ANALISIS KINERJA PRECOOLER PADA SISTEM KONVERSI ENERGI RGTT200K UNTUK PROSES DESALINASI
Ign. Djoko Irianto
Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN) BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15310
Telp./Fax: 021-7560912, email: [email protected]
ABSTRAK
ANALISIS KINERJA PRECOOLER PADA SISTEM KONVERSI ENERGI RGTT200K UNTUK PROSES DESALINASI. Desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K ditujukan untuk produksi hidrogen, pembangkit listrik dan desalinasi. RGTT200K adalah Reaktor berpendingin Gas Temperatur Tinggi (RGTT) berdaya termal 200 MW dengan sistem konversi energinya didesain dalam konfigurasi siklus langsung. Precooler dipasang pada inlet kompresor untuk menurunkan temperatur masuk kompresor dengan mentransfer energi termal ke instalasi desalinasi. Dalam makalah ini dijelaskan hasil analisis kinerja precooler pada sistem konversi energi RGTT200K. Analisis dilakukan dengan cara simulasi perhitungan menggunakan program komputer ChemCAD 6.1.4. Precooler didesain sebagai penukar panas tipe shell and tube berbentuk huruf U. Luas perpindahan panas seluruh pipa dalam shell 1448 m2. Jumlah keseluruhan pipa dalam shell 1396 dengan diameter luar pipa 45 mm dan ketebalan pipa 5 mm. Simulasi dilakukan dengan memvariasi laju alir masa pendingin sekunder precooler dari 100 hingga 350 kg/detik. Temperatur inlet precooler pada sisi sekunder ditetapkan sebesar 25 oC. Hasil simulasi menunjukkan bahwa temperatur precooler pada semua sisi cenderung menurun jika laju alir massa pendingin sekunder dinaikkan.
Penurunan temperatur outlet precooler digunakan untuk menentukan metode desalinasi yang digunakan.
Dengan metode MSF, temperatur minimal 110 oC atau laju alir massa sekunder precooler maksimal 175 kg/detik dengan daya 71,94 MWt. Sedangkan dengan metode MED, temperatur outlet precooler minimal 70
oC atau laju alir masa pendingin sekunder 350 kg/detik dengan daya precooler 68,01 MWt.
Kata kunci : RGTT200K, sistem konversi energi, precooler, ChemCAD, desalinasi.
ABSTRACT
PRECOOLER PERFORMANCE ANALYSIS ON RGTT200K ENERGY CONVERSION SYSTEM FOR DESALINATION PROCCESS. Conceptual design of RGTT200K energy conversion systems devoted to the hydrogen production, power generation and desalination. RGTT200K is a High Temperature Gas- cooled Reactor (RGTT) with 200 MW thermal power generation and its energy conversion systems is designed in direct cycle configuration. Precooler mounted on the compressor inlet flow to lower compressor inlet temperature and to transfer the thermal energy to desalination plant. In this paper are described the results of precooler performance analysis on RGTT200K energy conversion systems. The analysis are carried out with simulation calculations which be performed using computer code CHEMCAD 6.1.4. Precooler designed as a heat exchanger which type of shell and tube in U-shaped. Heat transfer area for the entire pipe in shell is 1448 m2. The total number of pipes in 1396 with the outside pipe diameter of 45 mm and a thickness of 5 mm pipe. Simulations are carried out by varying the flow rate of secondary coolant of precooler from 100 kg/s to 350 kg/s. Precooler inlet temperature on the secondary side is set at 25 oC. Simulation results show that the temperature of precooler likely to decline if the secondary mass flow rate is increased.
Precooler outlet temperature decrease is needed to determine the desalination method used. With the MSF method, minimum temperature 110 oC or precooler secondary mass flow rate maximum 175 kg/s with power MWT 71.94. While the MED method, precooler outlet temperature of at least 70 °C or secondary coolant flow rate past 350 kg/s with a power of 68.01 MWT precooler.
Key word : RGTT200K, energy conversion system, precooler, ChemCAD, desalination.
1. PENDAHULUAN
Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) 2010-2014 yang tertuang dalam Peraturan Presiden R I Nomor 5 Tahun 2010 telah menetapkan bahwa salah satu keluaran kegiatan litbang nuklir dalam bidang energi adalah penyelesaian desain konseptual sistem konversi energi dan sistem keselamatan reaktor daya maju kogenerasi[1]. RPJMN 2010-2014 tersebut ditindak-lanjuti dengan Renstra Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) 2010-2014 yang menegaskan bahwa keluaran pada tahun 2014 adalah diperolehnya desain konseptual reaktor daya maju kogenerasi serta evaluasi teknologi. Dalam upaya pelaksanaan Renstra BATAN tersebut, Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN) – BATAN telah melakukan kegiatan penelitian dan pengembangan desain konseptual sistem reaktor daya maju kogenerasi.
Sistem reaktor daya maju kogenerasi yang dikembangkan dan disusun desain konseptualnya adalah Reaktor berpendingin Gas Temperatur Tinggi (RGTT) berdaya termal 200 MW yang dinamai RGTT200K[2]. Reaktor bertipe RGTT dipilih untuk dikembangkan karena RGTT merupakan konsep reaktor daya maju yang dianggap paling siap untuk diaplikasikan di masa depan khususnya untuk aplikasi sistem kogenerasi[2].
RGTT200K didesain berpendingin gas helium dengan temperatur outlet reaktor 950 oC dan bertekanan 5,0 MPa. Sistem konversi energi RGTT200K menerapkan konfigurasi siklus langsung dimana seluruh komponen utama yang meliputi Intermediate Heat Exchanger (IHX), turbin dan kompresor gas, rekuperator, precooler, dan unit pemurnian gas helium berada dalam satu lintasan aliran pendingin[3]. Konsep kogenerasi sistem konversi energi RGTT200K diarahkan untuk produksi gas hidrogen, pembangkit listrik dan untuk desalinasi air laut. Energi termal untuk instalasi produksi gas hidrogen ditransfer melalui IHX dari sistem konversi energi ke instalasi produksi gas hidrogen. Sedangkan energi termal untuk instalasi desalinasi air laut ditransfer melalui precooler dari sistem konversi energi ke instalasi desalinasi.
Desain konseptual RGTT200K secara lengkap meliputi desain konseptual teras reaktor RGTT200K, desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K dan desain konseptual sistem pemurnian gas helium sebagai pendingin reaktor. Untuk mendukung dan melengkapi desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K, telah dilakukan beberapa simulasi perhitungan dan analisis komponen-komponen sistem konversi energinya menggunakan paket program komputer ChemCAD 6.1.4[3,4]. Pada penelitian sebelumnya dilakukan analisis termodinamika sistem konversi energi RGTT200K[3] untuk mempelajari pengaruh kompresor dalam sistem konversi energi RGTT200K. Penggunaan 2 kompresor yang terdiri atas High Pressure Compressor (HPC) dan Low Pressure Compressor (LPC) tidak cukup memberikan dampak manfaat pada faktor pemanfaatan energi (Energy Utilization Factor = EUF). Karena itu, dengan pertimbangan efisiensi pada desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K disarankan untuk menggunakan satu kompresor dalam sistem konversi energi RGTT200K[3]. Pada penelitian yang lain juga telah dilakukan analisis kinerja IHX dalam sistem konversi energi RGTT200K[4]. Secara keseluruhan, hasil-hasil penelitian tersebut telah memberikan gambaran terhadap fungsi kompresor dan IHX sebagai komponen utama dalam desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K.
Dalam makalah ini diuraikan hasil analisis kinerja precooler dalam sistem konversi energi RGTT200K sebagai penyedia energi termal untuk instalasi desalinasi air laut. Pada prinsipnya, instalasi desalinasi air laut ini memanfaatkan energi termal yang dilepaskan oleh precooler dalam siklus sistem konversi energi[5]. Proses desalinasi air laut yang dipertimbangkan dalam desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K ini adalah Multistage Flash Distillation (MSF) dan Multi-Effect Distilation (MED). MSF dan MED banyak dipertimbangkan dalam desain instalasi desalinasi[6,7,8]. Pemilihan proses MSF atau MED dalam desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K ini didasarkan pada tingginya temperatur pada energi termal yang ditransfer dari precooler.
Dalam desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K, kinerja seluruh komponen utama termasuk precooler perlu dihitung dan dianalisis. Analisis kinerja precooler dalam sistem
konversi energi RGTT200K dilakukan secara simulasi perhitungan menggunakan paket program komputer ChemCAD 6.1.4. Program komputer ChemCAD 6.1.4 adalah perangkat lunak komputer yang dapat digunakan untuk simulasi perhitungan termodinamika dan rekayasa proses (process engineering)[9]. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan gambaran tentang kinerja precooler dalam sistem konversi energi RGTT200K. Data kinerja precooler ini diperlukan untuk melengkapi desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K.
2. METODOLOGI
Sistem konversi energi RGTT200K secara konseptual didesain untuk pembangkit listrik, produksi gas hidrogen dan desalinasi air laut seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Gas helium sebagai pendingin reaktor dialirkan dari reaktor melalui IHX, turbin gas, rekuperator sisi primer, precooler, kompresor, rekuperator sisi sekunder dan kembali ke reaktor nuklir. Reaktor nuklir dalam desain RGTT200K adalah reaktor berpendingin gas temperatur tinggi (RGTT) berdaya termal 200 MW dengan temperatur outlet 950 oC dan tekanan outlet 5 MPa. Laju alir masa pendingin reaktor dalam desain konseptual RGTT200K ditetapkan sebesar 120 kg/detik.
Gambar 1. Skematik Sistem Konversi Energi RGTT200K Kogenerasi.
Energi termal untuk keperluan produksi hidrogen ditransfer dari pendingin reaktor melalui IHX. Karena produksi hidrogen memerlukan energi termal dengan temperatur yang tinggi yaitu sekitar 900 oC, maka IHX dipasang langsung pada outlet reaktor agar memperoleh energi termal dengan temperatur tertinggi. Melalui proses ekspansi turbin gas, energi termal dikonversi menjadi energi mekanik yang kemudian diteruskan ke generator listrik. Sirkulasi gas helium sebagai pendingin reaktor diperoleh dari proses kompresi pada kompresor. Turbin gas dan kompresor dipasang satu poros, karena itu sebagian energi mekanik yang dihasilkan dari turbin gas digunakan untuk memutar poros kompresor. Dengan demikian energi untuk pembangkitan listrik merupakan selisih antara energi yang dibangkitkan oleh turbin gas dan energi yang diperlukan untuk memutar poros kompresor. Precooler dipasang pada inlet kompresor berfungsi untuk menurunkan temperatur inlet kompresor yang berdampak pada peningkatan kinerja kompresor. Selain itu, energi termal yang dilepaskan dari precooler dapat dimanfaatkan untuk mencatu energi termal pada instalasi desalinasi.
Sistem konversi energi RGTT200K dengan konfigurasi kogenerasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 dimodelkan menggunakan paket program komputer ChemCAD 6.1.4 menjadi model seperti pada Gambar 2. Penukar panas IHX didesain secara konseptual bertipe shell and tube dengan modifikasi sisi tube yang dibentuk secara helical. Turbin gas dan kompresor dalam desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K ini bertipe aliran aksial dengan efisiensi masing-masing sebesar 0,93. Precooler secara konseptual didesain sebagai penukar panas tipe shell
and tube berbentuk huruf U seperti pada Gambar 3. Luas perpindahan panas yang meliputi seluruh pipa dalam shell pada precooler adalah 1448 m2. Jumlah keseluruhan pipa dalam shell adalah 1396 dengan diameter luar pipa 45 mm dan ketebalan pipa 5 mm.
Gambar 2. Model Sistem Konversi Energi RGTT200K Menggunakan ChemCAD 6.1.4.
Gambar 3. Desain Konseptual Precooler untuk Sistem Konversi Energi RGTT200K.
Untuk simulasi perhitungan sistem konversi energi RGTT200K menggunakan ChemCAD 6.1.4 ini diperlukan pemodelan sistem konversi energi dan data input yang meliputi parameter komponen sistem dan parameter operasi sistem. Model sistem konversi energi RGTT200K yang disusun menggunakan program komputer ChemCAD 6.1.4 ditunjukkan pada Gambar 2.
Parameter komponen sebagai data input yang meliputi pressure drop masing-masing komponen dan efisiensi politropik turbin gas dan kompresor ditunjukkan pada Tabel 1, sedangkan parameter operasi sistem konversi energi RGTT200K yang ditetapkan ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 1. Parameter Komponen Sistem Konversi Energi RGTT200K.
No. Parameter Nilai
1. Pressure drop pada reaktor 0,120 MPa
2. Pressure drop pada sisi shell IHX 0,030 MPa
3. Pressure drop pada sisi tube IHX 0,066 MPa
4. Efisiensi politropik turbin gas dan kompresor 0,930 5. Pressure drop pada sisi panas rekuperator 0,030 MPa 6. Pressure drop pada sisi dingin rekuperator 0,040 MPa 7. Pressure drop pada sisi shell precooler 0,030 MPa 8. Pressure drop pada sisi tube precooler 0,066 MPa
1
2
6
IHX
Turbin Com pressor
Recuperator
Precooler
1
4
7 3
5 4
T 628.78 P 5.12 W 120.00
T 633.75 P 2.77 W 120.00
T 171.88 P 5.15 W 120.00
Rea ktor
5
6
11
T 176.72 P 2.73 W 120.00
T 62.99 P 2.70 W 120.00
T 113.84 P 2.93 W 190.00
2
3
8
9
Produksi H2
10
De salinasi
T 950.00 P 5.00 W 120.00
T 850.00 P 4.97 W 120.00
T 500.00 P 5.15 W 30.00 T 900.05
P 5.08 W 30.00
T 25.00 P 3.00 W 190.00
Tabel 2. Parameter Operasi Sistem Konversi Energi RGTT200K
No. Parameter Nilai
1. Daya termal reaktor 200 MW
2. Tekanan outlet reaktor 5,0 MPa
3. Temperatur outlet reaktor 950 oC
4. Laju alir masa pendingin reaktor 120 kg/s 5. Temperatur heat sink pada sisi sekunder precooler 25,0 oC
Simulasi perhitungan kinerja precooler dilakukan dengan memvariasi laju alir masa pendingin pada sisi sekunder precooler mulai dari 100 kg/s hingga 350 kg/s. Daya termal reaktor dan laju alir masa pendingin reaktor ditetapkan sesuai dengan desain konseptual teras RGTT200K yaitu sebesar 200 MWt dan 120 kg/s. Dengan asumsi bahwa temperatur keluar dari instalasi desalinasi mendekati temperatur udara luar, maka temperatur inlet precooler ditetapkan sebesar 25
oC.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Telah dilakukan simulasi perhitungan parameter kinerja precooler pada sistem konversi energi RGTT200K sebagai fungsi terhadap laju alir masa pendingin sekunder precooler. Simulasi perhitungan dilakukan dengan menggunakan program komputer ChemCAD 6.1.4. Dalam penelitian sebelumnya telah dilakukan validasi pemodelan sistem konversi energi menggunakan program komputer ChemCAD 6.1.4 dengan mengambil acuan desain reaktor GTHTR300. Hasil validasi menunjukkan bahwa margin kesalahan relatif tertinggi menggunakan ChemCAD 6.1.4 sebesar 1,43 %, hal ini menunjukkan bahwa perhitungan termodinamika sistem konversi energi RGTT200K menggunakan program komputer ChemCAD 6.1.4 cukup memadai[3].
Dalam desain konseptual sistem konversi energi RGTT200K, precooler dipasang pada aliran masuk kompresor dengan tujuan untuk menurunkan temperatur agar kinerja kompresor dapat ditingkatkan. Gas helium sebagai pendingin reaktor atau pendingin primer mengalir pada pipa dalam shell precooler, sedangkan pendingin sekunder mengalir dalam shell. Sebagai pendingin sekunder pada precooler digunakan air. Dalam simulasi perhitungan ini temperatur inlet precooler pada sisi sekunder ditetapkan sebesar 25 oC. Penetapan temperatur inlet precooler pada sisi sekunder ini dengan asumsi bahwa temperatur air di lingkungan sebesar 25 oC. Parameter reaktor nuklir yang meliputi daya termal reaktor, laju alir masa pendingin reaktor, temperatur dan tekanan outlet reaktor ditetapkan sesuai dengan desain konseptual teras reaktor RGTT200K.
Hasil simulasi perhitungan parameter kinerja precooler menggunakan ChemCAD 6.1.4 yang meliputi temperatur precooler pada semua sisi ditampilkan dalam bentuk grafik pada Gambar 4. Sedangkan hasil perhitungan daya termal untuk masing-masing utilisasi kogenerasi sistem konversi energi RGTT200K akibat perubahan laju alir masa pendingin sekunder precooler ditunjukkan pada Tabel 3 dan Gambar 5.
Pada Gambar 4 terlihat bahwa temperatur precooler baik sisi primer maupun sisi sekunder cenderung menurun jika laju alir massa pendingin pada sisi sekunder dinaikkan. Penurunan temperatur pada outlet precooler terutama pada sisi primer yang juga merupakan temperatur masuk kompresor sangat berpengaruh pada kinerja kompresor. Dengan penurunan temperatur pada inlet kompresor akan menurunkan daya termal yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Karena kompresor dipasang satu poros dengan turbin gas, maka energi mekanik untuk pembangkitan listrik merupakan selisih antara energi termal kompresor dengan energi termal turbin gas. Dengan demikian penurunan energi termal kompresor berakibat pada kenaikan energi termal untuk pembangkitan listrik. Grafik energi termal pada precooler sebagai fungsi laju alir masa pendingin sekunder precooler ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 4. Grafik Temperatur Precooler Terhadap Laju Alir Massa Pendingin Sekunder.
Tabel 3. Distribusi Daya Termal Pada Komponen Utama Sistem Konversi Energi RGTT200K Sebagai Fungsi Laju Alir Masa Pendingin Sekunder Precooler
Laju alir masa sekunder precooler
(kg/detik)
Daya termal Reaktor
(MW
IHX (MW)
Turbin (MW)
Kompresor (MW)
Precooler (MW)
100 199.74 62.35 -135.57 79.28 81.10
110 199.85 62.35 -135.57 76.74 78.67
120 199.94 62.35 -135.57 74.80 76.82
130 200.00 62.35 -135.57 73.29 75.38
140 200.06 62.35 -135.57 72.10 74.24
150 200.10 62.35 -135.57 71.13 73.32
160 200.13 62.35 -135.57 70.34 72.56
170 200.16 62.35 -135.57 69.68 71.94
180 200.19 62.35 -135.57 69.13 71.41
190 200.21 62.35 -135.57 68.66 70.96
200 200.23 62.35 -135.57 68.26 70.57
210 200.24 62.35 -135.57 67.91 70.24
220 200.26 62.35 -135.57 67.60 69.94
230 200.27 62.35 -135.57 67.33 69.69
240 200.28 62.35 -135.57 67.09 69.46
250 200.29 62.35 -135.57 66.88 69.25
260 200.30 62.35 -135.57 66.68 69.07
270 200.30 62.35 -135.57 66.51 68.90
280 200.31 62.35 -135.57 66.36 68.75
290 200.32 62.35 -135.57 66.21 68.62
300 200.32 62.35 -135.57 66.08 68.50
310 200.33 62.35 -135.57 65.96 68.38
320 200.33 62.35 -135.57 65.85 68.28
330 200.34 62.35 -135.57 65.75 68.18
340 200.34 62.35 -135.57 65.66 68.09
350 200.34 62.35 -135.57 65.57 68.01
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00
100 150 200 250 300 350
Laju alir massa pendingin sekunder (kg/s)
Temperatur Precooler (oC)
Temperatur inlet precooler sisi primer Temperatur outlet precooler sisi primer Temperatur inlet precooler sisi sekunder Temperatur outlet precooler sisi sekunder
Pada Gambar 4 terlihat bahwa temperatur outlet precooler cenderung menurun sebagai fungsi laju alir masa pendingin sekunder. Dari grafik terlihat bahwa penurunan temperatur outlet precooler akan lebih besar jika laju alir masa sekunder pada precooler relatif kecil. Pada laju alir masa pendingin sekunder precooler 220 kg/s, temperatur outlet precooler adalah 100 oC. Karena instalasi desalinasi memanfaatkan energi termal yang dilepaskan dari precooler, maka tingginya temperatur outlet precooler pada sisi sekunder digunakan untuk menentukan metode desalinasi yang digunakan. Untuk proses desalinasi dengan metode Low-Temperature Multi-Effect Evaporation (LT- MEE)[7] atau Low-Temperature Multi-Effect Distillation (LT-MED)[9], temperatur minimal untuk catu energi termal dari precooler adalah 70 oC. Dengan metode LT-MEE, efisiensi proses desalinasi air laut adalah 81,3 %[7]. Sedangkan untuk proses desalinasi dengan metode Multi-Stage Flash Distillation (MSF) diperlukan catu energi termal dengan temperatur minimal setinggi 110 oC [6,8]. Proses desalinasi dengan metode MSF lebih banyak digunakan di dunia atau hampir 70 % instalasi desalinasi di dunia dengan berbagai sumber energi termal. Penggunaan metode MSF karena teknologi MSF relatif sederhana dan dapat dikonstruksi dengan kapasitas produksi yang lebih besar[8]. Sedangkan proses desalinasi dengan metode MED lebih efisien dan memerlukan catu energi termal dengan temperatur yang lebih rendah sekitar 70 oC. Kedua metode desalinasi yaitu MSF dan MED dapat diterapkan pada desain proses desalinasi dalam sistem konversi energi RGTT200K.
Pada Gambar 5 terlihat bahwa energi termal untuk pembangkitan listrik meningkat seiring dengan kenaikan laju alir masa pendingin sekunder pada precooler. Hal ini dapat dijelaskan bahwa kenaikan laju alir masa pendingin sekunder pada precooler akan mempercepat proses perpindahan panas dari sisi primer (sisi panas) ke sisi sekunder (sisi dingin). Kondisi ini menyebabkan penurunan temperatur pada kedua sisi precooler. Penurunan temperatur outlet pada sisi primer precooler atau temperatur inlet pada kompresor akan menyebabkan penurunan daya termal yang diperlukan kompresor untuk memutar porosnya. Karena turbin gas dan kompresor dipasang satu poros, maka penurunan daya termal pada kompresor, berakibat meningkatnya daya termal untuk pembangkitan listrik. Dalam sistem konversi energi RGTT200K secara keseluruhan, kenaikan daya termal untuk pembangkitan listrik mengakibatkan penurunan daya pada precooler.
Pemilihan metode desalinasi yang digunakan dalam sistem konversi energi RGTT200K kogenerasi ini didasarkan pada temperatur outlet pendingin sekunder pada precooler. Jika metode MSF yang digunakan maka temperatur outlet precooler minimal sebesar 110 oC[5] atau laju alir massa pendingin pada sisi sekunder precooler maksimal 175 kg/s dengan daya precooler sebesar 71,94 MWt. Sedangkan apabila menggunakan metode MED, maka temperatur outlet precooler minimal sebesar 70 oC atau laju alir masa pendingin pada sisi sekunder precooler 350 kg/s dengan daya precooler sebesar 68,01 MWt.
Gambar 5. Grafik Daya Precooler Terhadap Laju Alir Massa Pendingin.
50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0
100 150 200 250 300 350
Laju alir massa pendingin sekunder precooler (kg/s)
Daya termal (MW)
Daya termal pada IHX Daya termal untuk pembangkitan listrik Daya termal pada precooler
4. KESIMPULAN
Kenaikan laju alir masa pendingin sekunder pada precooler mempercepat proses perpindahan panas dari sisi primer (sisi panas) ke sisi sekunder (sisi dingin). Kondisi ini menyebabkan penurunan temperatur pada kedua sisi precooler. Penurunan temperatur outlet pada sisi primer precooler atau temperatur inlet pada kompresor akan menyebabkan penurunan daya termal yang diperlukan kompresor untuk memutar porosnya. Akibat dari penurunan daya termal pada kompresor, maka daya termal untuk pembangkitan listrik meningkat. Dalam sistem konversi energi RGTT200K secara keseluruhan, kenaikan daya termal untuk pembangkitan listrik mengakibatkan penurunan daya pada precooler. Dengan metode desalinasi MSF, temperatur minimal untuk proses desalinasi adalah 110 oC atau laju alir massa pada sisi sekundernya precooler maksimal 175 kg/s dengan daya precooler sebesar 71,94 MWt. Sedangkan apabila menggunakan metode MED, maka temperatur outlet precooler minimal sebesar 70 oC atau laju alir masa pendingin pada sisi sekunder precooler 350 kg/s dengan daya precooler sebesar 68,01 MWt.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih kami sampaikan kepada Ir. Marliyadi Pancoko, M.Eng. dari Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir – BATAN dan teman-teman peneliti di Bidang Pengembangan Reaktor, Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir – BATAN atas kesediaannya meluangkan waktu untuk berdiskusi dalam penyelesaian penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
BAPPENAS, Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2010 tentang Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) 2010-2014, BAPPENAS. Jakarta, 2010.[2]
M. DHANDHANG PURWADI, “Desain Konseptual Sistem Reaktor Daya Maju Kogenerasi Berbasis RGTT”, Prosiding Seminar Nasional ke-16 Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir, Surabaya, 28 Juli 2010.[3]
IGN. DJOKO IRIANTO, “Analisis Termodinamika Untuk Optimasi Sistem Konversi Energi RGTT200K”, Prosiding dalam Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Penegtahuan dan Teknologi Nuklir (PPI-PDIPTN), Yogyakarta,4 Juli 2012.[4]
IGN. DJOKO IRIANTO, “Analisis Kinerja IHX untuk Desain Konseptual Unit Konversi Daya RGTT200K”, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir (PPI-PDIPTN), Yogyakarta, 19 Juli 2011.[5]
SAIED DARDOUR, et.al., “Utilization of waste heat from GT-MHR and PBMR reactors for nuclear desalination”, Elsevier, Desalination 205, 254-268, 2012.[6]
_____, “Desalination using the PBMR DPP as heat source”, M-Tech Industrial. J.P. VAN RAVENSWAAY, et.al., http://www-pub.iaea.org/MTCD/Meetings/PDFplus/2007/ cn152/cn152p/South%20AfricaIAEA-CN-152-43%20DESAL%20PBMR%20REV2.pdf . Diakses April 2013.
[7]
YONGQING WANG, et.al., “Thermoeconomic Analysis of a Low-Temperature Multi-Effect Thermal Desalination System Coupled with an Absorption Heat Pump”, Elsevier, Energi 36, 3878- 3887, 2011.[8]
RON S. FAIBISH, et.al., “MSF nuclear desalination”, Elsevier, Desalination 157, 277-287, 2003.[9]
GUSTAVO KRONENBERG, “Cogeneration with the LT-MED desalination process”, Elsevier, Desalination 108, 287-294, 1996.[10]
PT. INGENIOUS, “ChemCAD Process Simulation : Software Training”, BATAN –Serpong, 2011.DISKUSI
1. Pertanyaan Sdr. Ahmad Ruslan Kurniawan (UHAMKA)
RGTT200K adalah instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau instalasi produksi gas hidrogen ?
Jawaban:
RGTT200K adalah reaktor kogenerasi berdaya termal 200 MW berbasis pada Reaktor
berpendingin Gas Temperatur Tinggi (RGTT) yang didesain dengan temperatur outlet reaktor 950 oC dan bertekanan 5 MPa. Temperatur outlet reaktor yang sangat tinggi tersebut dapat dimanfaatkan untuk proses produksi gas hidrogen menggunakan metode pembentukan uap metan (steam reforming of methane) maupun metode daur sulfur-iodine (I-S cycle). Pada siklus Brayton, temperatur sebelum masuk ke kompresor dalam sistem konversi energi harus diturunkan agar efisiensi meningkat. Penurunan temperatur ini dilakukan dengan pembuangan energi termal melalui precooler yang dipasang pada bagian inlet kompresor.
Energi termal yang dibuang melalui precooler dimanfaatkan untuk proses desalinasi. Jadi, jelas bahwa desain konseptual sistem konversi energi untuk RGTT200K ini ditujukan untuk pembangkit listrik, produksi gas hidrogen dan proses desalinasi air laut untuk menghasilkan air bersih.
2. Pertanyaan Sdr. Budi Santoso (KOGAS)
Berapa besar peningkatan efisiensi yang dapat diperoleh dengan penambahan sistem kogenerasi dibanding dengan sistem pembangkit listrik saja ?
Jawaban:
Bila hanya sebagai pembangkit listrik saja, efisiensi termal maksimum sistem konversi daya sekitar 40 %. Jika dalam konfigurasi kogenerasi, kinerja sistem kogenerasi dapat dihitung berdasarkan nilai faktor pemanfaatan energi termal atau Energy Utilization Factor (EUF) yang meliputi seluruh unit yang memanfaatkan energi termal dari reaktor. Dengan sistem
kogenerasi, nilai faktor pemanfaatan energi termal (EUF) dapat ditingkatkan, dengan demikian energi termal yang tidak terpakai atau yang dibuang ke lingkungan dalam bentuk energi termal dapat diperkecil. Nilai EUF yang tinggi akan meningkatkan nilai keekonomian sistem kogenerasi dan efisiensi pemanfaatan cadangan bahan bakar.
3. Pertanyaan dari Sdr Wibowo (PKTN-BATAN)
Ada beberapa metode proses desalinasi, apa kaitannya dengan kinerja precooler dalam sistem konversi energi RGTT200K ?
Jawaban:
Ada dua metode desalinasi yang dipertimbangkan dalam penelitian ini, yaitu : metode Low- Temperature Multi-Effect Evaporation (LT-MEE) atau Low-Temperature Multi-Effect Distillation (LT-MED) dan metode Multi-Stage Flash Distillation (MSF). Perbedaan kedua metode ini didasarkan temperatur operasinya. Untuk proses desalinasi dengan metode Low-Temperature Multi-Effect Evaporation (LT-MEE) atau Low-Temperature Multi-Effect Distillation (LT-MED), temperatur minimal untuk catu energi termal dari precooler adalah 70 oC. Dengan metode LT- MEE, efisiensi proses desalinasi air laut adalah 81,3 %. Sedangkan untuk proses desalinasi dengan metode Multi-Stage Flash Distillation (MSF) diperlukan catu energi termal dengan temperatur minimal setinggi 110 oC .
