analisis main condenser pada pembangkit listrik …
TRANSCRIPT
ANALISIS MAIN CONDENSER PADA PEMBANGKIT
LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I
pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh :
AHMAD NUR CAHYO DWI SAPUTRO
D 200 160 232
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2021
i
HALAMAN PENGESAHAN
ANALISIS MAIN CONDENSER PADA PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA PANAS BUMI
OLEH
AHMAD NUR CAHYO DWI SAPUTRO
D 200 160 232
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Pada hari Rabu, 6 Janari 2021
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Dewan Penguji :
1. Ir. Subroto, M.T (......................)
(Ketua Dewan Penguji)
2. Kholqillah Ardhian Ilman, S.T., M.Eng. (......................)
(Sekertaris Dewan Penguji)
3. Ir. Sunardi Wiyono, M.T. (......................)
(Anggota Dewan Penguji)
Dekan,
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., IPM
ii
iii
1
ANALISIS MAIN CONDENSER PADA PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA PANAS BUMI
Abstrak
Kondensor adalah suatu alat pengembun uap dari turbin dengan kondisi tekanan vacum. Uap bekas dari turbin masuk dari sisi atas kondensor, kemudian
mengalami proses kondensasi yang mana terjadi perubahan fasa dari uap air menjadi air (air kondensat). Kondensor di PT. Indonesia Power Kamojang POMU
menggunakan kondensor tipe direct contact. Uap keluaran turbin masuk ke dalam kondensor untuk proses kondensasi. Kinerja kondensor diketahui dari perhitungan efektivitas kondensor dengan parameter laju massa dan temperatur air
pendingin. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh tekanan uap masuk kondensor dan perubahan temperatur air pendingin. Dengan begitu dapat
diketahui bagaimana efektivitas dari kondensor, apakah sudah berjalan dengan baik atau belum. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa efektivitas kondensor
saat ini masih beroperasi dengan baik dengan nilai efektivitas tertinggi sebesar 87,5%.
Kata kunci : kondensor uap, efektivitas, tekanan vacum, direct contact
Abstract
The condenser is a means of condensing steam from a turbine under vacuum
pressure conditions. The used steam from the turbine enters from the top side of the condenser, then undergoes a condensation process in which a phase change
occurs from water vapor to water (condensate water). Condenser at PT. Indonesia Power Kamojang POMU uses a direct contact type condenser. The turbine output
steam enters the condenser for the condensation process. Condenser performance is known from the calculation of the effectiveness of the condenser with the mass
rate and cooling water temperature parameters. This study aims to analyze the effect of steam pressure entering the condenser and changes in cooling water temperature. That way it can be seen how the effectiveness of the condenser,
whether it is running well or not. From the calculation results, it is found that the current condenser effectiveness is still operating well with the highest
effectiveness value of 87.5%.
Keyword : steam condenser, effectiveness, vacuum pressure, direct contact
2
1. PENDAHULUAN
Indonesia merupakan salah satu negara yang kaya sumber daya
panas bumi (geothermal). Sumber daya panas bumi merupakan sumber daya
alam yang terbarukan dan lebih ramah lingkungan dibanding minyak bumi.
Potensi panas bumi di indonesia merupakan salah satu yang terbesar di
dunia. Hingga saat ini telah teridentifikasi 265 lokasi sumber energi panas
bumi Indonesia dengan potensi mencapai sekitar 28,1 GW atau setara
dengan 12 (duabelas) milyar barel minyak bumi untuk masa pengoperasian
30 tahun, menempatkan Indonesia sebagai salah satu negara terkaya akan
potensi energi panas bumi.
Di Indonesia pembangkit listrik tenaga panas bumi baru terlaksana pada
tahun 1983 di Kamojang dengan potensi sebesar 30 MW. Selanjutnya mulai
didirikan PLTP lainnya seperti di G.Salak, Sibayak, Darajat, Dieng, Wayang
Windu dan Lahendong. Hingga saat ini baru 1189 Mw listrik yang telah
diproduksi dari tujuh lapangan. Ketujuh lapangan panas bumi tersebut
adalah Sibayak (12 MW), G. Salak (375 MW), Kamojang (200 MW),
Darajat (255 MW), Wayang Windu (227 MW), Dieng (60 MW), dan
Lahendong (60 MW). Namun pemanfaatan energi panas bumi di indonesia
belum terlalu dimaksimalkan. Pemanfataan energi fosil (batu bara dan gas
bumi) ternyata masih sangat besar di Indonesia. Hingga tahun 2018 lalu,
total kapasitas listrik di Indonesia mencapai 12.939 MW. Kapasitas sebesar
ini 55 persen disumbang oleh PLTU (uap/batubara) dengan kapasitas 34.431
MW, 26 persen oleh gas bumi (PLTG) dengan kapasitas 16.458 MW, dan
diesel sebesar 6 persen dengan kapasitas 4.022 MW. Sisanya, pembangkit
panasbumi sebesar 3 persen dengan total kapasitas 1.948,5 MW, PLTA
(air) sebesar 9 persen dengan total kapasitas 5.733 MW, pembangkit EBT
lainnya sebesar 1 persen dengan kapasitas 390,1 MW.(Kementerian ESDM,
2017)
Penggunaan panas bumi sebagai salah satu sumber tenaga listrik memiliki
banyak keuntungan di sektor lingkungan maupun ekonomi. Bila
3
dibandingkan sumber daya lainya seperti batu bara, minyak bumi,
nuklir, dan lain sebagainya. Sifat panas bumi sebagai tenaga yang digunakan
untuk penggerak akan selalu tersedia dan tidak akan mengalami penurunan
jumlah.
Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik di rumah-rumah dan industri
maka energi listrik diperoleh melalui proses konversi yang kompleks.
Di Indonesia, pembangkitan tenaga listrik salah satunya dilakukan oleh PT.
Indonesia Power Kamojang POMU yang mengkonversi uap hasil pemanasan
di dalam bumi menjadi listrik. Karena menggunakan uap panas bumi, maka
pembangkit ini disebut Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP).
Pada sistem pembangkit listrik, kondensor merupakan komponen utama
pada siklus Rankine yang dapat mempengaruhi efisiensi suatu pembangkit.
Main Condenser adalah alat pendingin utama yang digunakan untuk
merubah uap bekas turbin menjadi air. Uap setelah melakukan kerja didalam
turbin didinginkan dengan air pendingin sehingga terkondensasi menjadi air.
Air kondensat ini selanjutnya digunakan lagi didalam siklus sebagai air
pendingin di kondensor dan selebihnya akan digunakan untuk diinjeksikan
lagi ke dalam sumur injeksi.
2. METODE
2.1 Langkah Penelitian
Penelitian ini adalah penelitian yang besifat kualitatif. Penelitian
yang digunakan yaitu penelitian kualitatif deskriptif. Penelitian kualitatif
deskriptif adalah berupa penelitian dengan metode atau pendekatan studi
kasus (case study). Penelitian ini memusatkan pada satu obyek tertentu
untuk dipelajarinya sebagai suatu kasus. Data studi kasus dapat diperoleh
dari semua pihak yang bersangkutan, dengan kata lain dalam studi ini
dikumpulkan dari berbagai sumber. Agar mudah dalam memberikan
gambaran dalam melakukan urutan penelitian, dapat dilihat pada gambar
2.1.
4
Gambar 2.1 Diagram Alir
Pada langkah awal, penulis menentukan alat dan bahan apa saja yang
dibutuhkan untuk menyelesaikan analisis unjuk kerja dari sebuah kondensor.
Alat yang dipakai yaitu kondensor pada PT. Indonesia Power Kamojang
Mulai
Pengambilan data teknis pada
control room :
1. Tekanan uap masuk kondensor
2. Suhu uap masuk dan keluar
kondensor
3. Suhu air pendingin masuk dan
keluar kondensor.
Selesai
Kesimpulan
dan Saran
Alat dan
Bahan
Perhitungan Unjuk Efektivitas
Kondensor
Pembuatan Grafik Hubungan antara Tekanan uap
masuk kondensor dan perubahan suhu air pendingin
dengan Efektivitas Kondensor.
5
POMU. Bahan yang dibutuhkan antara lain data Log Sheet harian karyawan
dan data design dari manual book.
Tahap selanjutnya yaitu tahap pengumpulan data. Data dikumpulkan
dari control room PT. Indonesia Power Kamojang POMU. Data-data yang
dikumpulkan meliputi tekanan uap masuk kondensor (P), temperatur uap
masuk kondensor (Thi), temperatur uap keluar kondensor (Tho), temperatur air
masuk kondensor (Tci) dan temperatur air keluar kondensor (Tco).
Setalah semua data terkumpul, tahap selanjutnya yaitu tahap
perhitungan unjuk efektivitas kondensor. Dalam tahap ini penulis menghitung
laju perpindahan fluida panas, laju aliran air masuk kondensor, laju
perpindahan panas maksimum dan efektifitas kondensor. Setelah perhitungan
selesai, tahap selanjutnya adalah pembuatan grafik hubungan antara Pengaruh
Tekanan Vakum terhadap Efektivitas Main Condenser dan perubahan suhu
air (ΔT) Terhadap Efektivitas Main Condenser
2.2 Tempat dan Waktu
Penelitian dilaksanakan di PT. Indonesia Power Kamojang POMU.
Waktu penelitian selama 1 bulan yaitu tanggal 1 November 2019-30
November 2019.
2.3 Alat dan Bahan
2.3.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam proses penelitian adalah:
1. Kondensor
Kondensor yang digunakan ialah kondensor yang berada di
PT. Indonesia Power Kamojang POMU dengan spesifikasi
kondensor seperti ditunjukkan dibawah ini :
6
Tabel 2.1 Spesifikasi Kondensor
Manufaktur Mitsubishi Heavy Industry. Ltd
Tipe Direct Contact
Tekanan 0.1 bar
Suhu Air Pendingin 29 °C
Suhu Air Keluar 48.5 °C
Level Maximum 1800 mm
Gambar 2.2 Kondensor
(Sumber PT. Indonesia Power Kamojang POMU)
2.3.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam proses penelitian ini antara lain
adalah :
a. Data Log Sheet harian karyawan.
b. Data design dari manual book.
7
2.4 Metode Pengumpulan Data
Metode-metode yang dilakukan dalam rangka memperoleh data-data
dan informasi yang diperlukan adalah sebagai berikut :
1. Data Teknis
Pengumpulan data dilakukan dengan cara pengamatan secara
langsung terhadap alat yang dijadikan objek permasalahan. Data-data
yang dikumpulkan meliputi tekanan uap masuk kondensor (P),
temperatur uap masuk kondensor (Thi), temperatur uap keluar
kondensor (Tho), temperatur air masuk kondensor (Tci) dan temperatur
air keluar kondensor (Tco).
2. Metode literatur
Pengumpulan data diperoleh dari buku design manual
sistem pembangkit dan buku-buku pendukung lainnya yang tersedia di
perpustakaan PT Indonesia Power Kamojang POMU.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3.1 Skema Kondensor
Hotwell
Steam (Thi)
(Tci)in
Cooling water
inlet (Tci)
water
outlet (Tco)
Air outlet
(Tho)
8
Tabel 3.1 Data Teknis pada Control Room
Jam
Tek.vakum
kondesor
(bar)
Thi
(C)
Tho
(C)
Tci
(C)
Tco
(C)
ṁh
(kg/s)
00.00 0,077 56 44 32 51 117,2
06.00 0,079 55 43 32 52 92,2
12.00 0,082 56 44 33 53 119,4
18.00 0,083 56 45 33 54 119,4
Tabel 3.2 Data Hasil Perhitungan
Jam Tek.
Vakum
(bar)
Tc0 – Tci
(ºC)
ṁc
(kg/s)
Q
(kW)
Qmax
(kW)
Ɛ
(%)
00.00 0,077 19 33,6497 2671,8200 3373,9305 79,17
06.00 0,079 20 25,1283 2100,2234 2415,2569 86,96
12.00 0,082 20 32,5732 2722,4706 3130,8412 86,96
18.00 0,083 21 31,0484 2724,7724 3114,0256 87,50
3.1 Pengaruh Tekanan Vakum terhadap Efektivitas Main Condenser
Pengaruh tekanan vakum terhadap efektivitas main condenser
ditunjukan oleh gambar 3.2.
9
Gambar 3.2 Pengaruh Tekanan Vakum terhadap Efektivitas di Main
Condenser
Berdasarkan gambar 3.2, pada saat tekanan vakum 0,077 bar nilai
efektivitas main condenser yang dihasilkan sebesar 79,19 %. Pada
tekanan vakum 0,079 bar nilai efektivitas main condenser yang
dihasilkan mengalami kenaikan yang cukup signifikan yaitu sebesar
86,96 %. Pada tekanan vakum 0.082 bar nilai efektivitas yang
dihasilkan main condenser seebesar 86,96 %, dan pada tekanan vakum
0,083 bar nilai efektivitas main condenser yang dihasilkan yaitu
sebesar 87,5 %, kenaikan efektivitas yang terjadi tidak banyak atau
cukup stabil. Sehingga dari gambar 3.2 dapat disimpulkan bahwa
semakin tinggi nilai kevakuman didalam kondensor maka semakin
tinggi pula efektivitas kondensor yang dapat dihasilkan.
3.2 Pengaruh Perbedaaan Suhu Air Pendingin Terhadap Efektivitas
Main Condenser
Pengaruh perbedaan temperatur air pendingin terhadap efektivitas
main condenser ditunjukkan oleh gambar 3.3
79,17
86,96 86,96 87,5
74
76
78
80
82
84
86
88
90
0,077 0,079 0,082 0,083
Efe
kti
vit
as(
%)
Tekanan Vakum (bar)
10
Gambar 3.3 Pengaruh Perbedaan Temperatur Air Pendingin
Terhadap Efektivitas Main Condenser
Tidak hanya tekanan vakum yang mempengaruhi kinerja main
condenser tetapi perbedaan temperature air masuk dan air keluar
kondensor juga mempengaruhi kinerja dari main condenser. Gambar
3.3, memperlihatkan pada saat beda temperatur yaitu 19 ºC, efektivitas
yang dapat dihasilkan sebesar 79,17 %. Sedangkan pada beda
temperatur terbesar yaitu 21 ºC, efektivitas yang dapat dihasilkan
sebesar 87,5 %. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar perbedaan
temperatur air masuk dan keluar kondensor maka efektivitas dari
kondensor yang dapat dihasilkan akan semakin besar.
4. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan analisis data dan pembahasan maka dapat disimpulkan
sebagai berikut:
1. Ketika tekanan vakum uap masuk kondensor sebesar 0,077 bar sampai
0,079 bar kenaikan efektivitas kondensor sangat signifikan dan ketika
tekanan 0,079 bar sampai 0,083 bar efektivitas kondensor mengalami
kenaikan yang sedikit. Dari data tersebut dapat dikatakan bahwa
79,17
86,96 86,96 87,5
70
75
80
85
90
95
100
19 20 20 21
Efe
kti
vit
as(
%)
ΔT (ºC)
11
efektivitas akan meningkat pada tekanan vakum 0.079 bar sampai 0.083
bar, hal ini menunjukkan bahwa meningkatnya nilai kevakuman di dalam
kondensor pada tekanan tertentu akan meningkatkan efektivitas kondensor.
2. Semakin tinggi nilai perbedaan temperatur air masuk kondensor dan air
keluar kondensor maka efektivitas kondensor yang dihasilkan akan
meningkat. Efektivitas Kondensor Akan meningkat pada perbedaan
temperatur 20ºC sampai 21ºC. Hal ini dapat membuktikan bahwa
temperatur uap yang masuk ke dalam kondensor dapat di dinginkan secara
maksimal.
4.2 Saran
1. Melakukan pengecekan secara berkala pada instrumen-instrumen
kondensor dan melakukan pergantian perangkat yang sudah rusak atau
kurang optimal kinerjanya.
2. Upaya dalam menjaga tekanan vakum uap supaya konstan sangat
diperlukan supaya efektivitas kondensor maksimal.
DAFTAR PUSTAKA
Adi, Yongki. (2016). Penguasaan Teknologi Energi Panas Bumi Indonesia.
Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.
Ardhito, D. D. L., (2015), Analisis Pengaruh Kevakuman Kondenosor
Terhadap Laju Perpindahan Panas dan Efektivitas pada PLTU
Rembang Unit 10, Tugas Akhir , Universitas Gadjah Mada.
Direktorat Panas Bumi Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Indonesia.
(2017). Potensi Panas Bumi Indonesia Jilid 1. Kementerian Energi dan
Sumber Daya Mineral: Jakarta.
Elia, Imam. (2015). Kondensor dan Prinsip Kerjanya Handout. Jakarta
Hidayat, A. (2016). Analisa efektivitas Condenser Direct Contact Unit 3 PT.
Indonesia Power (UPJP) Kamojang. Majalengka: Universitas Majalengka
Kamojang Geothermal Power Station Unit I dan Unit II, Design Manual Vol. TD
01 Rev.2, 1984. Mitshubisi Heavy Industries, Ltd Yokohama Japan
12
Rosyada, A. (2017). Analisa Kinerja Kondensor Unit IV Sebelu dan Sesudah
Overhaul. Jakarta: Politeknik Negeri Jakarta.
Suryanti, Andriya, (2007). Perhitungan Efektivitas Kondensor Menggunakan
Metode Heat Balance Pada Unit 2 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
PT Indonesia power UPJP Kamojang. Politeknik Negeri Jember.
Tunggul M. Sitompul. (1993), Alat Penukar Kalor, edisi 1. Cet . 1. Rajawali
Pers, Jakarta