Laporan Kerja Praktek 10 BAB II
GAMBARAN UMUM PLTP UBP KAMOJANG
2.1 Definisi PLTP
Pembangkit Listrik Tenaga Geothermal ( Panas Bumi ) yang kita sebut dengan PLTP adalah sebuah instalasi yang merubah energi panas menjadi energi listrik. PLTP memanfaatkan uap hasil dari panas bumi yang kemudian ditampung didalam Steam Receiving Header, dibuang kotorannya dan dikeringkan sebelum digunakan untuk memutarkan turbin dan generator lalu merubahnya menjadi energi listrik. Secar keseluruhan sistemnya sangat mirip dengan sebuah PLTU yang menggunakan bahan bakar batu bara ataupun diesel, ahnya saja pada PLTP ini uap yang dihasilkan terbentuk secara alami oleh panas yang dihasilkan bumi. PLTP adalah salah satu pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan bahan bakar yang terbaharukan.
2.2 Flow Diagram dan Komponen Utama PLTP UBP Kamojang
Gambar dibawah ini menjelaskan mengenai diagram alir PLTP UBP Kamojang.
Laporan Kerja Praktek 11 2.2.1. Komponen Utama Pembangkit
1. Steam Receiving Header
Steam Receiving Header berfungsi menjamin pasokan uap,
meskipun terjadi gangguan pada sumur produksi uap dan mengatur tekanan uap, apabila uap bertekanan lebih tinggi maka Steam
Receiving Header ini berfungsi juga untuk membuang uap tersebut
sampai tekanan uap menjadi normal kembali yaitu 6,5 Bar.
Gambar 2.2.1 Steam Receiving Header 2. Vent Structure
Alat ini merupakan pelepas uap dengan peredam suara. Vent structure ini terbuat dari beton bertulang berbentuk bak persegi panjang, bagian bawahnya disekat dan bagian atasnya diberi tumpukan batu agar pada saat pelepasan uap ke udara tidak mencemari lingkungan. Dengan menggunakan nozzle diffuser maka getaran dan kebisingan dapat diredam. Vent structure dilengkapi dengan katup - katup dengan sistem kerjanya pneumatic. Udara bertekanan yang digunakan untuk membuka untuk membuka dan menutup katup diperoleh dari dua buah kompresor yang terdapat di dalam rumah vent structure.
Pengoperasian vent structure dapat dioperasikan dengan cara manual ataupun otomatis (system remote) yang dapat dilakukan dari panel ruangan kontrol (control room). Vent
Laporan Kerja Praktek 12 structure berfungsi sebagai pengatur tekanan ( agar tekanan uap masuk turbin selalu konstan), sebagai pengaman yang akan membuang uap bila terjadi tekanan lebih di steam receiving
header, membuang kelebihan uap jika terjadi penurunan beban
atau unit stop.
Gambar 2.2.2 Vent Structure
3. Separator
Separator merupakan suatu alat yang berfungsi untuk memisahkan zat-zat padat, silica, dan zat lain yang bercampur dengan uap yang masuk ke dalam separator. Separator yang dipakai adalah jenis cyclone berupa silinder tegak dimana pipa tempat masuknya steam dirancang sedemikian rupa sehingga membentuk arah aliran sentrifugal. Uap yang masuk separator akan berputar akibat adanya perbedaan berat jenis, maka kondensat dan partikel-partikel padat yang ada dalam aliran uap akan terpisah dan jatuh ke bawah dan ditampung dalam dust collector sampai mencapai maksimum atau sampai waktu yang telah ditentukan. Sedangkan uap yang lebih bersih akan keluar melalui pipa bagian atas dari separator. Kotoran yang ada dalam dust collector di salurkan secara berkala baik otomatis ataupun manual. Hal ini
Laporan Kerja Praktek 13 dilakukan untuk menghindari terjadinya korosi, erosi dan pembentukan kerak pada turbin.
Gambar 2.2.3 Separator 4. Demister
Alat ini berbentuk tabung silinder yang berukuran 14.5 didalamnya terdapat kisi-kisi baja yang berfungsi untuk mengeliminasi butir - butir air yang terbawa oleh uap dari sumur-sumur panas bumi. Di bagian bawahnya terdapat kerucut yang berfungsi untuk menangkap air dan partikel - partikel padat lainnya yang lolos dari separator, sehingga uap yang akan dikirim ke turbin merupakan uap yang benar-benar uap yang kering dan bersih. Karena jika uap yang masuk ke turbin tidak kering dan kotor, akan menyebabkan terjadinya vibrasi, erosi dan pembentukkan kerak pada turbin. Uap masuk dari atas demister langsung menabrak kerucut, karena perbedaan tekanan dan berat jenis maka butiran air kondensat dan partikel - partikel padat yang terkandung dalam di dalam uap akan jatuh. Uap bersih akan masuk ke saluran keluar
Laporan Kerja Praktek 14 yang sebelumnya melewati saringan terlebih dahulu dan untuk selanjutnya diteruskan ke turbin.
Demister ini dipasang pada jalur uap utama setelah alat pemisah akhir (final separator) yang ditempatkan pada bangunan rangka besi yang sangat kokoh dan terletak di luar gedung pembangkit.
Gambar 2.2.4 Demister 5. Turbin
Hampir di semua pusat pembangkit tenaga listrik memiliki turbin sebagai penghasil gerak mekanik yang akan diubah menjadi energi listrik melalui generator. Turbin yang digunakan disesuaikan dengan keadaan dimana turbin tersebut digunakan. Pada sistem PLTP Kamojang mempergunakan turbin jenis silinder tunggal dua aliran (single cylinder double flow) yang merupakan kombinasi dari turbin aksi (impuls) dan reaksi. Yang membedakan antara turbin aksi dan reaksi adalah pada proses ekspansi dari uapnya. Pada turbin aksi, proses ekspansi (penurunan tekanan) dari fluida kerja hanya terjadi di dalam baris sudu tetapnya saja, sedangkan pada reaksi proses dari fluida kerja terjadi baik di dalam baris sudu tetap maupun sudu beratnya.
Turbin tersebut dapat menghasilkan daya listrik sebesar 55 MW per unit aliran ganda dengan putaran 3000 rpm. Turbin ini
Laporan Kerja Praktek 15 dirancang dengan memperhatikan efisiensi, dan performanya disesuaikan dengan kondisi dan kualitas uap panas bumi.
Turbin di PLTP Kamojang dilengkapi dengan peralatan bantu lainnya, yaitu:
Turbine Valve yang terdiri dari Main Steam Valve (MSV) dan Governor Valve, yang berfungsi untuk mengatur jumlah aliran uap yang masuk ke turbin.
Turning Gear (Barring Gear) yang berfungsi untuk memutar poros turbin pada saat unit dalam kondisi stop atau pada saat pemanasan sebelum turbin start agar tidak terjadi distorsi pada poros akibat pemanasan / pendinginan yang tidak merata.
Peralatan pengaman, yang berfungsi untuk mengamankan bagian-bagian peralatan yang terdapat dalam turbin jika terjadi gangguan ataupun kerusakan operasi pada turbin. Peralatan pengamn tersebut adalah : Eccentricity, Differential Expansion, tekanan minyak bantalan aksial, vibrasi bantalan, temperatur metal bantalan, temperatur minyak keluar bantalan, over speed, emergency hand trip.
Laporan Kerja Praktek 16 6. Generator
Generator adalah sebuah alat yang berfungsi untuk merubah energi mekanik putaran poros turbin menjadi energi listrik. PLTP kamojang mempergunakan generator jenis hubung langsung dan didinginkan dengan air, memiliki 2 kutub, 3 fasa, 50 Hz dengan putaran 3000 rpm.
Sistem penguatan yang digunakan adalah rotating brushless type AC dengan rectifier, sedangkan tegangannya diatur dengan automatic voltage regulator (AVR). Kemampuan generator maksimum untuk unit 1 adalah 30 MW, sedangkan untuk unit 2 dan 3 adalah 55 MW. Generator akan menghasilkan energi listrik bolak balik sebesar 11,8 kV ketika turbin yang berputar dengan putaran 3000 rpm mengkopel terhadap generator. Perputaran pada generator tersebut akan menghasilkan perpotongan gaya gerak magnet yang menghasilkan energi listrik.
Gambar 2.2.6 Generator
7. Kondensor
Kondensor berfungsi sebagai media pendingin yang akan mendinginkan uap hasil buangan dari turbin. Kondensor yang digunakan di PLTP UBP Kamojang adalah Direct Contact
Laporan Kerja Praktek 17 yang akan didinginkan. Spesifikasi Direct Contact Condensor yang digunakan adalah sebagai berikut :
Manufacture : Mitsubishi Heavy Ind. Limited Type : Direct Contact, Spray/Try Jet Design Vacum : 0,10 Bar Abs
Temperature Air Pendingin : 27℃ Temperature Air Panas : 45,8℃ Kapasitas Air Pendingin : 19,5
Dengan spesifikasi alat seperti diatas, kondensor diharuskan mengkondensasikan uap dengan media pendingin berupa air dengan suhu 27℃ dan air hasil kondensasi sebesar 45,8℃. Uap hasil buangan turbin tidak sepenuhnya bisa dikondensasikan yang harus dikeluarkan secara kontinyu dengan menggunakan sistem ekstraksi gas. Hasil uap yang telah terkondensasi ditampung terlebih dahulu didalam Hot Well sebelum dipompakan kembali untuk didinginkan dimenara pendingin. Kondensor jenis ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan kondensor berjenis permukaan. Di Kamojang, sistem ekstraksi gas terdiri atas ejector 1, ejector 2,
inter condensor dan after condensor.
Laporan Kerja Praktek 18
8. Main Cooling Water Pump ( MCWP )
Main Cooling Water Pump adalah sebuah pompa yang
bertugas untuk memompakan air hasil kondensasi yang tersimpan pada Hot Well menuju menara pendingin untuk didinginkan kembali.
Gambar 2.2.8 Main Cooling Water Pump
9. Cooling Tower
Air hasil kondensasi akan dipompakan oleh MCWP menuju
ke Cooling Tower ( Menara Pendingin ) untuk didinginkan
kembali. Menara pendingin yang digunakan oleh PLTP Indonesia Power UBP Kamojang adalah menara pendingin berjenis
Mechanic atau sering juga disebut paksa, karena menara pendingin
ini menggunakan fan aksial atau kipas sebagai penghasil udara yang akan mendinginkan air hasil kondensasi dari kondensor. PLTP UBP Kamojang memiliki 3 Unit, untuk Unit 1 PLTP UBP Kamojang menggunakan 3 buah menara pendingin dan untuk Unit 2 dan 3 menggunakan masing-masing 5 menara pendingin. Udara pendingin yang dihasilkan oleh fan aksial mengalir melalui 2 sisi menara pendingin karena menara pendingin ini memiliki sistem
Double Cross Flow atau lebih jelasnya bahwa menara pendingin
ini memiliki 2 sisi untuk mengalirkan udara keatas. Air hasil kondensasi yang dialirkan menuju menara pendingin tidak sepenuhnya dapat didinginkan, karena pada menara pendingin
Laporan Kerja Praktek 19 terjadi penguapan sehingga volume air akan semakin berkurang. Setelah didinginkan air hasil kondensasi tersebut akan masuk ke basin atau tempat penampungan air sementara, karena air tersebut akan kembali digunakan untuk mendinginkan uap pada kondensor. Karena penguapan yang terjadi pada menara pendingin, maka dimenara pendingin harus menyediakan air yang akan digunakan untuk menggantikan air yang hilang karena penguapan.
Gambar 2.2.9 Cooling Tower 2.3 Proses Produksi Listrik PLTP UBP Kamojang
Energi panas yang dimiliki oleh uap air pada dasarnya berawal dari magma yang bertemperatur lebih dari 1200℃ ini mengalirkan energi panasnya secara konduksi pada lapisan batuan impermeable ( tidak dapat mengalirkan air) yang disebut bedrock. Diatas bedrock terdapat batuan permeable yang berfungsi sebagai aquifer yang berasal dari air hujan, mengambil energi panas dari bedrock secara konveksi dan induksi. Air panas itu cenderung bergerak ke atas, tekanan hidrostatisnya turun, dan terjadilah penguapan. Karena diatas aquifer terdapat batuan impermeable yang disebut caprock maka terbentuklah sistem vapor dominated reservoir.
Laporan Kerja Praktek 20 Proses Produksi Listrik Tenaga Kerja Panas Bumi :
1. Uap dari sumur mula-mula dialirkan ke steam receiving header, yang berfungsi menjamin pasokan uap tidak akan mengalami gangguan meskipun terjadi perubahan pasokan dari sumur produksi.
2. Selanjutnya setelah melalui flow meter, uap dialirkan ke separator dan
demister untuk memisahkan zat padat, silica, dan bintik-bintik air yang
terbawa didalamnya. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya vibrasi, erosi dan pembentukan kerak pada sudu nosel turbin.
3. Uap yang telah bersih itu dialirkan melalui Main Steam Valve / Electrical
Control Valve / Governor Valve menuju ke turbin. Didalam turbin uap
berfungsi untuk memutar sudu turbin yang dikopel dengan generator pada kecepatan 3000rpm. Proses ini menghasilkan energi listrik dengan arus 3
phase, frekuensi 50Hz dan tegangan 11,8 kV.
4. Melalui step-up transformer, arus listrik dinaikkan tegangannya hingga 150 kV, selanjutnya dihubungkan secara parallel dengan sistem penyaliran Jawa-Bali.
5. Agar turbin bekerja secara efisien, maka exhaust steam yang keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum 0,10 Bar, dengan mengkondensasikan uap dalam kondensor kontak langsung yang dipasang dibawah turbin.
Exhaust steam dari turbin masuk dari sisi atas kondensor, kemudian
terkondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikn oleh spray-nozzle. Level kondensasi dijaga selalu dalam kondisi normal oleh dua buah cooling water pump, lalu didinginkan dalam
cooling water sebelum disirkulasikan kembali.
6. Untuk menjaga kevakuman kondensor, gas yang tak terkondensasi harus dikeluarkan secara kontinyu oleh sistem ekstraksi gas. Gas-gas ini mengandung CO2, 85-90% wt, 3,5% wt, sisanya adalah dan gas-gas lainnya. Di Kamojang dan Gunung Salak, sistem ekstraksi gas-gas terdiri atas first-stage, second stage dan liquid ring vacuum pump. Sistem pendinginan di PLTP merupakan sistem pendingin dengan sirkulasi tertutup dari hasil kondensasi uap, dimana kelebihan kondensasi yang terjadi direinjeksikan kembali ke dalam sumur reinjeksi.
Laporan Kerja Praktek 21 7. Prinsip penyerapan energi panas dari air yang disirkulasikan adalah dengan mengalirkan udara pendingin secara paksa dengan arah aliran tegak lurus, menggunakan 5 forced drain fan. Proses ini terjadi dalam cooling water.
8. Sekitar 70% uap yang terkondensasi akan hilang karena penguapan dalam
cooling water, sedangkan sisanya diinjeksikan kembali ke dalam
reservoir. Reinjeksi dilakukan untuk mengurangi pengaruh pencemaran
lingkungan, mengurangi ground subsidence, menjaga tekanan, serta
recharge water bagi reservoir. Aliran dari reservoir disirkulasikan
kembali oleh primary pump.
9. Kemudian melalu after condensor dan inter condensor dimasukkan kembali ke dalam reservoir.
Pada prinsipnya cara kerja PLTP hampir sama dengan cara kerja PLTU, tetapi pada PLTP tidaj menggunakan boiler karena uapnya sudah ada dari alam. Oleh karena itu, uap yang didapat dari alam maka uap tersebut mengandung zat-zat yang sebenarnya tidak diperlukan untuk menggerakkan turbin dan zat-zat tersebut kemungkinan dapat mengganggu kerja turbin dan akhirnya dapat merusak turbin. Oleh karena itu di PLTP Kamojang ada pemeliharaan secar periodic untuk memelihara dan membersihkan sudu-sudu turbin tersebut dapat terus beroperasi.
Prinsip kerjanya adalah uap yang didapat dari sumur pengeboran pertama ditampung di receiving header kemudian dibagi untuk setiap unitnya tergantung dari beban yang dibutuhkan. Kemudian untuk mendapatkan uap kering, uap tersebut disalurkan ke separator dan demister melalui isolation valve. Kemudian uap tersebut disalurkan ke pipa pancar untuk memutar turbin. Turbin tersebut dikopel dengan generato, maka generatorpun turut berputar. Dengan berputarnya generator dan terpenuhi persyaratan listriknya, maka generator akan menghasilkan tenaga listrik dengan kebutuhan yang diperlukan. Selanjutna dari generator disalurkan ke transformator untuk kemudian tegangan listrik yang diperoleh dapat disalurkan ke switch-yard untuk selanjutnya disambungkan ke jaringan listrik interkoneksi.
Laporan Kerja Praktek 22 Uap bekas turbin selanjutnya didinginkan dengan air pendingin agar mengembun dan menjadi kondensasi. Karena pembangkit listrik berasa didaerah pegunungan, untuk mendinginkan air dipakailah suatu cooling tower, sehingga nantinya air tersebut dapat dipergunakan kembali untuk mendinginkan uap bekas tersebut. Sehingga dapat kita lihat bahwa sistem pendinginan tersebut merupakan sistem tertutup dimana air hasil kondensasi, didinginkan dan kemudian dipergunakan kembali untuk mengkondensasikan uap bekas selanjutnya. Sehingga dalam proses tersebut tidak perlu mengambil air dari persediaan sungai atau danau, kecuali pada saat memulai pengoperasian pembangkit.
