Ade Putri Aulia_4211100018

USULAN TUGAS AKHIR(ME 141501)

PERENCANAAN SISTEM REGASIFIKASI SERTA DESAIN SISTEM PERPIPAAN DI TERMINAL PENERIMA LNG DI PEMARON, BALI MELALUI PEMILIHAN DAN ANALISA KEBUTUHAN PANAS UNIT REGASIFIKASI

Pengusul:

Ade Putri Aulia Wijharnasir4211 100 018

Calon Dosen Pembimbing:

1. Nama: Sutopo Purwono Fitri, S.T., M.Eng., Ph.DNIP: 1975.1006.2001.12.10032. Nama: Prof. Dr. Ketut Buda Artana, S.T., M.Sc.NIP: 1971.0915.1994.12.1001

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

Ikhtisar Tugas Akhir

Penelitian ini mengambil studi kasus rencana pembangunan fasilitas FSU Bali beserta fasilitas terminal penerima yang berada di Pemaron, Jimbaran, dan Gilimanuk. Rencana pembangunan FSU Bali adalah suatu terminal penyimpanan LNG terapung. Dimana, LNG dari FSU Bali akan didistribusikan menggunakan truk LNG menuju ke terminal penerima. Kemudian LNG akan diregasifikasi di setiap terminal penerima. Sampai dengan saat ini, belum terpasang sistem regasifikasi di terminal penerima. Oleh sebab itu penelitian kali ini dilakukan untuk melakukan perencanaan sistem regasifikasi melalui pemilihan dan analisa kebutuhan panas unit regasifikasi. Proses pemilihan dan analisa panas dirasa dibutuhkan untuk dilakukan agar proses regasifikasi yang dilakukan di terminal penerima menjadi lebih efisien. Namun pada penelitian kali ini, studi kasus hanya akan dilakukan untuk terminal penerima di Pemaron. Analisa yang dilakukan di terminal penerima LNG di Pemaron akan dapat digunakan sebagai contoh analisa untuk kedua terminal lainnya. Sejauh ini teknologi sistem regasifikasi telah berkembang pesat dan memiliki beragam tipe. Penggunaan tipe-tipe tertentu didasarkan pada kondisi terminal penerima maupun kebutuhan (demand) dari konsumen. Berdasarkan pemilihan yang dilakukan maka akan diperoleh tipe unit regasifikasi yang tepat. Selanjutnya analisa kebutuhan panas dari sumber pemanas seperti air laut, angin, ataupun fuel akan dilakukan untuk mengetahui jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah LNG menjadi gas sesuai dengan demand yang dibutuhkan oleh konsumen. Perencanaan sistem regasifikasi tidak terlepas dari perencanaan sistem perpipaan yang akan dirancang di mini LNG Plant Pemaron. Sehingga nantinya di dalam tugas akhir ini akan dilakukan desain sistem regasifikasi yang menunjukkan aliran dari dan keluar dari unit regasifikasi.

Tempat Pelaksanaan

Tempat pengerjaan skripsi: Laboratorium Marine Machinery and SystemJurusan Teknik Sistem PerkapalanFTK ITS SurabayaTempat studi kasus skripsi: Pemaron, Bali

I. PENDAHULUANCadangan minyak bumi secara global semakin menipis, begitu pula dengan Indonesia. Oleh sebab itu pemerintah Indonesia sendiri mencanangkan program peningkatan pemanfaatan gas bumi sebagai sumber energi di Indonesia. Indonesia adalah suatu negara yang kaya akan gas alam nya dimana cadangannya cukup besar sekitar 183 TCF. Namun sejak awal dieksplorasinya gas alam, Indonesia selalu mengekspor gas alam tersebut ke luar negeri dan tidak pernah dimanfaatkan untuk kepentingan domestik. Sehingga di Indonesia hanya tersedia infrastruktur untuk loading gas alam yang telah diubah menjadi LNG tersebut, namun tidak tersedia infrastruktur untuk proses unloading gas alam tersebut atau yang biasa dikenal dengan LNG Receiving terminal.Hal inilah yang menyebabkan pemerintah Indonesia mulai melakukan proyek pembangunan LNG Receiving terminal di beberapa daerah di Indonesia sehingga distribusi LNG untuk memenuhi kebutuhan domestik dapat terpenuhi dengan baik. Sejauh ini telah dibangun proyek FSRU (Floating Storage and Regassification Unit) sebagai LNG Receiving terminal. FSRU sendiri dipilih karena mengingat lebih mudahnya proses pembangunan terminal terapung ini. Pembangunan terminal regasifikasi ini menjadi lebih mudah karena tidak diperlukannya proses pembebasan lahan. Pada saat ini telah dibangun FSRU Jawa Barat yang mana penyimpanan dan regasifikasi modul berada di atas kapal LNG Carrier yang telah dimodifikasi menjadi FSRU. Hal ini berbeda dengan FSU Bali yang masih dalam rencanan pembangunan, dimana FSU Bali hanya berfungsi sebagai penyimpanan, dimana nantinya proses regasifikasi akan dilakukan di terminal penerima milik konsumen LNG yang berada di Jimbaran, Gilimanuk, dan Pemaron.Sampai saat ini proyek pembangunan FSU Bali masih dalam proses perencanaan sehingga belum ada fasilitas yang existing termasuk sistem regasifikasinya. Oleh sebab itu, penulis akan melakukan penelitian mengenai pemilihan unit regasifikasi dan analisa sumber serta kebutuhan panas dari unit regasifikasi ini. Dimana penelitian hanya akan dilakukan di Pemaron, Bali yang direncanakan akan dibangun terminal penerima LNG. Di dalam penelitian ini juga disertakan perencanaan desain sistem perpipaan di mini LNG Plant, Pemaron, Bali. Perencanaan desain sistem perpipaan diberikan dalam output berupa P&ID dan 3D yang dilakukan dengan bantuan software Plant 3D.Pada penelitian ini proses pemilihan dan analisa kebutuhan panas dari unit regasifikasi dilakukan karena selama ini proses pemilihan unit regasifikasi dirasa belum dilakukan dengan optimal dengan mempertimbangkan beberapa aspek. Selain itu analisa kebutuhan panas juga sebaiknya dilakukan karena hal ini dapat mengoptimalkan penggunaan sumber panas untuk unit regasifikasi. Sumber panas yang digunakan tergantung dari unit regasifikasi yang nantinya terpilih. Sumber panas dapat berupa air laut, angin, ataupun fuel. Sebagai contoh jika digunakan bahan bakar sebagai sumber pemanas maka konsumsi bahan bakar dapat dihemat dengan memperhitungkan kebutuhan panas dari unit regasifikasi ini.

II. PERUMUSAN MASALAH

1. Perumusan Masalah1. Apakah tipe unit regasifikasi yang paling cocok digunakan di terminal penerima Pemaron?2. Berapa kebutuhan panas untuk unit regasifikasi agar bisa mengubah LNG menjadi gas sesuai dengan demand dari konsumen?3. Darimana sumber panas untuk kebutuhan panas unit regasifikasi?4. Bagaimana sistem perpipaan yang akan dirancang untuk mengalirkan LNG menuju unit regasifikasi sampai kemudian dialirkan menuju konsumen (PLTG Pemaron)?

2. Batasan Masalah1. Objek yang dianalisis adalah terminal penerima LNG yang direncanakan terletak di lingkungan PLTG Pemaron. 2. Pemilihan sistem regasifikasi dibatasi untuk masalah lingkungan, teknikal, dan ekonomi.3. Perencanaan sistem regasifikasi dibatasi hanya sebatas perencanaan sistem perpipaan di dalam terminal penerima yang berkaitan dengan fungsi Unit Regasifikasi tanpa perhitungan analisa tegangan pipa maupun dampak lingkungan.4. Analisa kebutuhan panas dan estimasi biaya investasi hanya dilakukan untuk unit regasifikasi yang terpilih.5. Desain sistem perpipaan tidak memperhitungkan peraturan mengenai jarak antara outfitting dari jalur pipa. Dimana hal ini telah disesuaikan dengan standar yang terintegrasi dengan software AutoDesk Plant 3D.

III. TINJAUAN PUSTAKA1. Paper ReviewSejauh ini telah dilakukan berbagai penelitian yang berkaitan mengenai sistem regasifikasi LNG atau yang lebih dikenal dengan LNG Vaporizer. LNG Vaporizer secara umum dibagi menjadi Open Rack Vaporizer (ORV), Submerged Combustion Vaporizer (SCV), Ambient Air Vaporizer (AAV), dan Intermediate Fluid Vaporizer (IFV). (Kawamoto, Hannah). Pada penelitian yang dilakukan oleh (Agarwaal) diberikan data bahwa Indonesia memiliki potensi gas alam yang besar. Gas alam yang diproduksi Indonesia sebesar 9% dari kebutuhan dunia. Hal inilah yang memberikan kesimpulan bahwa gas alam adalah sumber energi pengganti minyak bumi yang dirasa paling tepat. Saat ini industry gas tidak hanya berjalan di darat namun juga di laut. Sebagai contoh dengan mulai banyaknya terminal regasifikasi terapung (FSRU) yang dibangun di dunia. Namun yang harus diingat adalah meskipun FSRU ini menawarkan banyak kemudahan dibandingkan terminal regasifikasi onshore, namun FSRU juga memberikan tantangan, resiko, dan ketidak pastian yang cukup tinggi. (Bulte, Augusto). Sejauh ini terminal regasifikasi LNG diklasifikasikan menjadi dua, yaitu primary receiving terminal dan secondary receiving terminal. Primary receiving terminal adalah terminal yang digunakan untuk menerima LNG dari LNG vessels dan kemudian meregasifikasinnya. Sedangkan secondary receiving terminal adalah terminal yang digunakan untuk menerima dan meragasifikasikan LNG yang ditransportasikan dari truk ataupun dari primary LNG terminal. Egashira (2013) melakukan penelitian mengenai berbagai vaporizer yang digunakan di primary receiving terminal.Sementara itu, (Patel, Dhirav) telah melakukan studi pemilihan LNG Vaporizer berdasarkan kondisi atau iklim di lokasi/lahan. Pada penelitian ini, diberikan penjelasan mengenai cara kerja dan kelebihan dari setiap tipe vaporizer. Dimana nantinya tipe-tipe vaporizer tersebut akan dirangking berdasarkan kriteria-kriteria yang telah ditentukan sebelumnya. Di dalam penelitian kali ini, penulis akan melakukan studi pemilihan dengan menggunakan metode AHP dan TOPSIS. Dimana metode AHP digunakan untuk pembobotan, sedangkan metode TOPSIS digunakan untuk pemilihan. Oleh sebab itu dilakukan paper review dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Irfan dan Nilsen telah melakukan penelitian mengenai pemilihan fasilitas lokasi menggunakan penggabungan metode AHP dan TOPSIS. Pada penelitian ini diberikan penjelasan mengenai bagaimana penilaian oleh decision maker (pengambil keputusan) dilakukan. Begitupula dengan penelitian yang dilakukan oleh Madi dan Osman mengenai penggunaan TOPSIS dalam pemilihan Investment Board. Untuk studi kasus yang hampir sama, Indrayuni telah melakukan penelitian mengenai pemilihan sistem supply listrik dengan menggunakan metode TOPSIS untuk onshore receiving facility LNG di Celukan Bawang, Buleleng, Bali. Berdasarkan paper review yang telah dilakukan maka dapat diketahui bahwa penelitian yang dilakukan oleh penulis dapat mengacu kepada data-data yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya. Penelitian yang dilakukan penulis kali ini bertujuan untuk melakukan pemilihan unit regasifikasi seperti yang telah dilakukan oleh (Patel, Dhirav) namun pemilihan akan dilakukan di terminal penerima LNG Pemaron dengan menggunakan metode yang sama seperti yang telah dilakukan oleh Irfan dan Nilsen, dan Indrayuni.

2. LNG

Gas alam merupakan potensi sumber daya alam yang menjadi pilihan utama sebagai pengganti bahan bakar minyak saat ini. Khususnya untuk pemerintah Indonesia, penggunaan gas alam untuk domestik sedang ditingkatkan. Hal ini ditunjukkan dengan dibangunnya beberapa fasilitas receiving terminal LNG di Indonesia. Sejak sekitar 30 tahun yang lalu Indonesia telah memulai bisnis impor gas alam ke luar negeri, namun Indonesia tidak pernah menikmati gas alam produksi dalam negerinya sendiri karena tidak adanya infrastruktur penerimaan LNG di dalam negeri. Oleh sebab itu saat ini Indonesia mulai membangun fasilitas-fasilitas receiving terminal LNG di Indonesia, salah satunya adalah FSU Bali.Gas alam sendiri memerlukan penanganan khusus dalam transportasinya. Hal ini disebabkan karena karakteristik fluida gas itu sendiri adalah memiliki massa jenis yang rendah. Sehingga pada proses pengangkutan gas, ruang yang besar hanya akan mengandung sedikit volume gas alam. Hal inilah yang menyebabkan gas alam dicairkan ataupun dikompresi agar pada saat proses transportasi pengangkutan gas menjadi maksimal. Namun proses pencairan dan kompresi inilah yang menyebabkan biaya tambahan harus diestimasikan dalam biaya transportasi gas alam.Liquified natural gas (LNG) merupakan cara transportasi gas alam dengan mencairkan gas alam dengan suhu yang jauh dibawah titik beku. LNG digolongkan sebagai cryogenic liquid, yaitu gas yang akan mencair saat didinginkan hingga suhu -160oC. Suhu yang sangat rendah ini akan menyebabkan bahaya (harm) bagi manusia atau lingkungan sekitar yang menyentuhnya. Dimana fluida jenis ini dapat menyebabkan kerusakan langsung pada jaringan yang hidup. Sehingga diperlukan penanganann khusus untuk mesin fluida yang digunakan saat transportasi LNG.

3. Sistem Regasifikasi (Regas Module)

Berbagai teknologi sistem regasifikasi telah banyak dikembangkan di dunia, baik untuk penggunaan land-based ataupun offshore. Secara umum, model terminal regasifikasi di dunia adalah 70% menggunakan ORV(Open Rack Vaporizer), 25% menggunakan Submerged Combustion Vaporizer (SCV), dan 5% sisanya menggunakan IFV (Intermediate Fluid Vaporizer). Selain itu terkadang digunakan AAV (Ambient Air Vaporizers) pada terminal regasifikasi dengan skala kecil.

Vaporization Systems as They Relate to the Thermal EnergyThermal Energy Sources

Vaporization SystemDirect or Indirect HeatAmbient AirNG (Combus-tion)Sea water

Intermediate Fluid Vaporizer (propane)Indirectxx

Intermediate Fluid Vaporizer (glycol)Indirectxxx

Ambient Air Vaporizer (AAV)Directx

Open Rack Vaporizer ( ORV)Directx

Shell and Tube Vaporizer (STV)Directx

Submerged Combustion Vaporizer (SCV)Indirectx

Tabel 1Kawamoto, Hannah. Natural Gas Regassification Technologies

Direct heat adalah suatu metode dimana sumber panas memanaskan LNG secara langsung, sedangkan indirect heat adalah suatu metode dimana sumber panas akan memanaskan media perantara terlebih dahulu dan kemudian media perantara itulah yang akan memanaskan LNG.

a. Open Rack Vaporizers (ORV)ORV adalah model terminal regasifikasi yang umum digunakan di daerah tropis dan sub-tropis. ORV menggunakan sebuah heat exchanger dengan menggunakan air laut sebagai sumber panas langsung. Pada ORV, air laut akan langsung memanaskan LNG sampai menjadi gas tanpa adanya media perantara. Pada model regasifikasi ini harus dipastikan kondisi air laut yang akan digunakan serta jaminan dari kualitas logam yang digunakan untuk heat exchanger.

Gambar 1Patel, Dhirav. LNG Vaporizer Selection Based On Site Ambient Condition

b. Submerged Combustion Vaporizers (SCV)Pada SCV digunakan fuel untuk menyalakan burner. Exhaust gas dari burner digunakan untuk memanaskan water bath yang kemudian panas dari water bath akan memanaskan pipa stainless steel yang dialiri LNG. LNG yang mengalir di pipa akan berubah fase dan keluar menjadi gas. Sejauh ini SCV adalah sistem yang teruji keandalannya dan terhindar dari resiko ledakan karena suhu waterbath yang selalu dijaga dibawah titik nyala dari gas alam.


c. Ambient Air Vaporizers (AAV)AAV adalah metode regasifikasi dengan menggunakan udara sebagai pemanas LNG. AAV adalah vertical heat exchanger yang dilengkapi dengan defrosting untuk menghindari terjadinya icing di pipa-pipa di dalam heat exchanger. Metode ini cocok untuk daerah yang sensitif dengan isu lingkungan mengenai buangan air laut dari ORV maupun penggunaan fuel pada SCV.


d. Intermediate Fluid Vaporizers (IFV)IFV adalah metode regasifikasi dengan menggunakan media perantara sehingga sumber panas tidak langsung memanaskan LNG. IFV seringkali juga disebut sebagai STV (shell and tube vaporizer). Sejauh ini media perantara yang digunakan adalah: Glycol waterUntuk memanaskan glycol water ini sendiri digunakan beberapa sumber panas seperti air heater, reverse cooling tower, sea water heater, dan waste heat recovery system or fired heater.

Gambar 4Patel, Dhirav. LNG Vaporizer Selection Based On Site Ambient Condition Hydrocarbon Based HTF (Propane, Butane or Mixed Refrigerant)Metode ini adalah modifikasi dari model regasifikasi ORV. Pada metode ini umumnya digunakan pemanasan dua tingkat untuk memanaskan LNG. Air laut akan digunakan untuk memanaskan media perantara, kemudian media perantara akan memanaskan LNG sampai menjadi gas alam. Kemudian gas alam akan dipanaskan kembali di heat exchanger tingkat kedua secara langsung dengan menggunakan air laut.


Tabel Perbandingan Kualitatif Pemilihan Unit Regasifikasi

AlternatifORVSCVAAVIFV-SW

Kriteria

Luas Lahan********

Polusi*********

Kesesuaian dengan Lingkungan********

Proven technology********

Kecocokan dengan fluktuasi beban***********

Equipment Penunjang*******

Demand konsumen*********

Ketersediaan sumber panas*********

Biaya perawatan**********

Ketersediaan spare part********

Biaya investasi**********

Biaya operasional*******

Kemudahan operasional******

Kemudahan perawatan*******

Keselamatan operasional*****

4. Pemilihan Unit Regasifikasi 4.1 MADM (Multiple Attribute Decision Making)MCDM (Multiple Criteria Decision Making) adalah suatu metode pengambilan keputusan untuk menetapkan alternatif terbaik berdasarkan beberapa kriteria yang telah ditentukan. Sementara itu MCDM dibagi menjadi dua yaitu MADM (Multiple Attribute Decision Making) dan MODM (Multiple Objective Attribuute Decision Making). Kedua hal ini dibedakan berdasarkan tujuannya. Pada umumnya MADM digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam ruang diskret. Oleh karena itu, MADM digunakan untuk melakukan penilaian terhadap jumlah alternatif yang terbatas. Sedangkan MODM digunakan untuk menyelesaikan masalah yang kontinyu seperti permasalahan pada program matematis.Secara sederhana dapat disimpulkan bahwa MADM digunakan untuk menyeleksi alternatif terbaik dari beberapa alternatif,sedangkan MODM digunakan untuk merancang alternatif terbaik. Untuk penyelesaian masalah MADM dapat digunakan beberapa metode dibawah ini:a. Simple Additive Weighting Method (SAW)b. Weighted Product (WP)c. ELECTREd. Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS)e. Analytic Hierarchy Process (AHP)

Pada penelitian kali ini akan digunakan metode AHP dan TOPSIS.Pada mulanya metode AHP dilakukan untuk menghitung bobot dari setiap kriteria terhadap alternatif yang akan dipilih. Selanjutnya bobot yang telah dihitung sebelumnya digunakan di dalam metode TOPSIS untuk menentukan alternatif yang terbaik. AHP adalah suatu metode yang dikembangkan oleh Thomas L. Saaty sejak tahun 1970-an dan telah mengalami banyak perkembangan seiring dengan penggunaannya dalam berbagai bidang. Kelebihan dari AHP ini adalah dapat memberikan kerangka yang komprehensif dalam menstrukturkan suatu permasalahan untuk menghasilkan suatu pengambilan keputusan. AHP menguraikan suatu permasalahan yang kompleks atau dengan kata lain multi faktor menjadi suatu hirarki.Menurut Saaty (1993), hirarki didefinisikan sebagai suatu representasi dari suatu permasalahan yang kompleks dalam suatu multi level terdiri dari tujuan, kriteria (termasuk sub kriteria dibawahnya) dan alternatif.AHP ini adalah suatu metode yang memberikan kesempatan bagi setiap orang ataupun kelompok membangun gagasan dan mendefinisikan persoalan serta membuat asumsi untuk memperoleh pemecahan yang diingiinkan. Oleh sebab itu, didalam metode AHP setiap elemen harus diketahui bobot relatifnya satu sama lain. Hal ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kepentingan (preferensi) pihak-pihak yang berkepentingan dalam permasalahan terhadap atribut dan struktur hirarki secara keseluruhan. Pendekatan AHP menggunakan skala Saaty dari skala 1-9 diberikan sebagai berikut:Intensitas KepentinganDefinisi Verbal

1Kedua elemen sama pentingnya. (strong)

3Elemen yang satu sedikit lebih penting dari elemen satunya. (slightly)

5Kepentingan yang kuat terhadap yang lain, jelas lebih penting dari elemen yang lain. (strongly)

7Satu elemen jelas lebih penting dari elemen yang lain. (very strong)

9Satu elemen mutlak lebih penting dari elemen lain. (extreme)

2, 4, 6, 8Nilai tengah diantara dua pertimbangan yang berdampingan.

Selanjutnya berdasarkan tabel diatas maka dibentuklah suatu matriks perbandingan berpasangan (pairwise comparison). Berdasarkan [1] matriks perbandingan berpasangan adalah matriks berukuran n x n dengan elemen aij yang merupakana nilai relative tujuan ke-I terhadap tujuan ke-j. Matrik perbandingan berpasangan dikatakan konsisten jika dan hanya jika untuk setiap :

TOPSIS berdasarkan pada konsep dimana alternatif yang terpilih tidak hanya memiliki jarak terpendek dari solusi ideal positif (PIS) namun juga memiliki jarak terjauh dari solusi ideal negatif(NIS). (Hwang, 1981) (Zeleny, 1982). Solusi ideal positif adalah solusi yang memaksimalkan kriteria keuntungan dan meminimalkan kriteria biaya. Sedangkan solusi ideal negatif sebaliknya. TOPSIS banyak digunakan untuk penyelesaian masalah pengambilan keputusan secara praktis. Hal ini disebabkan karena konsepnya sederhana dan mudah dipahami. Prosedur TOPSIS menurut [1] mengikuti langkah-langkah berikut: Membuat matriks keputusan ternormalisasi; Membuat matriks keputusan yang ternomalisasi terbobot; Menentukan matriks solusi ideal positif & matriks solusi ideal negatif; Menentukan jarak antara nilai setiap alternatif dengan matriks solusi ideal positif & matriks solusi ideal negatif; Menentukan nilai preferensi untuk setiap alternatif.

Sementara itu algoritma pengerjaan TOPSIS berdasarkan [2] adalah:a. Menentukan evaluasi kriteriab. Menentukan bobot setiap kriteria dengan menggunakan pairwise comparisonc. Membentuk matriks keputusan D mengacu terhadap m alternatif yang akan dievaluasi berdasarkan n kriteria yang didefinisikan sebagai berikut:

Dengan menyatakan performansi dari perhitungan untuk alternatif ke-i terhadap atribut ke-j. Nilai bobot preferensi menunjukkan tingkat kepentingan suatu kriteria atau sub-kriteria terhadap kriteria lainnya. Nilai bobot dapat dihitung menggunakan rumus

Dimana dan adalah variabel linguistic yang dapat ditunjukkan dengan nilai segitiga fuzzy : dan .

d. Menentukan matriks keputusan yang ternornalisasi yang menunjukkan rating kinerja setiap alternatif Ai untuk setiap kriteria Ci yang mana dapat dirumuskan sebagai:

e. Menghitung matriks keputusan yang ternormalisasi terbobot dengan rumus. \Dimana

f. Menghitung matriks solusi ideal positif A+ dan solusi ideal negatif A-.

g. Menghitung jarak antara alternatif Ai dengan solusi ideal positif diberikan dalam rumus berikut:

h. Menghitung jarak antara alternatif Ai dengan solusi ideal negatif diberikan dalam rumus berikut:

i. Menghitung nilai preferensi untuk setiap alternatif (CCi) dirumuskan sebagai:(4.9)

Nilai CCi yang lebih besar menunjukkan bahwa alternatif Ai lebih dipilih.

5. Analisa Kebutuhan Panas Unit RegasifikasiUnit regasifikasi pada dasarnya adalah suatu penukar panas. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa unit regasifikasi yang terdapat di dunia secara umum dibagi menjadi 4 yaitu:

1. ORV (Open Rack Vaporizer)bekerja dengan menukarkan panas antara sea water (fluida panas) dan LNG (fluida dingin).2. SCV (Submerged Combustion Vaporizer)bekerja dengan memanfaatkan panas yang dihasilkan burner untuk membuat water bath menjadi fluida panas, panas kemudian bertukar antara water bath (fluida panas) dengan LNG (fluida dingin).3. AAV (Air Ambient Vaporizer)bekerja dengan menukarkan panas antara udara sebagai fluida panas dengan LNG sebagai fluida dingin.4. IFV (Intermediate Fluid Vaporizer)/STV (Shell and Tube Vaporizer)bekerja dengan menukarkan panas antara fluida panas dengan media lain yang dapat berupa HTF,glycol water maupun hot water. Selanjutnya panas dari media lain ini ditukarkan dengan fluida dingin yaitu LNG.

Selanjutnya berdasarkan penjelasan diatas maka dapat disimpulkan bahwa seluruh unit regasifikasi adalah penukar panas. Dimana untuk analisa kebutuhan panas unit regasifikasi dapat dilakukan dengan metode LMTD dan NTU. Selain itu sebagai tambahan untuk SCV diperlukan analisa heating value karena untuk memanaskan water bath dibutuhkan proses pembakaran yang dilakukan oleh burner.Analisa kebutuhan panas unit regasifikasi sama halnya dengan melakukan perhitungan untuk mengetahui performance dari penukar panas (heat exchanger). Penukar panas identik dengan panas yang ditukarkan secara konduksi dan konveksi. Kemampuan untuk menerima panas dipengaruhi oleh 3 hal, yaitu:a. Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U)U adalah koefisien yang menyatakan seberapa mudah panas berpindah antar fluida dan juga menyatakan aliran panas yang berpindah sebagai gabungan dari proses konduksi dan konveksi.

b. Luas bidang yang tegak lurus terhadap arah perpindahan panasc. Selisih temperature rata-rata logaritmik (T LMTD)LMTD adalah beda suhu pada satu ujung penukar panas dikurangi beda suhu pada ujung yang satu lagi dibagi dengan logaritma alamiah daripada perbandingan kedua suhu tersebut.

Namun jika penukar panas tersebut bukan merupakan jenis penukar panas pipa ganda maka diberikan faktor koreksi sebagai berikut:

LMTD dapat digunakan jika suhu masuk dan suhu keluar diketahui atau dapat ditentukan dengan mudah. Jika suatu kasus tidak diketahui suhu masuk dan suhu keluar, untuk tetap dapat menggunakan LMTD maka harus dilakukan proses iterasi logaritma. Sehingga dalam hal ini akan lebih mudah jika dilakukan analisa dengan menggunakan metode yang berdasarkan efektivitas penukar panas dalam memindahkan panas sejumlah tertentu. Metode disebut dengan metode NTU-efektivitas.

Metode NTU efektivitas dapat dilakukan dengan terlebih dahulu mendefinisikan fluida minimum. Fluida minimum adalah fluida yang memiliki nilai yang paling kecil.Sehingga dapat disimpulkan bahwa untuk aliran searah maka diberikan persamaan

Sedangkan untuk aliran yang tidak searah persamaan diatas diubah menjadi

5.1 Heating value dan Heat transfer pada Proses Pembakaran

Proses pembakaran terjadi dalam suatu reaksi yang dapat diberikan pade persamaan berikut:

Jumlah energi yang dihasilkan oleh bahan bakar (CxHy) pada saat bereaksi dengan udara dikenal dengan istilah heat of combustion atau heating value. Nilai dari heating value diberikan dalam persatuan massa bahan bakar.

HR(298K)

Di dalam suatu proses kimia, terdapat reaktan dan produk. Sebagai contoh pada proses berikut

ruas sebelah kiri menunjukkan reaktan dan ruas sebelah kanan menunjukkan produk. Setiap proses kimia akan menghasilkan panas ke lingkungan ataupun mengambil panas dari lingkungan. Proses kimia yang menghasilkan panas disebut eksotermis sedangkan yang mengambil panas disebut endotermis. Panas yang berpindah ini dikenal dengan istilah heat of formation atau enthalpy of formation. Berdasarkan tabel dibawah dapat diketahui bahwa CH4 (LNG) mengalami proses eksotermis yang berarti melepaskan panas.

Untuk menghitung panas yang dilepaskan dari proses kimia ini maka dapat dilakukan dengan persamaan

Dimana Q adalah panas yang dilepaskan, H menunjukkan enthalpy, subskrip p menunjukkan product dan r menunjukkan reaktan. Sehingga Hp adalah total dari enthalpy seluruh produk dan Hr adalah total dari enthalpy seluruh reaktan.

IV. TUJUAN PENULISAN1. Mengetahui tipe unit regasifikasi yang paling cocok digunakan di terminal penerima LNG, Pemaron,Bali.2. Menganalisa kebutuhan panas yang dibutuhkan oleh unit regasifikasi untuk mengubah LNG menjadi gas sesuai dengan demand konsumen.3. Membuat desain sistem perpipaan yang berkaitan dengan fungsi unit regasifikasi di terminal penerima LNG, Pemaron.

V. MANFAAT TUGAS AKHIR

1. Memberikan saran desain sistem regasifikasi untuk rencana pembangunan proyek FSU Bali.2. Turut serta dalam mendukung proyek pemerintah untuk peningkatan konsumsi LNG domestik.

VI. METODOLOGI

Metodologi adalah kerangka dasar dari tahap penyelesaian tugas akhir ini. Subbab ini menjelaskan langkah-langkah yang dilakukan untuk melakukan penelitian ini. Metodologi sendiri mencakup semua kegiatan yang akan dilaksanakan dalam proses analisa maupun pemecahan masalah di dalam penelitian ini. Berikut ini adalah metodologi yang digunakan:

I. Identifikasi dan Perumusan MasalahPenulisan tugas akhir ini dimulai dengan melakukan identifikasi dan penjabaran mengenai permasalahan yang akan dipecahkan. Selain itu batasan masalah juga diberikan untuk memberikan batasan agar permasalahan tidak melebar dan proses pengerjaan menjadi lebih sederhana.

II. Studi LiteraturStudi literatur dilakukan dengan mengumpulkan referensi dari berbagai sumber mengenai unit regasifikasi yang dipakai di dunia, metode pemilihan dan juga mengenai proses permodelan dengan menggunakan software Plant 3D. Detail data yang dibutuhkan akan dijelaskan di subbab selanjutnya. Literatur-literatur tersebut didapatkan dari:1. Text Book2. Paper3. Tugas Akhir4. Artikel

III. Pengumpulan DataData yang dibutuhkan adalah data mengenai unit regasifikasi yang telah digunakan selama ini di dunia dan data kondisi mini LNG Plant di Pemaron. Pengumpulan data dilakukan dengan melakukan studi literature maupun survei. Berikut ini adalah detail dari data-data yang dibutuhkan untuk melakukan penelitian ini. Data-data tersebut dibagi dua berdasarkan tujuannya yaitu untuk pemilihan dan analisa kebutuhan panas serta desain sistem perpipaan.

1. Pemilihan Peraturan pemerintah provinsi Bali mengenai lingkungan Layout lokasi rencana terminal penerima LNG Pemaron dan luas lahan yang disediakan. Kondisi lingkungan di lokasi seperti kelembaban, suhu udara, altitude, kecepatan angin dan radiasi matahari. Prosentase penggunaan unit regasifikasi yang dijadikan alternatif di dunia. Fluktuasi beban di PLTG Pemaron. Spesifikasi teknis/brosur dari unit regasifikasi yang dijadikan alternatif. Demand PLTG Pemaron.

2. Analisa kebutuhan panas dan desain sistem perpipaan Spesifikasi teknis PLTG Pemaron (spesifikasi gas turbin). Peraturan yang mengatur tentang desain sistem perpipaan di terminal penerima LNG. PFD dari rencana terminal penerima LNG. Komposisi LNG yang dibeli.

IV. Penentuan Pemilihan Unit RegasifikasiPemilihan Unit Regasifikasi dilakukan dengan menggabungkan dua buah metode yaitu metode AHP dan metode TOPSIS. Metode AHP digunakan untuk menentukan pembobotan setiap kriteria sedangkan metode TOPSIS digunakan untuk menentukan alternatif unit regasifikasi yang terpilih. Berikut ini daftar pertanyaan yang akan digunakan untuk menentukan kriteria pemilihan:

1. Apakah sumber pemanas (air laut, udara, atau fuel) unit regasifikasi tersedia?2. Berapa banyak sumber pemanas dibutuhkan dan berapa biaya yang dikeluarkan untuk menyediakan sumber pemanas ini?3. Apakah unit regasifikasi yang terpilih memberikan dampak yang buruk terhadap lingkungan?4. Apakah unit regasifikasi yang terpilih sesuai dengan batasan yang diberikan oleh peraturan daerah setempat?5. Apakah unit regasifikasi yang terpilih adalah proven technology dan memiliki safety record yang baik?6. Berapa banyak unit regasifikasi yang terpilih telah digunakan di dunia?7. Apakah unit regasifikasi yang terpilih dapat digunakan untuk beban yang fluktuatif?8. Apakah pada saat perawatan diperlukan treatment tambahan (sebagai contoh adalah netralisasi water bath)?9. Apakah terdapat banyak komponen tambahan sebagai penunjang kerja sistem?10. Jika unit regasifikasi terjadi kerusakan, apakah suku cadang mudah didapatkan?11. Bagaimana kondisi luas lahan yang tersedia?12. Bagaimana kondisi lingkungan sekitar (seperti kelembaban, suhu, dan kondisi angin)?13. Berapa demand yang diminta oleh konsumen?14. Berapa besar dimensi dari unit regasifikasi yang terpilih?

Berdasarkan pertanyaan-pertanyaan diatas maka dapat dibuat suatu hierarki kriteria seperti dibawah ini:

V. Analisa Perhitungan Kebutuhan Panas Unit Regasifikasi

Analisa perhitungan kebutuhan panas unit regasifikasi dilakukan setelah unit regasifikasi terpilih melalui proses sebelumnya. Namun yang harus diingat sebelum melakukan perhitungan kebutuhan panas harus diketahui terlebih dahulu spesifikasi teknis dari PLTG Pemaron. PLTG Pemaron memiliki kapasitas 97.6 MW. Berikut ini adalah spesifikasi teknis PLTG Pemaron:

Uraian DataData Teknis

Tipe TurbinMS 7001

MerekGeneral Electric

Tahun Operasi1977

Putaran (RPM)3600

Daya Terpasang Base (kW)2 x 48800

Tipe Generator7A-BF-1

Daya Terpasang (kVA)2 x 51000

Tegangan (kV)2 x 80860

Arus (Amp)N/A

VI. Desain Sistem Perpipaan

Desain Sistem Perpipaan pada Mini LNG Plant di PLTG Pemaron didasarkan kepada NFPA 59A (National Fire Protection Association 59A). Pada pengerjaan ini beberapa komponen lain yang terintegrasi dengan unit regasifikasi juga direncanakan. Namun proses perhitungan untuk mendapatkan spesifikasi kebutuhan komponen-komponen tersebut diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya.Selanjutnya sistem perpipaan akan dimodelkan dalam bentuk 3D layout dengan menggunakan AutoCad Plant3D. AutoCad Plant 3D adalah software yang digunakan untuk mendesain layout 3D dari suatu plant. Pada perencanaan sistem perpipaan di terminal regasifikasi ini digunakan AutoCad Plant 3D untuk memodelkan jalur perpipaannya. Pada software ini disediakan komponen-komponen dengan material sesuai dengan katalog ANSI/ASME(B16) dan DIN/ISO.Software ini menyediakan komponen-komponen di dalam library-nya. Sehingga pemakai cukup melakukan input komponen yang dipakai dan jalur yang direncanakan.Desain sistem perpipaan ini tidak akan memperhitungkan dan mempertimbangkan mengenai peraturan jarak antara outfitting pada jalur pipa. Jarak antar outfitting akan disesuaikan dengan standar yang terintegrasi dengan software yang akan digunakan.

VII. DAFTAR PUSTAKA AWAL

[1] K.Sri, H. Sri, H. Agus, W. Retyanto.2006.Fuzzy Multi Attribute Decision Making (Fuzzy MADM). Yogyakarta. Graha Ilmu.[2] I.P.. Fadilla, B.A.Ketut, S.Sardono. 2014. Studi Pemilihan Sistem Supply Listrik dengan Pendekatan TOPSIS dan Desain Sistem Kelistrikan pada Onshore receiving facility LNG di Celukan Bawang, Buleleng, Bali. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.[3] Shinji. 2013. LNG Vaporizer for LNG Re-gasification Terminal.[4] A.Randeep. LNG Regasification-Technology Evaluation and Cold Energy Utilisation. Australia. Queensland University of Technology.[5] B.Augusto. An Innovative Solution for Fixed Offshore LNG Regasification Terminals.Madrid.[6] Patel, Dhirav. LNG Vaporizer Selection Based On Site Ambient Conditions.[7] K. Hannah.2009. Natural Gas Regassification Technologies.San Fransisco.[8] N.M.Elissa, O.M.T.Abu. 2011. Fuzzy TOPSIS Method in the Selection of Investment Boards by Incorporating Operational Risks. London. [9] A.K. Renato, C.C. Vinicius. Fuzzy TOPSIS for Group Decision Making: A Case Study for Accidents with Oil Spill in The Sea. Espirito Santo.Departemento de Informatica, Universidade Federal do Espirito Santo.[10] E. Irfan, K.Nilsen. 2007.Comparison of Fuzzy AHP and Fuzzy TOPSIS Metods for Facility Location Selection. London. Springer-verlag.

VIII. JADWAL PELAKSANAAN

NoRencana KegiatanBulan IBulan IIBulan IIIBulan IVBulan V

1234567891011121314151617181920

1Identifikasi dan perumusan masalah

2Studi literatur

3Pengumpulan Data

4Penentuan kriteria dan alternative pemilihan

5Penyusunan kuisioner dan pembobotan kriteria

6Pemilihan alternatif

7Studi empiris

8Perancangan sistem

9Pembuatan 3D Drawing

10Estimasi biaya investasi

1. Identifikasi dan Perumusan MasalahIdentifikasi dan perumusan masalah telah dilakukan pada saat perencanaan proposal skripsi. Sehingga pada saat pengerjaan maka pada minggu 1, identifikasi dan perumusan masalah yang sebelumnya telah dibuat cukup dilakukan review agar sesuai dengan pekerjaan yang akan dilakukan.2. Studi literatureStudi literature dilakukan dengan mengumpulkan materi-materi yang sekiranya akan mendasari teori pengerjaan skripsi ini. Studi literature yang dikumpulkan mencakup mengenai cara kerja LNG Vaporizer, metode pembobotan dan pemilihan, serta analisa kebutuhan panas serta metode desain sistem perpipaannya. Tahapan ini akan dilakukan selama minggu 1- minggu 3.3. Pengumpulan DataPengumpulan data akan dilakukan dengan mengutip data dari skripsi yang telah dibuat sebelumnya ataupun dengan mengambil data langsung ke lokasi. Data-data yang akan diperoleh telah dijelaskan di dalam subbab sebelumnya. Tahapan iniakan dilakukan dari minggu 3-6.4. Penentuan kriteria dan alternative pemilihanSetelah studi literature dan pengumpulan data telah dirasa cukup maka dilakukan penentuan kriteria dan alternative pemilihan. Penentuan ini dilakukan berdasarkan data-data karakteristik dan cara kerja LNG Vaporizer yang telah dipelajari sebelumnya. Tahap ini dilakukan pada minggu 2- minggu 3 , pada saat tahap studi literature juga dikerjakan.5. Penyusunan kuisioner dan pembobotan kriteriaSetelah kriteria dan alternating ditentukan maka kuisioner dapat disusun. Setelah kuisioner diisi maka dapat dilakukan proses pembobotan kriteria untuk selanjutnya menjadi pertimbangan pada proses pemilihan. Kuisioner akan diberikan kepada pada expert yang dinilai mengerti bidang LNG khususnya mengenai LNG Vaporizer. Tahap ini dilakukan pada minggu 4- minggu 6, dimana kuisioner akan diberikan kepada expert pada saat proses pengambilan data ke lokasi dilakukan.6. Pemilihan alternativeProses pemilihan akan dilakukan dengan metode TOPSIS. Untuk membantu proses pemilihan maka digunakan software Expert Choice untuk mengkuantitatifkan data kualitatif yang telah didapatkan dari kuisioner. Tahap ini dilakukan pada minggu 7-minggu 10. 7. Studi empirisSetelah diperoleh satu LNG Vaporizer yang terpilihh dari proses sebelumnya maka akan dilakukan studi empiris. Studi empiris mencakup dari studi mengenai kinerja sistem dari LNG Vaporizer terpilih, mengenai spesifikasi teknis PLTG, serta analisa kebutuhan panas dari LNG Vaporizer. Proses ini akan dilakukan setelah proses pemilihan selesai yaitu pada minggu 10-13.8. Perancangan sistemPerancangan sistem dibagi menjadi 3 yaitu pertimbangan lingkungan, keselamatan, dan perancangan P&ID. Output dari tahap ini adalah P&ID dari sistem perpipaan yang akan dirancang. Tahapan ini dilakukan dengan sebelumnya melakukan studi mengenai code yang mengatur desain sistem perpipaan LNG serta peraturan mengenai lingkungan di provinsi Bali. Tahap ini dilaksanakan dari minggu 13-minggu 17.

9. Pembuatan 3D DrawingPembuatan 3D Drawing akan dilakukan dengan bantuan software AutoDesk 3D Drawing. Tahap ini dilakukan untuk memberikan gambaran layout dari desain sistem perpipaan yang telah dirancang. Tahap ini dilakukan pada minggu 16-minggu 18.10. Estimasi biaya investasiUntuk mempermudah pemahaman dari hasil skripsi yang telah dilakukan. Maka output dari skripsi ini adalah estimasi biaya investasi dari pemasangan LNG Vaporizer beserta instalasi perpipaannya pada terminal penerima LNG, Pemaron, Bali. Tahap ini dilakukan pada akhir pengerjaan dari minggu 18- minggu 20.Sejauh ini tahap 1 5 telah dikerjakan pada saat proses penyusunan proposal skripsi. Namun pengambilan data ke lokasi dan pengisian kuisioner masih dalam perencanaan untuk dikerjakan selama periode libur semester gasal 2014/2015.25

Ade Putri Aulia_4211100018

Documents

Transcript of Ade Putri Aulia_4211100018