• Tidak ada hasil yang ditemukan

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika Sentosa Tbk., yang berlokasi di Wisma Indah Kiat, Jl. Raya Serpong km 8 Tanggerang. Adapun penelitian ini dilakukan selama satu bulan dengan range waktu mulai dari 03 Maret – 03 April 2014.

B. Tahapan Peneltitian

Cara yang dilakukan dalam penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan yaitu:

1. Studi literatur

Pada penelitian ini dilakukan studi literatur mengenai sistem kogenerasi pada PLTG, proses skematik PLTG, komponen-komponen PLTG, siklus kerja turbin gas dan HRSG, serta analisis termal energi dan eksergi. 2. Survei lokasi

Survei lokasi dilakukan di PLTG unit pembangkit PT. Dian Swastatika Sentosa Tbk, yang berlokasi di Wisma Indah Kiat, Jl. Raya Serpong km 8 Tanggerang.

3. Pengumpulan data

39 yang ada di perusaahaan dalam kurun waktu tertentu. Data yang dimaksud diantaranya tentang laju aliran massa bahan bakar, daya pembangkitan listrik dan uap, temperatur pada setiap state dan data lainnya yang diperlukan dalam penyusunan laporan ini.

4. Analisa data

Data-data dari hasil pengamatan selanjutnya akan digunakan sebagai dasar untuk melakukan analisis terhadap kesetimbangan energi dan eksergi maksimum yang dapat dibangkitkan oleh sistem kogenerasi. Selanjutnya mengidentifikasi letak eksergi terbuang (losses) pada sistem, menghitung besar destruksi dan kehilangan eksergi, serta nilai efisiensi termal dan efisisensi eksergetik pada sistem kogenerasi PLTG ini.

5. Penulisan laporan.

Penulisan laporan adalah tahap akhir dari penelitian ini. C. Prosedur Pengolahan Data

Adapun langkah-langkah pengelohan data dalam penelitian ini dibagi menjadi dua bagian yaitu:

a. Analisa Energi b. Analisa Eksergi a. Analisa Energi

1. Menghitung efisiensi keluaran listrik

Efisiensi keluaran listrik dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ɳe = ( Ec/Ef ) x 100% (3.1)

40 2. Kapasitas energi termal

Kapasitas energi termal dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Etr = ̇ x h@Tc (3.2)

3. Efisiensi kogenerasi

Efisiensi kogenerasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ɳco = ( Ec/ Etr)/Ef + Esu (3.3) 4. Kesetimbangan energi

Kesetimbangan energi sistem dinyatakan dengan sankey diagram. c. Analisa eksergi

1. Deskripsi sistem

Skematik insatalasi pembangkit Kogenerasi PLTG PT. Dian Swastatika Sentosa dan kondisi operasinya ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Gambar 3.1. Skematik insatalasi pembangkit Kogenerasi PLTG PT. Dian Swastatika Sentosa

Ket:

: Gas

: Water

41 2. Laju massa bahan bakar, udara dan gas

Laju massa bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Lindeburg, 2002):

̇ = . 3600. (3.4) Laju massa udara dapat dihitung dengan menggunakan rasio udara terhadap bahan bakar AFR dengan menggunakan persamaan stoikhiometrik jumlah udara berikut (Cangel, 2006) :

+ ( + 3,76 ) → + + (3.5)

Dengan demikian, laju massa gas hasil pembakaran dapat dihitung dengan persamaan berikut:

̇ud = x ̇ bb (3.6)

̇g = ̇ bb + ̇ud (3.7)

3. Menghitung kerja setiap komponen

Kerja dari setiap komponen dijabarkan sebagai berikut (Cangel, 2006): a. Kompresor ( ̇ Comp) ̇ comp= ̇ ud( h2 – h1 ) (3.8) b. Turbin gas ( ̇ GT) ̇ GT = ̇ g ( h4 – h5) (3.9) c. Pompa ( ̇ pump ) ̇ pump = ̇ w ( h9 – h8) (3.10)

42 4. Menghitung eksergi

Perhitungan eksergi meliputi perhitungan eksergi fisik ( ̇PH) dan eksergi kimia ( ̇CH) dari masing-masing state atau keadaan.

a. Eksergi fisik ( ̇PH) dari masing-masing state, digunakan persamaan (Bejan, 1996):

̇ = ̇ g [( hk – h0 ) – T0( sk – s0– R ln )] (3.11) ̇ = ̇ g ( hk – h0) – T0( sk – s0) (3.12) Persamaan (3.11) digunakan untuk menghitung eksergi dengan fluida berupa gas, sedangkan persamaan (3.12) digunakan untuk menghitung eksergi berupa fluida air dan uap.

Dimana ̇k adalah eksergi dengan state k dengan satuan kJ/s atau kW, hk entalpi pada state k dengan satuan (kJ/kg), h0 adalah entalpi pada temperatur lingkungan, Sk adalah entropi spesifik gas pada state k dengan satuan kJ/kg.K, s0 adalah entropi spesifik udara pada temperatur lingkungan, R adalah konstanta gas dengan nilai sebesar 0,287 kJ/kg.K, pk adalah tekanan pada state k, po adalah tekanan udara lingkungan, dan T0 adalah temperatur lingkungan.

b. Eksergi kimia ( ̇CH) dari masing-masing state, digunakan persamaan (Bejan, 1996):

̇ = ̇ , . (3.13) dimana,

43 Eksergi kimia, dalam aplikasinya digunakan untuk menghitung besar eksergi pada bahan bakar dan produk pembakaran. Berdasarkan persamaaan diatas, diketahui bahwa ̇ , merupakan laju aliran massa bahan bakar atau produk pembakaran, merupakan fraksi mol gas k dan

merupakan eksergi kimia standar suatu gas. Tabel 3.1 Eksergi dari masing-masing state

State Komponen Eksergi (EPH) Eksergi (ECH) Eksergi MW MW MW 1 Udara 2 Udara bertekanan 3 Metana

4 Gas Inlet Turbin

5 Gas Exhaust Turbin

6 Gas Exhaust HRSG

7 Gas Exhaust Ekonomizer

8 Feedwater

9 Feedwater bertekanan

10 High temp. Feedwater

11 Steam

12 Condensate water

Tabel 3.2 Eksergi fuel dan eksergi produk setiap komponen

Komponen Model Eksergi fuel Eksergi produk

44 Combustion chamber ̇2 + ̇3 ̇4 Turbin gas ̇4 ̇5 + ̇ GT - ̇ HRSG ̇5 + ̇10 ̇11 + ̇6 Ekonomizer ̇6 - ̇7 ̇10 + ̇7 Pompa ( ̇ Pump + ̇8) x 2 ̇9

45 5. Menghitung destruksi dan rasio destruksi eksergi

Destruksi eksergi atau eksergi yang dimusnahkan ( ̇ ) dapat dihitung dari selisih dari selisih eksergi bahan bakar ( ̇ ) dengan eksergi produk ( ̇ ).

̇ = ̇ − ̇ (3.14) Dengan demikian, rasio pemusnahan eksergi terhadap eksergi bahan bakar ,rasio pemusnahan eksergi perkomponen ̇ dapat ditabelkan sebagai berikut :

Tabel 3.3 Eksergi yang dimusnahkan atau destruksi eksergi dari masing-masing komponen sistem

Komponen Destruksi Eksergi ( ̇ ) Rate (MW) ̇ (%) (%) Kompresor Combustion chamber Turbin gas HRSG Ekonomizer Pompa

6. Menghitung efisiensi eksergetik sistem

Efisiensi eksergi dapat dihitung dari perbandingan antara eksergi bahan bakar (fuel) dengan eksergi produk. Dengan demikian untuk sistem diatas efisiensi eksergetik dapat dihitung berdasarkan persamaan (Bejan, 1996) : = ̇̇ (3.15)

46 7. Analisa perhitungan menggunakan EES software

Dalam menganalisa termodinamika menggunakan EES (Engineering Equation Software), adalah menenentukan terlebih dahulu fluida kerja yang bekerja pada sistem. Kemudian menuliskan algoritma program secara detail dan berurutan sesuai kode program yang berlaku. Setelah menyelesaikan perhitungan secara manual, selanjutnya membandingkan hasil perhitungan dengan hasil simulasi perhitungan dengan menggunakan software EES.

Tabel 3.4 Perbandingan hasil perhitungan

Parameter Metode Perhitungan Unit

Manual EES Software Kerja Tiap Komponen

Kerja Kompresor MW

Kerja Turbin Gas MW

Pompa MW

Eksergi

Efuel Eprod Efuel Eprod

Kompresor MW Combustion Chamber MW Turbin Gas MW HRSG MW Ekonomizer MW Pompa MW Destruksi eksergi (ED) Kompresor MW Combustion Chamber MW Turbin Gas MW

47

HRSG MW

Ekonomizer MW

Pompa MW

Efisiensi Eksergi Tiap Komponen

Kompresor % Combustion Chamber % Turbin Gas % HRSG % Ekonomizer % Pompa %

Efisiensi Eksergi Sistem

48 D. Diagram Alir Metodelogi Penelitian

Mulai

Masukkan variable input P, T, ̇

Menghitung ̇ , ̇ , ̇

Menghitungentalpi (h) dan entropi (s) pada setiap state

Menghitung kerja pada Kompresor, Turbin gas, dan Pompa

Menghitung eksergi setiap state

Menghitung destruksi atau pemusnahan eksergi tiap komponen

Menghitung rasio pemusnahan eksergi terhadap bahan bakar, dan rasio pemusnahan eksergi tiap komponen

Menghitung efisiensi eksergetik tiap komponen Menghitung efisiensi eksergetik seluruh sistem

Simpulan dan Saran Selesai

Membuat simulasi program perhitungan eksergi dengan

75

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan analisa terhadap kajian energi dan eksergi pada sistem kogenerasi turbin gas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Efisiensi termal kogenerasi dipengaruhi oleh jumlah steam dan listrik

yang dihasilkan. Pada sistem kogenerasi ini efisiensi tertinggi sistem kogenerasi berada pada load turbin 3,0 MW.

2. Efisiensi eksergetik tertinggi terjadi di dalam kompresor yaitu sebesar 98,53 %, kemudian HRSG sebesar 52,74 %, sedangkan efisiensi eksergetik terendah terdapat pada combustor yaitu sebesar 33,23%.

3. Dengan analisis eksergi didapatkan bahwa lokasi destruksi eksergi yang paling tinggi terdapat pada combustor dengan nilai sebesar 8,77 MW atau berdasarkan rasio destruksi eksergi yaitu persentase destruksi berdasarkan eksergi bahan bakar masuk ke dalam sistem ialah 44,42 %. Sedangkan destruksi eksergi terendah terjadi pada ekonomizer yaitu sebesar 0,006 MW atau sebesar 0,03% dari .

4. Pemusnahan eksergi pada sistem ini disebabkan oleh tiga tiga jenis irreversibilitas utama yaitu reaksi pembakaran, perpindahan kalor dan gesekan.

76 5. Efisiensi eksergetik dari sistem secara keseluruhan adalah sebesar 15,1 %. Dapat dikatakan bahwa pemanfaatan sumber daya energi pada sistem ini kurang maksimal.

6. Berdasarkan hasil yang didapatkan, simpangan nilai atau simpangan yang dihasilkan dari perhitungan menggunakan program terhadap perhitungan manual, adalah sebesar 0,7 %

B. SARAN

Untuk meningkatkan performance dari sistem kogenerasi turbin gas PT. Dian Swatatika Sentosa dan untuk mendukung penelitian selanjutnya, maka penulis memberikan saran sebagai berikut:

1. Berdasarkan hasil analisa, perlu dilakukan pengoptimalisasian pada sistem, terutama pada combustor. Pengoptimalisasian dapat dilakukan dengan cara menambahkan preheater atau pra-pemanas udara untuk memanaskan udara dari kompresor,atau dengan menambahkan zeolit pada filter udara untuk mengurangi kadar air dalam udara. Sehingga proses pembakaran akan lebih sempurna.

2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan terhadap pengoptimalisasian sistem dengan mempertimbangkan faktor ekonomi.

3. Untuk kedepannya perlu dilakukan inovasi terhadap pemrograman yang

dilakukan atau dapat memvariasikan jenis software yang digunakan, seperti mathlab, visual basic dan lain-lain.

DAFTAR PUSTAKA

Basri, Hasan M. 2011. Analisis Eksergi Siklus Kombinasi Gas-Uap Unit

PLTGU Inderalaya. Prosiding Seminar Nasional AVoER. Palembang

Bejan, Adrian. 1996. Thermal Design And Optimation. John Wiley & Son, Inc.

USA

Biro Perancangan, 2012. Perencanaan Kebutuhan Energi Sektor Industri

Dalam Rangka Akselerasi Industrialisasi. Kementrian Perindustrian Repulik Indonesia

Boedoyo, M. Sidik, dkk. 2012. Indonesia Energy Outlook 2012. Pusat

Teknologi Pengembangan Sumberdaya Energi. BPPT

Boyce, Meherwan P. 2002. Hanbook For Cogeneration And Combined Cycle

Power Plant . ASME. New York

BPPT. 2012. Teknologi Kogenerasi untuk Pembangkit Listrik. Teknologi

Energi Untuk Kelistrikan. BPPT

Cangel, Yunus A. 2006. Thermodynamic An Engineering Approach 5th Edition.

Moran, Michael J. 2006. Fundamental of Enginering Thermodiamics 5th Edition. John Wiley & Son, Ltd. England

Nugroho, Gunawan, dkk. 2012. Analisa Termoekonomi Pada Sistem Kombinasi

Turbin Gas–Uap PLTGU PT PJB Unit Pembangkitan Gresik. Jurnal

Teknik POMITS ITS.Surabaya

Setyoko, Bambang. 2006. Analisis Efisiensi performa HRSG Pada PLTGU.

Jurnal Traksi Teknik Mesin. UNDIP

Tambunan, Mangara, dkk. 2010. Perkembangan Konsumsi Dan Penyediaan

Energi Dalam Perekonomian Indonesia. Indonesian Journal of Agricurtural Economics (IJAE) IPB. Bogor

UNEP. 2006. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia.

http://www.energyefficiencyasia.org di akses pada 02 Okteber 2013

jam 20.43 WIB

UNESCAP. 2000. Part 1 Overview of Kogenerasi and its Status in Asia.

http://www.unescap.org/esd/energy/publications/detail.asp?id=759 di

Dokumen terkait