CO GENERATION

4.4 CO GENERATION

4.4.1 Pengertian CoGeneration

Cogeneration adalah nama baru untuk teknologi yang sudah dimanfaatkan sejak tahun 1800an. Dalam pengertian yang lebih luas, cogeneration adalah produksi yang bersamaan dari uap atau cairan panas lainnya dan gas bersama-sama dengan listrik dengan satu peralatan konversi energi. Perbedaan fundamental antara alat konversi energi konvesional

dengan cogeneration adalah bahwa pada sistem konvesional hasil yang diproduksi hanya semata-mata listrik atau uap saja, sedang pada sistem cogeneration keduanya diproduksi sekaligus bersamaan dengan penghematan energi. Suatu peralatan cogeneration dalam memproduksi listrik dan uap dengan bahan bakar yang kurang 10 — 30% dari yang dibutuhkan suatu pembangkit energi konvensional.

unhas

Pada awal tahun 1900-an, di Amerika Serikat, pembangkit listrik dan uap untuk industri dalam jumlah besar dihasilkan dan pembangkit cogeneration. Hal ini berubah, setelah pada tahun 1920-an tersedia jaringan listrik yang menawarkan biaya tenaga listrik yang relatif lebih murah. Hal tersebut memberikan intensif ekonomi kepada industri

untuk meningggalkan fasilitas cogeneration. Kecendrungan ini tetap berlaku sampai saat ini.

Cogeneration adalah alternatif sumber energi yang dapat bertahan terus karena potensi penghematan energi yang dihasilkan. Konsep ini membutuhkan pengaturan kerja teknis, ekonomis dan kelembagaan antara industri, penyedia utilitas dan kota.

4.4.2 Sistem Konversi energi

Terdapat banyak sekali peralatan konversi energi yang dapat dimanfaatkan sebagai bangunan cogeneration.

Pertimbangan penting dan suatu sistem cogeneration adalah perbandingan tenaga listrik dan tenaga uap yang akan diproduksi. Angka ini hendaknya hampir sama dengan kebutuhan listrik dan uap dan pasar yang akan dilayani. Bilamana terdapat kelebihan dan energi yang tidak dapat dimanfaatkan, maka konsep cogeneration tidak bermanfaat dan tidak dapat diteruskan. Pertimbangan lain dari suatu sistem cogeneration adalah fleksibel pemanfaatkan berbagai jenis bahan bakar tersebut.

Terdapat dua konsep cogeneration : topping cycle ( daur atas) dan bottoming cycle (daur bawah), Instalasi daur atas memanfaatkan peralatan konversi energi untuk pertama- tama membangkitkan tenaga listrik dan kemudian memanfaatkan energi panas untuk pembuatan uap. Sistem konversi energi yang dimanfaatkan sistem daur atas, antara lain mesin disel, turbin gas, tenaga uap dan lain-lain. Suatu instalasi daur bawah tidak menggunakan peralatan energi, tetapi memanfaatkan panas terbuang untuk pembangkit lkpp tenaga listrik. Sistem konversi energi yang menggunakan daur bawah adalah pembangkit tenaga uap dan mesin organik Rankine.

peralatan cogeneration, karena setiap kelebihan tenaga listrik hendaknya dapat dijual unhas

Setiap pasar energi dengan sistem cogeneration mempunyai rasio yang unik antara kebutuhan listrik dan kebutuhan uap, Untuk industri yang intensif, rasio yang umum adalah 50:1 (50 kW listrik untuk setiap seribu pon-pound uap). Banyak dari sistem konversi yang sebelumnya disebut mampu memberikan rasio yang lebih tinggi (misalnya memproduksi listrik yang berlebihan bila semua kebutuhan uap dapat dipenuhi dari sistem cogeneration). Hal ini merupakan pembanding yang penting dalam memilih

kepada konsumen lokal, agar dihasilkan suatu skala ekonomi yang baik. Bilamanana hal tersebut tidak mungkin, proyek dapat menemui kesulitan ekonomi. Berbagai jenis sistem

4.4.3 Berbagai Sistem Konversi Energi Dengan Cogeneration

4.4.3.1 Mesin diesel

Mesin disel adalah mesin pembakar dalam yang dimanfaatkan secara meluas dalam bidang transportasi, alat berat dan sebagai listrik untuk memenuhi kebutuhan puncak. Mesin jenis ini dapat dimanfaatkan sebagai alat cogeneration type daur atas, dimana mesin membangkitkan tenaga listrik dan dan gas buangan digunakan untuk memproses uap (Gambar 1).

 Kapasitas mesin berkisar antas 0 sampai 25 MW  Rasio listik — uap diperkirakan 400: 1, bilamana semua industri yang memelukan

uap dihasilkan dan mesin disel, maka kebutuhan listrik yang berlebihan dapat dimanfaatkan untuk keperluan utilitas lainnya.

lkpp

 Mesin jenis ini memerlukan bahan bakar dalam bentuk cair, misalnya bahan bakar

disel, etanol dan metanol.

unhas

Gambar 4.8 Cogeneration diesel

4.4.3.2 Turbin gas

Turbin gas digunakan sangat intensif di dalam kegiatan industri, mesin pesawat terbang

dan sebagai pembangkit listik untuk memenuhi kebutuhan puncak,. Peralatan yang ada antara lain sebuah kompressor, ruang bakar dan turhin. Bahan bakar di bakar di dalam dan sebagai pembangkit listik untuk memenuhi kebutuhan puncak,. Peralatan yang ada antara lain sebuah kompressor, ruang bakar dan turhin. Bahan bakar di bakar di dalam

 Kapasitas pembangkit berkisar antar 0,5 sampai 75 MW  Rasio perbandingan listrik — uap adalah 200 1. sama halnya dengan pembangkit

listrik disel, bilamanana kebutuhan uap dari industri dihasilkan melalui turbine gas, maka listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan utilitas industri dan permukiman disekitarya.

lkpp

 Kekurangannya, ialah bahwa bahan bakar yang dibutuhkan adalah bahan bakar

minyak, termasuk gas alam, gas sintetis dengan Blu rendah, etanol dan metanol.

unhas

Gambar 4.9 Cogeneration Turbin Gas

4.4.3.3 Combined cycle

Pembangkit jenis ini juga menggunakan turbin gas Brayton. Perbedaan dengan Pembangkit jenis ini juga menggunakan turbin gas Brayton. Perbedaan dengan

 Kapasitas jenis ini berkisar antar 1 sampai 150 MW  Sistem ini menghasilkan rasio listrik uap sebesar 150: 1  Turbin gas membutuhkan gas dan bahan bakar cair. Untuk keperluan tambahan

bahan bakar, berbagai sumber energi lain dapat dimanfaatkan, misalnya bahan bakar fosil, sampah, kayu, gambut dan lain-lain.

lkpp

furnace, ketel, generation turbin dan kondensor (Gambar 4). Pemanasan mengakibatkan unhas

Gambar 4.10 Cogeneration Combined Cycle

4.4.3.4 Tenaga Uap

Pembangkit listrik tenga uap, merupakan pembangkit listrik yang paling banyak digunakan untuk beban dasar listrik perkotaan. Sistem ini juga dikenal dengan Rankine cycle, sesuai nama penemunya. Komponen utama pembangkit jenis ini adalah sebuah

aliran air menjadi uap di dalam ketel.

lkpp

Gambar 4.11 Cogeneration Pembangkit Listrik Konvensional Rangkine Kekuatan dari uap yang mengembang diarahkan untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik.

Setelah melewati turbin, uap yang telah dimanfaatkan dikondensasikan kembali

menjadi air dan dimanfaatkan kembali menjadi air dan dimanfaatkan kembali melalui ketel. Lebih 60% nilai energi dan bahan bakar dilepas ke atmosfir sebagai limbah panas pada saat kondensasi. Polusi panas yang potensil ini dapat dimanafaatkan sebagai sumber panas untuk cogeneration. Bila sistem cogeneration ini

dimanfaatkan, maka turbin konvensional perlu diperbaiki. Ada dua metode yang dapat dilakukan dengan turbin ekstraksi (Ekstraction turbines,) dan turbin tekanan balik (Back-pressure turbines).

unhas

Turbin Ekstraksi

Semua uap yang berasal dan ketel masuk ke dalam turbin dengan suhu tinggi dan tekanan, sebagaimana di dalam pembangkit konvensional. Sebagian dan uap setelah energinya dimanfaatkan dalam proses pemutaran dan pembangkitan, diekstraksi melalui turbin. Uap yang diekstraksi dapat digunakan untuk panas, uap dan pemanas di sekitar

lokasi, Uap yang tidak diektraksi dikondensasikan sebagaimana pada proses konvensional (lihat Gambar 4.12).

lkpp

Gambar 4.12 Cogeneration Turbin Ekstraksi

Turbin Tekanan Balik

Uap yang melalui turbin dimanfaatkan sepenuhnya untuk memproses panas, uap atau pemanas di sekitar lokasi pembangkit. Konsep ini menghilangkan kebutuhan kondenser

dan menghasilkan uap dalam jumlah yang besar dalam hubungan dengan listrik yang dihasilkan. Dengan alasan ini, turbin tekanan balik banyak diminati oleh industri.

unhas

 Kapasitas pembangkit berkisar antara 1 sanipai 600 MW  Rasio listrik terhadap uap adalah 45 sampai 75: 1. Rentan ini merupakan rentan umum

dimana industri dapat bekerja intensif dengan sumber daya listrik yang besar. Juga dengan hasi uap dalam jumlah besar, energi tersebut dapat dimanfaatkan dengan baik untuk pemanasan di daerah sekitar pembangkit.

 Bahan bakar yang digunakan fleksibel, temasuk bahan bakar padat, cair, gas,

panas bumi, tenaga surya dan lain-lain.

Gambar 4.13 Cogeneration Turbin Tekanan Balik

4.4.3.5 Fuell Cells

Inti dari sistem ini adalah fuel cells yang terdiri dan zat elektrolit asam fospor yang disusun diantara lkpp dua elektode, Hydrogen yang melewati satu elektrode, dan oksigen melalui bagian Iainnya. Dengan sebuah katalisator, hidrogen dan oksigen melalui reaksi kimia, akan menjadi air, panas dan arus listrik. Panas yang terbuang dapat dimanfaatkan sebagi panas untuk prosesor dan/atau untuk memproses panas dan uap dalam sistem cogeneration daur atas.

Suatu fuell cells mengkonversikan energi kimiawi dari suatu bahan bakar menjadi arus searah tanpa perantaraan pembakaran atau panas. Sistem ini terdiri dan prosesor, bagian pengolahan tenaga, dan pengaturan tenaga (Gambar x). Prosesor akan membuat bahan bakar padat, cair atau gas yang diperkaya dengan hydrogen yang dengan campuran udara (oxigen) menghasilkan tenaga listrik searah dan panas. Pengatur tenaga mengubah tenaga listrik arus searah menjadi arus bolak balik yang dapat disalurkan melalui jaringan.

pada ukutan. Suatu pembangkit yang kecil yang bersifat individu, efisiensinya tidak unhas

Peralatan konversi tenaga konvensioil sangat efisien (sekitar 30 sampai 35%) pada kapasitas pembangkitannya, tetapi kurang efisien (sekitar 30 sampai 35%) pada kapasitas pembangkitannya, tetapi kurang efisien bila kapasitannya dikurangi. Oleh karena fuel cells terdiri dan banyak sel kecil yang bersifat individu, efisiensinya tidak tergantung

tergantung pada ukuran.Suatu pembangkit yang kecil dapat seefisien pembangkit yang tergantung pada ukuran.Suatu pembangkit yang kecil dapat seefisien pembangkit yang

 Capasitas pembangkit akan berkisar 1 sampai 150 MW  Rasio listrik-uap diperkirakan sebesar 300:1, tetapi sebagian uap yang dihasilkan

dapat digunakan oleh prosesor. Jadi, dengan bersandar pada konsep cogeneration, maka pembangkit ml akan sesuai dimana kebutuhan listrik yang besar dan kebutuhan pemanasan yang rendah.

lkpp

Gambar 4.14 Cogeneration Fuel Cells

misalnya, pembakaran batu bata, tungku peleburan kaca dan lain-lain. unhas

4.4.3.6 Steam Waste Boilers

Pembangkit listrik jenis ini bekerja dengan prinsip yang sama dengan pembangkit Listrik tenaga uap Rankine. Perbedaaannya adalah sumber energi berasal dan panas yang terbuang (waste heat source,). Sebagai sistem cgeneration daur bawah, hasil utamanya adalah listrik .

 Kapasitas pembangkit berkisar antar 0,5 MW sampai 10 MW  Sumber panas yang sesuai berasal dan panas buangan yang berasal dan industri

 Uap yang telah digunakan melalui turbin energi simpannnya mungkin terlalu

rendah untuk dimanfaatkan seterusnya.

4.4.3.7 Potensi Pasar

Penghematan energi dari cogeneration merupakan salah satu alternatif untuk penghematan energi. Untuk mencapai hal tersebut, diperlukan kerja sama yang baik antara pihak industri, penyedia energi dan pemerintah. Beberapa issu teknis, ekonomis dan kelembagaan akan mempengaruhi kerja sama tersebut agar upaya ini dapat berhasil dengan baik.

Disisi industri, ketersediaan bahan bakar dan fleksibilitasnya, merupakan dua hal yang akan memungkinkan pemilihan cogeneration. Berbagai tawaran untuk industri dalam mempertimbangkan sistem ini, antara lain:

 Industri dapat menghasilkan semua kebutuhan uapnya dan kebutuhan dasar

lkpp

listriknya. Kebutuhan listrik puncak dan cadangan, dapat dibeli dan penyedia tenaga listrik setempat.

 Kelebihan tenaga listrik yang diproduksi untuk industri, dapat dijual kepada

pengguna setempat.  Semua kebutuhan tenaga listrik dan uap disediakan oleh industri Dengan berbagai ragam pilihan tersebut diatas, suatu kegiatan industri harus mengevaluasi sendiri tujuannya, kriteria investasi, dan sumber pembiayaan untuk dapat

menentukan strategi dalam pemilihan cogeneration. Beberapa pertanyaan dasar yang perlu dikaji, antara lain:

 Cogeneration belum merupakan teknologi yang sudah luas dikenal, dan oleh

unhas

karena itu memerlukan pendidikan.  Tanggung jawab manejemen akan bertambah, karena mereka akan mengelola

sumber daya energi yang lebih rumit.  Resiko pertambahan kebutuhan listrik dapat terjadi akibat tidak tersedianya

sumber daya yang terpercaya.  Peralatan cogeneration membutuhkan investasi modal yang lebih besar dan biaya

operasi serta penawaran yang juga lebih besar.  Daya terpasang cadangan yang disiapkan oleh penyedia energi harus dievaluasi

 Kelebihan energi listrik yang dihasilkan oleh suatu industri mempunyai nilai lebih

untuk penyedia tenaga listrik, apabila tersedia pada saat dibutuhkan, umumnya pada jam puncak dalam satu hari. Untuk mendapatkan manfaat kelebihan energi listrik yang tersedia, industri hendaknya bersedia menyesuaikan jam kerja, yaitu memaksimalkan pemakaian energi pada siang hari, dan meminimumkannya pada malam hari.

 Untuk pemakaian sistem cogeneration yang lebih bermanfaat, kebutuhan uap

seharusnya lebih besar dan 50.000 pon/jam, pemakaian tidak terlalu berfluktuasi, dan dengan faktor kapasitas sebesar 70% (atau berproduksi selama 6.000 jam/tahun).

 Penggunaan sistem cogeneration akan mengurangi emisi polusi udara. Hal ini

lkpp unhas

akan lebih bermakna bilaman pada daerah dimana akan dibangan sistem cogeneration aturan standar buangan polusi lebih kecil dan daerah lainnya.