MANAJEMEN ENERGI

PENERAPAN SISTEM KOGENERASI PADA TURBIN UAP PT GAJAH

TUNGGAL. Tbk

Disusun Oleh :

ABDUL HAER

CHOIRUL AKHADI

MAYUBIRU SATRIAWAN

MUHAMAD FAJAR HASANUDIN

YADI MULYADI

Kelas :

3 MESIN B

TEKNIK MESIN

POLITEKNIK GAJAH TUNGGAL

TANGERANG

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Saat ini, listrik merupakan salah satu kebutuhan utama kehidupan modern dan

ketersediaannya dalam jumlah dan mutu yang cukup, menjadi syarat bagi suatu masyarakat

yang memiliki taraf kehidupan yang baik dan perkembangan industri yang maju. Kebutuhan

masyarakat akan energi listrik sudah mencapai taraf adictif (ketergantungan), sehingga bisa

dikatakan listrik juga termasuk kebutuhan primer manusia selain sandang, pangan dan papan.

Kebutuhan manusia terhadap listrik yang semakin meningkat setiap harinya membuat pihak

terkait perlu memikirkan pembangkit tenaga listrik.

Untuk alasan ini, industri-industri maju menerapkan sistem kogenerasi. Metode ini

dipercaya dapat menghemat bahan bakar dan mengurangi biaya produksi pembangkit energi

listrik. Sebagai tambahan dari penurunan pemakaian bahan bakar, kogenerasi juga dapat

menurunkan tingkat polusi udara.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah, dapat merumuskan permasalahan-permasalahan

sebagai berikut :

1. Bagaimana sistem kogenerasi turbin uap?

2. Bagaimana perhitungan sistem kogenerasi turbin uap?

1.3 Tujuan Penelitian

Dari permasalahan yang telah diidentifikasikan diatas yang merupakan dasar

pembahasan penelitian ini, maka tujuan dilakukannya penelitian ini yaitu :

1. Untuk mengetahui sistem kogenerasi turbin uap.

2. Untuk mengetahui perhitungan sistem kogenerasi turbin uap.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi kogenerasi

Kogenerasi (Cogeneration) adalah sistem konversi energi termal yang secara simultan

menghasilkan manfaat listrik dan panas (uap air) sekaligus.

Istilah lain: Kombinasi Panas dan Daya (Combined Heat and Power, CHP).

2.2 Keuntungan Kogenerasi

Seperti sudah digambarkan diatas, keuntungan penggunaan sistem kogenerasi adalah

sebagai berikut:

Meningkatkan efisiensi konversi energi dan penggunaannya.

Emisi lebih rendah terhadap lingkungan, khususnya CO2, gas rumah kaca utama.

Dalam beberapa kasus, digunakan bahan bakar biomas dan beberapa limbah seperti

limbah pengolahan minyak bumi, limbah proses dan limbah pertanian (dengan

digester anaerobik atau gasifikasi). Bahan ini akan menjadi bahan bakar pada sistim

kogenerasi, meningkatkan efektivitas biaya dan mengurangi tempat pembuangan

limbah.

Penghematan biaya yang besar menjadikan industri atau sektor komersial lebih

kompetitif dan juga dapat memberikan tambahan panas untuk pengguna domestik.

Memberikan kesempatan lebih lanjut untuk membangkitkan listrik lokal yang

didesain sesuai kebutuhan konsumen local dengan efisiensi tinggi, menghindari

kehilangan transmisi dan meningkatkan fleksibilitas pada sistim penggunaan. Hal ini

khususnya untuk penggunaan bahan bakar gas alam.

Suatu kesempatan untuk meningkatkan diversifikasi plant pembangkit, dan

menjadikan persaingan pembangkitan. Kogenerasi menyediakan sesuatu kendaraan

terpenting untuk promosi pasar energi yang liberal.

2.3 Faktor Pemilihan dan Pengoperasian Sistem Kogenerasi

Pemilihan dan pengoperasian skema sistem kogenerasi sangat spesifik dan tergantung

atas beberapa faktor, seperti :

Penyesuaian Beban Dasar Listrik

Pada pengaturan ini, perencanaan kogenerasi dilakukan berdasarkan permintaan

listrik minimum pada suatu daerah.

Penyesuian Beban Dasar Panas

Di sini, sistem kogenerasi direncanakan untuk menyediakan kebutuhan energi panas

minimum dari suatu daerah.

Penyesuaian Beban Listrik

Semua kebutuhan daya suatu daerah dihitung saat perencanaan sistem.

Penyesuaian Beban Panas

Sistem kogenerasi dirancang untuk mengumpulkan kebutuhan panas dari suatu tempat

pada saat yang bersamaan.

Kualitas Energi Panas yang Dibutuhkan

Kualitas energi panas yang diperlukan (temperatur dan tekanan) juga menentukan tipe

dari sistem kogenerasi.

Kebutuhan Energi

Kebutuhan energi panas dan energi listrik mempengaruhi pemilihan (tipe dan ukuran)

dari sistem kogenerasi.

Ketersediaan Bahan Bakar

Berdasarkan ketersediaan bahan bakar, ada beberapa sistem kogenerasi yang kurang

cocok digunakan.

2.4 Parameter Teknik Untuk Sistem Kogenerasi

Pemilihan sistem kogenerasi harus mempertimbangkan beberapa parameter teknik

yang penting untuk menetapkan tipe dan sistem operasi dari berbagai sistem kogenerasi yang

ada, seperti :

Heat-to-Power Ratio (Perbandingan Panas dan Daya)

Hal ini diartikan sebagai perbandingan energi panas ke energi listrik yang dibutuhkan

dengan pemakaian energi pembangkit. Perbandingan panas dan daya ini dapat

dinyatakan pada satuan lain seperti Btu/kWh.

Penggerak Mula Untuk Kogenerasi Turbin Uap

Turbin uap merupakan penggerak mula yang paling banyak digunakan dalam

penerapan kogenerasi. Pada turbin uap, uap tekanan tinggi yang masuk dikonversikan

ke level tekanan yang lebih rendah, proses konversi energi panas tekanan tinggi

menjadi energi kinetik melalui pipa dan kemudian menjadi energi mekanik.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Sistem Kogenerasi Turbin Uap

Turbin uap merupakan salah satu teknologi mesin penggerak yang multi guna dan

tertua yang masih diproduksi secara umum. Pembangkitan energi dengan menggunakan

turbin uap telah berlangsung sekitar 100 tahun, ketika alat tersebut menggantikan mesin

steam reciprocating karena efisiensinya yang tinggi dan biayanya yang murah. Kapasitas

turbin uap dapat berkisar dari 50 kW hingga ratusan MWs untuk plant utilitas energi yang

besar. Turbin uap digunakan secara luas untuk penerapan gabungan panas dan daya (CHP).

Siklus termodinamika untuk turbin uap merupakan siklus Rankine. Siklus merupakan dasar

bagi stasiun pembangkitan daya konvensional dan terdiri dari sumber panas (boiler) yang

mengubah air menjadi steam tekanan tinggi. Dalam siklus steam, air pertama-tama dipompa

ke tekanan sedang hingga tinggi, kemudian dipanaskan hingga suhu didih yang sesuai dengan

tekanannya, dididihkan (dipanaskan dari cair hingga uap), dan kemudian biasanya diberikan

panas berlebih/superheated (dipanaskan hingga suhu diatas titik didih). Turbin multi tahap

mengekspansi steam bertekanan sampai ke tekanan rendah dan steam kemudian dikeluarkan

ke kondensor pengembun pada kondisi vakum atau menuju sistim distribusi suhu menengah

yang mengirimkan steam ke penggunaan industri atau komersial. Kondensat dari kondensor

atau dari sistim penggunaan steam dikembalikan ke pompa air umpan untuk keberlanjutan

siklus.

Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling sederhana

yang menggunakan uap sebagai medium kerja.

Jumlah energi yang masuk sebagai bahan bakar melalui boiler ialah Em, sedangkan

energi efektif yang tersedia pada poros turbin ialah energi kerja Ek. Energi yang terbuang

melalui kondensor sebesar Eb.

Dengan menganggap semua kerugian lainnya termasuk Eb, maka dapat dikatakan

bahwa :

Em = Ek + Eb

Efesiensi kerja dapat ditulis :

Skema :

Sedangkan pernyataan prosesnya pada diagram T-s adalah,

Komponen utama :

Boiler atau ketel uap berfungsi sebagai tempat pemanasan air menjadi uap air yang

bertekanan untuk selanjutnya memutar turbin uap.

Turbin adalah mesin yang dijalankan oleh aliran air, uap, atau angin yang

dihubungkan dengan sebuah generator untuk menghasilkan energi listrik. Turbin uap

adalah turbin yang menggunakan uap sebagai fluida kerja, yang mana uap yang

digunakan dihasilkan dari boiler. Uap yang dihasilkan oleh boiler berada pada fase

superheated, uap yang penuh energi inilah yang dialirkan ke bilah-bilah turbin,

sehingga turbin akan berputar dan memutar generator.

Kondensor berfungsi untuk mengembunkan uap dengan jalan mendinginkannya. Air

pengembunan yang terjadi disalurkan kembali ke dalam ketel uap dengan

menggunakan sebuah pompa

Pompa berfungsi untuk mengalirkan air dari kondensor menuju boiler.

Cerobong berfungsi sebagai tempat pelepasan exhausted steam (uap terbuang) ke

udara.

Selain komponen di atas, masih banyak komponen tambahan yang berfungsi untuk

meningkatkan efesiensi kerja dari pembangkit tersebut, seperti superheater, reheater dan

lain-lain.

3.2 Perhitungan Sistem Kogenerasi Turbin Uap

Pabrik keseluruhan

Laju Panas Pabrik Keseluruhan (kKal/kWh)

( )

( )

( ⁄ ⁄ )

⁄

Dimana,

Ms = Laju Alir Massa Steam (kg/jam)

hs = Entalpi Steam (kKal/kg)

hw = Entalpi Air Umpan (kKal/kg)

Laju Bahan Bakar Pabrik Keseluruhan (kg/kWh)

(

⁄ )

( )

⁄

Turbin uap

Efesiensi turbin uap (%)

( ⁄ )

( ⁄ )

Generator steam pemanfaat kembali panas

Efisiensi Generator Steam Pemanfaat Kembali Panas (%)

( )

[ ( )] [ (

⁄ )

( )

[ ( )] [ ]

Dimana,

Ms = Steam yang Dihasilkan (kg/jam)

hs = EntalpiSteam (kKal/kg)

hw = Entalpi Air Umpan (kKal/kg)

Mf = Aliran Massa Gas Buang (kg/jam)

tin = Suhu Masuk Gas Buang (ºC)

tout = Suhu Keluar Gas Buang (ºC)

Maux = Pemakaian Bahan Bakar Tambahan (kg/jam)

Energi yang di hasilkan selama satu tahun

DAFTAR PUSTAKA

http://tutorialteknik.blogspot.com/2011/05/siklus-rankine-ideal.html

www.energyefficiencyasia.org

http://www.batan.go.id/ptrkn/file/Epsilon/vol_12_04/5.Piping.pdf

http://www.alpensteel.com/article/53-101-energi-terbarukan--renewable-energy/2722--

pembangkit-listrik-paling-efisien-dengan-cogeneration.html