View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk

(1)

i

ANALISIS EKSERGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI KAMOJANG UNIT 1-2-3 DENGAN PENAMBAHAN UNIT BARU

OPTIMASI UAP TERBUANG DARI VENT STRUCTURE MENGGUNAKAN METODE TERMODINAMIKA

SKRIPSI

Oleh:

FRANDHONI UTOMO K2513024

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA Oktober 2017

brought to you by CORE View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk

provided by Sebelas Maret Institutional Repository

(2)

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : Frandhoni Utomo

NIM : K2513024

Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin

Menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “ANALISIS EKSERGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI KAMOJANG UNIT 1- 2-3 DENGAN PENAMBAHAN UNIT BARU OPTIMASI UAP TERBUANG DARI VENT STRUCTURE MENGGUNAKAN METODE TERMODINAMIKA” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri.

Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.

Surakarta, 14 Oktober 2017 Yang membuat pernyataan,

Frandhoni Utomo

(3)

iii

ANALISIS EKSERGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI KAMOJANG UNIT 1-2-3 DENGAN PENAMBAHAN UNIT BARU

OPTIMASI UAP TERBUANG DARI VENT STRUCTURE MENGGUNAKAN METODE TERMODINAMIKA

Oleh:

FRANDHONI UTOMO K2513024

Skripsi

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA Oktober 2017

(4)

iv

PERSETUJUAN

NIM : K2513024

Judul Skripsi : Analisis Eksergi Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Kamojang Unit 1-2-3 dengan Penambahan Unit Baru Optimasi Uap Terbuang dari Vent Structure Menggunakan Metode Termodinamika

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji Skripsi Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Surakarta, Oktober 2017 Persetujuan Pembimbing

Dosen Pembimbing 1

Dr.Eng. Nugroho Agung Pambudi,M.Eng.

NIP. 198112302012121002

Dosen Pembimbing 2

Basori, S.Pd., M.Pd NIP. 197904202005011002

(5)

v

PENGESAHAN SKRIPSI

NIM : K2513024

Judul Skripsi : Analisis Eksergi Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Kamojang Unit 1-2-3 dengan Penambahan Unit Baru Optimasi Uap Terbuang dari Vent Structure Menggunakan Metode Termodinamika

Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta pada hari selasa tanggal 17 Oktober 2017 dengan hasil LULUS dan revisi maksimal 2 bulan. Skripsi telah direvisi dan mendapat persetujuan dari Tim Penguji.

Persetujuan hasil revisi oleh Tim Penguji:

Nama Penguji Tanda Tangan Tanggal Ketua : Budi Harjanto, S.T., M.Eng. ____________ _______

Sekretaris : Dr.Eng. Nyenyep Sriwardani, M.T. ____________ _______

Anggota I : Dr.Eng. Nugroho Agung Pambudi,M.Eng ____________ _______

Anggota II : Basori, S.Pd., M.Pd. ____________ _______

Skripsi disahkan oleh Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin pada, Hari :

Tanggal :

Mengesahkan

Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd NIP 196101241987021001

Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,

Dr Suharno, S.T., M.T.

NIP. 19706032006041001

(6)

vi MOTTO

“…Karena sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan”.

(QS. Al-Insyirah: 5-6)

“Teguhkan tekadmu untuk mengejar mimpi-mimpimu, hingga suara cemooh disekitarmu berubah menjadi tepuk tangan ”.

(Frandhoni Utomo)

“Bermimpilah setinggi langit, jika gagal kau akan dapatkan hasil setinggi gunung.

Namun mimpi itu harus direalisasikan untuk mendapatkan hasil setinggi langit, karena mimpi tanpa realisasi hanya akan menjadi halusinasi ”.

(Frandhoni Utomo)

(7)

vii

PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan untuk : Bapak dan Ibu

“Terima kasih atas semua do’a yang siang-malam dilantunkan untuk kesuksesan anakmu ini. Terima kasih atas setiap tetes keringat yang telah keluar untuk menghidupiku sampai pada detik ini. Berjuta rasa terima kasih rasanya tak akan sanggup membayarkan setiap tetes keringat. Berjuta rasa maaf pun rasanya tak akan sanggup ,membayarkan setiap tetes air mata yang jatuh karnaku. namun asaku masih tetap terjaga untuk selalu berbakti dan membahagiakan kalian.”

Dosen Pembimbing : Dr.Eng. Nugroho Agung Pambudi dan Basori,M.Pd.

“Terima kasih untuk Bapak-bapak Dosen Pembimbing yang senantiasa menyisihkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk membimbing dan memberikan masukan, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

Tim Geothermal: Nova Dany Setyawan

“Terima kasih untuk rekan penelitian skripsi yang telah membantu dengan penuh keikhlasan, semangat dan motivasi serta dedikasi tinggi sehingga skripsi ini bisa terselesaikan.

Keluarga Besar Pendidikan Teknik Mesin 2013

“Terima kasih atas segala kebersamaan dan cerita hidup yang telah dilalui bersama selama masa studi. Terima kasih atas dukungan dan kerja samanya.

Semoga kita semua sukses di dunia dan di akhirat, Aamiin.”

TIM KKN UNS 2016 Desa Selorejo-Tegalweru Kec. Dau, Malang

“Terima kasih atas doa dan dukungan yang selalu diberikan, terimakasih sahabat sekaligus keluarga terbaik, Lancar Dunia-Akhirat untuk kalian semua”

(8)

viii ABSTRAK

Frandhoni Utomo. K2513024. ANALISIS EKSERGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI KAMOJANG UNIT 1-2-3 DENGAN PENAMBAHAN UNIT BARU OPTIMASI UAP TERBUANG DARI VENT STRUCTURE MENGGUNAKAN METODE TERMODINAMIKA. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Oktober 2017.

Penelitian ini bertujuan untuk (1) menghitung efisiensi hukum pertama termodinamika Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Kamojang Unit 1- 2-3; (2) menghitung efisiensi hukum kedua termodinamika PLTP Kamojang Unit 1-2-3; (3) menghitung efisiensi hukum pertama termodinamika pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang; (4) menghitung efisiensi hukum kedua termodinamika pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang.

Penelitian ini menggunakan metode penelitian kuantitatif. Perhitungan energi dan eksergi dilakukan menggunakan perangkat lunak Engineering Equation Solver (EES).

Hasil penelitian menujukkan bahwa: (1) Efisiensi hukum pertama termodinamika pada unit 1, 2, dan 3 berturut-turut adalah 25,42%, 23,20%, dan 23,21%; (2) Efisiensi hukum kedua termodinamika pada unit 1, 2, dan 3 berturut-turut adalah 37,397%, 34,313%, dan 34,099%; (3) ) Efisiensi hukum pertama termodinamika pada pembangkit baru adalah 23,20%; (4) ) Efisiensi hukum kedua termodinamika pada pembangkit unit baru adalah 33,52%. Berdasarkan perhitungan tersebut, pembangkit unit baru memungkinkan untuk dibangun sebagai langkah optimasi kinerja keseluruhan sistem dan meningkatkan daya listrik yang dihasilkan PLTP.

Kata kunci: EES, eksergi, energi, Kamojang, Optimasi.

(9)

ix ABSTRACT

Frandhoni Utomo. K2513024. EXERGY ANALISYS OF KAMOJANG GEOTHERMAL POWER PLANT EXISTING UNIT 1-2-3 AND ADDING NEW POWER PLANT UNIT AS AN OPTIMIZATION OF WASTE STEAM FROM VENT STRUCTURE USING THERMODYNAMICS METHOD.

Thesis, Surakarta: Teacher Training and Education Faculty, Sebelas Maret University, October 2017.

This research aims to (1) calculate the first law thermodynamics of kamojang geothermal power plant unit 1-2-3; (2 calculate the second law thermodynamics of kamojang geothermal power plant unit 1-2-3; (3) calculate the first law thermodynamics of new unit kamojang geothermal power plant; (4) calculate the second law thermodynamics of new unit kamojang geothermal power plant.

This research uses quantitative method. The calculation of energy and exergy using Engineering Equation Solver (EES) software.

The results showed that: (1) The first law efficiency of existing power plant unit 1, 2, and is 25,42%, 23,20%, and 23,21% respectively; (2) The second law efficiency of existing power plant unit 1, 2, and 3 is 37,397%, 34,313%, and 34,099%;

respectively; (3) ) The first law efficiency of new power plant unit is 23,20%; (4) The second law efficiency of new power plant unit is 33,52%.According to those calculation, the new power plant unit is able to build to optimized system performance and power output of the power plant.

Keywords: EES, energy, exergy, kamojang, optimization.

(10)

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atelah memberikan rahmat dan karunia-Nya berupa ilmu, inspirasi, kesehatan dan keselamatan. Atas kehendak-Nya peneliti dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “ANALISIS EKSERGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI KAMOJANG UNIT 1-2-3 DENGAN PENAMBAHAN UNIT BARU OPTIMASI UAP TERBUANG DARI VENT STRUCTURE MENGGUNAKAN METODE TERMODINAMIKA”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, peneliti menyampaikan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. H. Ravik Karsidi, M.S. selaku Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Dr. Suharno, S.T., M.T selaku Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin FKIP UNS.

4. Dr. Eng. Nugroho Agung Pambudi, M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I, yang selalu memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

5. Basori, S.Pd., M.Pd. selaku Dosen Pembimbing II, yang selalu memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

6. Manajemen PT Indonesia Power yang telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian, serta seluruh karyawan yang telah membantu proses penelitian.

7. Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral maupun material.

(11)

xi

8. Teman-teman seperjuangan di Pendidikan Teknik Mesin 2013 yang telah banyak memberikan banyak konstribusi sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini.

9. Teman-teman KKN UNS 2016 Desa Selorejo-Tegalweru, Kecamatan Dau, Kabupaten Malang yang telah banyak berbagi pengalaman, dukungan serta doa sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.

Peneliti menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna dan hal ini antara lain karena keterbatasan peneliti. Meskipun demikian, peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca, dan peneliti terbuka untuk menerima kritik dan saran yang bersifat konstruktif dari semua pihak.

Surakarta, 17 Oktober 2017

Peneliti,

(12)

xii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERNYATAAN ... ii

HALAMAN PENGAJUAN ... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

HALAMAN MOTTO ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN... vii

HALAMAN ABSTRAK ... viii

HALAMAN ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1

B. Identifikasi Masalah ... 3

C. Pembatasan Masalah ... 4

D. Rumusan Masalah ... 4

E. Tujuan Penelitian ... 5

F. Manfaat Penelitian ... 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS A. Kajian Pustaka ... 6

B. Kerangka Berpikir ... 14

C. Hipotesis ... 16

BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 17

B. Desain Penelitian ... 17

C. Populasi dan Sampel ... 19

(13)

D. Teknik Pengambilan Sampel ... 20

E. Teknik Pengumpulan Data ... 21

F. Teknik Analisis Data ... 22

G. Prosedur Penelitian ... 22

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data ... 24

B. Pembahasan Hasil Penelitian ... 32

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan ... 58

B. Implikasi ... 59

C. Saran ... 60

DAFTAR PUSTAKA ... 61

LAMPIRAN ... 63

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Reservoir Panas Bumi di Indonesia ... 6

4.1. Hasil Perhitungan Laju Energi PLTP Kamojang Unit 1-2-3 ... 27

4.2. Tabel Perhitungan Energi Pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang ... 29

4.3. Hasil perhitungan eksergi pada setiap state PLTP Kamojang Unit 1-2-3 ... 30

4.4. Hasil perhitungan irreversibilitas dan efisiensi eksergi tiap komponen PLTP Kamojang Unit 1-2-3 ... 31

4.5 Hasil perhitungan eksergi pada tiap state pembangkit unit baru PLTP Kamojang ... 31

4.6. Hasil perhitungan irreversibilitas dan efisiensi eksergi Pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang ... 32

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Flow Diagram PLTP Kamojang ... 9

2.2. Diagram T-S (Temperatur-Entropi) ... 11

2.3. Alur Kerangka Berfikir ... 16

3.1. Skema Sistem Pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang ... 18

3.2. Prosedur Penelitian ... 23

4.1. Desain Pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang ... 25

4.2. Grafik Laju Energi Pembangkit Unit 1 PLTP Kamojang ... 33

4.3. Grafik Laju Energi Pembangkit Unit 2 PLTP Kamojang ... 35

4.4.Grafik Laju Energi Pembangkit Unit 3 PLTP Kamojang ... 36

4.5. Grafik Efisiensi Hukum Pertama PLTP Kamojang Unit 1-2-3 ... 38

4.6. Grafik Laju Energi Pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang ... 39

4.7 Grafik Laju Eksergi Pembangkit Unit 1 PLTP Kamojang... 41

4.8 Diagram Grassmann PLTP Kamojang Unit 1 ... 43

4.9 Grafik Efisiensi Eksergetik PLTP Kamojang Unit 1 ... 44

4.10 Grafik Laju Eksergi PLTP Kamojang Unit 2 ... 45

4.13 Grafik Laju Eksergi Pembangkit Unit 3 PLTP Kamojang... 49

4.16 Grafik Efisiensi Hukum Kedua PLTP Kamojang Unit 1-2-3 ... 53

4.17 Diagram Grassmann Pembangkit Unit Baru PLTP Kamojang ... 56

4.18 Grafik Efisiensi Eksergetik Pembangkit Unit Baru ... 57

(16)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Data Digunakan Unit 1... 63

2. Data Digunakan Unit 2... 64

3. Data Digunakan Unit 3 ... 65

4.Data Digunakan Unit Baru ... 66

5. Pehitungan EES Unit 1... 67

6. Perhitungan EES Unit 2 ... 73

7. Perhitungan EES Unit 3 ... 79

8. Perhitungan EES Unir Baru ... 85

9.Heat and Mass Balance Diagram Unit 2 dan 3 PLTP Kamojang ... 91

10. Logsheet Sistem Uap dan Turbin Unit 2 ... 92

11. Logsheet Sistem Uap dan Turbin Unit 3 ... 93

12. Logsheet Sistem Pendingin Unit 2 ... 94

13. Logsheet Sistem Pendingin Unit 3 ... 95

14. Logsheet Sistem Primary dan Secondary Unit 2 ... 96

15. Logsheet Sistem Primary dan Secondary Unit 3 ... 97

16. Surat Keputusan Izin Menyusun Skripsi ... 98

17. Surat Permohonan Izin Penelitian ... 99

18. Surat Keterangan Melaksanakan Penelitian ... 100

19. Daftar Peserta Seminar Proposal Skripsi ... 101