Seminar Nasional Judul Artikel. pdf
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Indonesia yang merupakan negeri kepulauan yang terletak dalam ring of fire
(cincin gunung api) mempunyai sumber panas bumi yang melimpah dimana sekitar
40% panas bumi di dunia berada di Indonesia dan jika dimamfaatkan dapat menyuplai
energi listrik sebesar 27.500 MW seperti terlihat pada Tabel 1 tentang potensi panas
bumi di Indonesia.
Table 1 Potensi Panas Bumi Di Indonesia
Sumber : Pusat sumber daya giologi 2007
Pemanfaatan tenaga panas bumi untuk menghasilkan listrik dalam hal ini
PLTP dapat dilihat pada Gambar 1. Uap dari sumur produksi dialirkan melalui pipa
masuk ke Turbin Uap tetapi sebelum itu, uap dan air dipisahkan dalam separator agar
uap masuk turbin dalam kondisi uap jenuh. Setelah menggerakan turbin, uap akan
dikondensasikan menjadi air untuk diinjeksikan kedalam dalam sumur injeksi agar
terjadi siklus yang renewable.
Gambar 1.1 Flow diagram Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
3
Dalam proses explorasi untuk mendapatkan uap penggerak turbin umumnya
yang diinginkan adalah uap bertekanan tinggi (P > 5 bar). Namum proses explorasi
mempunyai probability sekitar 50% sehingga banyak sumur yang menghasilkan uap
tekanan rendah dibawah 3 bar atau bahkan keluar pada kondisi campuran (35% air
dan 65% uap) sehingga tidak dapat dimanfaatkan. Oleh karena itu
di perlukan
terobosan baru untuk dapat memenuhi kebutuhan listrik yang sumber panasnya
tersedia dalam jangka waktu yang lama dan ramah terhadap lingkungan, misalnya
dengan membuat suatu pembangkit listrik yang dapat menggunakan sumber panas
yang bertemperatur dan tekanan rendah, yaitu dengan sistem pembangkit Organik
rankine cycle (ORC) . Dimana sistem ini merupakan proses pengkonversi energi hasil
modifikasi siklus rankine yang menggunakan fluida organik (refrigeran) sebagai
fluida kerja yang memiliki titik didih yang rendah untuk menghasilkan energi listrik.
System ini terdiri dari komponen- komponen utama yaitu Evaporator, Kondensor,
Pompa dan Turbin. Sistem ini memerlukan temperatur dan tekananr rendah untuk
menghasilkan uap untuk memutar turbin sehingga menghasilkan energi listrik dan
juga sistem ini tidak memerlukan furnace sebagai tempat pembakaran bahan bakar
yang dapat menghasilkan emisi gas buang yang dapat menciptakan polusi usara.
Maka dengan menggunakan system Organic Rankine Cycle (ORC)
kita dapat
menggunakan berbagai macam sumber panas seperti panas bumi yang temperatur
rendah ( 80-1700C ) waste energi ( gas buang PLTD,PLTU) seperti ditunjukkan
dalam Gambar 1.2.
Gambar 1.2 . Basic Desain Organik Rankine Cycle
4
Penelitian tentang ”Maximising the worrking fluid flow as away of
increasing power output of geothermal power plant” telah dilakukan oleh
Aleksandra B.Gozdur dimana penelitian ini menggunakan geothermal sebagai
sumber panas dan menggunakan beberapa refrigerant sebagai fluida kerja yaitu
R227ea, RC318, R236fa,R600a dan R245ca. Penelitian ini bertujuan meningkatkan
power dari siklus dengan cara meningkatkan laju aliran massa air geothermal masuk
evaporator dimana dengan menambah laju aliran massa geothermal dari sumber
dengan sebagian laju aliran massa geothermal yang telah melewati evaporator.
Penelitian tentang ”Optimum Design Criteria for an ORC using LowTemperature Geothermal Heat Sources” telah dilakukan oleh H.D.Madhawa.H. Dkk,
dimana penelitian ini menggunakan geothermal sebagai sumber panas dan
menggunakan beberapa refrigerant sebagai fluida kerja yaitu PF 5050, HCFC 123,
Amonia dan n-Pentane. Penelitian ini bertujuan meningkatkan power dari siklus
dengan cara melakukan optimasi desain terhadap alat penukar panas yang digunakan
yaitu evaporator dan kondensor.
Penelitian tentang ”Renewable Energy Powered Organic Rankine Cycle”
dilakukan oleh Sanjayan .V. dimana meneliti tentang kinerja ORC dengan sumber
panas tenaga surya, dengan menggunakan fluida kerja organik yairu R123 dan
Isobutana. Dimana kolektor yang digunakan solar parabolic colector.
Penelitian tentang ” Effect of working fluids on organic rankine cycle for
waste heat recovery” dilakukan oleh Bo Tau-Liu Dkk, penelitian ini bertujuan untuk
menyelidiki efek dari jenis-jenis fluida kerja yang digunakan terhadap efisiensi panas
dan efisiensi total panas recovery.fluida kerja yang digunakan adalah : air, ethane,
R11, R123, HFE 7100, n- pentane, benzene, toluene dan p-xylene.
Penelitian tentang ” Optimasi Rncangan Siklus Uap dengan Simulasi Bahasa
Pemograman Delpin 7” dilakukan oleh Prabowo et al, dimana dia bahas pemodelan
dan analisa system siklus Rankine menggunakan perangkap lunak. Penelitian ini
bertujuan mendapatkan metode yang lebih effisien dalam pengajaran dan analisa
siklus uap.
Penelitian tentang ” Waste heat recovery of Organic Rankine Cycleusing dry
fluids” di lakukan oleh Tzu-Chen Huang dimana menyatakan bahwa efisiensi dari
siklus sangat tergantung pada kondisi kerja dari siklus dan karateristik termodinamika
dari fluida kerja dan juga memperlihatkan bahwa irreversibility tergantung dari tipe
sumber panas.
5
Dari beberapa penelitian diatas, sumber panas untuk proses evaporasi pada
umumnya diperoleh dari solar energy sehingga kontinuitas pembangkit sangat
tergantung dari matahari (hanya 6 jam) dan cuaca. Selain matahari, ada yang
memperoleh sumber panas dari biomass yang beroperasi pada temperatur tinggi. Hal
ini akan berdampak pada lingkungan. Untuk itu usulan penelitian dengan
judul ”Rancang Bangun Organic Rankine Cycle Pembangkit Listrik Alternatif dari
Waste Energi ” sangat ideal diterapkan di Indonesia karena sebagian besar uap yang
keluar dari sumur-sumur geothermal mempunyai temperatur dan tekanan yang
rendah (Psteam< 3bar, T
1.1
Latar Belakang
Indonesia yang merupakan negeri kepulauan yang terletak dalam ring of fire
(cincin gunung api) mempunyai sumber panas bumi yang melimpah dimana sekitar
40% panas bumi di dunia berada di Indonesia dan jika dimamfaatkan dapat menyuplai
energi listrik sebesar 27.500 MW seperti terlihat pada Tabel 1 tentang potensi panas
bumi di Indonesia.
Table 1 Potensi Panas Bumi Di Indonesia
Sumber : Pusat sumber daya giologi 2007
Pemanfaatan tenaga panas bumi untuk menghasilkan listrik dalam hal ini
PLTP dapat dilihat pada Gambar 1. Uap dari sumur produksi dialirkan melalui pipa
masuk ke Turbin Uap tetapi sebelum itu, uap dan air dipisahkan dalam separator agar
uap masuk turbin dalam kondisi uap jenuh. Setelah menggerakan turbin, uap akan
dikondensasikan menjadi air untuk diinjeksikan kedalam dalam sumur injeksi agar
terjadi siklus yang renewable.
Gambar 1.1 Flow diagram Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
3
Dalam proses explorasi untuk mendapatkan uap penggerak turbin umumnya
yang diinginkan adalah uap bertekanan tinggi (P > 5 bar). Namum proses explorasi
mempunyai probability sekitar 50% sehingga banyak sumur yang menghasilkan uap
tekanan rendah dibawah 3 bar atau bahkan keluar pada kondisi campuran (35% air
dan 65% uap) sehingga tidak dapat dimanfaatkan. Oleh karena itu
di perlukan
terobosan baru untuk dapat memenuhi kebutuhan listrik yang sumber panasnya
tersedia dalam jangka waktu yang lama dan ramah terhadap lingkungan, misalnya
dengan membuat suatu pembangkit listrik yang dapat menggunakan sumber panas
yang bertemperatur dan tekanan rendah, yaitu dengan sistem pembangkit Organik
rankine cycle (ORC) . Dimana sistem ini merupakan proses pengkonversi energi hasil
modifikasi siklus rankine yang menggunakan fluida organik (refrigeran) sebagai
fluida kerja yang memiliki titik didih yang rendah untuk menghasilkan energi listrik.
System ini terdiri dari komponen- komponen utama yaitu Evaporator, Kondensor,
Pompa dan Turbin. Sistem ini memerlukan temperatur dan tekananr rendah untuk
menghasilkan uap untuk memutar turbin sehingga menghasilkan energi listrik dan
juga sistem ini tidak memerlukan furnace sebagai tempat pembakaran bahan bakar
yang dapat menghasilkan emisi gas buang yang dapat menciptakan polusi usara.
Maka dengan menggunakan system Organic Rankine Cycle (ORC)
kita dapat
menggunakan berbagai macam sumber panas seperti panas bumi yang temperatur
rendah ( 80-1700C ) waste energi ( gas buang PLTD,PLTU) seperti ditunjukkan
dalam Gambar 1.2.
Gambar 1.2 . Basic Desain Organik Rankine Cycle
4
Penelitian tentang ”Maximising the worrking fluid flow as away of
increasing power output of geothermal power plant” telah dilakukan oleh
Aleksandra B.Gozdur dimana penelitian ini menggunakan geothermal sebagai
sumber panas dan menggunakan beberapa refrigerant sebagai fluida kerja yaitu
R227ea, RC318, R236fa,R600a dan R245ca. Penelitian ini bertujuan meningkatkan
power dari siklus dengan cara meningkatkan laju aliran massa air geothermal masuk
evaporator dimana dengan menambah laju aliran massa geothermal dari sumber
dengan sebagian laju aliran massa geothermal yang telah melewati evaporator.
Penelitian tentang ”Optimum Design Criteria for an ORC using LowTemperature Geothermal Heat Sources” telah dilakukan oleh H.D.Madhawa.H. Dkk,
dimana penelitian ini menggunakan geothermal sebagai sumber panas dan
menggunakan beberapa refrigerant sebagai fluida kerja yaitu PF 5050, HCFC 123,
Amonia dan n-Pentane. Penelitian ini bertujuan meningkatkan power dari siklus
dengan cara melakukan optimasi desain terhadap alat penukar panas yang digunakan
yaitu evaporator dan kondensor.
Penelitian tentang ”Renewable Energy Powered Organic Rankine Cycle”
dilakukan oleh Sanjayan .V. dimana meneliti tentang kinerja ORC dengan sumber
panas tenaga surya, dengan menggunakan fluida kerja organik yairu R123 dan
Isobutana. Dimana kolektor yang digunakan solar parabolic colector.
Penelitian tentang ” Effect of working fluids on organic rankine cycle for
waste heat recovery” dilakukan oleh Bo Tau-Liu Dkk, penelitian ini bertujuan untuk
menyelidiki efek dari jenis-jenis fluida kerja yang digunakan terhadap efisiensi panas
dan efisiensi total panas recovery.fluida kerja yang digunakan adalah : air, ethane,
R11, R123, HFE 7100, n- pentane, benzene, toluene dan p-xylene.
Penelitian tentang ” Optimasi Rncangan Siklus Uap dengan Simulasi Bahasa
Pemograman Delpin 7” dilakukan oleh Prabowo et al, dimana dia bahas pemodelan
dan analisa system siklus Rankine menggunakan perangkap lunak. Penelitian ini
bertujuan mendapatkan metode yang lebih effisien dalam pengajaran dan analisa
siklus uap.
Penelitian tentang ” Waste heat recovery of Organic Rankine Cycleusing dry
fluids” di lakukan oleh Tzu-Chen Huang dimana menyatakan bahwa efisiensi dari
siklus sangat tergantung pada kondisi kerja dari siklus dan karateristik termodinamika
dari fluida kerja dan juga memperlihatkan bahwa irreversibility tergantung dari tipe
sumber panas.
5
Dari beberapa penelitian diatas, sumber panas untuk proses evaporasi pada
umumnya diperoleh dari solar energy sehingga kontinuitas pembangkit sangat
tergantung dari matahari (hanya 6 jam) dan cuaca. Selain matahari, ada yang
memperoleh sumber panas dari biomass yang beroperasi pada temperatur tinggi. Hal
ini akan berdampak pada lingkungan. Untuk itu usulan penelitian dengan
judul ”Rancang Bangun Organic Rankine Cycle Pembangkit Listrik Alternatif dari
Waste Energi ” sangat ideal diterapkan di Indonesia karena sebagian besar uap yang
keluar dari sumur-sumur geothermal mempunyai temperatur dan tekanan yang
rendah (Psteam< 3bar, T