Sistem kogenerasi 13.1 Pendahuluan Kogenerasi dan panas gabungan dan daya (CHP) adalah istilah yang digunakan secara bergantian untuk menunjukkan simultan pembangkit tenaga (listrik) dan energi panas yang dapat digunakan (panas) dalam satu sistem terpadu. Sebuah pabrik CHP berasal esiensi! dan biaya sehingga lebih rendah! dengan memulihkan dan meman"aatkan panas yang dihasilkan sebagai produk sampingan dari proses pembangkit listrik yang biasanya akan sia#sia di lingkungan. $siensi bahan bakar secara keseluruhan instalasi CHP khas dapat berada di kisaran %&#'& persen! dibandingkan dengan 3#& persen untuk pembangkit listrik konensional. Secara keseluruhan! CHP mencapai pengurangan 3 persen dalam penggunaan energi primer dibandingkan dengan pembangkit listrik terpencil dan boiler panas saja. *ambahan *ambahan Pula! CHP juga menghindari transmisi dan distribusi kerugian karena persediaan listrik umumnya dekat dengan situs generasi. +eskipun konsep CHP bukanlah hal yang baru! itu hanya baru#baru ini telah diterapkan untuk berbagai komersial bangunan. +emang! sampai tahun 1',&#an! sistem kogenerasi digunakan hanya dalam industri besar atau -asilitas kelembagaan dengan kebutuhan listrik yang tinggi (biasanya lebih dari 1.&&& k). Setelah krisis energi 1'%3 di mana harga bahan bakar dan listrik meningkat secara signikan (dengan "aktor lima)! pada tahun 1'%, /S pemerintah mengesahkan 00 $nergi asional ($/) yang meliputi Kebijakan /ct Peraturan 0mum (P02P/). (P02P/). Peraturan P02P/ telah memaksa utilitas untuk membeli listrik li strik dan menyediakan tambahan atau back#up kekuatan untuk setiap "asilitas cogeneration berkualitas. Kebijakan $nergi /ct o" 1'' memiliki meningkatkan daya tarik sistem kogenerasi bahkan lebih dengan membuka akses jalur transmisi dan
4heeling ritel. *he pemurah merujuk pada proses dimana utilitas dapat membeli atau menjual listrik ke atau dari lainnya utilitas untuk memenuhi permintaan puncak atau gudang generasi kelebihan. Proses pemurah memungkinkan utilitas untuk menghabiskan lebih sedikit pada memuncak pembangkit listrik! sehingga menurunkan belanja modal yang diperlukan untuk memenuhi tinggi periode kebutuhan daya listrik. Selain peraturan yang menguntungkan! pengembangan sistem kogenerasi hemat energi dan kecil pra#rekayasa unit cogeneration dikemas telah memberikan insenti" yang diperlukan untuk mendorong penerapan sistem yang mampu menghasilkan listrik dan panas untuk komersial! institusional! dan bahkan perumahan aplikasi. Saat ini! sistem kogenerasi yang tersedia melalui berbagai ukuran dari kurang dari & k (+icrosystems) untuk lebih dari 1&& +. Selain itu! kemajuan dalam kontrol telah menyediakan prosedur yang lebih baik untuk mengoperasikan dan mengintegrasikan berbagai komponen sistem kogenerasi (termasuk penggerak utama! generator listrik! dan sistem pemulihan panas). Kesadaran 5aru#baru ini! perusahaan jasa energi ($SC6s) telah meningkat dan kepentingan masyarakat dalam teknologi generasi di tempat. Selain esiensi energi yang lebih baik secara keseluruhan dibandingkan dengan tanaman utilitas konensional! kogenerasi sistem mena4arkan keuntungan sebagai berikut7 Pembangkit listrik bersih s 8 ources dengan mengurangi emisi 69 dan karbon 8 +eningkatkan keandalan dan kualitas daya listrik karena pelanggan kurang rentan terhadap pemadaman dari jaringan listrik utilitas 8 :itambahkan ketahanan energi nasional dengan sumber beragam dan lokasi pembangkit listrik
8 Pencegahan transmisi dan distribusi biaya karena tidak ada garis baru akan diperlukan jika didistribusikan tanaman kogenerasi yang tersedia 0ntuk mengealuasi kelayakan sistem kogenerasi! beberapa aspek teknis dan ekonomis serta sebagai masalah regulasi harus dipertimbangkan. 5ab ini menyediakan beber apa diskusi tentang peraturan utama pertimbangan dan pilihan keuangan untuk kogenerasi di /merika Serikat! namun "okus utama bab ini adalah untuk memberikan in"ormasi dan rekayasa prinsip#prinsip teknis yang diperlukan untuk memahami desain dan pengoperasian sistem kogenerasi. Pertama! gambaran masa lalu! saat ini! dan status masa depan industri pembangkit listrik di /merika Serikat disajikan. 13! Sejarah Kogenerasi Sistem untuk gabungan panas dan pembangkit listrik telah ada sejak tahun 1,,&#an di /merika /merika dan $ropa. +emang! beberapa "asilitas industri yang dihasilkan listrik dan uap mereka sendiri dengan menggunakan boiler berbahan bakar batubara dan generator turbin uap. :iperkirakan bah4a sistem CHP diproduksi hingga , persen dari total listrik yang dihasilkan di /merika Serikat. amun! pada pertengahan 1'&&#an! pembangkit listrik besar tengah dibangun dengan utilitas handal grid. ;istrik dari tanaman ini diproduksi dengan biaya yang relati" rendah. Sebagai akibatnya! "asilitas industri mulai membeli listrik dari pembangkit listrik dan dengan demikian secara bertahap mengurangi ketergantungan mereka pada generasi di tempat. Kontribusi sistem CHP terhadap total 0S tenaga listrik
/! &&&). 5esar listrik perusahaan utilitas memegang telah terbentuk dan berkembang sejak a4al 1'&&#an. Pada tahun 1'&!
Sebagian besar industri listrik /S dikendalikan oleh s4asta tenaga listrik memegang beberapa perusahaan. Perusahaan holding tersebut menyalahgunakan kekuasaan dan dibebankan konsumen harga yang lebih tinggi untuk listrik. 0ntuk mengurangi monopoli utilitas listrik s4asta memegang perusahaan! pemerintah "ederal diinterensi oleh mele4ati 00 0tilitas 0mum Holding Company (P0HC/) pada tahun 1'3. :i ba4ah ketentuan P0HC/! utilitas listrik induk perusahaan menjadi diatur oleh Securities and $9change Commission. :alam upaya lebih lanjut untuk menurunkan harga listrik! pemerintah milik hidroelektrik -asilitas listrik dibangun termasuk Hooer :am pada tahun 1'3?. 5onneille Proyek 00 1'3% disediakan pemerintah "ederal dengan sarana untuk menga4asi transmisi dan pemasaran listrik yang dihasilkan dari "asilitas listrik tenaga air. Pada tahun 1'=1! listrik yang dihasilkan dari "asilitas yang dimiliki publik di4akili 1 persen dari generasi utilitas keseluruhan. Sampai a4al 1'%&#an! utilitas mampu memenuhi kebutuhan daya listrik yang semakin meningkat pada penurunan harga karena skala ekonomi! kemajuan teknologi! dan penurunan biaya bahan bakar. amun! serangkaian peristi4a yang terjadi selama tahun 1'%&#an memiliki dampak yang signikan terhadap /S industri tenaga listrik. Peristi4a ini termasuk embargo minyak pada 1'%3#1'%=! dan bagian dari 5ersih /ir /ct tahun 1'%&! serta Pasokan dan $nergi ;ingkungan Koordinasi /ct pada tahun 1'%=. /kibatnya peristi4a ini! harga daya listrik meningkat secara dramatis pada 1',&#an. /ntara 1'%3 dan 1',! harga bahan bakar dan listrik meningkat dengan "aktor . Sebagai reaksi terhadap embargo minyak! pada tahun 1'%, pe merintah "ederal juga lulus $nergi asional
0ndang#0ndang ($/) untuk mengurangi ketergantungan /S pada minyak asing! mengembangkan sumber energi alternati"! dan mendorong konserasi energi. *he $/ terdiri dari lima undang#undang yang berbeda7 1. 0tilitas 0mum 0ndang#0ndang Kebijakan (P02P/) . 0ndang#0ndang $nergi Pajak Sistem kogenerasi 13#3 0ndang#0ndang 3. Kebijakan Konserasi $nergi asional =. Po4erplant dan 5ahan 5akar >ndustri
listrik dengan membebaskan mereka dari kendala P0HC/. Hukum menciptakan kategori baru dari produsen listrik dikenal sebagai generator grosir dibebaskan ($/! &&'). :alam beberapa $ropa negara! CHP saham kapasitas pembangkit nasional melebihi persen seperti kasus :enmark (3 persen) dan 5elanda (3% persen) seperti yang dirangkum dalam *abel 13.. 13.3 Aenis Kogenerasi Sistem /da beberapa jenis sistem kogenerasi yang tersedia secara komersial. Secara umum! tiga kategori kogenerasi sistem dapat dipertimbangkan7 1. Sistem kogenerasi Konensional7 Sistem ini terdiri dari unit cogeneration besar (lebih dari 1.&&& k) dan memerlukan proses desain menyeluruh untuk memilih ukuran semua peralatan dan komponen (Baitu! penggerak utama! generator listrik! dan sistem pemulihan panas).
. :ikemas sistim kogenerasi7 Sistem ini kecil (di ba4ah 1.&&& k) dan mudah untuk merancang dan menginstal karena mereka pra#rekayasa dan unit preassembled. 3. teknologi generasi *erdistribusi7 5eberapa sistem kogenerasi dapat menggunakan sejumlah teknologi yang telah baru#baru ini dikembangkan untuk menghasilkan baik listrik dan panas termasuk sel bahan bakar. 13.3.1 Konensional Kogenerasi Sistem Sebuah pabrik cogeneration khas terdiri dari beberapa potongan#potongan peralatan untuk menghasilkan listrik dan panas (:alam bentuk baik uap atau air panas). Aumlah dan jenis peralatan di pabrik cogeneration 13#= $nergi /udit Sistem 5angunan7 Sebuah Pendekatan *eknik! $disi Kedua tergantung pada ukuran sistem dan prosedur yang digunakan untuk menghasilkan listrik dan panas. 0mumnya! Sistem kogenerasi konensional meliputi komponen#komponen berikut7 1. prime moer7 ini adalah alat yang paling penting dalam sistem kogenerasi. Hal ini biasanya turbin yang menghasilkan tenaga mesin yang menggunakan sumber utama bahan bakar. /da tiga turbin jenis yang biasa digunakan pada tanaman cogeneration7 turbin yang dioperasikan oleh uap yang dihasilkan dari boiler! turbin gas bahan bakar gas alam atau produk minyak bumi ringan! dan pembakaran internal mesin berbahan bakar gas alam atau bahan bakar minyak distilat. . ni adalah perangkat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. */5$; 13.1 +ayor "ederal ;egislasi +empengaruhi >ndustri /S $lectric Po4er ;egislasi ama *ahun +ain ;ingkup 0ndang#0ndang 0tilitas 0mum Holding Company (P0HC/) 1'3 0ntuk mengurangi pelanggaran industri utilitas dengan memberikan Securities and
$9change Commission ke4enangan untuk menga4asi memegang perusahaan. 0ndang#0ndang 5onneille Proyek 1'3% 0ntuk membuat Po4er /dministrasi 5onneille (5P/) untuk menga4asi transmisi dan pemasaran listrik yang dihasilkan di laut bendungan. Clean /ir /ct 1'%& 0ntuk mengurangi emisi sul"ur dioksida dan nitrogen dioksida. Pasokan $nergi dan ;ingkungan 0ndang#0ndang Koordinasi ($S$C/) 1'%= 0ntuk memungkinkan pemerintah "ederal untuk melarang utilitas listrik dari pembakaran gas atau minyak bumi produk alami. 0tilitas 0mum Kebijakan 2egulatory /ct (P02P/) 1'%, 0ntuk mempromosikan konserasi energi listrik dengan memungkinkan nonutility generator dan cogenerators memenuhi syarat untuk menjual kekuatan untuk utilitas. $nergi Pajak /ct ($*/) 1'%, /gar kredit pajak untuk inestasi dalam peralatan cogeneration dan teknologi terbarukan. >nsenti" tersebut dibatasi dalam pertengahan 1',&#an. 0ndang#0ndang Kebijakan Konserasi $nergi asional 1'%, 0ntuk meminta utilitas untuk mengembangkan rencana konserasi energi perumahan untuk mengurangi pertumbuhan permintaan listrik. Po4erplant dan 5ahan 5akar >ndustri
dan Konserasi (P$PPC) 0ndang#0ndang 1',& 0ntuk membuat :e4an P$PPC untuk mengkoordinasikan akuisisi konserasi dan sumber daya dari 5P/. 0ndang#0ndang Perlindungan Konsumen ;istrik ($CP/) 1',? 0ntuk mengatur kriteria lingkungan baru dalam lisensi pembangkit listrik tenaga air tanaman untuk mengurangi secara signikan P02P/ man"aat bagi yang baru Proyek pembangkit listrik tenaga air dan untuk meningkatkan kekuatan menegakkan dari -$2C Clean /ir /ct Perubahan (C///) 1''& 0ntuk membuat program pengurangan emisi baru generator listrik yang bertanggung ja4ab untuk sebagian besar sul"ur dioksida dan nitrogen oksida pengurangan. Kebijakan 0ndang#0ndang $nergi ($P/ct) 1'' 0ntuk membuat kategori baru dari produsen listrik dan untuk mengotorisasi -$2C untuk membuka sistem transmisi listrik nasional kepada pemasok grosir. Sumber7 $>/! +engubah Struktur >ndustri *enaga ;istrik &&&. */5$; 13. Share CHP di Aumlah ational Po4er talia Serikat egara 5agian Serikat 2aya Prancis Kontribusi CHP (D) 3 3% 1% , ? , = Sumber7 $>/! $nergi /nnual 2eie4 &&'. Sistem kogenerasi 13#
3. Sebuah sistem pemulihan panas7 >ni terdiri dari satu set penukar panas yang dapat memulihkan panas dari knalpot pendingin mesin atau dan mengubahnya menjadi bentuk yang berguna! biasanya air panas. 0ntuk mengoperasikan pabrik cogeneration! sistem kontrol yang kuat diperlukan untuk memastikan bah4a semua indiidu potongan peralatan memberikan kinerja yang diharapkan. :ua siklus operasi dasar yang digunakan untuk menghasilkan listrik dan panas7 baik siklus bottoming atau siklus topping. 13.3.1.1 bottoming Siklus :alam siklus ini! generasi panas diberikan prioritas untuk memasok panas proses untuk "asilitas. Panas energi yang dihasilkan langsung dari pembakaran bahan bakar (dalam penggerak utama). Panas ini kemudian pulih dan diberi makan generator untuk menghasilkan listrik seperti yang diilustrasikan pada
(5) *enaga listrik $nergi panas H25 E * F
tanaman! sebagian kecil dari uap dapat diubah menjadi bentuk yang berguna dari energi panas. *iga jenis penggerak utama umumnya dianggap untuk besar dan menengah kogenerasi konensional Sistem7 turbin uap! mesin reciprocating! dan turbin gas. Sebuah gambaran singkat dari masing#masing prima Aenis penggerak disediakan di ba4ah ini. 13.3.1..1 *urbin 0ap *urbin uap tertua dan paling serbaguna penggerak utama yang digunakan dalam pembangkit listrik. :i /merika egara! sebagian besar listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik dengan menggunakan turbin uap. amun! turbin uap juga digunakan dalam panas dan listrik sistem gabungan! gabungan pembangkit listrik siklus! dan kabupaten sistem pemanas. Kapasitas turbin uap berkisar dari & k hingga ratusan +s. /da beberapa jenis turbin uap yang digunakan saat ini dalam aplikasi pembangkit listrik termasuk7 Kondensasi turbin adalah turbin utilitas listrik#satunya. +ereka knalpot langsung 8 ke kondensor yang mempertahankan kondisi akum pada debit. 8 turbin tanpa pengembunan juga disebut sebagai turbin tekanan balik. +ereka buang uap ke induk "asilitas pada kondisi dekat dengan persyaratan proses panas. 8 turbin $kstraksi memiliki bukaan di casing mereka untuk ekstraksi sebagian uap di beberapa tekanan menengah sebelum kondensasi sisa uap. $siensi pembangkit listrik turbin uap berariasi dari 3% persen untuk utilitas listrik yang besar tanaman untuk 1& persen untuk tanaman kecil yang menghasilkan listrik sebagai produk sampingan dari generasi uap. >tu aplikasi umum dari turbin uap untuk panas dan listrik sistem gabungan melibatkan proses industri
di mana bahan bakar padat atau limbah yang tersedia. :i /merika Serikat! diperkirakan bah4a lebih dari ,& "asilitas industri dan kelembagaan menggunakan mesin uap untuk menghasilkan sekitar 1'.&&& + kapasitas listrik. *abel 13.3 da"tar biaya khas dan parameter kinerja untuk sistem kogenerasi menggunakan turbin uap.
