3. PLTP
PLTP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan tenaga dari panas bumi berupa PLTP merupakan pembangkit listrik yang menggunakan tenaga dari panas bumi berupa uap sebagai sumber energinya (energi primer). Berbeda dengan pembangkit listrik uap sebagai sumber energinya (energi primer). Berbeda dengan pembangkit listrik termal lainnya, dimana energi panas yang digunakan untuk memutar turbin adalah hasil termal lainnya, dimana energi panas yang digunakan untuk memutar turbin adalah hasil dari proses pemanasan air oleh pembakaran bahan bakar fosil, pada PLTP uap yang dari proses pemanasan air oleh pembakaran bahan bakar fosil, pada PLTP uap yang digunakan
digunakan untuk meuntuk memutar turbmutar turbin in berasal berasal dari pedari perut bumi rut bumi melalui sumur melalui sumur hasilhasil pengeboran.
pengeboran.
Uap panas bumi mempunyai spesifikasi tertentu dan berbeda-beda antara satu lokasi Uap panas bumi mempunyai spesifikasi tertentu dan berbeda-beda antara satu lokasi (daerah) dengan lokasi lainnya, tetapi pada umumnya tekanannya rendah (dibawah 30 (daerah) dengan lokasi lainnya, tetapi pada umumnya tekanannya rendah (dibawah 30 bar) dan temperaturnya sedikit superheat atau bahkan jenuh. Oleh karena itu masalah bar) dan temperaturnya sedikit superheat atau bahkan jenuh. Oleh karena itu masalah utama dalam membangun PLTP adalah bagaimana mengubah energi panas bumi yang utama dalam membangun PLTP adalah bagaimana mengubah energi panas bumi yang kandungan kalornya rendah menjadi energi listrik secara efisien.
kandungan kalornya rendah menjadi energi listrik secara efisien.
Berdasarkan karakteristiknya, uap panas bumi untuk PLTP dibedakan menjadi dua, Berdasarkan karakteristiknya, uap panas bumi untuk PLTP dibedakan menjadi dua, yaitu:
yaitu: -
- PLTP dengan PLTP dengan sistem Vapor dominated (uap sistem Vapor dominated (uap lebih dominan)lebih dominan) -
- PLTP dengan PLTP dengan sistem Hot water sistem Hot water dominated (air panas dominated (air panas lebih dominan)lebih dominan)
Perbedaan dalam menerapkan kedua jenis uap panas bumi sebagai sumber energi Perbedaan dalam menerapkan kedua jenis uap panas bumi sebagai sumber energi pada PLTP adalah pemasangan separator dan demister sebelum uap digunakan untuk pada PLTP adalah pemasangan separator dan demister sebelum uap digunakan untuk memutar turbin. Karena tekanan uap panas bumi relatif rendah, maka turbin uap yang memutar turbin. Karena tekanan uap panas bumi relatif rendah, maka turbin uap yang digunakan pada PLTP adalah turbin tekanan rendah satu silinder.
digunakan pada PLTP adalah turbin tekanan rendah satu silinder.
3.1
3.1 Siklus Siklus PLTPPLTP
Uap dari sumur panas
Uap dari sumur panas bumi melalui kepala sumur sebagai fluida kerja sebelum dialirkanbumi melalui kepala sumur sebagai fluida kerja sebelum dialirkan ke turbin dilewatkan melalui separator. Uap diekspansikan didalam turbin uap sehingga ke turbin dilewatkan melalui separator. Uap diekspansikan didalam turbin uap sehingga menghasilkan energi mekanik berupa putaran. Energi mekanik turbin uap digunakan menghasilkan energi mekanik berupa putaran. Energi mekanik turbin uap digunakan untuk memutar generator sehingga menghasilkan listrik. Uap bekas keluar turbin untuk memutar generator sehingga menghasilkan listrik. Uap bekas keluar turbin dialirkan kedalam kondensor untuk didinginkan agar menjadi air.
dialirkan kedalam kondensor untuk didinginkan agar menjadi air.
Oleh karena air kondensat yang terkumpul dalam kondensor tidak digunakan lagi Oleh karena air kondensat yang terkumpul dalam kondensor tidak digunakan lagi sebagai fluida kerja, maka proses kondensasinya menggunakan kondensor kontak sebagai fluida kerja, maka proses kondensasinya menggunakan kondensor kontak langsung (direc
langsung (direct contact condenser)t contact condenser). . Selain lebiSelain lebih efisien kondensor koh efisien kondensor kontak langsunntak langsungg juga lebih mu
Didalam kondensor, uap bercampur dengan air pendingin yang berasal dari menara pendingin (cooling tower). Air kondensat yang terkumpul didalam hotwell kondensor dipompa kembali ke menara pendingin untuk didinginkan. Sebagian besar air dari menara pendingin disirkulasikan ke kondensor, sedangkan kelebihannya dibuang atau diinjeksikan kembali kedalam tanah. Jumlah air yang dinjeksikan ke dalam tanah lebih sedikit dibanding yang diambil dari sumur-sumur panas bumi. Hal ini karena kerugian yang terjadi pada separator, ejector, kebocoran, penguapan di menara pendingin dan pembuangan (blow down) di menara pendingin.
3.2 Peralatan Utama PLTP
3.2.1. Kepala Sumur dan Valve
Seperti halnya sumur-sumur minyak dan gas, di sumur panas bumi juga dipasang beberapa Valve (katup) untuk mengatur aliran fluida. Valve-valve tsb ada yang dipasang di atas atau didalam sebuah lubang yang dibeton (Concrete cellar).
Gambar 29. Rangkaian Valve pada kepala sumur PLTP
Pada umumnya di kepala sumur ada 4 buah valve (Gambar 1.5), yaitu :
A : Master Valve atau Shut off Valve : berfungsi untuk mengisolasi
sumur untuk keperluan perawatan.
B : Service Valve : berfungsi untuk mengatur aliran fluida yang akan
dimanfaatkan.
C : By pass Valve : berfungsi untuk mengatur aliran fluida yang mengarah
ke Silincer, atau tempat penampungan air (pembuangan).
D : Untuk memungkinkan peralatan atau reamer diturunkan secara
Gambar 30. Valve pada Kepala Sumur PLTP
Disamping itu biasanya dilengkapi juga oleh Bleed Valve, yaitu valve untuk menyemburkan ke udara dengan laju aliran sangat kecil (bleeding), saat sumur tidak diproduktifkan. Fluida perlu dikeluarkan dengan laju alir sangat kecil agar sumur tetap panas dan gas tidak terjebak di dalam sumur, dan juga untuk menghindari terjadinya thermal shock atau perubahan panas secara tiba-tiba yang disebabkan karena pemanasan atau pendinginan mendadak dapat dihindarkan.
Gambar 31. Cara kerja separator
Uap yang keluar dari separator jenis ini mempuyai tingkat kekeringan (dryness) yang sangat tinggi, lebih dari 99%. Effisiensi dari jenis ini akan berkurang bila kecepatan masuk lebih dari 50 m/detik.
Gambar 32. Cyclone Separator
3.2.3. Demister
Demister merupakan peralatan yang berfungsi untuk memisahkan butiran-butiran air yang mungkin masih terkandung setelah melalui separator. Demister tersusun atas plat-plat baja berbentuk gelombang (corrugated plat-plate) yang berfungsi sebagai penyaring akhir sebelum uap masuk ke turbin.
3.2.4. Silincer
Silincer merupakan silinder yang didalamnya diberi suatu pelapis untuk mengendapkan suara dan bagian atasnya terbuka. Fluida dari sumur yang akan disemburkan untuk dibuang, akan menimbulkan kebisingan yang luar biasa hingga dapat memekakkan telinga dan bahkan bila tanpa perlindungan telinga, dapat menyebabkan rusaknya pendengaran. Maka diperlukan Silencer untuk mengurangi kebisingan dan biasanya juga mengontrol aliran fluida yang akan dibuang.
Apabila fluida dari sumur berupa uap kering, silincer yang digunakan biasanya berupa lubang yang diisi dengan batuan yang mempunyai ukuran dan bentuk beragam.
Gambar 33. Silincer
3.2.5. Turbin Uap
Gambar 35. Turbin Uap PLTP
3.2.6. Kondensor
Fungsi kondensor adalah untuk mengkondensasikan uap menjadi air dengan cara membuat kondisi vakum di dalam bejana (kondensor). Proses terjadinya vakum dengan cara thermodinamika bukan cara mekanik.
Fluida yang keluar dari turbin masuk ke condenser sebagian besar adalah uap bercampur dengan air dingin, di kondensor akan mencapai kesetimbangan massa dan energi.
Pada volume yang sama, air akan mempunyai massa ratusan kali lipat dibandingkan dengan uap. Sehingga jika uap dalam massa tertentu mengisi seluruh ruangan dalam kondensor, kemudian disemprotkan air maka uap akan menyusut volumenya, karena sebagian atau seluruhnya berubah menjadi air (tergantung jumlah air yang disemprotkan) yang memiliki volume jauh lebih kecil. Akibat penyusutan volume uap dalam kondensor inilah akan mengakibatkan kondisi ruangan dalam kondensro menjadi vakum.
Gambar 36. Kondensor Kontak Langsung
3.2.7. Gas Extraction
Untuk menjaga agar kondisi di dalam kondensor tetap vacuum, maka Non Condensable Gas (NCG) harus dikeluarkan dari kondensor, dengan cara dihisap oleh Ejector .
CONDENSOR Ejector 1st stage Ejector 2nd stage Gas Water Exhaust Ke Cooling Tower
Cooling tower ini menggunakan Fan / kipas untuk menghisap udara. Udara dihisap melalui louver / pengarah dari samping masuk ke dalam Cooling Tower kemudian dihisap ke atas. Udara dingin ini mengalami kontak langsung dengan air yang jatuh dari bak atas menuju bak bawah, sehingga air panas keluar dari
Condenser (50 0C) dipompa menuju ke Cooling Tower didinginkan dengan
udara sehingga temperaturnya turun menjadi 26 – 270C.
Cooling Tower jenis ini relatif murah dan fleksible karena kecepatan anginnya bisa diubah-ubah disesuaikan dengan kondisi udara luar dan beban Turbin. Namun kelemahannya adalah menggunakan energi listrik untuk menggerakkan kipas yang dayanya relatif besar dan biaya perawatannya tinggi.
Gambar 38. skema Mechanical Draught Cooling Tower
Di bagian atas Cooling Tower, terdapat beberapa kipas (fan) yang digerakkan oleh motor listrik melalui rangkaian gigi reduksi (gear box) untuk menurunkan putaran motor.
Air pendingin yang panas masuk ke header atas dan di-spraykan
kebawah manuju kisi-kisi yang bertipe pantul (splash)
Udara atmosfir dari samping melalui sirip-sirip akibat hisapan fan dan mengalir keatas, bertemu dengan air yang dispray, sehingga mendinginkan air.
Udara panas akan dihembuskan kembali ke atmosfir oleh fan lewat
bagian atas cooling tower.
Air dingin akan berkumpul di bak penampung (basin) di bagian bawah
cooling tower. Selanjutnya air pendingin disirkulasikan lagi ke kondensor. b. Natural Draught Cooling Tower .
Cooling Tower jenis ini mempunyai biaya perawatan yang murah, namun kelemahannya mahal dan tidak fleksibel.
3.3.1. Sistem Air Pendingin
Sistem Air Pendingin di PLTP dibagi menjadi 3 macam, yaitu:
Sistem Air Pendingin Utama
Sistem air pendingin utama berfungsi untuk mendinginkan uap bekas yang keluar dari turbin. Peralatan-peralatan pada sistem air pendingin utama meliputi kondensor, main cooling water pump, dan cooling tower
Sistem Air Pendingin Primer
Sistem air pendingin primer berfungsi untuk mendinginkan air pendingin bantu (air pendingin sekunder) yang telah menyerap panas dari peralatan-peralatan (pendingin pelumas, pendingin generator, pendingin kompresor). Proses perpindahan panas antara air pendingin primer dan air pendingin sekunder berlangsung di suatu heat exchanger yang dinamakan intercooler
SIstem air pendingin sekunder
Sistem air penddingin sekunder (sistem air pendingin bantu) berfungsi untuk mendinginkan peralatan-peralatan. Air yang digunakan dalam sistem air pendingin sekunder ini harus menggunakan air yang sudah melelui proses treatment untuk menghindari adanya pembentukan korosi maupun deposit. Air pendingin sekunder dipompa menggunakan pompa secondary intercooler pump untuk mendinginkan minyak pelumas (lube oil cooler), pelumas generator (generator oil cooler), kompresor udara, dan peralatan lainnya.
3.3.2. Sistem Pelumas
Sistem pelumas di PLTP hampir sama dengan sistem pelumas di PLTU maupun PLTGU. Untuk menjamin tekanan minyak pelumas yang konstandisediakan beberapa pompa minyak pelumas yaitu
Main Oil Pump
Main Oil Pump pada PLTP yang berkapasitas besar dikopling satu poros dengan turbin, akan tetapi pada PLTP yang berkapasitas kecil main oil pump digerakkan dengan motor listrik AC.
Auxiliary Oil Pump (AOP)
Auxiliary Oil Pump hanya ada pada PLTP yang berkapasitas besar, dimana Main oil pump dikopling satu poros dengan turbin sehingga pada saat start
up atau tekanan pelumasnya berkurang diperlukan back up dari auxiliary oil pump
Emergency Oil Pump
Emergency Oil Pump digerakkan dengan motor listrik DC dan digunakan sebagai cadangan atau darurat ketika pasok listrik AC hilang
Jacking Oil Pump
Jacking oil pump beroperasi pada saat kecepatan turning.
3.3.3. Sistem Pengolahan Air
Air yang digunakan sebagai media pendingin dalam sistem air pendingin harus dilakukan treatmentterlebih dulu untuk menghindari adanya masalah sehingga dapat merusak peralatan dan mengakibatkan ke gagalan operasi.
Oleh karena itu penanganan dan pengolahan air perlu mendapat perhatian terutama pada faktor masalah yang dominan, yaitu sebagai berikut :
Kandungan Gas H2S dalam Air
Kandungan Gas H2S dalam air, sehingga air bersifat asam yang dapat korosif pada peralatan, oleh karena itu PH air dalam sistem pendingin harus dijaga pada nilai 7 - 7,5 dengan cara injeksi bahan kimia Na OH secara rutin.
Pertumbuhan Micro Organisme Dalam Air
Pertumbuhan micro organisme dalam air berupa lumut, jamur dan bakteri dapat mengakibatkan penyumbatan pada screen, nozzel - nozzel dan
trip. Oleh karena itu deposit tersebut harus dikendalikan dengan cara blow down dengan menggunakan sump pump, yang terpasang pada sump basin secara rutin dan secara periodik satu tahun sekali dilakukan pembersihan pada basin Cooling Tower.