Upload
firmanximanullang
View
47
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
1
Abstrak— PT Pertamina Geothermal Energy, area
Kamojang merupakan salah satu Pembangkit Listrik Tenaga
Panas Bumi (PLTP) terbesar yang terdapat di Indonesia. Produksi
daya listrik yang dihasilkan berkisar lebih dari 60 MW dan
didistribusikan di daerah Jawa-Bali .Jenis uap yang terdapat di
Kamojang adalah jenis uap kering dengan kualitas uap mendekati
1. Namun, jenis PLTP di PT Pertamina Geothermal Energy area
Kamojang adalah jenis single-flash system.Dengan produksi daya
listrik yang cukup besar dan jangkauan yang cukup luas
permintaan akan kenaikan daya listrik yang dihasilkan akan
meningkat. Selain itu, kondisi sumur setiap tahun memiliki
karakteristik yang berbeda sehingga hal inilah yang
melatarbelakangi perlunya optimasi produksi daya listrik.
Penelitian ini dimulai dengan perhitungan nilai aliran eksergi
sehingga dapat memperoleh eksergi loss, efisiensi eksergi dan
efisiensi eksergi overall. Setelah itu, dilakukan optimasi produksi
daya listrik, metode yang digunakan yaitu optimasi tanpa fungsi
kendala. Optimasi dilakukan dengan menentukan temperatur
optimum pada separator dan kondenser serta tekanan optimum
pada wellhead. Penentuan temperatur optimum pada separator dan
kondenser tidak dapat dilakukan karena tidak mempengaruhi
proses produksi daya listrik. Sedangkan untuk penentuan tekanan
optimum pada wellhead, diperoleh rentang operasi tekanan
wellhead optimum yaitu antara 5,9124 bar - 9,74 bar dengan
rentang daya listrik optimum antara 71,013 MW- 72,302 MW.
Kata Kunci— dry-steam system, eksergi ,optimasi tanpa fungsi
kendala, single-flash system,
I. PENDAHULUAN
ada era modern seperti saat ini, krisis energi fosil terjadi
hampir di seluruh dunia, tidak terkecuali pada negara
berkembang seperti negara Indonesia. Untuk mengatasi krisis
energi, penggunaan energi terbarukan menjadi solusi yang tepat. Salah satu contoh energi terbarukan adalah energi panas
bumi.
Indonesia secara geologis terletak pada pertemuan tiga
lempeng tektonik utama yaitu Lempeng Eropa-Asia, India-
Australia dan Pasifik yang berperan dalam proses
pembentukan gunung api di Indonesia. Kondisi geologi ini
memberikan kontribusi nyata akan ketersediaan energi panas
bumi di Indonesia. Indonesia yang kaya akan wilayah gunung
berapi, memiliki potensi panas bumi yang besar untuk dapat
dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik.
Sekitar 54% potensi panas bumi di dunia berada di wilayah
indonesia. Dengan potensi yang sangat besar ini (lebih dari 50%), wilayah Indonesia sangat cocok untuk menggunakan
sumber Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP). [1]
Sebelumnya telah dilakukan penelitian mengenai optimasi
daya listrik dari pembangkit listrik tenaga panas bumi.
Penelitian ini dilakukan di PLTP Sibayak, Sumatera Utara.
Optimasi pada penelitian ini dilakukan untuk 3 sumur baru
yang akan dibangun di plant tersebut, dengan menentukan
variabel-variabel termodinamika optimum untuk
menghasilkan daya listrik optimum.[2]
Selain itu , terdapat penelitian mengenai analisis desain
termodinamika di Patuha, Jawa barat. Pada penelitian ini, dilakukan desain awal dan menentukan kondisi optimum
untuk berbagai kondisi contohnya nilai entalpi dari wellhead.
Analisa ini dilakukan di Patuha, Jawa Barat dengan jenis
PLTP Single-flash system.[3]
Salah satu PLTP terbesar di Indonesia adalah PLTP area
Kamojang (PT Pertamina Geothermal Energy) yang didirikan
sejak tahun 1982. Pertamina Geothermal Energy terletak
sekitar 42 km dari Bandung, ibu kota dari propinsi Jawa Barat.
Kapasitas dari PLTP Kamojang yaitu sebesar 60 MWe dan
menyuplai listrik pada daerah Jawa dan Bali.
Karena daerah yang dijangkau cukup luas maka permintaan
akan daya listrik dari PT Pertamina Geothermal Energy area Kamojang ini dari tahun ke tahun terus bertambah. Selain itu,
kondisi sumur produksi semakin tahun memeliki karakteristik
yang berbeda , dengan kecenderungan kualitas steam yang
menurun. Oleh karena itu, optimasi produksi daya listrik perlu
dilakukan agar dapat mengatasi perubahan karakteristik dari
sumur sehingga perusahaan tidak mengalami kerugian.
Tujuan dari pengerjaan tugas akhir ini adalah
memberikan panduan tentang kondisi operasi proses yang
dapat memberikan daya listrik optimum di PT PGE area
Kamojang.
II. TEORI PENUNJANG
A. Proses Konversi dalam Termodinamika
Dalam melakukan analisa konversi energi pada PLTP dapat
didasarkan dengan hukum termodinamika. Setiap jenis PLTP
memiliki proses yang berbeda apabila ditinjau dari hukum
termodinamika .[4]
Berdasarkan gambar 1 dapat dilihat geofluida mengalami beberapa proses yang ditunjukkan pada diagram T-S.
Optimasi Daya Listrik pada PT Pertamina
Geothermal Energy Area Kamojang, Jawa Barat
Eka Rachmania Dimitri Balqis, Katherin Indriawati, Bambang Lelono W.,
Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri , Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected]
P
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
2
Gambar. 1. Diagram T-S single-flash system [1]
Sesuai dengan gambar 1 geofluida mengalami beberapa
proses yaitu sebagai berikut :
Flashing
Proses ini digambarkan pada saat kondisi 1 dan 2 pada
diagram T-S dimana pada proses ini geofluid mengalami
penurunan tekanan dan suhu secara drastis. Hal ini diakibatkan
geofluida dari wellhead melewati throttle valve. Selain itu proses flashing ini merupakan proses isentalpik dan adiabatik
karena proses ini terjadi secara spontan dan tidak ada
pengaruh kerja di dalamnya. Sehingga dapat dituliskan yaitu
sebagai berikut:
h1 = h2 (1)
Dimana:
h1 = entalpi pada wellhead (kJ/kg)
h2 = entalpi setelah proses flashing (kJ/kg)
Proses pemisahan (separator)
Sesuai dengan diagram T-S di atas pada proses ini terjadi
proses isobarik atau tekanan konstan. Dalam proses ini dapat
diketahui nilai X (kualitas fraksi kekeringan) yaitu dengan
rumus :
𝑥2 =ℎ2−ℎ8
ℎ3−ℎ8 (2)
Dimana:
X2 = kualitas uap
h2 = entalpi setelah proses flashing (kJ/kg)
h3 = entalpi pada keluaran separator menuju
demister (kJ/kg)
h8 = entalpi pada keluaran separator menuju
drain (kJ/kg) Sedangkan untuk menentukan nilai massa laju aliran dari
separator menuju turbin yaitu dengan menggunakan rumus :
𝑚 3 = 𝑥2𝑚 2 (3)
Dimana :
𝑚 3 = massa laju aliran keluaran dari separator
(kg/s)
𝑚 2 = massa laju aliran masukkan dari separator
(kg/s)
Sedangkan massa laju aliran yang keluar dari separator
yaitu sebagai berikut :
𝑚 8 = 1 − 𝑥2 × 𝑚 2 (4)
Dimana :
𝑚 8 = massa laju aliran keluaran dari separator ke
drain (kg/s)
Demister
Demister merupakan alat untuk menghilangkan kondensat
dari uap dan untuk memastikan bahwa uap benar-benar kering.
Pada demister terjadi pressure drop sebesar 10 kPa dan terjadi
penurunan massa laju aliran sebesar 0,01.[3]
𝑚 3𝑎 = 0,01 × 𝑚 3 (5)
Dimana :
𝑚 3𝑎 = massa laju aliran demister (flash) drain (kg/s)
𝑚 3 = massa laju aliran keluaran dari separator (kg/s)
Turbin uap dan generator
Pada turbin yang dibawah keadaan steady , inlet dari fluida
yang bekerja dan tekanan exhaust telah ditentukan. Oleh karena itu, untuk proses ideal dari turbin adiabatik adalah
proses isentropik antara inlet dan tekanan exhaust.
Daya turbin dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut :[4]
W tur = m total . (h4 − h5) (6)
W tur = 𝑚 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 . 𝜂𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 . (h4 − h5s) (7)
Dimana :
W tur = daya listrik (kW)
m total = massa laju aliran (kg/s)
h4 = entalpi pada masukan turbin (kJ/kg)
h5 = entalpi pada keluaran turbin kondisi aktual (kJ/kg)
h5s = entalpi pada keluaran turbin kondisi ideal (kJ/kg)
ηturbin = efisiensi turbin
Sedangkan untuk efisiensi turbin (ηtur) dapat dihitung
dengan persamaan :
𝜂𝑡𝑢𝑟 =𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 𝑤𝑜𝑟𝑘
𝐼𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜𝑝𝑖𝑐 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 𝑤𝑜𝑟𝑘=
𝑊 𝑡𝑢𝑟
𝑊 𝑡𝑢𝑟 ,𝑖𝑠 (8)
Biasanya perubahan energi kinetik dan potensial
berhubungan dengan aliran fluida yang mengalir di turbin,
yaitu perubahan entalpi yang cukup kecil dan bisa diabaikan. Kemudian kerja output dari adiabatik turbin hanya menjadi
perubahan entalpi, dan persamaannya menjadi :
𝜂𝑡𝑢𝑟 =ℎ4−ℎ5
ℎ4−ℎ5𝑠 (9)
Untuk menghitung nilai daya turbin generator dapat
dilakukan dengan menggunakan persamaan :
𝑊 𝑔𝑒𝑛 = 𝑊
𝑡𝑢𝑟 × 𝜂𝑔𝑒𝑛 (10)
Dimana:
𝑊 𝑔𝑒𝑛 = daya yang dihasilkan generator (kW)
𝑊 𝑡𝑢𝑟 = daya listrik (kW)
ηgenerator = efisiensi turbin
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
3
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tinjauan Plant
Tinjauan plant dan pengambilan data dari penelitian Optimasi daya listrik ini dilakukan di PT Pertamina
Geothermal Energy area Kamojang ni. Dalam peninjauan
plant, hal yang dilakukan yaitu menentukan jenis dari PLTP
yang terdapat di PT PGE area Kamojang. Kemudian meninjau
Proses Flow Diagram (PFD) dari PT PGE serta Piping &
Instrument Diagram (P&Id).
Setelah meninjau dari PFD maka jenis PLTP di PT PGE
area Kamojang adalah jenis single-flash geothermal power
plant. Kemudian untuk menentukan data yang perlu diambil,
dilakukan penentuan state yang digunakan untuk menghitung
nilai energi dan nilai eksergi. Data yang perlu diambil yaitu data temperatur, tekanan, dan laju aliran pada setiap state.
Gambar. 2. State pada PT PGE area Kamojang
Sesuai dengan proses yang terjadi di PT Pertamina
Geothemal Energy area Kamojang maka dapat digambarkan
digram T-S yaitu sebagai berikut:
Gambar. 3. Diagram T-S pada PT Pertamina Geothermal Energy area
Kamojang
B. Perhitungan Nilai Energi dan Eksergi pada Plant
Setelah memberikan state pada Process Flow Diagram
(PFD), kemudian dilakukan perhitungan nilai energi dan
eksergi dengan menggunakan persamaan.
Untuk rumus energi rate (kW) [5]:
𝐸 𝑛 = 𝑚 . (h-ho) (11)
Untuk rumus eksergi rate (kW):
𝐸 𝑘 = 𝑚 . (ℎ − ℎ0 − 𝑇0 (𝑠 − 𝑠0)) (12)
Dimana :
Ėn = energi rate (kW)
Ėk = eksergi rate (kW)
𝑚 = laju aliran (kg/s)
h = entalpi (kJ/kg)
h0 = entalpi lingkungan (kJ/kg)
T0 = temperatur lingkungan (°C)
s = entropi (kJ/kg.K) s0 = entropi lingkungan (kJ/kg.K)
Kemudian dihitung nilai eksergi loss pada setiap unit
dengan persamaan :[5]
𝐸𝑘𝑙𝑜𝑠𝑠 = 𝐸 𝑘𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 −𝐸 𝑘𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 (13)
Dimana :
Ekloss = eksergi loss (kW)
Ėkinput = eksergi rate input (kW) Ėkoutput = eksergi rate output (kW)
Kemudian persamaan umum untuk menentukan efisiensi eksergi: [6]
𝜂𝑒𝑘 = 𝜂𝑒𝑘 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡
𝜂𝑒𝑘 𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 × 100% (14)
Sedangkan untuk perhitungan efisiensi eksergi overall dapat
diperoleh dengan persamaan :
𝜂𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙 =𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡
𝐸 𝑘1 (15)
Dimana :
𝑊𝑛𝑒𝑡𝑡 = daya listrik bersih yang dihasilkan PLTP
(kW) Ėk1 = eksergi rate input (kW)
C. Pemodelan sistem plant dan Validasi
Pemodelan sistem plant pada penelitian ini dilakukan sesuai dengan persamaan berdasarkan hukum temodinamika.
Pemodelan plant dilakukan secara statis ( steady state) yaitu
untuk menentukan nilai daya listrik sesuai dengan persamaan
(7).
Pemodelan secara statik ini dilakukan menggunakan
simulasi komputasi dengan pemberian input bernilai konstan
yaitu laju aliran maksimum (𝑚 𝑚𝑎𝑥 ), tekanan wellhead (P),
tekanan kondenser (Pc), dan tekanan pada saat tidak ada laju
aliran yang mengalir (Pci). Tekanan wellhead dan kondenser
mempengaruhi nilai Δh yaitu h1-h2 serta mempengaruhi nilai
massa laju aliran steam. Validasi model dilakukan untuk data yang diperoleh pada
PT Pertamina Geothermal Energy (Daya listrik) pada bulan
Januari dan Februari 2012. Daya listrik pada bulan Januari dan
Februari 2012 berkisar antara 63 MW
D. Optimasi Daya Listrik
Optimasi yang dilakukan yaitu merupakan optimasi tanpa
menggunakan fungsi kendala (Optimization unconstrain).
Optimasi daya listrik dengan metode derivatif merupakan
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
4
metode pencarian titik optimum dengan menggunakan
simulasi komputasi.
Optimasi daya listrik dilakukan dengan menentukan
temperatur separator, temperatur kondenser dan tekanan pada
wellhead yang optimum. Fungsi objektif pada optimasi daya
listrik sesuai dengan persamaan (7).
Penentuan Temperatur Optimum pada Separator
Sesuai dengan fungsi objektif pada persamaan (7),
temperatur pada separator berpengaruh terhadap X2 (kualitas
steam). Optimasi dilakukan dengan memberikan nilai konstan
dari massa laju aliran (𝑚 ) yaitu sebesar 119,5 kg/s , nilai dari
T1 (Twellhead) sebesar 193°C dan nilai dari temperatur
kondenser yaitu sebesar 50°C. Nilai-nilai tersebut diperoleh dari hasil data proses produksi pada bulan Februari 2012
dengan nilai efisiensi turbin yaitu sebesar 78% dan efisiensi
generator sebesar 98%.
Untuk mengetahui apakah temperatur separator menentukan
daya listrik yang optimum, maka dihitung nilai temperatur
untuk berbagai variasi temperatur separator. Hasil perhitungan
dinyatakan dalam bentuk grafik.
Penentuan Temperatur Optimum pada Kondenser
Pada persamaan (7 ) yang merupakan fungsi objektif dalam
optimasi daya listrik, temperatur pada kondenser berpengaruh
pada Δh pada turbin (selisih antara entalpi masukan turbin dan
keluaran turbin). Kemudian nilai yang dibuat konstan yaitu massa laju aliran 119,5 kg/s, nilai dari T1 (Twellhead) sebesar
193°C dan nilai dari temperatur separator yaitu sebesar 183°C.
Nilai tersebut diperoleh dari hasil rata-rata pada bulan
Februari 2012. Efisiensi turbin yang digunakan sama dengan
penentuan temperatur optimum pada separator.
Setelah itu dilakukan ploting antara temperatur kondenser
dengan daya listrik. Variasi temperatur kondenser yaitu antara
40°C-60°C.
Penentuan Tekanan Optimum pada Wellhead Tekanan wellhead merupakan tekanan saat sebelum uap
masuk ke dalam separator. Tekanan optimum pada wellhead dapat diperoleh dengan menggunakan simulasi komputasi.
Setelah dilakukan optimasi, tekanan wellhead optimum yang
diperoleh dapat digunakan yaitu dengan mengatur bukaan
throttle valve.
Sesuai dengan data yang diperoleh pada PT Pertamina
Geothermal Energy area Kamojang nilai tekanan kondenser
(Pc) bernilai konstan yaitu Pc= 0,1162 bar. Sehingga dapat
diperoleh nilai h7 (entalpi pada keluaran dari kondenser
menuju cooling tower) yaitu sebesar 2588,8 kJ/kg dan nilai h6
(entalpi pada keluaran dari kondenser menuju drain) yaitu
sebesar 201,4083 kJ/kg (berdasarkan tabel termodinamika).
Nilai efisiensi generator yaitu sebesar ηgenerator = 98%. Nilai ini diperoleh dari hasil rata-rata bulan Februari 2012.
Untuk nilai 𝑚 𝑚𝑎𝑥 (massa laju aliran maksimum) yang
diperoleh berdasarkan data yaitu sebesar 161,72 kg/s dan nilai
dari Pci (tekanan pada saat tidak ada laju aliran) yaitu sebesar
18,75 bar. Nilai 𝑚 𝑚𝑎𝑥 dan Pci digunakan untuk perhitungan
massa laju aliran (m tot ) dengan persamaan sebagai berikut
:[4]
𝑚 = 𝑚 𝑚𝑎𝑥 1 − (𝑃
𝑃𝑐𝑖)2 (16)
Optimasi dilakukan dengan menggunakan nilai h2 dengan
fungsi P (Tekanan Wellhead) dengan persamaan yaitu :
h2 = 0,0000035P5 − 0,00046P4 + 0,025P3 − 0,76P2
+ 13P + 2700 (17)
Dan nilai s2 didapatkan berdasarkan fungsi P pula.
Persamaan yang diperoleh yaitu adalah :
s2 = −0,000014P3 + 0,0013P2– 0,053P + 7 (18)
Kedua persamaan tersebut diperoleh dengan mencari
persamaan antara nilai entalpi dengan tekanan serta entropi
dengan tekanan sesuai dengan tabel termodinamika.
IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
A. Perhitungan Nilai Energi dan Eksergi Plant
Berikut merupakan data yang diperoleh di PT Pertamina
Geothermal area Kamojang pada bulan Februari 2012. Data
ini digunakan untuk perhitungan energi dan eksergi sesuai
dengan state yang diberikan seperti pada gambar 2.
Tabel. 1. Data yang diperlukan untuk perhitungan energi dan eksergi
State
ke-
T (°C)
P (bar)
m (kg/s)
0 17 0,7038 -
1 192,90 12,7795 119,48
2 183,83 10,2344 119,48
3 184,24 10,2344 119,46
4 183,09 10,1278 119,14
5 52,013 0,1128 119,14
6 50,190 0,1162 20,25
7 24,780 - 2089,41
8 184,24 10,2271 0,0168
Tabel. 2. Hasil perhitungan energi dan eksergi rate
State
ke-
𝐸 𝑛 (kW)
𝐸 𝑘 (kW)
0 324680,305 312013,9025
1 323840,22 311029,581
2 323767,6596 310967,4011
3 322793,1504 310010,9772
4 300740,3364 284958,5754
5 2810,093227 2653,08577
6 68098,05072 64048,77414
7 11,9393232 11,3881152
8 324680,305 312013,9025
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
5
Dengan hasil perhitungan nilai eksergi rate maka dapat
ditentukan nilai eksergi loss dan efisiensi eksergi. Hasil yang
diperoleh ditampilkan pada tabel 3.
Sesuai dengan tabel 3, dapat dilihat eksergi loss pada
separator dan demister yaitu sebesar 50,792 kW dan
956,42392 kW sedangkan untuk efisiensi eksergi dari
separator dan demister cukup tinggi hampir mendekati 100
%. Eksergi loss pada separator dan demister dapat terjadi
akibat dari berbagai hal yaitu seperti terjadinya kerusakan pada sambungan di dalam separator yang menyebabkan heat
loss dan kondensasi uap. Pipa yang mengalami korosi juga
dapat menjadi penyebab terjadinya eksergi loss Selain itu
pada komponen drain yang tidak berfungsi semestinya juga
dapat menyebabkan eksergi loss.
Tabel. 3. Nilai dari eksergi loss dan efisiensi eksergi dari setiap unit
Eksergi Loss (kW)
Efisiensi Eksergi
Separator 50,79 Separator 99,99 %
Demister 956,423 Demister 99,66 %
Turbin 25052,40 Turbin 20,49 %
Kondenser 346354,26 Kondenser 0,75 %
Selain itu, dapat dilihat pada tabel 3 nilai eksergi loss
paling besar yaitu terdapat pada turbin dan kondenser. Selain
itu pada turbin dan kondenser memiliki efisiensi eksergi yang
lebih kecil yaitu sebesar 20,5% untuk turbin dan kondenser
0,76 %. Pada turbin, eksergi loss ini dapat terjadi dikarenakan adanya kerugian gesekan terhadap uap yang masuk ke turbin
dan kebocoran pada bagian dalam turbin. Selain itu, dapat juga
dipengaruhi akibat dari bukaan valve yang tidak sesuai.
Untuk kondenser efisiensi yang rendah dapat dipengaruhi
panas yang hilang ke lingkungan melalui proses konduksi dan
turbulensi serta penyumbatan yang mungkin terjadi pada
nozzle sebagai efek dari penyemprotan.
Kemudian dapat dihitung efisiensi eksergi overall dari
PLTP PT PGE area Kamojang sebagai berikut :
𝑊 𝑛𝑒𝑡𝑡 = 63530,6 − 2000
𝜂𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙 =61530,6
311967,4829× 100%
𝜂𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙 = 19,7205%
B. Validasi Model
Validasi model dilakukan untuk melihat kebenaran dari
persamaan yang digunakan apakah sesuai atau tidak dengan
kondisi real plant-nya. Pada tabel 4 dan tabel 5 menunjukkan
perbandingan hasil dari pemodelan daya listrik sesuai dengan
persamaan termodinamika. Validasi dilakukan 2 bulan yaitu
bulan Januari dan bulan Februari 2012.
Dapat dilihat pada tabel 4 dan tabel 5 di atas nilai daya
listrik yang dihasilkan dengan menggunakan simulasi sudah
cukup baik. Selain itu error yang dihasilkan cukup kecil. Hal
ini sesuai dengan perhitungan RMSE (Root Mean Square
Error) pada bulan Januari 2012 yaitu sebesar 1,784043 dan
pada bulan Februari 2012 yaitu sebesar 0,847175.
Tabel. 4. Validasi pemodelan pada bulan Januari 2012
Bulan Januari
2012
Wreal
(MW)
Wpemodelan
(MW)
Minggu ke -1 63,627 61,030
Minggu ke -2 63,58058 61,598
Minggu ke-3 63,56979 62,246 Minggu ke-4 63,57317 63,022
Tabel. 5. Validasi pemodelan pada bulan Februari 2012
Bulan Februari
2012
Wreal
(MW)
Wpemodelan
(MW)
Minggu ke-1 63,56072 63,106
Minggu ke-2 63,5016 63,822
Minggu ke-3 63,53784 64,277
Minggu ke-4 63,52248 64,942
C. Optimasi Daya listrik
Optimasi dilakukan dengan menentukan temperatur
separator optimum, temperatur kondenser optimum, dan
tekanan wellhead optimum.
Penentuan Temperatur Optimum pada Separator dan
Kondenser
Perhitungan untuk temperatur separator dengan daya listrik
ditunjukkan pada gambar 4. Sedangkan untuk hasil temperatur
kondenser ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar. 4. Hasil ploting Ts dengan Wt
Dari kedua hasil ploting di atas (gambar 4 dan gambar 5)
dapat diperoleh kesimpulan yaitu daya listrik optimum tidak
dapat diperoleh dengan meninjau nilai temperatur separator
dan kondenser. Hal ini, dapat disebabkan jenis uap di
Kamojang merupakan uap kering dengan kualitas hampir
mendekati 1 yaitu sebesar 0.9989. Dengan kualitas uap
mendekati satu , maka proses konversi temodinamika termal merupakan jenis dry-steam system.
170 175 180 185 190 195 2006
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9x 10
4
Temperature Separator (C)
Ele
ctr
ic P
ow
er
(KW
)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
6
Gambar. 5. Hasil ploting antara Tc dengan Wt
Penentuan Tekanan Optimum pada Wellhead
Hasil ploting antara tekanan wellhead dengan daya listrik
dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar. 6. Hasil Ploting antara Wt dengan P wellhead
Dengan menggunakan optimasi tanpa fungsi kendala,
dilakukan penurunan fungsi objektif (persamaan 4) sebanyak
2 kali. Kemudian dari akar pemfaktoran pembuat akar
nolpersamaan tersebut dapat diperoleh nilai rentang operasi
yang diinginkan. Dari tujuh akar pemfaktoran yang diperoleh,
dipilih yang sesuai dengan grafik hasil ploting pada gambar 6
yaitu pada rentang 5,9124 < P < 9,74 bar dengan rentang daya
listrik optimum sebesar 71,013 MW- 72,302 MW. Kemudian sesuai dengan gambar 6 dengan
menggunakan simulasi, nilai tekanan wellhead maksimum
didapatkan saat P = 7,5867 bar dan nilai Wt optimum =72,302
MW. Di PT Pertamina Geothermal Energy area Kamojang
tekanan wellhead umumnya berkisar antara 10-13 bar. Dengan
demikian optimasi daya listrik dengan menentukan tekanan
optimum pada wellhead dapat dilakukan yaitu dengan
pengaturan pada throttle valve.
D. Perhitungan Ulang Efisiensi Eksergi Overall
Kemudian dilakukan perhitungan ulang efisiensi eksergi
keseluruhan. Perhitungan dilakukan sesuai dengan persamaan
(15) yaitu :
𝜂𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙 =70302
312013,9025× 100%
𝜂𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑙𝑙 = 22,53 %
Perhitungan efisiensi eksergi overall dengan menggunakan
tekanan optimum mengalami kenaikan yaitu dari 19,7205%
menjadi 22,53%. Kenaikan yang terjadi yaitu sekitar 2,8 %.
V. KESIMPULAN
Berikut ini kesimpulan yang dapat diambil dalam penelitian
ini, yaitu sebagai berikut:
• Nilai eksergi loss dengan nilai terbesar terdapat pada
turbin dengan nilai 25052,401 kW dan kondenser sebesar 346354,263 kW.
• Kondisi operasi proses di separator dan kondenser pada
PT Pertamina Geothermal Energy area Kamojang tidak
dapat digunakan untuk menentukan daya listrik
optimum
• Kondisi operasi proses yang dapat menentukan daya
listrik optimum pada PT Pertamina Geothermal Energy
area Kamojang dengan jenis single-flash system yaitu
adalah tekanan pada wellhead
• Rentang operasi tekanan wellhead optimum yang
diperoleh yaitu antara 5,9124 bar - 9,74 bar dengan rentang daya listrik optimum antara 71,013 MW-
72,302 MW.
• Perhitungan efisiensi eksergi overall dengan
menggunakan daya listrik optimum mengalami
kenaikan yaitu sebesar 2,8%.
UCAPAN TERIMA KASIH
“Penulis E.db mengucapkan terima kasih kepada PT
Pertamina Geothermal Energy area, Kamojang Jawa Barat
khususnya kepada Bapak Roy Bandoro Swandaru atas
bimbingannya dalam pengerjaan penelitian ini. Serta kepada
Bapak Faiq, Bapak Dede, dan Bapak Jito atas kesempatannya dalam pengambilan data selama penelitian berlangsung ”.
DAFTAR PUSTAKA [1] SNI 13-5012-1998“,Klasifikasi Potensi Energi Panas Bumi di
Indonesia”. Badan Standardisasi Nasional-Bs.
[2] Siregar Hasoloan, Parlindungan H.. “Optimization Of Electrical Power
Production Process For The Sibayak Geothermal Field, Indonesia”. The
United United Nation University, Reykjavík, Iceland. 2004
[3] Swandaru, R. B, “Thermodynamic Analysis of Preliminary Design of
Power Plant Unit I Patuha, West Java, Indonesia” Report of the United
Nations University Geothermal Training Pr ogramme, Reykjavik,
Iceland (2006). [4] DiPippo, Ronald, “Geothermal power plants: principles, appications and
case studies,” Elsevier Advanced Technology. The Boulevard,
Langford Lane, Kidlington, Oxford OX5 IGB. UK. (2006) 85–161 [5] Kwambai, C. B., “Exergy analysis of Olkaria I power plant, Kenya”
Report of United Nations University Geothermal Training Programme,
Reykjavik, Iceland.(2005)
[6] YILDIRIM ÖZCAN, Nurdan, “Modeling, Simulation And Optimization
Of Flashed-Steam Geothermal Power Plants From The Point Of View
Of Noncondensable Gas Removal Systems” M.Sc. Thesis, Department
of Mechanical and Industrial Engineering University of Iceland.(2010)
[7] Moran, J Michael. Shapiro, N Howard., ”Fundamentals of Engineering
Thermodynamics” Wiley. England.2006
40 45 50 55 60 655.6
5.8
6
6.2
6.4
6.6
6.8
7x 10
4
Temperature Condenser (C)
Ele
ctr
ic P
ow
er
(KW
)