MANAJEMEN ENERGI
PENERAPAN SISTEM KOGENERASI PADA TURBIN UAP PT GAJAH TUNGGAL. Tbk
Disusun Oleh :
ABDUL HAER CHOIRUL AKHADI MAYUBIRU SATRIAWAN MUHAMAD FAJAR HASANUDIN YADI MULYADI Kelas :
3 MESIN B
TEKNIK MESIN POLITEKNIK GAJAH TUNGGAL TANGERANG 2013
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah
Saat ini, listrik merupakan salah satu kebutuhan utama kehidupan modern dan ketersediaannya dalam jumlah dan mutu yang cukup, menjadi syarat bagi suatu masyarakat yang memiliki taraf kehidupan yang baik dan perkembangan industri yang maju. Kebutuhan masyarakat akan energi listrik sudah mencapai taraf adictif (ketergantungan), sehingga bisa dikatakan listrik juga termasuk kebutuhan primer manusia selain sandang, pangan dan papan. Kebutuhan manusia terhadap listrik yang semakin meningkat setiap harinya membuat pihak terkait perlu memikirkan pembangkit tenaga listrik. Untuk alasan ini, industri-industri maju menerapkan sistem kogenerasi. Metode ini dipercaya dapat menghemat bahan bakar dan mengurangi biaya produksi pembangkit energi listrik. Sebagai tambahan dari penurunan pemakaian bahan bakar, kogenerasi juga dapat menurunkan tingkat polusi udara. 1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, dapat merumuskan permasalahan-permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimana sistem kogenerasi turbin uap? 2. Bagaimana perhitungan sistem kogenerasi turbin uap? 1.3 Tujuan Penelitian
Dari permasalahan yang telah diidentifikasikan diatas yang merupakan dasar pembahasan penelitian ini, maka tujuan dilakukannya penelitian ini yaitu : 1. Untuk mengetahui sistem kogenerasi turbin uap. 2. Untuk mengetahui perhitungan sistem kogenerasi turbin uap.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi kogenerasi
Kogenerasi (Cogeneration) adalah sistem konversi energi termal yang secara simultan menghasilkan manfaat listrik dan panas (uap air) sekaligus.
Istilah lain: Kombinasi Panas dan Daya (Combined Heat and Power, CHP).
2.2 Keuntungan Kogenerasi
Seperti sudah digambarkan diatas, keuntungan penggunaan sistem kogenerasi adalah sebagai berikut:
Meningkatkan efisiensi konversi energi dan penggunaannya.
Emisi lebih rendah terhadap lingkungan, khususnya CO2, gas rumah kaca utama.
Dalam beberapa kasus, digunakan bahan bakar biomas dan beberapa limbah seperti limbah pengolahan minyak bumi, limbah proses dan limbah pertanian (dengan digester anaerobik atau gasifikasi). Bahan ini akan menjadi bahan bakar pada sistim kogenerasi, meningkatkan efektivitas biaya dan mengurangi tempat pembuangan limbah.
Penghematan biaya yang besar menjadikan industri atau sektor komersial lebih kompetitif dan juga dapat memberikan tambahan panas untuk pengguna domestik.
Memberikan kesempatan lebih lanjut untuk membangkitkan listrik lokal yang didesain sesuai kebutuhan konsumen local dengan efisiensi tinggi, menghindari kehilangan transmisi dan meningkatkan fleksibilitas pada sistim penggunaan. Hal ini khususnya untuk penggunaan bahan bakar gas alam.
Suatu kesempatan untuk meningkatkan diversifikasi plant pembangkit, dan menjadikan persaingan pembangkitan. Kogenerasi menyediakan sesuatu kendaraan terpenting untuk promosi pasar energi yang liberal.
2.3 Faktor Pemilihan dan Pengoperasian Sistem Kogenerasi
Pemilihan dan pengoperasian skema sistem kogenerasi sangat spesifik dan tergantung atas beberapa faktor, seperti :
Penyesuaian Beban Dasar Listrik Pada pengaturan ini, perencanaan kogenerasi dilakukan berdasarkan permintaan listrik minimum pada suatu daerah.
Penyesuian Beban Dasar Panas Di sini, sistem kogenerasi direncanakan untuk menyediakan kebutuhan energi panas minimum dari suatu daerah.
Penyesuaian Beban Listrik Semua kebutuhan daya suatu daerah dihitung saat perencanaan sistem.
Penyesuaian Beban Panas
Sistem kogenerasi dirancang untuk mengumpulkan kebutuhan panas dari suatu tempat pada saat yang bersamaan.
Kualitas Energi Panas yang Dibutuhkan Kualitas energi panas yang diperlukan (temperatur dan tekanan) juga menentukan tipe dari sistem kogenerasi.
Kebutuhan Energi Kebutuhan energi panas dan energi listrik mempengaruhi pemilihan (tipe dan ukuran) dari sistem kogenerasi.
Ketersediaan Bahan Bakar Berdasarkan ketersediaan bahan bakar, ada beberapa sistem kogenerasi yang kurang cocok digunakan.
2.4 Parameter Teknik Untuk Sistem Kogenerasi
Pemilihan sistem kogenerasi harus mempertimbangkan beberapa parameter teknik yang penting untuk menetapkan tipe dan sistem operasi dari berbagai sistem kogenerasi yang ada, seperti :
Heat-to-Power Ratio (Perbandingan Panas dan Daya) Hal ini diartikan sebagai perbandingan energi panas ke energi listrik yang dibutuhkan dengan pemakaian energi pembangkit. Perbandingan panas dan daya ini dapat dinyatakan pada satuan lain seperti Btu/kWh.
Penggerak Mula Untuk Kogenerasi Turbin Uap Turbin uap merupakan penggerak mula yang paling banyak digunakan dalam penerapan kogenerasi. Pada turbin uap, uap tekanan tinggi yang masuk dikonversikan ke level tekanan yang lebih rendah, proses konversi energi panas tekanan tinggi menjadi energi kinetik melalui pipa dan kemudian menjadi energi mekanik.
BAB III PEMBAHASAN 3.1 Sistem Kogenerasi Turbin Uap
Turbin uap merupakan salah satu teknologi mesin penggerak yang multi guna dan tertua yang masih diproduksi secara umum. Pembangkitan energi dengan menggunakan turbin uap telah berlangsung sekitar 100 tahun, ketika alat tersebut menggantikan mesin steam reciprocating karena efisiensinya yang tinggi dan biayanya yang murah. Kapasitas turbin uap dapat berkisar dari 50 kW hingga ratusan MWs untuk plant utilitas energi yang besar. Turbin uap digunakan secara luas untuk penerapan gabungan panas dan daya (CHP). Siklus termodinamika untuk turbin uap merupakan siklus Rankine. Siklus merupakan dasar bagi stasiun pembangkitan daya konvensional dan terdiri dari sumber panas (boiler) yang mengubah air menjadi steam tekanan tinggi. Dalam siklus steam, air pertama-tama dipompa ke tekanan sedang hingga tinggi, kemudian dipanaskan hingga suhu didih yang sesuai dengan tekanannya, dididihkan (dipanaskan dari cair hingga uap), dan kemudian biasanya diberikan panas berlebih/superheated (dipanaskan hingga suhu diatas titik didih). Turbin multi tahap mengekspansi steam bertekanan sampai ke tekanan rendah dan steam kemudian dikeluarkan ke kondensor pengembun pada kondisi vakum atau menuju sistim distribusi suhu menengah yang mengirimkan steam ke penggunaan industri atau komersial. Kondensat dari kondensor atau dari sistim penggunaan steam dikembalikan ke pompa air umpan untuk keberlanjutan siklus. Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling sederhana yang menggunakan uap sebagai medium kerja. Jumlah energi yang masuk sebagai bahan bakar melalui boiler ialah Em, sedangkan energi efektif yang tersedia pada poros turbin ialah energi kerja Ek. Energi yang terbuang melalui kondensor sebesar Eb. Dengan menganggap semua kerugian lainnya termasuk Eb, maka dapat dikatakan bahwa : Em = Ek + Eb Efesiensi kerja dapat ditulis :
Skema :
Sedangkan pernyataan prosesnya pada diagram
T-s adalah,
Komponen utama :
Boiler atau ketel uap berfungsi sebagai tempat pemanasan air menjadi uap air yang bertekanan untuk selanjutnya memutar turbin uap.
Turbin adalah mesin yang dijalankan oleh aliran air, uap, atau angin yang dihubungkan dengan sebuah generator untuk menghasilkan energi listrik. Turbin uap adalah turbin yang menggunakan uap sebagai fluida kerja, yang mana uap yang digunakan dihasilkan dari boiler. Uap yang dihasilkan oleh boiler berada pada fase superheated, uap yang penuh energi inilah yang dialirkan ke bilah-bilah turbin, sehingga turbin akan berputar dan memutar generator.
Kondensor berfungsi untuk mengembunkan uap dengan jalan mendinginkannya. Air pengembunan yang terjadi disalurkan kembali ke dalam ketel uap dengan menggunakan sebuah pompa
Pompa berfungsi untuk mengalirkan air dari kondensor menuju boiler.
Cerobong berfungsi sebagai tempat pelepasan exhausted steam (uap terbuang) ke udara. Selain komponen di atas, masih banyak komponen tambahan yang berfungsi untuk
meningkatkan efesiensi kerja dari pembangkit tersebut, seperti superheater, reheater dan lain-lain. 3.2 Perhitungan Sistem Kogenerasi Turbin Uap
Pabrik keseluruhan
Laju Panas Pabrik Keseluruhan (kKal/kWh)
() () ( ⁄ ⁄) ⁄ Dimana, Ms = Laju Alir Massa Steam (kg/jam) hs = Entalpi Steam (kKal/kg) hw = Entalpi Air Umpan (kKal/kg)
Laju Bahan Bakar Pabrik Keseluruhan (kg/kWh)
( ⁄ ) ⁄ ()
Turbin uap
Efesiensi turbin uap (%)
⁄ ⁄
Generator steam pemanfaat kembali panas
Efisiensi Generator Steam Pemanfaat Kembali Panas (%)
() [ ( )] [ ⁄ ( ) [ ( )] [ ]
Dimana, Ms
= Steam yang Dihasilkan (kg/jam)
hs
= EntalpiSteam (kKal/kg)
hw
= Entalpi Air Umpan (kKal/kg)
Mf
= Aliran Massa Gas Buang (kg/jam)
tin
= Suhu Masuk Gas Buang (ºC)
tout
= Suhu Keluar Gas Buang (ºC)
Maux = Pemakaian Bahan Bakar Tambahan (kg/jam)
Energi yang di hasilkan selama satu tahun
DAFTAR PUSTAKA
http://tutorialteknik.blogspot.com/2011/05/siklus-rankine-ideal.html www.energyefficiencyasia.org http://www.batan.go.id/ptrkn/file/Epsilon/vol_12_04/5.Piping.pdf http://www.alpensteel.com/article/53-101-energi-terbarukan--renewable-energy/2722- pembangkit-listrik-paling-efisien-dengan-cogeneration.html
