Analisis_Efisiensi_Turbin_Pada_Power_Pla.pdf

LAPORAN LAPORAN KERJA PRAKTEK PRAKTEK PT. GEO DIPA ENERGI UNIT DIENG

TUGAS KHUSUS ANALISIS EFISIENSI EFISIENSI TERMAL TURBIN PADA POWER PLANT

Disusu Disusun n oleh oleh :

Radhitya Radhitya Hutomo (121110011) (121110011)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2015

Laporan Laporan Kerja Praktek Praktek PT. Geo Dipa Dipa Energi Energi Mei 2015

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN LAPORAN KERJA KERJA PRAKTEK PRAKTEK PT. GEODIPA ENERGI UNIT DIENG JAWA TENGAH

TUGAS KHUSUS ANALISIS ANALISIS EFISIENSI EFISIENSI TERMAL TERMAL TURBIN TURBIN PADA POWER POWER PLANT PLANT

Disusun oleh: Radhi adhity tya a Hu Huto tom mo

Yogyakarta,

12111 211100 0011 11

Juli 2015

Disetujui oleh Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” “Veteran” Yogyakarta

Dosen Pembimbin Pembimbing g Kerja Praktek Praktek

Ir. Hj. Sri Sukadarti, MT

Radhitya Radhitya Hutomo (121110011 (121110011)) Program Studi Teknik Kimia – UPN “Veteran” “Veteran” Yogyakarta Yogyakarta

ii

Laporan Laporan Kerja Praktek Praktek PT. Geo Dipa Dipa Energi Energi Mei 2015

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN LAPORAN KERJA KERJA PRAKTEK PRAKTEK PT. GEODIPA ENERGI UNIT DIENG JAWA TENGAH

TUGAS KHUSUS ANALISIS ANALISIS EFISIENSI EFISIENSI TERMAL TERMAL TURBIN TURBIN PADA POWER POWER PLANT PLANT

Disusun oleh: Radhi adhity tya a Hu Huto tom mo

Yogyakarta,

12111 211100 0011 11

Juli 2015

Disetujui oleh Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” “Veteran” Yogyakarta

Dosen Pembimbin Pembimbing g Kerja Praktek Praktek

Ir. Hj. Sri Sukadarti, MT

Radhitya Radhitya Hutomo (121110011 (121110011)) Program Studi Teknik Kimia – UPN “Veteran” “Veteran” Yogyakarta Yogyakarta

ii

Laporan Laporan Kerja Praktek Praktek PT. Geo Dipa Energi Mei 2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Pelaksanaan Pelaksanaan Kerja Praktek ini. Kerja Prakte Praktek k ini merupaka merupakan n salah satu satu mata kuliah kuliah yang wajib wajib ditempuh ditempuh di Program Studi Studi Teknik Kimia Universitas Universitas Pembangunan Pembangunan Nasional

“Veteran”

Yogyakarta. Yogyakarta. Laporan Kerja Praktek ini disusun sebagai sebagai pelengkap pelengkap kerja praktek yang yang telah telah dilak dilaksan sanaka akan n selam selamaa bulan bulan Mei 2015 2015 di PT PT GEO DIPA DIPA ENER ENERGI GI Unit Unit 1 Dieng. Dengan Dengan selesainy selesainyaa laporan laporan kerja praktek praktek ini ini tidak tidak terlepa terlepass dari dari bantuan bantuan banyak pihak yang telah memberikan masukan-masukan kepada penulis. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada : 1. Ir. Sri Sukadarti, Sukadarti, MT selaku selaku dosen dosen pembimb pembimbing. ing. 2. Ir. Danang Danang Jaya, Jaya, MT selaku selaku koordin koordinator ator Kerja Kerja Prakte Praktek. k. 3. Sigit Ponco Ponco Susant Susanto o selaku selaku Maintenance Manager dan dan pemb pembim imbi bing ng kami selama di PT GEO DIPA ENERGI Unit 1 Dieng. Steam Field Manager Manager . 4. Ir. Ir. Erma Ermawa wan n Isy Isyah ahto toro ro sela selaku ku Steam

5. Slam Slamet et Sugi Sugion ono o sela selaku ku Chemical Analyst . 6. Bamb Bamban ang g R sela selaku ku GA Supervisor . Penulis Penulis menyadar menyadarii bahwa masih banyak banyak kekuranga kekurangan n dari dari laporan laporan ini, baik dari materi maupun maupun teknik penyajiannya, penyajiannya, mengingat mengingat kurangnya kurangnya pengetahuan dan pengalaman penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis penulis harapka harapkan. n.

Yogya Yogyakar karta, ta, Juli Juli 2015 2015

Penulis

Radhitya Radhitya Hutomo (121110011 (121110011)) Program Program Studi Studi Teknik Kimia – UPN “Veteran” Yogyakarta

iii

Laporan Kerja Praktek PT. Geo Dipa Energi

Mei 2015

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Logo PT Geo Dipa Energi ........................................................... .....................................................................3 ..........3 Gambar 2. Struktur manajemen ............................................ .................................................................. ...................................7 .............7 Gambar 3. Well production ........................................... ................................................................. .........................................11 ...................11 Gambar 4. Separator .......................................... ................................................................ ............................................ ..............................12 ........12 Gambar 5. Silincer .......................................... ................................................................ ............................................ .................................12 ...........12 Gambar 6. Pond 28 ............................................ .................................................................. ............................................ ..............................13 ........13 Gambar 7. Pipa aliran dua fasa pad 28 ............................................ ..................................................................13 ......................13 Gambar 8. Brine pump ........................................... ................................................................. ............................................ ..........................14 ....14 Gambar 9. Booster pump............................................ .................................................................. ............................................14 ......................14 Gambar 10. Pipa uap dan brine......................................... ............................................................... .....................................15 ...............15 Gambar 11. Turbin .......................................... ................................................................ ............................................ .................................15 ...........15 Gambar 12. Governor ........................................... ................................................................. ............................................ ..........................16 ....16 Gambar 13. Generator ........................................... ................................................................. ............................................ ..........................16 ....16 Gambar 14. Transformator step up .......................................... ................................................................ ..............................17 ........17 Gambar 15. Transformator step down .................................................... ...................................................................17 ...............17 Gambar 16. Main Kondensor ............................................ .................................................................. .....................................17 ...............17 Gambar 17. Steam ejector .......................................... ................................................................ ............................................18 ......................18 Gambar 18. Hot well pump ........................................... ................................................................. .........................................19 ...................19 Gambar 19. Cooling Tower ........................................... ................................................................. .........................................19 ...................19 Acid pump .......................................... Gambar 20. . Acid ................................................................ ............................................ ..........................20 ....20

Gambar 21. .Seal water pump ........................................... ................................................................. .....................................20 ...............20 Gambar 22. Weirbox .......................................... ................................................................ ............................................ ..............................21 ........21 da n throttle ......................................... Gambar 23. Master valve, side valve dan .................................................21 ........21

Gambar 24. By pass valve .......................................... ................................................................ ............................................22 ......................22 Gambar 25. Block valve ......................................... ............................................................... ............................................ ..........................22 ....22 Gambar 26. PCV ......................................... ............................................................... ............................................ .....................................23 ...............23 Gambar 27. Dump valve ......................................... ............................................................... ............................................ ..........................23 ....23 Gambar 28. Sumur injeksi....................................... injeksi............................................................... .............................................. ...................... 24 Gambar 29. Rupture Disk ........................................... ................................................................. ............................................24 ......................24

Radhitya Hutomo (121110011) ( 121110011) Program Studi Teknik Kimia – Kimia – UPN “Veteran” Yogyakarta

iv


Mei 2015

Gambar 30. CDP.................................................................................................. ..25 Gambar 31. Rock muffler .......................................................................................25 Gambar 32. Scrubber dan demister .......................................................................26 Gambar 33. Diagram blok produksi listrik ............................................................28 Gambar 34. PFD pada PT Geo Dipa Energi ..........................................................33 Gambar 35. Diagram siklus uap.............................................................................34

Radhitya Hutomo (121110011) Program Studi Teknik Kimia – UPN “Veteran” Yogyakarta

v


Mei 2015

DAFTAR LAMBANG

Q

: kalor (kJ/h)

W

: usaha (MW)

∆U

: perubahan energi dalam (kJ/h)

P

: tekanan (bar)

T

: suhu (ºC)

Hf

: spesifik entalpi air (kJ/kg)

Hg

: spesifik entalpi uap (kJ/kg)

Vf

: spesifik volume air (m3 /kg)

Vg

: spesifik volume uap (m3 /kg)

Cp

: panas spesifik uap pada tekanan tetap (kJ/kg.K)

Cv

: panas spesifik uap pada volume tetap (kJ/kg.K)

γ

: koefisien termodinamika pada sistem adiabatis

δ

: koefisien termodinamika pada sistem politropik

V

: volume spesifik (m3 /kg)

x

: fraksi cairan dalam uap keluar turbin

H

: entalpi (kJ/kg)

m

: laju alir steam (ton/h)

Ek

: energi kinetik (Joule)

Ep

: energi potensial (Joule)

Ws

: kerja dihasilkan turbin (MW)

λ

: panas pengembunan (kJ/kg)

η

: efisiensi turbin (%)


vi


Mei 2015

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. iv DAFTAR LAMBANG .......................................................................................... vi DAFTAR ISI......................................................................................................... vii INTISARI............................................................................................................. viii BAB I PROFIL PERUSAHAAN A. Sejarah dan Perkembangan Perusahaan.....................................................1 B. Lokasi Perusahaan .....................................................................................5 C. Struktur Organisasi ....................................................................................6 D. Keselamatan Kerja .....................................................................................7 E. Jam Kerja Perusahaan................................................................................8 F. Prospek Perusahaan ...................................................................................9 BAB II PROSES PRODUKSI A. Komponen PLTP .....................................................................................10 B. Proses Well Pad sampai Gathering System .............................................26 C. Proses Pada Power Plant .........................................................................27 BAB III TUGAS KHUSUS A. Latar Belakang ......................................................................................... 29 B. Perumusan Masalah................................ .................................................29 C. Tujuan........................................................................................... ...........30 D. Tinjauan Pustaka......................................................................................30 E. Cara Memperoleh Data ............................................................................33 F. Hasil dan Pembahasan .............................................................................34 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ..............................................................................................39 B. Saran ........................................................................................................39 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................40


vii

Laporan Kerja Praktek PT. Geo Dipa Energi Mei 2015

INTISARI Kebutuhan akan energi dewasa ini terus berkembang dan semakin meningkat. Hal ini mendorong dilakukan eksplorasi sumber energi baru. Maka sejak tanggal 8 Agustus 2002 sampai sekarang di Kecamatan Batur Kabupaten Banjarnegara dibentuk perusahaan dalam sektor energi panas bumi yang dikelola PT Geo Dipa Energi. PLTP ini memanfaatkan uap dari perut bumi untuk menggerakkan turbin. Total daya listrik yang dihasilkan mencapai 60 MW. Pada turbin terjadi proses konversi energi dari energi panas menjadi energi mekanik. Namun tidak sepenuhnya energi panas tersebut dapat terkonversi seluruhnya menjadi energi gerak. Terdapat berbagai kekurangan yang menyebabkan konversi tidak sempurna. Dalam makalah ini penulis akan meninjau efisiensi pada turbin. Nilai efisiensi akan menunjukkan seberapa bagus kinerja turbin dan peralatan yang menunjangnya. Dari hasil perhitungan rata-rata selama 14 hari diketahui nilai efisiensi turbin sebesar 11,7534%. Nilai efisiensi PLTP rata-rata berkisar antara 10-23%. Efisiensi PLTP tergolong rendah jika dibanding pembangkit listrik energi lain.


viii


BAB I PROFIL PERUSAHAAN

A.

Sejarah dan Perkembangan Perusahaan

Dataran tinggi Dieng dengan ketinggian 2093 mdpl merupakan salah satu dari jalur vulkanik. Pada tahun 1964 sampai 1965 UNESCO mengidentifikasi wilayah Dataran Tinggi Dieng dan menetapkan bahwa Dieng sebagai salah satu prospek panas bumi yang menjanjikan di Indonesia. Penetapan tersebut ditindak lanjuti oleh United State Geological Survey (USGS) dengan melakukan survei geofisika dan pengeboran 6 sumur

dangkal dengan kedalaman maksimal 150 meter dan temperatur 92°C sampai 173oC pada tahun 1973.

Pertamina Melalui Surat Keputusan Menteri

Pertambangan dan Energi No

491/KPTS/M/Pertamb/1974, Dieng ditetapkan sebagai wilayah kerja VI panas bumi bagi Pertamina, meliputi areal seluas 107.361,995 hektar. Penyelidikan Geologi, Geokimia dan Geofisika serta pengeboran berhasil diselesaikan oleh Pertamina. Pada tahun 1976 - 1994 Pertamina telah menyelesaikan 27 sumur uji produksi (21 sumur di Sikidang, 3 sumur di Sieri dan 3 sumur di Pakuwaja). Selama tahun 1981 – 1993 Pertamina menghasilkan listrik dengan mengoperasikan Power Plant unit kecil berkapasitas 2 MW.

Himpurna California Energi (HCE) HCE merupakan perusahaan gabungan antara Himpurna Enersindo Abadi sebagai pemegang saham minoritas (10%) dengan California Energi Ltd (90%) sebagai patner asing. Sejak tahun 1995 – 1996 HCE melakukan berbagai kegiatan pengeboran sehingga menghasilkan 194 MW.


1


HCE terus melakukan berbagai kegiatan yaitu dengan membangun jaringan pipa uap, separator, brine system dan gathering system serta membangun pusat pembangkit listrik tenaga panas bumi unit I dengan kapasitas terpasang 60 MW. Akibat adanya sengketa antara HCE dengan PT. PLN (Persero) serta dikeluarkannya Surat Keputusan Presiden No. 39 tahun 1997 dan Surat Keputusan Presiden No. 3 tahun 1998, maka pada tahun 1998 California Energi Ltd menggugat PT. PLN (persero) melalui Mahkamah Arbitrasi Internasional dan gugatan terjadi pada tahun 2000 yang dimenangkan oleh HCE.

Overseas Private Investment Cooperation (OPIC) Setelah sengketa HCE selesai, perusahaan dipegang oleh OPIC sebagai pemilik saham mayoritas. Selanjutnya OPIC melakukan kerjasama dengan Pertamina yang direncanakan selama 2 tahun (2000 – 2002), kerjasama tersebut dalam hal melakukan perawatan dan pemeliharaan fasilitas aset yang ditinggalkan HCE. Namun pada tanggal 27 Agustus 2001 pemerintah

RI

dan

OPIC

menandatangani

Final

Agreement yang

menyatakan kepemilikan saham mayoritas berpindah dari OPIC ke pemerintah RI dibawah Departemen Keuangan Negara, selanjutnya pada tanggal 24 Desember 2001 Menteri Keuangan RI menunjuk PT. PLN (Persero) untuk menerima dan mengelola aset - aset Negara di wilayah Dieng Patuha.

Geo Dipa Energi Melalui Surat Perjanjian Kerjasama antara PT. PLN dengan Pertamina maka pada tanggal 14 September 2001 dibentuk Badan Pengelola Dieng Patuha (BPDP) yang bertugas melakukan persiapan dan pelaksanaan rekomisioning PLTP Unit I 60 MW Dieng, serta merawat aset – aset Dieng Patuha. Dalam masa rekomisioning, semua peralatan yang ditinggalkan HCE dilakukan perbaikan – perbaikan serta pembuatan ruang peredam ( rock muffler ). Setelah melakukan berbagai pembenahan, akhirnya pada tanggal 8


2


Agustus 2002 PT. Geo Dipa Energi resmi didirikan di Dieng dan mengoperasikan 7 buah sumur produksi dengan kapasitas 60 MW yang terinterkoneksikan ke jaringan Jawa Madura Bali (Jamali).

Gambar 01. Logo PT Geo Dipa Energi

Visi dan Misi Perusahaan Visi : Menjadi perusahaan energi geothermal yang handal dan terpercaya melalui insan Geo Dipa, keunggulan operasional dan pertumbuhan yang berkesinambungan.

Misi : a)

Fokus

pada

pertumbuhan

perusahaan

yang

cepat

dan

berkesinambungan dalam mencapai tujuan bisnis b)

Mengoptimalkan produktifitas melalui operasional yang unggul dan Total Quality Management

c)

Menyediakan lingkungan yang terbaik untuk berprestasi sebagai profesional dan menjadi insan Geo Dipa yang unggul

d)

Turut mendukung program pemerintah dalam penyediaan listrik panas bumi yang aman dan ramah lingkungan

Dalam melaksanakan misi perusahaan, seluruh insan PT. Geo Dipa Energi selalu berpegang teguh kepada Tata Nilai Unggulan sebgai berikut: Learning – I n tegrity - Goal Oriented – H onour – T eamwork ( LIGHT )

Learning – Kami melakukan pembelajaran dan inovasi secara berkesinambungan untuk memberi nilai tambah bagi pelanggan dan pemegang kepentingan.


3




Berani berubah



Berani mengambil resiko



Perbaikan berkesinambungan



Berpikir di luar kebiasaan

Integrity – Kami harus bersikap jujur dan terpercaya dalam segala pemikiran, perkataan dan tindakan. 

Dapat dipercaya dan diandalkan



Bekerja dengan etos kerja



Kepentingan perusahaan di atas kepentingan pribadi



Memberikan umpan balik yang jujur dan terbuka

Goal Oriented – Kami berkomitmen untuk mencapai keunggulan dalam segala hal yang kami lakukan dan bersikap penuh semangat untuk mencapai hasil yang melebihi harapan. 

Orientasi terhadap hasil



Penuh inisiatif dan proaktif



Memiliki Sense Of Urgency



Mendorong diri untuk selalu melebihi yang diharapkan

Honour- Kami bertekad untuk dikagumi atas kinerja berkelas dunia melalui Profesionalisme dan sikap saling menghormati. 

Menjadi role model



Menjalankan apa yang dikatakan



Memegang teguh komitmen



Bertanggung jawab

Teamwork – Kami percaya akan kekuatan Sinergi dan Komunikasi untuk membangun tim yang unggul. 

Kolaborasi antar departemen



Peduli dan berempati


4


B.



Rasa memiliki yang kuat



Persatuan yang kuat

Lokasi Perusahaan

Lokasi PT Geo Dipa Energi terletak di daerah Dataran Tinggi Dieng. Selain Sebagai lokasi perusahaan, Dataran Tinggi Dieng juga dikenal sebagai lokasi objek wisata karena dilokasi tersebut

banyak terdapat

penggalan sejarah seperti kompleks bangunan candi dan telaga. Temperatur di Dataran Tinggi Dieng kurang lebih 200C dengan ketinggian 2000 – 2100 mdpl. PT Geo Dipa Energi mempunyai beberapa titik sumur ( pad ) yang terletak saling berjauhan, sehingga dapat dikatakan perusahaan ini tidak mempunyai luas area yang sesungguhnya. Pada setiap sumur (pad) tersebut diberi kode sebagai berikut : 1. Wilayah Hulu pad 7 Terdapat 3 buah sumur produksi yaitu HCE-7A, HCE-7B, HCE7C, berada pada ketinggian 1909,5 mdpl. pad 9 Terdapat sumur produksi HCE-9B, dan DNG-9, berada pada ketinggian 2028,6 mdpl. pad 28 Terdapat 2 buah sumur produksi yaitu HCE-28A , dan HCE-28B, berada pada ketinggian 2076,3 mdpl. pad 31 Hanya terdapat 1 buah sumur produksi.

2. Wilayah Hilir Pad 14 Terdapat sumur DNG-14 dan DNG-13. Pad 5


5


Terdapat sumur HCE-5A, DNG-15, dan DNG-5 sebagai sumur injeksi. Power Plant Merupakan lokasi pembangkit tenaga listrik dari tenaga panas bumi yang dihasilkan dari hasil penyaringan uap panas dimana listrik yang dihasilkan mencapai 60 MW.

C.

Struktur Organisasi

Operasional PLTP oleh PT. Geo Dipa Energi di Dieng didukung dengan sistem organisasi yang dipimpin oleh seorang General Manager (GM) dan dibantu HSE & Public Relation Superintendant dan Procurement Superintendant dan membawahi empat divisi yaitu: Steam Field Manager, Power Plant Manager, Engineering Manager, HC & Finance Manager .

Gambar 2 memperlihatkan struktur organisasi PLTP Dieng tempat pelaksanaan KP.


6


Gambar 2. Struktur manajemen PT Geo Dipa Energi Unit Dieng

D.

Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja merupakan hal yang sangat diperhatikan dalam perusahaan ini, disamping untuk menjamin keselamatan setiap karyawan yang bekerja didalamnya serta untuk melindungi aset – aset perusahaan lainnya. Untuk itu beberapa perlengkapan pendukung yang digunakan diantaranya:


7


Alat Pelindung diri 1.

Baju kerja (wearpack), berfungsi untuk melindungi tubuh pada waktu bekerja.

2.

Helm kerja (Safety Helm), berfungsi untuk melindungi kepala pada waktu bekerja dilapangan.

3.

Sarung tangan, berfungsi untuk melindungi tangan dari benda – benda tajam dan kotoran.

4.

Sepatu Kerja (safety shoes), berfungsi untuk melindungi kaki dari benda – benda keras yang ada dilokasi pabrik.

Alat pada pekerjaan khusus 1.

Gas detektor, digunakan untuk mengetahui apabila terjadi kebocoran gas.

2.

SCBA (self circuit breathing apparatus), merupakan alat bantu

pernafasan. 3.

Fan/Blower

4.

Kacamata las, biasanya digunakan untuk pengerjaan pengelasan dan pekerjaan yang berhubungan dengan serbuk.

5.

E.

Sabuk Pengaman

Jam Kerja Perusahaan

PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng mempunyai jam kerja karyawan selama 5 hari kerja, mulai dari hari Senin sampai dengan hari Jumat dengan waktu kerja 40 jam / minggu atau 8 jam / hari dengan perincian jam kerja sebagai berikut: Hari Senin Jam istirahat Hari Selasa – Kamis Jam istirahat Hari Jumat Jam Istirahat

: 08.00 – 17.00 : 12.00 – 13.00 : 07.30 – 17.00 : 12.00 – 13.00 : 07.30 – 15.30 : 11.30 – 12.30


8


Ketentuan kerja shift di PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng adalah:

F.

Shift pagi

: 07.30 – 15.30

Shift siang

: 15.30 – 23.30

Shift malam

: 23.30 – 07.30

Prospek Perusahaan

Saat ini kapasitas produksi PT. Geo Dipa Energi Dieng Unit I adalah 60 MW. Untuk mengoptimalkan potensi panas bumi yang terdapat di Dieng dan Patuha serta menyokong kebutuhan energy di masa depan, PT. Geo Dipa Energi Dieng telah mengembangkan prospek panas bumi Patuha Unit I (beroperasi pada 2012) dan Dieng Unit II dan Unit III sehingga total kapasitas terpasang pada tahun 2015 sebesar 360 MW. Pengembangan terus dilaksanakan dalam mendukung program pemerintah dalam penyediaan tenaga listrik panas bumi yang aman dan ramah lingkungan, serta diharapkan dapat segera beroperasi untuk menambah kapasitas produksi listrik.


9


BAB II PROSES PRODUKSI PT. GEO DIPA ENERGI UNIT I DIENG

PLTP Unit I Dieng mempunyai 44 sumur produksi termasuk sumur injeksi, akan tetapi dikarenakan keterbatasan pada beberapa sumur tidak mampu lagi menghasilkan uap maupun rusaknya reservoir, maka sumur yang dioperasikan sebagai pemasok uap hanya 8 buah, yaitu: HCE-28A, HCE-28B, HCE- 31, HCE9A, HCE-9B, HCE-7A, HCE-7B dan HCE-7C dengan kapasitas produksi terpasang 60 MW sedangkan untuk sumur injeksi sendiri PLTP Unit Dieng mempunyai 8 buah sumur injeksi, yaitu: DNG. 10, 13, 14, 15, 17 dan HCE.5A, 17A, 33. Rata – rata sumur produksi tersebut memiliki kedalaman sekitar 3000 m dibawah permukaan bumi. Masing – masing sumur memiliki tekanan pada kepala sumur yang berbeda – beda berkisar antara 400 – 710 psig, dan mampu menghasilkan uap dengan kapasitas yang berbeda – beda. Untuk dapat menggerakkan turbin penggerak generator dibutuhkan uap yang benar – benar bersih dan memliki tingkat kelembaban serendah mungkin agar tidak bersifat merusak untuk turbin. Karena kualitas uap yang dihasilkan oleh sumur produksi Dieng sangat rendah maka diperlukan suatu sistem pengolahan uap yang sangat kompleks mulai dari sumur produksi, pemisahan uap, gathering system, sampai pembangkit tenaga.

A.

Komponen PLTP

Komponen PLTP dapat dikelompokan menjadi 4 jenis, yaitu: komponen produksi uap, komponen distribusi uap dan brine, komponen pembangkit tenaga serta komponen pendukung. Komponen – komponen tersebut diuraikan secara rinci sebagai berikut:


10


1. Komponen Produksi Uap Komponen produksi uap disini adalah peralatan ataupun konstruksi yang berkaitan dengan produksi uap dari sumber panas bumi. Peralatan dan konstruksi tersebut antara lain : a)

Sumur Produksi (production well) Sumur produksi adalah sumur yang menghasilkan uap panas bumi dengan kedalaman sekitar 3000 m dibawah permukaan tanah. Sumur ini menghasilkan uap basah yang masih mengandung

air

sehingga

harus

dipisahkan

dengan

menggunakan separator.

Gambar 3. Well Production b)

Separator Separator berfungsi untuk memisahkan fluida dua fasa dari

sumur produksi menjadi fasa uap dan fasa cair. Fasa uap yang terbentuk dari separator digunakan sebagai penggerak turbin melalui gathering system . Fasa cair akan dipompakan oleh brine injection pump untuk diinjeksikan kembali kedalam

bumi. Jenis separator yang digunakan disini adalah cyclone separator dengan tekanan kerja berkisar 12 – 14 bar.


11


Gambar 4. Separator c)

Silencer Silencer berfungsi untuk mengurangi tingkat kebisingan yang

dihasilkan dari proses pengolahan uap di well pad .

Gambar 5. Silencer

d)

Balong (pond) Balong atau pond digunakan untuk menampung brine yang keluar dari dump valve, bay pass danside valve. Cold brine dari


12


masing – masing pad disalurkan ke pad 28 untuk dilakukan pemisahan

dari

kondensat

yang

terbentuk,

kemudian

disalurkan ke pad 10 untuk diinjeksikan kembali.

Gambar 6. pond 28

e)

Pipa Aliran Dua Fasa Pipa ini berfungsi untuk mengalirkan fluida dua fasa yang berasal dari sumur menuju separator , pipa ini mempunyai ukuran yang bervariatif, yaitu: 12”, 16” dan 18”.

(a)

(b)

Gambar 7. (a) dan (b) pipa aliran dua fasa pad 28

2. Komponen Distribusi Uap dan Brine Komponen distribusi uap dan brine disini adalah peralatan yang berkaitan dengan distribusi hasil dari pemisahan separator . Peralatan tersebut antara lain:


13


a) Injection Pump (Brine Pump)

Pompa brine berfungsi untuk mengalirkan

brine

hasil

pemisahan dari separator ke balong.

Gambar 8. Brine pump b)

Booster Pump Booster pump adalah pompa yang digunakan untuk menaikan

tekanan brine yang dipasang secara seri dengan brine pump. Pompa ini hanya digunakan jika tekanan discharge dari brine pump tidak mencukupi.

Gambar 9. Booster Pump c)

Pipa Uap dan Brine Dari tempat produksi uap dialirkan ketempat pembangkit dengan pipa khusus dilapisi

isolasi untuk mengurangi

kehilangan panas yang dapat menyebabkan penurunan tekanan yang berakibat pada terbentuknya kondensat.


14


(a)

(b)

Gambar 10. (a) dan (b) pipa uap dan brine

3. Komponen Pembangkit Tenaga Komponen pembangkit tenaga disini adalah peralatan ataupun konstruksi yang berkaitan dengan proses pembangkitan tenaga dari uap yang dihasilkan. Peralatan dan konstruksi tersebut antara lain: a)

Turbin Turbin berfungsi untuk menggerakkan generator dengan menggunakan tenaga uap dari sumur produksi yang telah diolah terlebih dahulu. Turbin yang digunakan adalah produksi dari Ansaldo, tipe KG3 double flow 7 stage condensing turbine dengan inlet temperature 210oC , inlet pressure 5 – 12 bar absolute, outlet pressure 0,081 bar absolute.

Gambar 11. Turbin b)

Governor Governor berfungsi untuk mengendalikan uap yang masuk ke

turbin. Dengan mengatur jumlah uap yang masuk turbin, putaran turbin juga dapat diatur baik bertambah maupun


15


berkurang. Governor terdiri dari dua komponen, pertama untuk mengukur atau mendeteksi kecepatan, yang kedua untuk menerjemahkan pengukuran ini ke dalam bentuk gerakan pada bagian output governor untuk mengontrol peralatan yang mengatur banyaknya uap yang masuk ke dalam turbin.

Gambar 12. Governor c)

Generator Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari perputaran turbin. Generator yang digunakan mempunyai kapasitas terpasang sebesar 60 MW, frekuensi 50-60 Hz dan kecepatan putaran 3000 rpm.

Gambar 13. Generator


16


d)

Transformator Transformator adalah alat yang digunakan untuk menaikan atau menurunkan tegangan. Pada PLTP Unit Dieng terdapat 5 buah transformator: 1) Autotransformator 150 kV/ 15 kV dan 15 kV/ 150 kV 2) Transformator Step Down 15 kV/ 6 kV 3) Transformator Step Down 6 kV/ 250 V 4) Transformator Step Down 15 kV/380 V sebanyak 2 unit.

Gambar 14. Trafo Step Up e)

Gambar 15. Trafo Step Down

Kondensor Uap yang telah digunakan untuk menggerakkan turbin dimasukkan ke dalam kondensor. Kondensor disini berfungsi untuk mengkondenisasi uap yang telah digunakan untuk memutar turbin.

Gambar 16. Main Condensor


17


f)

Steam Ejector

Berfungsi untuk menjaga agar kondisi dikondensor tetap vacuum dengan menghisap non condensable gas (NCG).

Gambar 17. Steam Ejector g) Hot Well Pump Pompa ini penggunaannya sangat vital pada power plant . Pompa ini berhubungan langsung dengan Main Condensor, yaitu untuk mengalirkan kondensat dengan suhu 33 oC untuk didinginkan ke Cooling Tower . Jumlah kondensat dengan volume sekitar ±5.400.000 liter membutuhkan pompa dengan kapasitas yang sangat besar untuk memindahkannya, apalagi suplai uap dari Turbin berjalan terus menerus sehingga menjaga agar Main

Condensor tetap

vacuum

(dengan

ketinggian air sekitar 40% dari volume total) maka kondensat harus dipindahkan, hal ini dilakukan karena uap yang dikondensasi akan menambah volume kondensat. Pompa Hot Well merupakan jenis pompa sentrifugal single stage dan

merupakan jenis pompa vertical.


18


Gambar 18. Hot Well pump

h)

Cooling Tower

Jenis Cooling Tower yang digunakan adalah mechanical draft cooling tower . Pada mechanical draft cooling tower , air panas

dari kondensor dispraykan pada struktur kayu yang berlapis – lapis

yang disebut dengan Fill. Pada saat melalui Fill

perpindahan panas terjadi dari air panas ke udara (dibagian atas dari cooling tower terdapat kipas/fan). Cooling Tower yang digunakan memiliki 9 pasang kipas.

Gambar 19. Cooling Tower


19


4. Komponen Pendukung Komponen

pendukung

disini

adalah

peralatan

ataupun

konstruksi yang berkaitan dengan proses pembangkitan tenaga dari uap yang dihasilkan. Peralatan dan konstruksi tersebut antara lain : a) Acid Pump Acid pump berfungsi untuk memompakan asam kedalam pipa

alir melalui hot brine setelah separator . Asam yang digunakan yaitu asam sulfat. Asam ini berfungsi untuk menjaga agar pH dari brine berkisar antara 4.7 – 5.2 sehingga memperlambat terjadinya pengendapan silica didalam pipa distribusi.

Gambar 20. Acid Pump b)

Seal Water Pump Seal water pump berfungsi untuk memompakan air kedalam

pipa alir yang dipasangkan sacara seri dengan acid pump guna mengencerkan asam.

Gambar 21. Seal Water Pump


20


c)

Weirbox Weirbox berfungsi untuk mengetahui laju alir fluida produksi

dan kualitas dari fluida secara kasar. Ada 3 jenis weirbox yang sering digunakan, yaitu: rectangular, suppressed, triangular. Jenis yang sering digunakan di Dieng Unit I adalah jenis rectangular weirbox.

Gambar 22. Weirbox d)

Valve

Secara umum jenis valve yang digunakan PLTP Unit Dieng, yaitu gate valve dan ball valve. Jenis gate valve yang digunakan antara lain:

(a)

(b)

(c)

Gambar 23. (a) Master Valve, (b) Side Valve dan (c) Throttle e) By Pass Valve By pass valve berfungsi mengalirkan fluida dua fasa lansung

ke silencer untuk mengetahui kebersihan fluida sebelum dialirkan ke separator. Fluida dianggap bersih apabila asap


21


yang keluar dari silencer sudah tidak mengeluarkan titik – titik air dan brine yang keluar dari silencer sudah jernih.

\

Gambar 24. By Pass Valve f) Block Valve Block valve berfungsi untuk mencegah terjadinya aliran dalam

pipa. Terdapat macam – macam block valve LCV berukuran 8” – 300” terletak sebelum dan sesudah LCV, block valve PCV berukuran 3” – 300” yang terletak antara PCV dan separator .

Gambar 25. Block Valve g)

Check Valve Check valve adalah katub yang terletak sebelum brine pump (suction brine pump) berukuran 10” dan sesudah brine pump (discharge brine pump) berukuran 8”.


22


h)

Pressure Control Valve (PCV)

Merupakan valve yang bekerja pada tekanan tertentu, yang membuka ketika tekanan yang masuk pada PCV lebih besar dari tekanan yang telah diatur dan begitu juga sebaliknya.

Gambar 26. PCV i) Dump Valve (DV) Berfungsi untuk mengatur ketinggian level

brine pada

separator , jika aliran brine (LCV) sudah mencapai level

maksimal yang ditentukan maka valve akan membuka secara otomatis dan brine dialirkan ke silencer .

Gambar 27. Dump Valve (DV)


23


j)

Sumur Injeksi Sumur yang dibuat untuk menginjeksikan brine dari balong di masing - masing pad kembali ke dalam tanah.

.

Gambar 28. Sumur Injeksi k) Rupture Disk Berfungsi sebagai pengaman apabila terjadi kelebihan tekanan dalam pipa alir injeksi yang terletak sebelum separator dan sesudah separator. Rupture disk akan pecah apabila tekanan melebihi tekanan yang diatur dan fluida akan mengalir langsung ke udara bebas sehingga pipa aman dari kerusakan.

Gambar 29. Rupture Disk


24


l)

Condensat Drop Pot (CDP) CDP adalah tempat pembuangan kondensat yang dipasang di

jalur transmisi pipa untuk menjaga agar uap yang dialirkan berada dalam kualitas yang baik.

Gambar 30. CDP m) Rock Muffler Rock muffler berfungsi sebagai pengaman uap dari tekanan

yang berlebihan sebelum masuk ke power plant dan peredam kebisingan yang terjadi pada saat pengeluaran uap.

(a)

(b)

Gambar 31. (a) dan (b) Rock Muffler n)

Scrubber dan Demister Scrubber dan demister adalah peralatan yang memiliki fungsi

seperti separator yaitu sebagai pemisah akhir sebelum uap masuk turbin dan sebagai pemurni uap (steam purifier). Dengan menggunakan scrubber dan demister diharapkan uap


25


yang masuk ke turbin sudah benar – benar kering dan terbebas dari partikel – partikel yang dapat merusak sudu – sudu turbin.

(a)

(b)

Gambar 32. (a) Scrubber dan (b) Demister

B.

Proses Well Pad Sampai Gathering System Steam di ambil melalui sumur produksi ( well production) dengan

kedalaman kurang lebih 2000 - 4000 meter dari permukaan tanah. Fluida yang keluar dari masing - masing well production tersebut merupakan fluida 2 fase yaitu cair dan gas. Fluida yang berhasil di eksploitasi kemudian dipisahkan antara fraksi uap dengan fraksi cairnya melalui separator (vessel). Fraksi uap yang telah dipisahkan dari fraksi cairnya kemudian keluar melalui bagian atas separator dengan tekanan 13 barg sedangkan fraksi cair keluar melalui bagian bawah separator . Brine keluar separator lalu ditambahkan asam sulfat agar pH nya

terjaga yaitu sekitar 4.7 - 5.2. pemberian acid ke dalam brine dimaksudkan untuk meghambat pembentukan

scale pada pipe injection. Setelah

penambahan asam sulfat kemudian brine diumpan ke dalam atmospheric flash tank ( AFT/silencer ) agar brine yang keluar tidak menimbulkan

kebisingan. Brine keluar silencer lalu dialirkan kedalam kanal, yang berfungsi sebagai pendingin serta untuk mengendapkan

silica yang

terkandung didalam brine. Kemudian brine ditampung didalam balong


26


( pond ) yang akhirnya brine tersebut akan diinjeksikan kembali ke dalam perut bumi melalui well injection. Steam keluar separator kemudian diumpan menuju power plant

melalui jalur pipa sepanjang 7,2 km. Steam sebelum masuk turbin, tekanannya diatur terlebih dahulu agar tidak melebihi 12 atm absolut. Pengaturan tekanan dilakukan melalui rock muffler yaitu dengan membuang steam berlebih ke lingkungan. Rock muffler adalah sebuah bangunan

berbentuk persegi seperti bak besar, berisi batu - batu yang berfungsi meredam semburan uap. Di sepanjang jalan steam menuju power plant terdapat condensate drop pot (CDP) yang bertujuan untuk membuang kondensat

yang

Terbentuknya

terkondensasi

kondensat

selama

didalam pipe

perjalanan steam

menuju

turbin.

dikarenakan

adanya

perpindahan panas dari lingkungan kedalam sistem sehingga steam panas mengalami pengembunan (kehilangan panas). CDP yang terpasang disepanjang pipe steam kurang lebih ada 32 buah.

C.

Proses Pada Power Plant

Untuk memastikan steam masuk turbin merupakan uap kering maka steam akan melewati scrubber untuk dipisahkan dengan fluida cairnya. Line pipe steam akan terbagi menjadi 2 yaitu line by pass dan line ke turbin. Steam dari Line by pass akan masuk ke intercondenser dan aftercooler

yang berfungsi untuk membuat vakum main condenser . Sedang line yang lainnya adalah line steam masuk turbin. Turbin uap yang digunakan adalah jenis double flow dan memiliki kapasitas sebesar 60 MW dengan putaran 3000 rpm. Kondisi steam masuk turbin adalah pada temperature ±180oC dan tekanan 9 -10 bar. Turbin akan berputar untuk menggerakan generator dengan daya terpasang sebesar 15 KV dan akan dinaikan dengan trafo step up menjadi 150 KV. Steam keluar turbin kemudian akan masuk ke dalam main condenser

dan akan diembunkan. Condenser yang digunakan adalah jenis kontak langsung yaitu dengan menspray air dingin dari cooling tower . Kondensor


27


ini memiliki kapasitas kondensat sebesar 8990 m 3, tekanan kerja normal kondensor adalah 0,08 bar. Fluida dari main kondensor dialirkan kedalam interkondensor dan aftercooler yang kemudian akan dialirkan ke hot well pump untuk diumpan ke dalam cooling tower untuk didinginkan. Fluida

yang telah didinginkan kemudian digunakan sebagai penspray di main condenser dan ejector . Sedangkan fluida overflow akan dialirkan ke dalam auxilary water pump untuk di injeksikan ke dalam well injection.

Well Production

Separator

brine

uap

Rock Muffler

Scrubber& Demister

Turbin Uap

Generator

Gambar 33. Diagram blok produksi listrik


28


BAB III

TUGAS KHUSUS ANALISIS EFISIENSI TERMAL TURBIN PADA POWER PLANT

A.

Latar Belakang

Kebutuhan energi merupakan faktor penting yang sangat menunjang bagi kehidupan masyarakat di dunia. Salah satu energi yang dimaksud adalah energi listrik. Panas bumi merupakan sumber daya terbarukan yang dapat digunakan untuk membantu kebutuhan akan energi listrik yang semakin hari semakin meningkat. Potensi panas bumi di Indonesia merupakan salah satu yang terbesar yaitu sekitar 40% sumber cadangan panas bumi di dunia. Namun, upaya untuk eksploitasi dan eksplorasi masih kurang dikembangkan. Pemanfaatan energi ini di Indonesia baru mencapai 4%, sangat tertinggal dengan negara lain yang memiliki potensi lebih kecil dari Indonesia seperti Amerika Serikat, Filipina, dan Islandia. (Saptadji, 2005) PLTP dirancang untuk menghasilkan output berupa energi listrik dalam besaran tertentu. Bila seluruh komponen PLTP memiliki efisiensi yang tinggi maka unjuk kerja PLTP tersebut dapat dikatakan tinggi. Efisiensi juga berpengaruh pada biaya operasi, semakin tinggi efisiensi maka biaya operasi akan semakin kecil. Efisiensi yang dihitung dalam kerja praktik ini adalah efisiensi termal, dimana efisiensi dihitung berdasarkan perbandingan kerja yang dihasilkan turbin dengan jumlah panas yang diserap sistem. Dengan mengetahui nilai efisiensi pada turbin ini akan dapat diketahui kinerja turbin, konversi energi, dan proses transfer yang terjadi.

B.

Perumusan Masalah

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi sudah cukup banyak dibangun di Indonesia, salah satunya adalah PLTP Geo Dipa Unit I Dieng. Setiap PLTP dirancang sedemikian rupa agar menghasilkan efisiensi yang semaksimal


29


mungkin. Semakin tinggi efisiensi berarti konversi energi yang terjadi semakin bagus. Pada kondisi ideal energi panas dapat diubah seluruhnya menjadi energi mekanik. Namun pada kenyataanya hal ini hampir tidak mungkin dapat tercapai mengingat banyaknya terjadi kerugian berupa energi yang terbuang ke luar sistem. Kerugian tersebut juga dapat terjadi pada turbin dilihat dari beberapa faktor seperti kerja alat yang bersifat irreversible dan proses bersifat non-adiabatis sehingga terdapat sejumlah panas yang dibuang ke lingkungan.

C.

Tujuan

1. Mempelajari mekanisme pembangkitan listrik pada PLTP Geo Dipa Unit I Dieng. 2. Mempelajari cara kerja komponen-komponen pendukung pembangkitan. 3. Menghitung

nilai

efisiensi

termal

turbin

serta

faktor

yang

mempengaruhinya.

D. 1.

Tinjauan Pustaka Turbin

Turbin adalah suatu alat atau mesin penggerak dimana energi fluida kerja digunakan untuk memutar roda turbin. Turbin terdiri dari 2 bagian yaitu rotor (bagian yang berputar/ roda turbin) dan stator (bagian yang tidak berputar/ rumah turbin). Roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin akan memutar bebannya (generator, baling-baling, atau mesin lainnya). Jenis fluida yang digunakan untuk menggerakan turbin antara lain air, uap, dan gas. Turbin uap terdiri dari sebuah cakram yang dikelilingi sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tekanan dari uap. Setelah melewati turbin, tekanan dan temperatur uap yang semula tinggi akan menurun. Uap keluar turbin akan dikondensasikan dalam kondenser dan didinginkan di cooling tower. (Bernard, D. 1982)


30


Turbin pada PLTP Dieng merupakan turbin jenis Double Flow dengan 7 stage. Adapun data teknis atau spesifikasi turbin yang digunakan pada PLTP Dieng ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1. Spesifikasi Turbin T-101 Uraian

2.

Keterangan

Produsen

Ansaldo

Tipe

Double Flow Turbine

Kapasitas

60 MW

Kecepatan Rotasi

3000 rpm

Jumlah Stage

7

Efisiensi Termal

Secara umum, efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan antara output terhadap input dalam suatu proses. Efisiensi merupakan salah satu persamaan yang penting dalam termodinamika untuk mengetahui seberapa baik konversi energi atau proses transfer terjadi. (Boles, Cengel, 2006) PLTP dirancang untuk menghasilkan output berupa energi listrik dalam besaran tertentu untuk sejumlah input. Bila seluruh komponen PLTP memiliki efisiensi yang tinggi, maka performance PLTP tersebut dikatakan tinggi sehingga biaya operasi PLTP juga semakin rendah. Seandainya karena suatu sebab performance PLTP turun, berrati PLTP memerlukan lebih banyak bahan utama atau gas untuk menghasilkan output energi listrik sesuai desain. Akibatnya biaya operasi menjadi semakin tinggi. Idealnya, kita menghendaki agar energi panas (input) dapat diubah seluruhnya menjadi energi listrik (output). Pada kenyataannya, hal ini tidak mungkin dapat dilaksanakan karena adanya berbagai kerugian (losses) yang terjadi hampir di setiap komponen PLTP. Akibat kerugian-kerugian tersebut, maka energi listrik yang dihasilkan PLTP selalu lebih kecil dari energi panas yang masuk ke sistem PLTP. Umumnya pada PLTP dihitung efisiensi termal, dalam konteks efisiensi termal maka output maupun input harus dinyatakan dalam besaran yang sama yaitu besaran panas.


31


Pada umunya efisiensi termal PLTP tergolong rendah, sekitar 10-23%. Hal ini dikarenakan fluida panas bumi mempunyai suhu yang relatif lebih rendah jika dibandingkan dengan uap dari boiler . Suhu yang rendah ini mengakibatkan konversi energi pada mesin kalor menjadi terbatas. Selain itu proses adiabatis yang terjadi pada sistem memungkinkan terjadinya perpindahan panas ke lingkungan sehingga dapat menurunkan efisiensi. (Demirel, 2012)

3.

Hukum I dan II Termodinamika

Hukum pertama termodinamika dinyatakan sebagai: “Energi tidak bisa dibuat atau dimusnahkan, namun bisa dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”. Sesuai dengan hukum ini, energi yang diberikan oleh kalor mesti sama dengan kerja eksternal yang dilakukan ditambah dengan perolehan energi dalam karena kenaikan temperatur. Jika kalor diberikan kepada sistem, volume dan suhu sistem akan bertambah (sistem akan terlihat mengembang dan bertambah panas). Sebaliknya, jika kalor diambil dari sistem, volume dan suhu sistem akan berkurang (sistem tampak mengerut dan terasa lebih dingin). Prinsip ini merupakan hukum alam yang penting dan salah satu bentuk dari hukum kekekalan energi. (Fadlilah dan Joo, 2014) Secara matematis, Hukum I Termodinamika dituliskan sebagai: Q = W + ∆U Dimana Q adalah kalor, W adalah usaha, dan ∆U adalah perubahan energi dalam. Tapi rumus itu berlaku jika sistem menyerap kalor Q dari lingkungannya dan melakukan kerja W pada lingkungannya. Hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus untuk mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah yaitu dari panas ke dingin dan tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Maka dari itu tidak mungkin membuat sebuah mesin kalor untuk


32


mengubah panas seluruhnya menjadi kerja atau dengan kata lain memiliki efisiensi termal 100%. (Nugroho dkk, 2013) Sebuah mesin kalor dapat di karakteristikkan sebagai berikut: a. mesin kalor menerima panas dari sumber bertemperatur tinggi (energi matahari, bahan bakar, reaktor nuklir, dll). b. mesin kalor mengkonversi sebagian panas menjadi kerja. c. mesin kalor beroperasi dalam sebuah siklus.

E.

Cara Memperoleh Data

Tinjauan plant dan pengambilan data dari daya listrik ini dilakukan di PT Geo Dipa Energi Unit Dieng. Dalam peninjauan plant, hal yang dilakukan yaitu menentukan jenis dari PLTP yang terdapat di PT GDE Unit Dieng, kemudian meninjau Process Flow Diagram (PFD) dan Piping Instrument Diagram (P&Id).

Gambar 34. PFD pada PT Geo Dipa Energi


33


F.

Hasil dan Pembahasan

Tabel 2. Data Inlet dan Outlet Turbin INLET

OUTLET

P (barg)

T (°C)

P (barg)

T (°C)

Steam Flow Rate (ton/h)

1

9.6192

177.0000

-0.6800

43.8333

194.0833

2

9.6208

177.0000

-0.6800

43.8333

192.7500

3

9.6200

177.0000

-0.6800

44.3333

192.5833

4

9.6175

179.2500

-0.6800

44.5000

192.1667

5

9.6200

178.7500

-0.6800

44.2500

194.6667

6

9.6150

178.5833

-0.6800

44.0000

192.1667

7

9.6192

177.9091

-0.6800

45.0000

192.9167

8

9.6167

178.0000

-0.6800

45.0000

193.4167

9

9.4586

176.7143

-0.6800

43.4286

191.5000

10

9.5725

178.8333

-0.6800

43.5000

199.9167

11

9.6200

177.1000

-0.1787

43.6420

200.3333

12

9.6208

177.0000

-0.1916

44.0000

200.0833

13

9.6108

177.0000

0.0725

44.2500

200.5833

14

9.6025

177.0833

-0.6800

44.5000

200.1667

average Absolute Pressure

9.6024 10.5824 (bara)

177.6588

-0.5556 0.4244 (bara)

44.1479

195.5238

Hari

10,5824 bar 2

10,5824 bar

r o t a r a p e S

Turbin

1

0,4244 bar 0,4244 bar

Reservoir

3

Kondensor

4

Gambar 35. Diagram siklus uap

Dari Tabel 2 dan Gambar 35 dapat diketahui kondisi pada masingmasing titik.


34


P1 = 10,5824 bar P2 = 10,5824 bar P3 = 0,4244 bar P4 = 0,4244 bar

Dari data tekanan diatas dapat dicari nilai entalpi dan volume spesifik dari steam table. Tabel 3. Data komponen uap berdasarkan steam table P = 10,5824 bar

P = 0,4244 bar

Hf (kJ/kg)

773,851

323,667

Hg (kJ/kg)

2779,87

2638,57

Vf (m3 /kg)

0,00113

0,001027

Vg (m3 /kg)

0,184156

3,77853

Dari kondisi steam tersebut diketahui nilai Cp = 2,58318 kJ/kg.K dan nilai Cv = 1,82131 kJ/kg.K maka nilai γ dapat dihitung.

= 2,58318

.

1,82131

.

=

= 1,418

Nilai δ diambil dari nilai tengah antara 1 dengan nilai γ, diambil asumsi nilai δ = 1,167

Proses yang berlangsung di dalam turbin adalah proses politropik, yaitu merupakan proses aktual yang berada di antara proses isotermal dan proses adiabatik. Karena bersifat politropik maka berlaku persamaan:


35


.

=

. ,

10,5824

. 0,184156

= 0,4244

.

,

= 2,898

= 2,898

=

.

+ 1−

. 0,001027

0,001027 − 3,77853

.

+ 1− .

3,77853

2,898 − 3,77853

=

= 0,233

X merupakan nilai fraksi cairan yang terkandung dalam uap keluar turbin. Nilai fraksi ini digunakan untuk menghitung entalpi keluar turbin.

=

.

+ 1−

= 0,233. 323,667

.

+ 1 − 0,233 . 2638,57

= 2099,1976

Setelah data entalpi lengkap, perhitungan dilanjutkan ke neraca energi untuk menghitung jumlah panas yang hilang.

.

+ .

195523

ℎ

+ −

= =

+

+

2099,1976 − 2779,87

− 133093916,4

ℎ

=

+

=

25.10

= − 223093916,4


.

+ 25 3600 ℎ

ℎ

36


Panas

yang

hilang

sebesar

2230931916,4

kJ/h.

Untuk

menghitung panas yang dibuang di kondensor digunakan persamaan:

= = = 195523

ℎ

.

. −

323,667 − 2638,57

= − 452641297

ℎ

Sedangkan kerja yang dihasilkan turbin sebesar 25 MW = 9.10 7 kJ/h. Maka efisiensi termal adalah perbandingan kerja yang dihasilkan turbin dengan panas yang diserap. Dalam kasus ini panas yang diserap meliputi panas yang hilang, panas di kondensor, dan kerja turbin.

ɳ=

ɳ=

+

+

× 100%

9.10 223093916,4 + 452641297 + 9.10

× 100%

ɳ = 11,7534%

Dari perhitungan di atas diketahui nilai efisiensi termal rata-rata selama 14 hari sebesar 11,7534%. Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi turbin antara lain adalah suhu dan tekanan uap yang masuk turbin. Semakin tinggi suhu dan tekanan uap masuk maka efisiensi akan semakin tinggi. Namun pada PLTP suhu dan tekanan yang masuk tidak bisa diatur karena berasal dari perut bumi. Berbeda halnya dengan PLTU yang memanfaatkan panas dari pembakaran bahan bakar sehingga suhu dan tekanan uap bisa diatur hingga mencapai keadaan optimal. Pada PLTU uap yang dihasilkan berupa uap superheated sedangkan pada PLTP bersifat saturated . Idealnya uap masuk turbin berupa superheated dan keluar tubin masih berupa uap saturated. Pada PLTP uap yang masuk bersifat saturated dan uap keluar

turbin telah terkondensasi sebagian. Akibat dari kondensasi ini adalah


37


terdapat panas yang hilang, dimana semakin besar panas yang hilang maka efisiensi semakin rendah. Faktor yang paling berpengaruh terhadap efisiensi turbin adalah adanya perpindahan panas dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. Idealnya proses yang terjadi di turbin dan mesin kalor lainnya adalah adiabatis, dimana tidak ada pertukaran panas antara sistem dengan lingkungan. Namun hal ini hampir tidak mungkin dapat terwujud. Tetapi banyak usaha yang bisa dilakukan untuk memperkecil jumlah panas yang hilang ke lingkungan unutk memperbesar efisiensi turbin. Salah satunya dengan sitem sealing yang diperbaiki. Sistem sealing yang bagus akan menghambat perpindahan panas dari sistem ke lingkungan begitu pula sebaliknya. Selain itu, karena faktor internal dari PLTP Dieng sendiri yaitu meledaknya turbin PLTP Dieng pada Februari 2014 yang disebabkan karena salah satu blade putus. Hal ini menyebabkan putaran turbin terganggu dan terjadi kerusakan pada stage 7 turbin. Karena kerusakan ini semula PLTP Dieng yang mampu menghasilkan daya 60 MW saat ini hanya menghasilkan sekitar 25 MW. Karena daya yang dihasilkan berkurang maka efisiensi juga turun.


38


BAB IV PENUTUP

A.

Kesimpulan

Dari pengamatan dan perhitungan selama kerja praktek dapat disimpulkan: 1.

Analisa turbin selama 14 hari menghasilkan nilai efisiensi rerata turbin sebesar 11,7534%. Dengan mengacu pada nilai ini maka dapat disimpulkan bahwa PLTP masih berfungsi dengan baik dan masih layak beroperasi.

2.

Pengamatan selama di lapangan menujukkan bahwa sumur produksi PLTP Geo Dipa Energi Unit Dieng masih berpotensi untuk dimanfaatkan energi panas buminya.

B.

Saran

1.

Efisiensi PLTP relatif lebih rendah jika dibanding pembangkit listrik energi lain. Faktor utama yang mempengaruhi efisiensi adalah adanya panas yang hilang. Dengan memperkecil kemungkinan panas yang hilang maka efisiensi dapat ditingkatkan. Salah satu cara memperkecil panas yang hilang adalah dengan memperbaiki sistem isolasi. Perawatan peralatan secara teratur juga dapat meningkatkan kinerja alat sehingga mampu meningkatkan efisiensi.

2.

Penurunan daya turbin dari 60 MW menjadi 25 MW sangat berpengaruh tehadap penurunan efisiensi. Dengan perawatan turbin yang intensif

dapat

mengoptimalkan kembali

kinerja sehingga

dihasilkan daya yang lebih besar dan dapat meningkatkan efisiensi.


39

Analisis_Efisiensi_Turbin_Pada_Power_Pla.pdf

Recommend Documents