LAPORAN AKHIR
(PROGRAM DOCUMENT)
PEREKAYASAAN TEKNOLOGI PLTP SKALA KECIL
BALAI BESAR TEKNOLOGI KONVERSI ENERGI
BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI
2016
Kata Pengantar
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, sehubungan dengan berakhirnya kegiatan DIPA tahun anggaran 2016. Kami telah menyelesaikan laporan akhir tahunan kegiatan Pengkajian dan Penerapan Teknologi Panas Bumi, dengan masih memprioritaskan pada kegiatan Pengkajian dan Penerapan Teknologi Pemanfaatan Energi Panas Bumi untuk Pembangkit Listrik Skala Kecil. Adapun pagu dana untuk pelaksanaan kegiatan ini pada tahun anggaran 2016 adalah Rp 5.746.400.000,- dengan penyerapan dana mencapai Rp. 5.556.905.000,- atau 96.70 %.
Pada tahun anggaran 2016 ini dilaporkan beberapa hasil akhir kegiatan , yaitu berdasarkan sub-kegiatan di ketiga lokasi pengujian PLTP yang berbeda: 1) Pilot Plant PLTP Condensing Turbine 3 MW di Kamojang; 2) Pilot Plant PLTP Binary Cycle 100 kW di Wayang Windu; 3) Pilot Plant PLTP Binary Cycle 500 kW di Lahendong.
Kami telah berusaha secara maksimal menyusun laporan akhir ini sesempurna mungkin, namun kami menyadari bahwa masih ada kekurangan secara materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu kami menunggu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak, demi kesempurnaan laporan akhir ini.
Akhirnya, kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan laporan akhir kegiatan ini.
Jakarta, Januari 2017
ii DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ... I DAFTAR ISI ... II DAFTAR TABEL ... III DAFTAR GAMBAR ... IV EXECUTIVE SUMMARY ... VI BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG DAN URGENSI PERMASALAHAN ... 1
BAB II TUJUAN DAN SASARAN ... 3 2.1 TUJUAN KEGIATAN ... 3 2.2 SASARAN KEGIATAN ... 4 BAB III KEGIATAN PROGRAM ... 7 3.1. OUTCOME ... 7 3.2. STATUS TEKNOLOGI ... 7 3.3. PELAKSANAAN ANGGARAN 2016 ... 14 3.4. PELAKSANAAN KEGIATAN ... 19
3.5. KONTRIBUSI TERHADAP PENCAPAIAN KINERJA ... 23
BAB IV HASIL KEGIATAN PROGRAM DAN PEMBAHASAN ... 24
4.1 PENGUJIAN KINERJA PILOT PLANT PLTP 3 MW DI KAMOJANG ... 25
4.1.1 Persiapan Pengujian ... 25 4.1.2 Pelaksanaan Pengujian ... 25 4.1.2.1 Pengujian (Rolling Turbine‐Generator) Tanpa Beban ... 25 4.1.2.2 Pengujian (Rolling Turbin‐Generator) dengan Menggunakan Dummy Load 500 kW ... 29 4.1.2.2.1 Pengamatan Vibrasi selama Pengujian ... 30 4.1.2.3 Persiapan Sinkronisasi dengan Grid PLN ... 34
4.2 MAINTENANCE PLTP BINARY CYCLE 100 KW ... 37
4.2.1 PERAWATAN SUB‐SISTEM BRINE SUPPLY ... 37
4.2.2 PERAWATAN SUB‐SISTEM MODULAR BINARY CYCLE ... 42
4.2.3 PERAWATAN SUB‐SISTEM AIR COOLER ... 48
4.2.4 PERAWATAN SUB‐SISTEM ELECTRICAL, INSTRUMENTATION DAN CONTROL ... 51
4.2.5 PERAWATAN LAIN‐LAIN ... 53
4.3 PENGUJIAN PLTP BINARY CYCLE 500 KW LAHENDONG ... 58
4.3.1 Konstruksi dan Instalasi ... 59 4.3.2 Hydrostatic Test ... 60 4.3.3 Pre‐Commissioning ... 61 4.3.4 Commissioning ... 62 BAB V REKOMENDASI ... 65 BAB VII REFERENSI ... 68 BAB VII FORM A & FORM B ... 69
iii
DAFTAR TABEL
TABEL 1: OUTPUT 2016 PER WBS/TAHUN ... 5
TABEL 2: TARGET KEGIATAN TAHUN 2015-2019 ... 7
TABEL 3: PERENCANAAN/JADWAL ANGGARAN (FINANCIAL PLANNING)(DALAM RIBUAN RUPIAH) ... 14
TABEL 4: REALISASI ANGGARAN 2016 PER TRIWULAN 1 (DALAM RIBUAN RUPIAH) ... 15
TABEL 5: REALISASI ANGGARAN 2016 PER TRIWULAN 2 (DALAM RIBUAN RUPIAH) ... 16
TABEL 6: REALISASI ANGGARAN 2016 PER TRIWULAN 3 (DALAM RIBUAN RUPIAH) ... 17
TABEL 7: REALISASI ANGGARAN 2016 PER TRIWULAN 4 (DALAM RIBUAN RUPIAH) ... 18
TABEL 8: REALISASI PELEKASANAAN TRIWULAN 1 ... 19
TABEL 9: REALISASI PELEKASANAAN TRIWULAN 2 ... 20
TABEL 10: REALISASI PELEKASANAAN TRIWULAN 3 ... 21
TABEL 11: REALISASI PELEKASANAAN TRIWULAN 4 ... 22
TABEL 12: HASIL PELAKSANAAN KEGIATAN/SUB KEGIATAN TAHUN ANGGARAN 2015 ... 23
TABEL 13: HASIL BUMP TEST TURBINE-GENERATOR SYSTEM ... 27
TABEL 11: LEVEL GETARAN (TANPA BEBAN & DENGAN DUMMY LOAD 500 KW) ... 32
iv
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 1: STRUKTUR ORGANISASI PROGRAM PENGEMBANGAN PLTPSKALA KECIL ... 5
GAMBAR 2: SKEMA DIAGRAM PLTP CONDENSING TURBINE ... 8
GAMBAR 3: SKEMA DIAGRAM PLTPBINARY CYCLE ... 12
GAMBAR 4: HASIL AKHIR RATA-RATA PENGUKURAN ALIGNMENT SPACER (TURBIN-GEARBOX) ... 26
GAMBAR 5: BY-PASS VALVE YANG RUSAK ... 27
GAMBAR 6: HASIL AKHIR RATA-RATA PENGUKURAN ALIGNMENT SHORTFLEX (GEARBOX -GENERATOR) ... 28
GAMBAR 7: KONFIGURASI PENGUKURAN VIBRASI PADA RUMAH BEARING ... 30
GAMBAR 8: TITIK PENGUKURAN VIBRASI ... 31
GAMBAR 9: LEVEL GETARAN (TANPA BEBAN & DENGAN DUMMY LOAD 500 KW),SENSOR T1V ... 32
GAMBAR 10: LEVEL GETARAN (TANPA BEBAN & DENGAN DUMMY LOAD 500 KW),SENSOR G1A 33 GAMBAR 11: SPEKTRUM GETARAN,SENSOR T1V ... 33
GAMBAR 12: SPEKTRUM GETARAN,SENSOR G1A... 33
GAMBAR 13: DIAGRAM ALUR SINKRONISASI DENGAN PLN ... 35
GAMBAR 14: PEMBERSIHAN KERAK/DEPOSIT PADA ROTOR DAN STATOR ... 36
GAMBAR 15: KONDISI PIPA TAPPING BRINE SEBELUM PENGECATAN DAN ISOLASI ... 38
GAMBAR 16: KONDISI PIPA BRINE SEBELUM PENGECATAN ... 38
GAMBAR 17: PENGECATAN PIPA BRINE ... 38
GAMBAR 18: PENGECATAN PIPA BRINE MASUK MODULAR ... 39
GAMBAR 19: KONDISI JALUR PIPA BRINE SETELAH PENGECATAN DAN ISOLASI ... 39
GAMBAR 20: DIAGRAM PRESSURETEST... 40
GAMBAR 21: PERSIAPAN PENGUJIAN KEBOCORAN ... 41
GAMBAR 22: PROSES PENGUJIAN PIPA BRINE ... 41
GAMBAR 23: HASIL TEST PRESSURE PIPE BRINE KE SLILINCER (11.2 BAR) ... 42
GAMBAR 24: HASIL TEST PRESSURE PIPE BRINE KE SLILINCER (16.5 BAR) ... 42
GAMBAR 25: PEMERIKSAAN KONDISI GENERATOR ... 43
GAMBAR 26: PEMERIKSAAN KONDISI COOLER TURBIN ... 43
GAMBAR 27: PEMERIKSAAN KONDISI BLADE TURBIN ... 44
GAMBAR 28: PEMERIKSAAN KONDISI GEAR BOX TURBIN ... 44
GAMBAR 29: PROSES PENGECATAN TURBIN‐GENERATOR ... 45
GAMBAR 30: KONDISI TURBIN-GENERATOR SETELAH PENGECATAN ... 45
GAMBAR 31: PENYETELAN KEMBALI ALIGNMENT TURBIN ... 45
GAMBAR 32: PENYETELAN KEMBALI VALVE MODULAR PLTPBINARY CYCLE 100 KW ... 47
GAMBAR 33: PENYETELAN KONDISI WALKWAY MODULAR SETELAH PENGECATAN ... 47
GAMBAR 34: PENYETELAN PEMBERIAN GREASE PADA RODA GIGI ... 48
GAMBAR 35: KONDISI RODA GIGI SETELAH PERAWATAN ... 48
GAMBAR 36: PENAMBAHAN HANDRAIL PADA AIR COOLER ... 49
GAMBAR 37: KONDISI AIR COOLER SETELAH PENAMBAHAN HANDRAIL ... 49
GAMBAR 38: PEMERIKSAAN BAUT AIR COOLER ... 50
GAMBAR 39: KONDISI BAUT SEBELUM DILAKUKAN PENGECATAN ... 50
GAMBAR 40: PROSES PENGECATAN DENGAN MENGGUNAKAN ANTI KARAT ... 51
GAMBAR 41: PEMASANGAN KEMBALI KABEL POWER FEED PUMP ... 52
GAMBAR 42: PEMASANGAN KEMBALI KONEKSI KABEL LAMPU ... 52
GAMBAR 43: PEMASANGAN KEMBALI INSTRUMENTASI YANG RUSAK ... 53
GAMBAR 44: MEMPERBAIKI PINTU PANEL CONTROL YANG RUSAK ... 53
GAMBAR 45: CONTROL ROOM SEBELUM DIBERSIHKAN ... 54
GAMBAR 46: CONTROL ROOM SESUDAH DIBERSIHKAN ... 54
GAMBAR 47: PENGELASAN TRALIS KONTAINER ... 55
GAMBAR 48: JENDELA CONTROL ROOM SETELAH DIBERI TERALIS ... 55
GAMBAR 49: KONDISI KONTAINER SEBELUM DICAT ... 56
GAMBAR 50: KONDISI KONTAINER SESUDAH DICAT ... 56
GAMBAR 50: OFFICE ROOM SEBELUM DIBERSIHKAN ... 57
GAMBAR 52: OFFICE ROOM SESUDAH DIBERSIHKAN ... 57
v
GAMBAR 54: KONDISI SEBELUM PENGECATAN ANTI KARAT GENSET SESUDAH DIBERSIHKAN ... 58
GAMBAR 55: KONDISI SETELAH PENGECATAN ANTI KARAT ... 58
GAMBAR 56: LAYOUT PEMBANGKIT PLTPBINARY CYCLE 500 KW ... 59
GAMBAR 57: INSTALASI PLTPBINARY CYCLE 500 KW ... 60
GAMBAR 58: UJI HIDROSTATIK PLTPBINARY CYCLE 500 KW ... 61
GAMBAR 59: PRE-COMMISSIONING PLTPBINARY CYCLE 500 KW ... 62
GAMBAR 60: PENGUJIAN PLTPBINARY CYCLE 500 KW ... 63
GAMBAR 61: PENGGANTIAN BATTERY DI ELECTRICAL CONTROL VALVE ... 63
GAMBAR 62: PENGETESAN INVERTER ... 64
vi
Executive Summary
Indonesia mempunyai potensi sumberdaya energi panas bumi lebih dari 29.000 MW yang tersebar mengikuti jalur vulkanik mulai dari pulau Sumatra, Jawa, Bali, NTT, Sulawesi dan Maluku. Sampai dengan saat ini baru 1.533,5 MW (5%) yang telah dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik, atau hanya sekitar 1% dari total energy mix di Indonesia.
Dalam rangka mempercepat pemanfaatan energi panas bumi di Indonesia, BPPT sesuai dengan perannya melakukan pengembangan PLTP Skala Kecil melalui tahapan penyusunan engineering design sistem pembangkit dan seluruh komponen-komponennya, dimana seluruh proses EPC sampai dengan manufaktur komponen pembangkit dilakukan oleh industri dalam negeri. Pengembangan PLTP ini akan mampu mengembangkan industri pembangkit di dalam negeri seperti misalnya pekerjaan engineering design, industri manufaktur turbin. heat exchanger, termasuk akan memberikan multiplier effect dalam pengembangan industri komponen pada UKM.
Di dalam Peraturan Presiden No. 5 tahun 2010 tentang Rencana Program Jangka Menengah Nasional (RPJMN) 2010 – 2014, dan Peraturan Presiden No. 2 tahun 2015 tentang Rencana Program Jangka Menengah Nasional (RPJMN) 2015 – 2019, Pengembangan Teknologi PLTP Skala Kecil di BPPT merupakan program prioritas nasional dengan 2 kegiatan utama, yaitu:
1. Pengembangan PLTP binary cycle dengan kapasitas 100 kW dan 500 kW; dan 2. Pengembangan PLTP teknologi condensing turbine dengan kapasitas 3 dan 5 MW. Pada tahun anggaran 2016 ini, kegiatan yang telah dilakukan dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu berdasarkan sub-kegiatan di ketiga lokasi pengujian PLTP yang berbeda:
1. Pengujian kinerja pilot plant PLTP 3 MW di Kamojang, capaian meliputi:
Modifikasi sistem oli pendingin turbin dengan merancang ulang sistem
perpipaannya dan mengganti unit main oil pump untuk mendapatkan tekanan oli yg mampu bekerja dengan baik.
Telah dilakukan 4 kali turbine rolling (pengujian turbin), dan terjadi vibrasi yang
mengakibatkan trip. Untuk itu telah dilakukan pengukuran kondisi vibrasi dengan peralatan vibration analyser, yang dipasang pada bearing di turbine-generator. Selain itu telah dilakukan pula bump test untuk mengetahui frekuensi pribadi turbin, gearbox dan generator. Perbaikan vibrasi telah dilakukan dengan merubah clearance pada bearing, serta menghindari putaran di rpm terjadinya frekuensi pribadi.
Pemeriksaan kondisi generator dimulai dengan melakukan re-alignment
generator, cek kebocoran oli, cek auxiliary wending stator, serta melakukan short circuit dan open circuit test.
vii
Pada bulan Juli 2016, pilot plant ini telah berhasil diuji untuk menghasilkan listrik
dengan menggunakan dummy load sebesar 500 kW.
Pada saat akan dilakukan uji sinkronisasi ke jaringan 20 kV PT. PLN, terjadi
vibrasi pada turbin. Dari hasil investigasi, terdapat banyak kerak silika yang menempel di dalam rotor dan stator turbin, terutama di stage ke-4, 5 dan 6. Untuk itu telah dilakukan pembongkaran turbin untuk pembersihan kerak silika tersebut.
Pilot plant PLTP 3 MW siap untuk diuji sinkronisasi ke jaringan 20 kV.
Perjanjian Kerjasama antara BPPT dengan PT. Pertamina Geothermal Energy
tentang “Penelitian PLTP Skala Kecil 3 MW di Kamojang” yang berakhir pada tanggal 31 Desember 2016 telah diperpanjang sampai dengan 31 Desember 2017.
1. Pengujian kinerja pilot plant PLTP Binary Cycle 100 kW di Wayang Windu, capaian meliputi:
Setelah lama tidak dapat dioperasikan karena kondisi PLTP Wayang Windu yang
tidak dapat menghasilkan brine, memasuki tahun 2016 ini telah dilakukan inspeksi terhadap seluruh peralatan sebagai tahap persiapan pengujian.
Dari inspeksi diketahui bahwa seluruh peralatan perlu dilakukan
perawatan/maintenance untuk memastikan seluruh sistem dalam kondisi baik dan dapat berfungsi dengan baik. Individual test terhadap peralatan elektrikal dan instrumentasi juga telah diselesaikan.
Selain itu telah disiapkan pula dokumen HIRA (Hazard Identification and Risk
Assessment) terhadap SOP pengoperasian PLTP binary cycle ini, serta fluida kerja n-pentane handling.
Perjanjian Kerjasama antara BPPT dengan Star Energy Geothermal Ltd. tentang
“Pengembangan Teknologi PLTP Binary Cycle 100 kW di Wayang Windu” yang berakhir pada tanggal 31 Desember 2016 telah diperpanjang sampai dengan 31 Desember 2018.
1. Pilot Plant PLTP Binary Cycle 500 kW di Lahendong, capaian meliputi:
Pada bulan Januari 2016 unit ORC 500 kW, primary heat exchanger dan dry
cooler telah tiba di Lahendong, konstruksi dan instalasi dimulai.
Konstruksi dan instalasi seluruh sistem PLTP binary cycle 500 kW telah
diselesaikan di bulan September 2016.
Selanjutnya dilakukan pre-commissioning, yaitu pekerjaan hot flushing di brine
supply cycle dan cold flushing di cooling system cycle. Pada saat dilakukan hot flushing di brine supply cycle terjadi kebocoran di flange primary heat exchanger. Untuk itu penggantian seluruh gasket harus dilakukan.
Uji pengoperasian telah dilakukan sebanyak 3 kali untuk jangka waktu yang tidak
viii
Pada saat akan dilakukan pengujian jangka panjang, bearing generator
mengalami masalah sehingga pengujian dihentikan. Saat ini sedang dilakukan analisa kerusakan bearing tersebut.
1
BAB I
Pendahuluan
1.1 LATAR BELAKANG DAN URGENSI PERMASALAHAN
Indonesia mempunyai potensi sumberdaya energi panas bumi lebih dari 29.000 MW yang tersebar mengikuti jalur vulkanik mulai dari pulau Sumatra, Jawa, Bali, NTT, Sulawesi dan Maluku. Sampai dengan saat ini baru 1.533,5 MW (5%) yang telah dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik, atau hanya sekitar 1% dari total energy mix di Indonesia., dan seluruh PLTP tersebut menggunakan teknologi asing.
Selain itu, sebagian besar lapangan panas bumi di Indonesia menghasilkan water dominated fluids, akan tetapi pemanfaatan air panas buangan (brine) untuk pembangkit listrik sama sekali belum diterapkan. Indonesia mempunyai potensi brine yang sangat besar.
Di Indonesia Bagian Timur seperti provinsi NTB, NTT, Maluku, Maluku Utara dan daerah terpencil lain, walaupun sumber panas buminya sangat melimpah, saat ini sumber energi listrik di daerah-daerah tersebut masih didominasi oleh pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD).
Di dalam program percepatan pembangunan pembangkit listrik 35.000 MW, terdapat 43 lokasi baru lapangan panas bumi yang sangat potensial sebagai market PLTP skala kecil. Saat ini, kebutuhan listrik untuk pengeboran dan utilitasnya menggunakan PLTD.
Pemanfaatan potensi energi panas bumi skala kecil yang jumlahnya banyak terutama di Indonesia Bagian Timur ini sangat diperlukan dan mendesak untuk segera dilakukan, terutama dalam rangka program diversifikasi energi dan pemanfaatan energi lokal (indigenous energy) yang sebesar-besarnya, serta program substitusi PLTD untuk menekan subsidi listrik oleh Pemerintah. Tetapi, di Indonesia saat ini belum tersedia teknologi yang siap pakai dan proven untuk PLTP skala kecil.
2
Menurut hasil studi awal oleh Kementerian Ristek tahun 2009 yang dilakukan di 4 provinsi di Indonesia bagian timur yaitu NTB, NTT, Maluku, dan Maluku Utara, terdapat lebih dari 200 MW PLTD dengan unit kapasitas pembangkitan yang relatif kecil (< 5 MW) karena memang demand di daerah tersebut juga kecil. Pemanfaatan energi panas bumi (PLTP) skala kecil untuk menggantikan PLTD yang ada sangat mendesak untuk segera dilakukan karena subsidi listrik saat ini sangat membebani Pemerintah.
Akan tetapi, pembangunan PLTP skala kecil, apalagi di daerah terpencil, tidak diminati oleh investor swasta, sehingga pengembangan PLTP skala kecil menjadi tanggung jawab Pemerintah. Oleh karena itu, BPPT sebagai bagian dari Pemerintah di sektor pengembangan teknologi perlu mengambil inisiatif pengembangan teknologi PLTP skala kecil dengan menggunakan komponen dalam negeri secara maksimal, sehingga industri ketenagalistrikan di dalam negeri, termasuk industri komponen oleh UKM, dapat berkembang.
Penguasaan teknologi PLTP skala kecil ini mendesak untuk direalisasikan karena calon pihak pengguna (PLN, pemerintah daerah, pengembang panas bumi, dll.) meminta adanya bukti bahwa PLTP tersebut mampu beroperasi dengan baik. Hal ini sangat penting untuk memberikan performance guarantee dalam pengembangan selanjutnya.
Target dari kegiatan Tahun Anggaran 2016 adalah :
Diketahuinya kinerja pilot plant PLTP 3 MW di Kamojang dalam menghasilkan listrik yang terkoneksi ke jaringan 20 kV PT. PLN. Diketahuimya kinerja pilot plant PLTP Binary Cycle 100 kW di
Wayang Windu dalam menghasilkan listrik dengan dummy load. Diselesaikannya pembangunan dan dimulainya commissioning pilot
plant PLTP Binary Cycle 500 kW bersama GFZ di lapangan panas bumi Lahendong.
3
BAB II
Tujuan dan Sasaran
2.1 TUJUAN KEGIATAN
Mengembangkan teknologi PLTP skala kecil, dimana seluruh proses EPC (engineering, procurement & construction) sampai dengan manufaktur komponen pembangkit dilakukan oleh industri dalam negeri, dalam rangka mensubstitusi penggunaan BBM dan berkontribusi dalam program peningkatan elektrifikasi oleh Pemerintah.
Tujuan akhir dari seluruh rangkaian kegiatan hingga tahun 2019 adalah penguasaan teknologi PLTP skala kecil untuk mewujudkan ketahanan energi nasional dan kemandirian bangsa melalui inovasi dan layanan teknologi.
Teknologi yang sedang dikembangkan adalah sbb: a. PLTP Condensing Turbine Kapasitas 3 MW.
Pilot plant telah dibangun di lapangan panas bumi Kamojang, Jawa Barat, tahun 2012 bekerjasama dengan PT. Pertamina Geothermal Energy dan Kementerian Kehutanan.
Turbine island 3 MW ini merupakan hasil reverse engineering. Saat ini sedang dilakukan pengujian kinerja PLTP 3 MW.
b. PLTP Binary Cycle Kapasitas 100 kW
Pilot plant telah dibangun di lapangan panas bumi Wayang Windu, Jawa Barat, tahun 2013 bekerjasama dengan Star Energy Geothermal Ltd.
c. PLTP Binary Cycle Kapasitas 500 kW
Proven binary cycle plant (ORC) teknologi oleh Dürr Cyplan Jerman yang telah diuji di Jerman, dan akan dibangun di lapangan panas bumi Lahendong, Sulawesi Utara, tahun 2016. Ini merupakan
4
kerjasama antara BPPT dan PT. PGE dengan GFZ (Geosciences Research Center) di Jerman.
Demo plant ini akan menjadi sarana penelitian/pembelajaran tentang proven teknologi PLTP binary cycle.
2.2 SASARAN KEGIATAN
a. Dikuasainya teknologi PLTP skala kecil (teknologi PLTP condensing pressure dan binary cycle) oleh SDM dan industri dalam negeri, sehingga mampu mencapai TKDN secara maksimal (diatas 60%) pada tahun 2019. b. Dikeluarkannya rekomendasi kepada Pemerintah (Kementerian ESDM dan
Perindustrian) tentang kebijakan pengembangan PLTP skala kecil dari aspek teknologi dan keekonomian, terutama dalam rangka substitusi dan penghematan BBM untuk berkontribusi dalam program peningkatan elektrifikasi oleh Pemerintah, serta mewujudkan ketahanan energi nasional dan kemandirian bangsa.
Sasaran Tahunan dihubungkan dengan peningkatan kapasitas inovasi dan teknologi khususnya daya saing sektor produksi. Sasaran Tahun 2016 adalah sbb:
- PLTP CT 3 MW : Diperolehnya SLO (Sertifikat Laik Operasi). - PLTP BC 100 kW : Diselesaikannya pengujian kinerja.
- PLTP BC 500 kW : Diselesaikannya commissioning.
Untuk melaksanakan tujuan kegiatan tahun 2016 ini telah dibentuk struktur organisasi program. Struktur organisasi program dari kegiatan ini dipimpin oleh Kepala Program, dibantu oleh Program Manager berserta 2 Asistant for Scheduling dan for Estimation, dan oleh Chief Engineer berserta 1 assistant for Qualty Assurance and Control Struktur organisasi program di topang oleh 4 WBS, yaitu; WBS PB100 Technology Transfer, Legal & Policy, WBS PB200 System Integration Engineering, WBS PB300 Mechanical System Engineering, WBS PB400 Electrical
5
Engineering & Instrument&Control System, dan Civil Engineering. Bagan dari struktur organisasi program tersebut dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini.
Gambar 1: Struktur organisasi program Pengembangan PLTP Skala Kecil Output kegiatan tahun 2016 yang diuraikan dalam bentuk kontribusi WBS terhadap program dapat dilihat pada tabel 1 dibawah ini:
Tabel 1: Output 2016 per WBS/tahun
Nama WBS Kontribusi terhadap Program Output
PB 100
Kajian & analisa
sumber/karakteristik fluida panas bumi.
Pemilihan lokasi lapangan panas bumi;
pengajuan sertifikasi laik operasi ke Kementerian ESDM; pengajuan HaKI menjalin kerjasama • Dokumen sertifikasi Peralatan PLTP • Dokumen kajian industrialisasi PLTP Binary Cycle • Dokumen studi potensi dan prospek PLTP Binary Cycle • Dokumen MoU
6 pelaksanaan HSE
PB 200
Thermodynamic analysis, engineering design dan sistem integrasi PLTP skala kecil
pengujian, monitoring dan evaluasi kinerja pengoperasian PLTP • Dokumen hasil pengujian PLTP 3 MW. • Dokumen hasil pengujian PLTP BC 100 kW, dan PLTP BC 500kW (Kerjasama dg GFZ). • Dokumen Engineering Design PLTP PB 300
Engineering design & review design komponen mekanikal PLTP Skala Kecil,
pengujian, monitoring dan evaluasi kinerja komponen mekanikal PLTP
• Dokumen hasil pengujian kinerja turbin. • Dokumen hasil pengujian kinerja komponen mekanikal lain spt condenser, jet ejector, heat exchangers. • Dokumen Engineering Design PLTP PB 400
Engineering design & review design komponen elektrikal dan sistem konstrol PLTP Skala Kecil
pengujian, monitoring dan evaluasi kinerja komponen elektrikal dan sistem kontrol PLTP
Engineering design & review design konstruksi sipil PLTP Skala Kecil
• Dokumen hasil pengujian elektrikal (kinerja generator, koneksi ke jaringan 20kV, MCC, dll.), sistem kontrol, dll. • Dokumen Engineering Design PLTP
7
BAB III
Kegiatan Program
3.1. OUTCOME
Outcome akhir dari kegiatan ini dimanfaatkannya teknologi PLTP skala kecil
hasil pengembangan BPPT oleh industri dalam negeri dalam memenuhi kebutuhan PLTP skala kecil dengan TKDN maksimal, serta berkontribusi dalam program peningkatan elektrifikasi oleh Pemerintah.
Di dalam tahun anggaran 2016, outcome diatas belum tercapai karena pilot
plant PLTP 3 MW masih di dalam tahap penyelesaian pengujian dan pengoperasian
secara non-komersial. Jangka waktu pelaksanaan kegiatan secara keseluruhan dapat dilihat pada table dibawah ini.
Tabel 2: Target Kegiatan Tahun 2015 - 2019
3.2. STATUS TEKNOLOGI
Teknologi PLTP yang dikembangkan oleh BPPT adalah teknologi PLTP skala kecil yang menerapkan teknologi condensing turbine dan binary cycle.
8
PLTP condensing turbine dengan kapasitas 3 yang dikembangkan oleh BPPT adalah teknologi pembangkit listrik yang sangat sesuai untuk diterapkan dalam pemanfaatan energi panas bumi skala kecil. PLTP 3 MW dilakukan melalui proses
reverse engineering dan modifikasi terhadap desain turbinnya.
Skema diagram PLTP condensing turbine ditunjukkan pada Gambar 2. Fluida yang dihasilkan dari sumur produksi dialirkan ke dalam separator untuk memisahkan uap dan air. Uap tersebut dialirkan untuk menggerakkan turbin yang dikopel dengan generator untuk membangkitkan listrik. Uap yang keluar turbin dikondensasikan melalui condenser dengan sistem pendingin cooling tower. Uap yang dikondensasikan di tampung di dalam hot pond, kemudian diinjeksikan kembali ke
reservoir.
Gambar 2: Skema Diagram PLTP condensing turbine
PLTP skala kecil ini sangat sesuai diterapkan di daerah Indonesia bagain timur yang mempunyai banyak sumber panas bumi dan demand listriknya relatif kecil, serta untuk mensubstitusi PLTD di daerah terpencil yang mempunyai potensi energi panas bumi. Menurut hasil studi awal oleh Kementerian Ristek bersama BPPT pada tahun 2009 yang dilakukan di 4 provinsi di Indonesia bagian timur yaitu NTB, NTT, Maluku, dan Maluku Utara, terdapat lebih dari 200 unit PLTD dengan kapasitas total lebih dari 214 MW yang dapat disubstitusi oleh energi panas bumi (PLTP) skala kecil, dengan potensi penghematan BBM sebesar Rp. 1,1 Trilyun per
9
tahun (Subsidi listrik oleh Pemerintah pada tahun 2009 adalah sebesar Rp.51,9 Trilyun).
Pengembangan PLTP skala kecil lebih diarahkan untuk meningkatkan tingkat kandungan komponen dalam negeri (TKDN) sehingga industri komponen pembangkit listrik di dalam negeri dapat berkembang untuk mewujudkan percepatan kemandirian bangsa di bidang industri ketenagalistrikan. Engineering design sistem pembangkit dikembangkan oleh BPPT, sedangkan seluruh komponen utama PLTP seperti turbin, generator, condenser, cooling tower, separator, perpipaan, dll. akan dimanufaktur oleh industri nasional seperti PT Nusantara Turbin & Propulsi, PT PINDAD, PT Intan Prima Kalorindo, dll.
PLTP dengan condensing turbine ini memerlukan banyak komponen pendukung seperti kondensor, cooling tower, pompa, dsb. Berikut adalah peralatan atau komponen-kompenen utama dari pembangkit Teknologi PLTP Condesing Turbine dikelompokan menjadi 7 bagian:
a. Kepala Sumur, Brine, Sistem Pipanisasi Uap (Wellhead, brine dan steam supply system):
Wellhead valvesand control
a. Blowout preventer (while drilling) b. Master valves
c. Bleed lines
Separator vessel
a. Vertical cyclone type
b. Bottom-outlet steam discharge
c. External or integral water collecting tank
Ball check valve
Steam piping, insulation dan support
a. Condensate traps
b. Expansion loops atau spools
Steam header
Final moisture remover
a. Vertical demister
10
a. Rock muffler atau cyclone silencer dengan weir flow control
Brine piping, insulation dan support. b. Turbine-generator dan control
Steam turbine-generator dengan accessories
a. Multistage, impulse-reaction turbine
a. Interstage moisture removal (optional) b. Single-cylinder, single-flow atau double-flow c. Tandom-compound, four-flow
b. Rotor material: stainless steel (typ. 12% Cr, 6% Ni, 1.5% Mo) c. Blade material: stainless steel (typ. 403, 13% Cr)
d. Stator material: carbon steel
e. Direct coupled, hydrogen atau air cooled, 2-atau 4-pole f. synchronous generator dengan static excitation
g. Lubricating oil system
Control system
a. Digital-computer-based distributed control system b. Continuous date acquisition system
c. Programmable component controller
d. Full automation dan remote control (optional)
Air compressor
a. 1 atau 2 stage, motor driven units untuk plant dan/atau instrument air.
c. Condenser, gas ejection dan pollution control (jika diperlukan) Condenser
a. Direct-contact atau surface-type b. Barometric atau low-level jet type c. Integral gas cooler
d. Material untuk wetted surfaces: stainless steel (tipe. 316 atau 316L)
Condensate pump dan motor
a. Vertical, centrifugal can pumps b. Stainless-steel wetted surfaces c. Low-head, high volume design
11
d. Two 100 percent capacity units e. Electric-motor driven
Gas removal system
a. Steam jet ejector dengan inter- dan after-cooler b. Turbocompressor
c. Hybrid ejector/compressor
NCG treatment system
a. H2S removal via commercially available methods.
d. Heat rejection system Water cooling tower
a. Multi-cell, mechanically-induced-draft, counterflow atau crossflow type
b. Natural-draft type (rarely used) c. Drift eliminator
d. Fire-retardant materials of construction
Cooling water pump dan motor
a. Vertical, centrifugal, wet-pit type b. Stainless steel wetted surfaces c. Low-head, high-volume flow type
d. Four 25 percent atau two 50 percent capacity units e. Electric-motor driven
Cooling water treatment system
a. Chemical additives to control pH to 6.5–8.0.
e. Back-up systems
Standby power supply
a. Back-feed from grid b. Diesel generator.
f. Noise abatement system (bila dibutuhkan) Rock mufflers untuk stacked steam
Acoustic insulation untuk noisy fluid handling components. g. Geofluid disposal system
Injection wells untuk excess condensate dan cooling tower blowdown Emergency holding ponds untuk wells dan separators
12
Impermeable lagoons untuk temporary disposal of waste brine. b) PLTP Binary Cycle
PLTP Binary Cycle adalah teknologi pembangkit yang sangat efektif untuk diterapkan dalam pemanfaatan energi panas bumi skala kecil (enthalpy rendah-menengah dengan temperatur 120 – 180°C), dengan menggunakan fluida kerja kedua (hidrokarbon) sebagai fluida yang akan menggerakkan turbin. PLTP Binary
Cycle yang dikembangkan oleh BPPT adalah sistem modul 1 MW melalui tahapan
pengembangan prototipe 2 kW dan pilot plant 100 kW, yang sangat sesuai dengan karakteristik pengembangan lapangan panas bumi di Indonesia yang dilakukan secara bertahap. Selain itu, PLTP skala kecil teknologi Binary Cycle Sistem Modul 1MW sangat sesuai untuk menggantikan PLTD di daerah terpencil yang mempunyai potensi energi panas bumi.
Seperti yang ditunjukkan di dalam skema diagram PLTP Binary Cycle pada gambar 3 dibawah ini, fluida air panas bumi hasil separasi (brine) yang selama ini hanya langsung direinjeksikan ke bumi tanpa dimanfaatkan lebih lanjut bisa digunakan sebagai sumber panas untuk memanaskan fluida kerja di dalam
evaporator. Uap gas dari fuida kerja yang dihasilkan dialirkan ke turbin untuk
menggerakkan generator penghasil listrik. Uap/gase yang keluar dari turbin dikondensasi di dalam condenser, kemudian di pompa untuk dialirkan dalam siklus tertutup.
13
Pada dasarnya teknologi PLTP Binary Cycle adalah teknologi yang relatif sederhana, sehingga teknologinya akan mudah dikuasai dengan cepat, dan bisa dikembangkan oleh industri lokal dalam negeri Indonesia. Kendala utama tidak berkembangnya teknologi ini di Indonesia adalah tidak adanya kemampuan industri lokal dalam manufaktur turbin n-pentane. Dengan telah dibuatnya prototipe turbin PLTP Binary Cycle 2KW oleh BPPT, dan akan dilanjutkan dengan pilot plant PLTP
Binary Cycle 100KW, serta pada tahun anggaran 2009 – 2012, maka kendala ini
akan segera bisa diatasi.
Pengembangan PLTP binary cycle diarahkan untuk penguasaan teknologi ini karena saat ini teknologi PLTP binary cycle didominasi oleh hanya satu perusahaan saja yaitu ORMAT Technologies, Inc., yang telah membangun lebih dari 260 unit pembangkit di banyak negara di dunia, kecuali di Indonesia.
Selain itu, seperti halnya PLTP condensing turbine, pengembangan PLTP
binary cycle diarahkan pula untuk meningkatkan tingkat kandungan komponen
dalam negeri (TKDN) sehingga industri komponen pembangkit listrik di dalam negeri dapat berkembang dan kemandirian bangsa di bidang industri ketenagalistrikan dapat terwujud.
14
3.3. PELAKSANAAN ANGGARAN 2016
15
16
17
18
19
3.4. PELAKSANAAN KEGIATAN
20
21
22
23
3.5. KONTRIBUSI TERHADAP PENCAPAIAN KINERJA
Tabel 12 dibawah ini adalah deliverables terkait program unit kerja mengacu RKA secara angka/kwantitatif/terukur:
Tabel 12: Hasil Pelaksanaan Kegiatan/Sub Kegiatan Tahun Anggaran 2015
Realisasi (Rp.) % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DIPA 5,746,400,000 5,526,324,000 96.70 Energi
PNBP
PHLN
Keterangan nomor 1-10 adalah sebagai berikut :
1. Rekomendasi 5. Pengujian 9. Prototype 2. Advokasi 6. Jasa operasional 10. Survey
3. Alih Tek 7. Pilot project
4. Konsultasi 8. Pilot plant
FORM A
54 2 1 1
SDM (org,) ANGGARAN (dlm ribuan)
No. KODE KEG DAN NAMA
KEGIATAN Pagu (Rp.) 1 PENGEMBANGAN PLTP SKALA KECIL KETERANGAN BIDANG LUARAN 2
BAB IV
Hasil Kegiatan Program dan
Pembahasan
Wilayah Indonesia bagian timur: Sulawesi, Nusa tenggara dan Maluku, saat ini mayoritas, menggunakan PLTD sebagai sumber listrik. PLTD-PLTD tersebut mempunyai kapasitas pembangkitan yang relatif kecil karena memang demand di daerah tersebut juga kecil. Namun penggunaan PLTD tersebut membebani Pemerintah, karena pemerintah masih harus memsubsidi bahan bakar PLTD (Rp.93 Trilyun di APBN-P tahun 2012). Di sisi lain, di wilayah tersebut terdapat sumber energi panas bumi sekitar lebih 4.000 MWe, yang belum termanfaatkan. Saat ini, Indonesia mempunyai sumberdaya panas bumi lebih dari 29.000 MWe di tersebar dari ujung barat pulau Sumatra hingga di kawasan Nusa Tenggara Timur dan Maluku. Oleh karena itu, pemanfaatan energi panas bumi (PLTP) skala kecil dapat menggantikan PLTD.
Akan tetapi, pembangunan PLTP skala kecil, apalagi di daerah terpencil, tidak diminati oleh investor. Untuk itu pengembangan PLTP skala kecil menjadi tanggung jawab Pemerintah, dan untuk membantu tugas Pemerintah tersebut BPPT telah mulai mengembangkan PLTP skala kecil dengan teknologi binary cycle dan teknologi condesing turbine, seperti dijelaskan pada bab sebelumnya. Pengembangan PLTP ini juga akan memberikan manfaat dalam proses pengembangan industri pembangkit di dalam negeri, seperti misalnya industri manufaktur turbin, generator, dll.
Pada tahun anggaran 2016 ini, kegiatan yang telah dilakukan oleh BPPT dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu:
1. pengujian kinerja pilot plant PLTP 3 MW di Kamojang
2. pengujian kinerja pilot plant PLTP Binary Cycle 100 kW di Wayang Windu 3. Pengujian kinerja pilot plant PLTP Binary Cycle 500 kW bersama GFZ di
25
4.1 PENGUJIAN KINERJA PILOT PLANT PLTP 3 MW DI KAMOJANG 4.1.1 Persiapan Pengujian
Beberapa persiapan pengujian yang dilakukan adalah:
1. Memastikan bahwa perbaikan turbine oleh NTP sudah sesuai dengan rekomendasi.
2. Melakukan alignment bersama (BPPT, NTP, PINDAD) untuk memastikan semua dilaksanakan sesuai persyaratan desain.
3. Melibatkan ITB (Dinamika Lab) melakukan Bump Test untuk mengetahui daerah putaran kritis.
4. Disusun dan disepakati bersama NTP, PINDAD, dan Operator sebuah SOP pengoperasian berdasar hasil bump test.
5. Memastikan sistem gouvernor sudah beroperasi dengan baik untuk mendukung pengoperasian plant (start-up, normal, shutdown) secara otomatis/semi otomatis. 4.1.2 Pelaksanaan Pengujian
Pengujian dilakukan dengan melalui 2 tahapan, yaitu (1) pengujian tanpa beban dan (2) pengujian dengan beban.
1) Pengujian tanpa beban
Pengujian dilaksanakan dengan mengacu pada SOP yang telah disepakati bersama BPPT, NTP, PINDAD dan Operator.
Selama tidak terjadi kerusakan, pengujian akan dilaksanakan non-stop selama 24 jam sehari (dua shift).
Selama pengujian diusulkan untuk dilakukan monitoring vibrasi. 2) Pengujian dengan beban
Jika pengujian tanpa beban berhasil, pengujian dilanjutkan dengan pembebanan /sinkronisasi ke jaringan PLN wilayah Garut. Tapi, sebelum disinkronkan ke jaringan PLN, terlebih dahulu dilakukan pengujian dengan menggunakan beban dummy load. 4.1.2.1 Pengujian (Rolling Turbine-Generator) Tanpa Beban
26 a. Turbin:
Perbaikan kerusakan poros, balancing, clearence bearing, re-instalasi ke sistem “sudah selesai”
b. Governor Valve:
Pompa booster “berfungsi dengan baik”
Governor valve “berfungsi dengan baik” setelah pemasangan pompa boster, pengujian dan kalibrasi travel tuas governor
c. Turbin-gearbox-Generator:
Dilakukan alignment poros, “berhasil dengan baik”
Dilakukan bump-test, “teridentifikasi critical speed pada turbin, gearbox dan generator”
Gambar 4: Hasil akhir rata-rata pengukuran alignment spacer (Turbin-Gearbox)
Start-up dilakukan secara manual melalui by-pass valve, dan turbin-generator berhasil berputar hingga 1500 rpm. Dari hasil pengamatan vibrasi menunjukkan bahwa ada signal vibrasi pada rpm sesuai data bump test walaupun amplitude masih kecil dan masih dalam batas aman. Saat start-up, putaran gagal dinaikkan akibat adanya kerusakan pada komponen mekanik by-pass valve, sehingga pengujian harus dihentikan. Dari hasil inspeksi, didapat kerusakan mekanik by-pass valve dan terbukti ada kerusakan mekanik.
27
Gambar 5: By-pass Valve yang Rusak Tabel 13: Hasil Bump Test Turbine-Generator System
Hasil bump test
Hasil uji
Setelah by-pass yang rusak diganti dengan material yang lebih baik, pengujian tanpa beban kembali dilanjutkan. Start-up dilakukan hingga mencapai putaran nominal 6485 rpm dan dipertahankan selama 2 jam. Setelah itu, pembangkit dishut-down secara normal.
28
Selama pengujian, dilakukan pengamatan parameter proses dan spectrum vibrasi oleh tim dari ITB. Dari hasil pengamatan disimpulkan bahwa pada putaran nominal vibrasi generator ke arah aksial relatif besar (s/d 3,6 mm/s), akibat angular missalignment antara gear box dan generator. Untuk itu perlu dilakukan re-alignment gearbox dan generator.
Re-allignment dilakukan bersama-sama oleh tim BPPT-PINDAD-DEWATA. Gambar dibawah menunjukkan hasil re-allignment.
Gambar 6: Hasil akhir rata-rata pengukuran alignment Shortflex (Gearbox-Generator)
Dari hasil re-allignment disimpulkan hal-hal sbb:
- Posisi poros gearbox dan generator yang tersambung dengan shortflex sudah sesuai dengan target/spesifikasinya baik pada bidang vertical maupun horizontal.
- Nilai capaian alignment shortflex pada bidang vertical & horisontal mampu dikoreksi sampai dibawah batas toleransi terkecil [ Excellent ];
- Nilai posisi alignment yang dicapai jauh lebih baik dibandingkan nilai alignment yang dilakukan sebelumnya;
29
Pengujian berikutnya dilakukan setelah re-allignment berhasil dilaksanakan. Pada pengujian berikutnya, start up turbin mencapai putaran nominal 6485 rpm. Pada putaran tersebbut, dilakukan pengamatan cukup lama (lebih dari 5 jam) dimana pada kondisi tersebut dapat dilihat bahwa semua parameter proses dalam keadaan stabil, vibrasi maksimum sekitar 3,5 mm/s (masih di bawah batas maksimum yang diijinkan), serta stabilitas putaran generator 1500 ± 5 rpm.
Pada pengujian tersebut dilakukan juga pengujian open & short sirkuit. Pengujian Open Circuit (OC) berhasil dengan beberapa catatan penting sbb:
- Belum bisa dilakukan pembacaan beban dan penginjeksian arus yang dilakukan dari GCP.
- Pembacaan dan penginjeksian dilakukan secara manual melalui peralatan uji OC milik PINDAD.
- Injeksi arus dimulai dari 0 - 110% dengan kenaikan setiap 10%.
- Selama pengujian OC, belum dirasakan ada perubahan yang signifikan di sistem turbin-generator, semua kondisi proses, dan vibrasi stabil dalam batas aman.
Sedangkan pada pengujian Short Circuit (SC):
- Injeksi arus dimulai dari 0 dengan kenaikan setiap 10%
- Pengujian dihentikan pada injeksi arus 50 % karena tercium bahu terbakar dan keluar asap di sistem CT.
- Selama uji SC berlangsung, kondisi proses sistem turbin-generator dalam keadaan stabil, belum terasa ada kenaikan beban yang signifikan.
4.1.2.2 Pengujian (Rolling Turbin-Generator) dengan Menggunakan Dummy Load 500 kW
Pengujian dengan menggunakan beban dummy load dilakukan dengan pengamanan pada generator, yaitu membatasi arus maksimum yang diijinkan, disesuaikan dengan beban maksimum 500kW.
Pengujian ini diawali dengan start up turbin hingga mencapai putaran nominal 6485 rpm. Sebelum pembebanan dummy load, terlebih dulu dilakukan pengujian ulang
30
open circuit. Setelah pengujian open circuit berhasil, baru dilanjutkan dengan uji dummy load 500 kW.
Pada uji dummy load ini, pembebanan dinaikkan dengan setiap kenaikan sebesar 50 kW. Pada beban 200 kW, dilakukan load rejection test, dan governor berhasil mengendalikan putaran dengan aman (belum ada pengaruh yang signifikan terhadap stabilitas plant). Selanjutnya pengujian pembebanan dilanjutkan dan sukses sampai 500 kW. Plant dalam keadaan stabil, vibrasi terkendali dibawah batas aman.
Pada kondisi pembangkit beroperasi dengan beban 500 kW, dilakukan pengamatan kondisi operasi, tunning katup governor, karakterisasi pembukaan line uap utama, dll, dan semua berjalan lancar dan sukses. Setelah itu, pembangkit dimatikan (shutdown) secara normal.
4.1.2.2.1 Pengamatan Vibrasi selama Pengujian
Selama pengujian tanpa dan dengan dummy load 500 kW, dilakukan pengamatan vibrasi. Konfigurasi pengukuran vibrasi pada rumah bearing dapat dilihat pada gambar 7. Akselerometer dipasang pada setiap rumah bearing dan dihubungkan dengan multichannel data acquisition sehingga getaran yang terjadi dapat diukur secara simultan dan kontinyu. Data getaran kemudian ditampilkan pada layar monitor sehingga dapat dianalisis lebih lanjut.
Gambar 7: Konfigurasi Pengukuran Vibrasi pada Rumah Bearing Sensor vibrasi dipasang di rumah bearing pada turbin, gearbox dan generator. Pada masing-masing titik ukur dipasang sensor yang mengukur vibrasi pada arah
31
horizontal, vertikal dan aksial (lihat gambar 8). Selain itu, dipasang juga key phasor yang mengukur keceparan putar rotor turbin yang dipasang di dekat bearing turbin inboard.
Gambar 9 menampilkan grafik level geteran tanpa beban dan dengan dummy load 500kW pada titik ukur T1V (turbine bearing 1 arah vertikal). Ripple vibrasi T1V pada saat dengan bebab dummy load lebih halus dibandingkan dengan tanpa beban. Hal yang sama ditunjukan pada titiku ukur G1A (generator bearing arah axial) bahwa
Ripple vibrasi G1A pada saat dengan bebab dummy load makin halus dibandingkan
dengan tanpa beban. Table 11 menunjukan hasil level getaran tanpa beban dan dengan dummy load 500kW pada semua titik ukur. Hampir semua titik ukur mengalami penuruan nilai vibrasi pada saat dengan beban dibandingkan dengan tanpa beban, kecuali titik ukur T1V mengalami kenaikan dari 2,42 mm/sec menjadi 2,99 mm/sec, namun masih dibawah nilai trip ( 4m/sec).
Gambar 11 dan gambar 12 menampilkan pula spectrum getaran pada sensor T1V dan sensor G1A. Hasil analisa tersebut dapat dibaca pada kesimpulan.
32
Tabel 14: Level Getaran (Tanpa Beban & dengan Dummy Load 500 kW)
Gambar 9: Level Getaran (Tanpa Beban & dengan Dummy Load 500 kW), Sensor T1V
33
Gambar 10: Level Getaran (Tanpa Beban & dengan Dummy Load 500 kW), Sensor G1A
Gambar 11: Spektrum Getaran, Sensor T1V
Gambar 12: Spektrum Getaran, Sensor G1A
Beberapa kesimpulan yang dapat diambil selama pengamatan vibrasi adalah sbb: - Berdasarkan standard ISO 10816-3 dan batas vibrasi manufaktur, vibrasi yang
34
baik tanpa maupun dengan beban (maksimum 500 kW) berada dalam Zona Acceptable. Dengan demikian, turbine-generator tersebut dapat dioperasikan dengan pembebanan secara terus menerus dalam waktu yang lama.
- Analisa spektrum vibrasi menunjukkan bahwa amplitudo vibrasi 1xRPM generator terdeteksi pada spektrum vibrasi turbin. Hal ini mengindikasikan bahwa pengaruh generator cukup besar.
- Analisa spektrum vibrasi dan vibratory movement membuktikan bahwa terdapat residual misalignment antara turbin dan gearbox dan juga antara gearbox dan generator. Namun demikian, misalignment yang terjadi masih dalam batas yang dapat ditoleransi karena vibrasi yang terjadi masih dalam batas yang diizinkan. - Perlu dipertimbangkan penggunaan diameter katup governor yang lebih kecil.
Kondisi ini memperbaiki mode start-uap dan pegendalian putaran turbin yang lebih stabil saat pengoperasian. Walaupun dengan diameter yang ada sekarang, sudah berhasil beroperasi sampai dengan 500kW, tetapi dengan mode pengoperasian yang kurang comfort.
- Perlu segera diperbaiki sistem kelistrikan, termasuk segala sesuatu yang terkait dengan pengopeasian dari GCP.
- Perlu dilakukan uji dengan pembebanan yang lebih signifikan untuk mempelajari karakteristik proses yang lebih signifikan.
4.1.2.3 Persiapan Sinkronisasi dengan Grid PLN
Listrik yang dihasilkan dari PLTP 3 MW ini akan dialirkan ke grid 20 kV milik PLN. Dari hasil pertemuan-pertemuan yang dilakukan oleh BPPT dan PLN, disimpulkan bahwa PLN Distribusi Jabar akan memberikan ijin sinkron jika SOP, PKS dan rekomendasi dari PLN Pusertif sudah lengkap. BPPT dan PLN distribusi Jabar bersama-sama menyiapkan, menyetujui, dan menanda-tangani SOP Sinkron dan PKS. Gambar 13 menunjukan alur sinkronisasi dengan PLN.
PLN Pusertif akan memberikan rekomendasi laik sinkron setelah melakukan validasi/verifikasi kondisi operasi pembangkit tanpa beban (uji short circuit hingga 100% sampai temperatur gulungan steady atau mencapai kondisi saturasi, interlock AC/DC oil pump, sistem mechanical trip, dokumen relay, dan hal lain yang terkait
35
proteksi). Kegiatan uji sinkron ini dilakukan oleh BPPT bersama dengan PLN Area Garut dan PLN Distribusi Jabar.
PLN . WIL.
GARUT
PLN . DIS.
JABAR
BPPT
PLN .
Pusertif
SINKRON
1 2 3 4Gambar 13: Diagram Alur Sinkronisasi dengan PLN
Sebelum uji sinkron dilakukan, terlebih dulu harus dilakukan rolling turbin-generator untuk uji peralatan mekanik over speed trip. Seperti biasa, start up turbin tanpa beban dilakukan hingga putaran nominal 6458 rpm. Pengujian peralatan mekanik over speed trip dilakukan hingga putaran 7200 rpm dimana pada putaran tersebut, peralatan belum bekerja dan vibrasi masih dibawah batas aman. Plant dishutdown dan dilakukan penyetelan pegas pada peralatan tersebut. Kemudian dilakukan pengujan ulang, dan peralatan bekerja pada putaran yang terlalu rendah (6000 rpm). Plant lalu dishutdown dan dilakukan penyetelan ulang pegas pada peralatan tersebut. Lalu pengujian kembali dilakukan, dan peralatan gagal bekerja hingga putaran yang terlalu rendah (6000 rpm). Plant dimatikan (shutdown) kembali.
Pada pengujian ulang berikutnya, peralatan gagal bekerja hingga 3 kali uji: - Hingga putaran 7075 rpm (trip vibrasi)
- Hingga putaran 7080 rpm (trip vibrasi) - Hingga putaran 6875 rpm (trip vibrasi)
36
Sebelum pengujian selanjutnya dilakukan, diputuskan untuk dilakukan perbaikan desain kekakuan pegas dan thermal clearence.
Setelah perbaikan dilakukan, pengujian kembali dilaksanakan. Start up turbin tanpa beban dilakukan hingga putaran nominal 6458 rpm, dan dilanjutkan setting speed hingga nilai 6900 rpm untuk uji over speed trip dari peralatan mekanik. Namun sebelum nominal speed tercapai, telah terjadi trip sebanyak 4 kali (3 kali pada 4000 rpm dan 1 kali pada 5000 rpm).
Pada putaran 2000 rpm vibrasi mengalami kenaikan antara 0.7 s.d. 0.9 mm/sec tidak seperti turbine rolling sebelumnya (hanya 0.2 mm/sec). Berdasarkan analisa spektrum di lapangan, terindikasi terjadi unbalance dan misalignment pada turbine. Dari hasil inspeksi dari pihak NTP didapatkan hal-hal sbb:
- Perlu dilakukan pembersihan beberapa kerak/desopit setebal ± 3cm di ujung blade pada stage 4,5,6 (rotor dan stator).
- Perlu dilakukan perbaikan/pembuatan baru carbon seal pada bagian bearing housing I (rusak/patah saat pengakatan rotor).
37
4.2 MAINTENANCE PLTP BINARY CYCLE 100 KW
Perawatan pada pembangkit diperlukan untuk dilakukan secara berkala. Perawatan ini dilakukan untuk mencegah adanya karat, korosi dan kerusakan-kerusakan lain yang mungkin timbul, sehingga pembangkit dapat tetap memiliki kinerja yang baik. Perawatan yang dilakukan pada PLTP binary cycle 100 kW terdiri dari :
(1) Perawatan sub sistem brine supply
(2) Perawatan sub-sistem modular binary cycle (3) Perawatan sub-sistem air cooler
(4) Perawatan sub-sistem peralatan elektrikal, kontrol & instrumentasi 4.2.1 Perawatan Sub-Sistem Brine Supply
Brine supply diperlukan dalam PLTP binary cycle untuk memanaskan dan menguapkan fluida kerja n-pentane. Uap dari n-pentane inilah yang nantinya digunakan untuk menggerakkan turbin-generator. Brine yang digunakan diambil dari buangan separator Star Energy, ltd. Brine disalurkan melalui pipa 3 inch.
Untuk menjaga brine berjalan dengan lancar maka dilakukan perawatan terhadap pipa brine tersebut. Beberapa perawatan yang dilakukan adalah:
- Melakukan perlindungan terhadap pipa supaya tidak karat - Melakukan pengecatan pipa brine
- Melakukan pemasangan isolasi pada pada pipa brine - Uji kebocoran pipa brine
38
Gambar 15: Kondisi Pipa Tapping Brine sebelum Pengecatan dan Isolasi
Gambar 16: Kondisi Pipa Brine sebelum Pengecatan
39
Gambar 18: Pengecatan Pipa Brine Masuk Modular
Gambar 19: Kondisi Jalur Pipa Brine setelah Pengecatan dan Isolasi Untuk pengujian kebocoran (hydrostatic test) pada papa pipa brine, sebelum dilakukan pengujian, terlebih dahulu pipa yang akan diuji harus dalam keadaan bersih. Semua sambungan-sambungan dengan peralatan lain harus dilepas. Pada pelaksanaan pengujian ini jika terdapat katup / valve yang tidak digunakan untuk pengetesan harus dilepas dan diganti dengan temporary spool.
Adapun urutan pekerjaan yang akan dilaksanakan antara lain : - Pengisian pipa dengan air bersih / tawar
- Menaikkan tekanan sesuai dengan spesifikasi.
- Peralatan (instrument) untuk mencatat data-data selama Hydrostatic Test dilaksanakan.
40
- Equipment yang masih berfungsi baik harus sudah disiapkan seperti: a. Pressure Raising Pump
b. Pressure Gauge c. SW Flange Gasket d. Blind Flange
- Pelaksanaan pengujian juga didasarkan pada kekuatan jenis material pipa yang telah disetujui dan besarnya tekanan pengujian adalah 1,5 x design pressure. - Pelaksanaan test dilakukan secara bertahap sebagai berikut:
30% x Pressure Test ditahan selama 15 menit 60% x Pressure Test ditahan selama 15 menit
100% x Pressure Test ditahan selama 15 menit (dilakukan pemeriksaan tanpa direcord)
100% x Pressure Test dan direcord selama 2 (empat) jam.
Nilai tekanan pada kedua Pressure Gauge dicatat setiap interval 15 menit. Selama tekanan 100% Pressure Test, agar dilakukan pemeriksaan
kemungkinan adanya kebocoran pada sambungan-sambungan antara lain sambungan pipa, flange to flange, blind flange dan lain-lain.
Bila terjadi kebocoran maka tekanan didalam pipa harus dikeluarkan secara bertahap sampai titik atmosphere, selanjutnya dilakukan perbaikan pada kebocoran tersebut.
Sesudah perbaikan dilakukan, pengujian diulangi lagi sampai pengujian baik
Keterangan: A. Holding Time, B. Inspection, C. Inspection, D. Draining
41
Gambar 21: Persiapan Pengujian Kebocoran
42
Gambar 23: Hasil Test Pressure Pipe Brine ke Slilincer (11.2 Bar)
Gambar 24: Hasil Test Pressure Pipe Brine ke Slilincer (16.5 Bar) 4.2.2 Perawatan Sub-Sistem Modular Binary Cycle
Sistem PLTP Binary cycle 100 kW Wayang Windu, dirakit menjadi satu dalam bentuk modular, yang terdiri dari turbin-generator, evaporator-preheater dan peralatan instrumentasi modular PLTP binary cycle 100 kW. Gambar di bawah ini menunjukkan perawatan terhadap sub-sistem binary cycle.
43
Gambar 25: Pemeriksaan Kondisi Generator
Gambar 26: Pemeriksaan Kondisi Cooler Turbin
Secara keseluruhan kondisi turbin dalam keadaan baik hanya sedikit karat di casing turbin (bagian luar) sedangkan bagian dalam aman tidak berkarat. Untuk menghilangkan dan mencegah karat, dilakukan pengecatan pada casing turbin-generator.
44
Gambar 27: Pemeriksaan Kondisi Blade Turbin
Gambar 4.17 Pemeriksaan Gear Box Turbin
45
Gambar 29: Proses Pengecatan Turbin-Generator
Gambar 30: Kondisi Turbin-Generator Setelah Pengecatan
46
Alignment adalah suatu proses pengerjaan yang menyatukan dua atau lebih sumbu putar pada sebuah rangkaian sumbu putar terhadap sumbu X, Y & Z. Pengertian “Lurus” dalam kenyataan tidaklah bisa diperoleh 100% secara pastinya, untuk itu dapatlah diberikan besaran toleransi penyimpangan yang mana besaranya dtentukan oleh perhitungan masing2 sesuai dengan aplikasinya.
Melakukan proses Alignment dengan benar akan dapat mengurangi risiko kerusakan pada mesin. Adapun problem yang dapat ditimbulkan oleh tidak-alignment-nya mesin adalah :
lost production leaking seals increased vibration
higher energy consumption bearing failure
shaft breakage coupling wear quality problems
Ada banyak yang akan diperoleh dari proses alignment yang baik yaitu dalam hal waktu (umur mesin dan durasi produksi) dan tentunya akan berdampak pada biaya produksi & perawatan.
Manakala mesin beroperasi dan adanya misalignment, beban putar poros akan secara dramatis menjadi berat akibat reaksi gaya yang terjadi pada sambungan Coupling. Hal ini akan memberi dampak:
Cepatnya kerusakan pada Bearing, Seal, Coupling itu sendiri atau bahkan pada poros (bengkok atau patah)
Naiknya Bearing Temperatur & Vibrasi
Konsumsi daya meningkat, namun performa menurun.
Proses alignment adalah hal yang terpenting dari program maintenance dan ini akan dapat memberikan keuntungan :
Meningkatkan Umur Mesin (Plant Operating) dan kehandalannya.
Mengurangi Biaya perawatan secara menyeluruh dan penyediaan spare part. Meningkatkan keselamatan dalam operasional.
47 Menekan atau mengurangi biaya operasional.
2) Perawatan terhadap pipa & valve modular PLTP binary cycle 100 kW
Gambar 32: Penyetelan Kembali Valve Modular PLTP Binary Cycle 100 kW
Gambar 33: Penyetelan Kondisi Walkway Modular setelah Pengecatan
Pengecatan terhadap walkway merupakan salah satu bentuk perawatan terhadap walkway. Tujuan pengecatan ini adalah untuk melindungi walkway supaya tidak mudah berkarat.
48 4.2.3 Perawatan Sub-Sistem Air Cooler
Air cooler pada PLTP binary cycle 100 kW digunakan sebagai alat kondensasi fluida kerja n-pentane yang keluar dari turbin. Proses pendinginan dalam air cooler dilakukan dengan menggunakan udara.
Pada saat pemeriksaan air cooler, ditemukan karat pada roda gigi air cooler. Untuk menghilangkan karat tersebut maka perlu diberikan grease pada roda gigi.
Gambar 34: Penyetelan Pemberian Grease pada Roda Gigi
49
Gambar 36: Penambahan Handrail pada Air Cooler
Gambar 37: Kondisi Air Cooler setelah Penambahan Handrail
Selain pemberian grease dan penambahan handrail, perawatan lain yang dilakukan adalah penambahan isolasi.
Tujuan penambahan isolasi adalah sbb:
Mengurangi kehilangan panas atau mendapatkan panas untuk mencapai konservasi energi.
Kontrol suhu permukaan untuk personil dan peralatan perlindungan. Mencegah atau mengurangi kondensasi pada permukaan.
Meningkatkan efisiensi operasi pemanasan / ventilasi / pendingin, pipa, uap, proses dan sistem tenaga.
Mencegah atau mengurangi kerusakan pada peralatan dari paparan kebakaran atau atmosfer korosif.
50
Selain itu, pada saat dilakukan pemeriksaan pada air cooler, ditemukan karat pada ujung baut-baut. Hal tersebut mengakibatkan kesulitan pada saat ingin melepaskan baut. Oleh karena itu dilakukan pengecatan anti karat (noverox) pada baut dan diberi fluida WD 40.
Gambar 38: Pemeriksaan Baut Air Cooler
51
Gambar 40: Proses Pengecatan dengan Menggunakan Anti Karat 4.2.4 Perawatan Sub-Sistem Electrical, Instrumentation dan Control
Setelah instalasi semua peralatan elektrikal instrumentasi dan control dilakukan, selanjutnya dilakukan pengujian dengan melakukan beberapa tahapan berikut:
(1) Memberikan daya (power) pada peralatan yang telah terinstal (2) Melakukan pemeriksaan arus, tegangan, koneksi dan lainnya (3) Melakukan pemrograman pada PLC dan setting pada kontroller (4) Melakukan pengetesan instrument dan kalibrasi online
(5) Melakukan simulasi sistem kontrol dan interlocking
Untuk menjaga semua peralatan elektrikal instrumentasi dan control dapat berfungsi dengan baik secara terus menerus dilakukan perawatan (maintenance) terhadap alat tersebut.
1) Perawatan Peralatan Elektrikal
Perawatan terhadap peralatan elektrikal meliputi: - Menggantikan relay yang rusak
- Melakukan pemeriksaan kembali koneksi kabel
52
Gambar 41: Pemasangan Kembali Kabel Power Feed Pump
Gambar 42: Pemasangan Kembali Koneksi Kabel Lampu
2) Perawatan Peralatan Instrumentasi dan Control Perawatan peralatan instrumentasi dan control meliputi:
- Pemeriksaan kembali fungsi valve otomatis - Pemeriksaan kondisi semua instrumentasi - Memperbaiki instrument dan panel yang rusak
53
Gambar 43: Pemasangan Kembali Instrumentasi yang Rusak
Gambar 44: Memperbaiki Pintu Panel Control yang Rusak 4.2.5 Perawatan Lain-Lain
Selain perawatan terhadap peralatan utama, seperti yang telah disebutkan di atas, telah dilakukan juga perawatan terhadap peralatan pendukung PLTP binary cycle 100 kW.
1) Perawatan Ruang Kontainer
54 a. Control Room
Gambar 45: Control Room sebelum Dibersihkan
55
Gambar 47: Pengelasan Tralis Kontainer
Pemberian teralis pada jendela control room dilakukan untuk mencegah terjadinya pencurian pada control room.
Gambar 48: Jendela Control Room setelah Diberi Teralis
Selain itu untuk mencegah karat pada kontainer, dilakukan pengecatan dengan menggunakan cat anti karat.
56
Gambar 49: Kondisi Kontainer sebelum Dicat
Gambar 50: Kondisi Kontainer sesudah Dicat
57
Gambar 51: Office Room sebelum Dibersihkan
Gambar 52: Office Room sesudah Dibersihkan c. Ruang Genset
58 2) Perawatan Panel Lampu
Panel lampu sudah mulai berkarat seperi pada gambar di bawah ini:
Gambar 54: Kondisi sebelum Pengecatan Anti Karat Genset sesudah Dibersihkan
Gambar 55: Kondisi setelah Pengecatan Anti Karat
4.3 PENGUJIAN PLTP BINARY CYCLE 500 KW LAHENDONG
PLTP binary cycle 500 kW di Lahendong, Sulawesi Utara, merupakan demo plant hasil kerjasama bilateral antara Pemerintah Federal Jerman dengan Pemerintah RI, dimana kerjasama tersebut dilaksanakan oleh GFZ German Geosciences Research Institute dengan BPPT dan PT. Pertamina Geothermal Energy.
Setelah dilakukan pengujian di workshop Durr Cyplan di Jerman (Factory Accetance Test), modular ORC 500 kW telah dikirim ke lapangan panas bumi Lahendong di
59
bulan Januari 2016, dan segera dilakukan pekerjaan konstruksi dan instalasi. Pekerjaan konstruksi dan instalasi selesai 100% di bulan November 2016, dilanjutkan dengan hydrostatic test, pre-commissioning dan commissioning.
4.3.1 Konstruksi dan Instalasi
Pekerjaan konstruksi dan instalasi PLTP BC 500 kW ini meliputi :
Main component assembly (primary heat exchanger, ORC unit, dry cooler) Pipeline construction
Cabling & wiring
Layout plant yang dibangun adalah seperti pada ilustrasi di bawah ini.
Gambar 56: Layout Pembangkit PLTP Binary Cycle 500 kW
Progres pekerjaan konstruksi & instalasi selama tahun 2016 ini adalah seperti yang ditunjukkan di dalam tabel dibawah ini.
Tabel 15: Progress pekerjaan konstruksi & instalasi PLTP BC 500kW
Bulan Progres Juli 2016 92,5 % Agustus 2016 93,2 % September 2016 95,8 % Oktober 2016 98,2 % November 2016 100 %
60
Gambar 57: Instalasi PLTP Binary Cycle 500 kW 4.3.2 Hydrostatic Test
Hydrostatic test dilakukan dengan membagi sistem perpipaan menjadi 3 segmen, yaitu:
a. Brine supply cycle
Pengujian dilakukan dengan kondisi operasi sbb: Pressure Test : 14.6 barg
Actual Pressure : 260 Psi Media : Water Holding Time : 30 minutes
61 b. Hot water cycle
Pengujian dilakukan dengan kondisi operasi sbb: Pressure Test : 18.6 barg
Actual Pressure : 315 Psi Media : Water Holding Time : 30 minutes
Hasil pengujian berhasil dengan baik, tidak terjadi kebocoran di pipa ini. c. Cooling water cycle
Pengujian dilakukan dengan kondisi operasi sbb: Pressure Test : 8.6 barg
Actual Pressure : 133 Psi Media : Water Holding Time : 30 minutes
Hasil pengujian berhasil dengan baik, tidak terjadi kebocoran di pipa ini.
Gambar 58: Uji Hidrostatik PLTP Binary Cycle 500 kW 4.3.3 Pre-Commissioning
Pre-commissioning dilakukan sebagai tahapan persiapan sebelum commissioning. Di dalam pre-commissioning telah dilakukan pengaliran brine ke dalam brine supply cycle, cold water flushing ke seluruh perpipaan, primary heat exchanger dan dry cooler. Selain itu juga telah dilakukan pengisian fluida kerja n-pentane ke dalam tanki unit ORC, pengisian udara ke dalam compressor (compressed air supply).
62
Gambar 59: Pre-Commissioning PLTP Binary Cycle 500 kW
4.3.4 Commissioning 1) Mekanikal
Commissioning mekanikal dimulai dengan melakukan inspeksi visual terhadap seluruh peralatan mekanikal. Dari inspeksi tersebut ditemukan adanya kebocoran pada seluruh gasket di flange primary heat exchanger. Untuk itu telah dilakukan penggantian terhadap 3 gasket, sedangkan sisanya akan diganti setelah gasket yang baru diadakan. Commissioning pengoperasian dilanjutkan dengan setting temperatur dan tekanan yang lebih rendah untuk menghindari terjadinya kebocoran gasket.
63
Gambar 60: Pengujian PLTP Binary Cycle 500 kW 2) Elektrikal
Commissioning elektrikal dimulai dengan melakukan functional test terhadap seluruh peralatan elektrikal. Dari tes tersebut ditemukan beberapa hal sbb:
Electrical control valve di hot water cycle tidak bekerja akibat batteray yang sudah tidak mengandung strum lagi. Batteray telah diganti baru tetapi segera kosong kembali. Untuk itu batteray diganti dengan UPS.
Gambar 61: Penggantian Battery di Electrical Control Valve
Feed-in unit atau inverter yang merupakan interface untuk menghantar listrik dari unit ORC ke jaringan listrik PLN tidak berfungsi. Setelah dilakukan diagnosa dan berbagai tes dengan Schneider sebagai pemasok alat tersebut selama 2 minggu, akhirnya feed-in unit dapat berfungsi dengan baik.
64
Gambar 62: Pengetesan Inverter 3) Uji Pengoperasian
Uji pengoperasian telah dilakukan sebanyak 3 kali untuk jangka waktu yang tidak lama, dengan hasil seperti yang ditunjukkan pada grafik di bawah ini.
Gambar 63: Grafik Hasil Pengujian PLTP Binary Cycle 500 kW Grafik diatas menunjukkan bahwa sistem PLTP binary cycle ini dapat beroperasi sampai dengan kapasitas 300 kW.
