terbaru menemukan bahwa pengolahan dan reuse blowdown memberi ~13% tambahan penghematan air dengan biaya modal dan operasi lebih rendah dibanding meningkatkan semua make‑up ke kualitas demin untuk sistem CoC>3 (www.sciencedirect.com). Menormalkan ke skenario pabrik hipotetik yang menghemat 10.000 m³/tahun dan menghindari pembuangan limbah, pada $0,5/m³ saja, hemat langsung $5.000/tahun dari biaya air (belum termasuk biaya efluen), dengan banyak proyek melaporkan payback 3–7 tahun (ije-pyc.org; www.mdpi.com).
Baca juga: Apa itu Chemical?
Hasil terkini di lapangan
Fourth quarter 2024 surveys menunjukkan banyak pabrik menaikkan CoC dari 3 ke ~6–9 (dengan perawatan mutakhir) dan memanfaatkan make‑up alternatif. Laporan menyebut penurunan make‑up 20–30% (www.watertechonline.com; www.mdpi.com), penghematan air tahunan ordo 10^4–10^6 m³ per pabrik (www.researchgate.net; www.watertechonline.com), dan penghematan energi 10^4–10^5 kWh.
Dalam pilot reuse air kota ala Saudi Aramco, sampel menunjukkan tidak ada enteric pathogens atau Legionella di loop menara setelah disinfeksi yang kuat (www.watertechonline.com), menegaskan risiko kesehatan yang dapat diabaikan bila ditangani dengan benar. Untuk memastikan kesiapan air make‑up, polishing via UF dan RO tetap menjadi rujukan teknis.
