PAPER Mengenai PLTP


1.      Latar Belakang
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah pembangkitan listrik dengan panas bumi dilakukan dengan mengebor tanah di daerah berpotensi panas bumi untuk membuat lubang gas panas yang akan di manfaatkan untukmemanaskan ketel uap (boiler)sehingga uapnya bisa menggerakan turbin uap yang tersambung ke generator, untuk panas bumi bertekanan tinggi,dapat langsung memutar turbin generator,setelah uap yang keluar di bersihkan dahulu.

2.      Rumusan Masalah
Adapun di dalam pembahasan kali ini, terdapat beberapa masalah yang dirumuskan, yaitu:
a.       Apa yang dimaksud dengan PLTP?
b.      Komponen apa saja yang bekerja pada PLTP?

3.      Tujuan Pembahasan
Dari masalah yang dirumuskan di atas, terdapat tujuan pembahasan LTP ini, antara lain:
a.       Mendeskripsikan definisi  PLTP.
b.      Mengetahui komponen apa saja yang bekerja pada PLTP.

4.      Batasan Masalah
Agar pembahasan PLTP ini tidak melebar, maka kami membatasi beberapa masalah, yaitu kami hanya membahas mengenai PLTP dengan bahan bakar gas alam.

5.      Metode Pembahasan
Adapun metode pembahasan yang digunakan adalah studi literature, yaitu mencari referensi bacaan dari buku atau internet untuk dijadikan sumber dalam penyusunan paper ini.

6.      Landasan Teori
6.1  Definisi PLTP
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah pembangkitan listrik dengan panas bumi dilakukan dengan mengebor tanah di daerah berpotensi panas bumi untuk membuat lubang gas panas yang akan di manfaatkan untukmemanaskan ketel uap (boiler)sehingga uapnya bisa menggerakan turbin uap yang tersambung ke generator, untuk panas bumi bertekanan tinggi,dapat langsung memutar turbin generator,setelah uap yang keluar di bersihkan dahulu.
6.2. Prinsip Kerja PLTP
Sesungguhnya prinsip kerja PLTP sama saja dengan PLTU. Hanya saja yang digunakan pada PLTP adalah uap panas bumi yang telah dipisahkan dari air, yang berasal langsung dari perut bumi. Karena itu PLTP biasanya dibangun di daerah pegunungan dekat gunung berapi. Biaya operasional PLTP juga lebih murah dibandingkan dengan PLTU, karena tidak perlu membeli bahan bakar, namun membutuhkan biaya investasi yang cukup besar untuk biaya eksplorasi dan pengeboran perut bumi.
Uap panas bumi didapatkan dari suatu kantong uap di perut bumi. Tepatnya di atas lapisan batuan yang keras di atas magma dan mendapatkan air dari lapisan humus di bawah hutan penahan air hujan. Pengeboran dilakukan di atas permukaan kantong uap tersebut, hingga uap dalam akan menyembur keluar. Semburan uap dialirkan ke turbin penggerak generator. Namun ada dampak yang tidak menguntungkan dari uap yang menyembur keluar ini. Uap yang keluar dari sumur sering mengandung berbagai unsur kimia yang terlarut dalam bahan-bahan padat sehingga uap itu tidak begitu murni. Zat-zat pengotor antara lain Fe, Cl, SiO2, CO2, H2S dan NH4. Pengotor ini akan mengurangi efisiensi PLTP, merusak sudu-sudu turbin dan mencemari lingkungan.
Setelah menggerakan turbin, uap akan diembunkan dalam kondensor menjadi air dan disuntikan kembali ke dalam perut bumi menuju kantong uap. Jumlah kandungan uap dalam kantong uap ini terbatas, karenanya daya PLTP yang sudah maupun akan dibangun harus disesuaikan dengan perkiraan jumlah kandungan tersebut. Melihat siklus dari PLTP ini maka PLTP termasuk pada pusat pembangkit yang menggunakan energi yang terbaharukan.

6.3.   Komponen PLTP

1.      Kepala Sumur Katup
Pada PLTP PT. Pertamina Geothermal Energy Unit IVArea Kamojang ini terdapat 4 cluster dengan 11 sumur produksi dimana 10 sumur aktif dan 1 sumur standby.Disamping sumur produksi juga ada sumur injeksi dan sumur pantau. Akumulasi uap dari seluruh cluster mencapai kira-kira temperatur180-190 oC dan tekanan sekitar 10-11 bar.Gambar 2.2 menunjukkan bentuk kepala sumur. Pada sumur dipasang beberapa katup antara lain:
a.       Service valve, untuk mengatur aliran fluida yang akan dimanfaatkan
b.      Master Valve, untuk mengisolasi sumur ketika akan dilakukan atau perawatan
c.       By pass valve, mengatur aliran fluida yang menuju silencer
d.      Blade valve, katup yang digunakan untuk menyemburkan uap ke udara dengan laju aliran yang kecil saat sumur tidak diproduksikan


2.      Separator dan Demister
Uap yang berasal dari sumur produksi sebelum masuk separator dan demister, diatur terlebih dahulu jumlah uap yang akan digunakan oleh control valve. Separator berfungsi untuk memisahkan zat padat yang ikut pada aliran uapdari. Separator yang digunakan berjenis cyclone dimana aliran uap diarahkan dari tengah dan berputar menimbulkan gaya sentrifugal. Karena gayabuoyancy yang kecil maka uap akan naik keatas dan air beserta zat padat terlempar ke dinding dan dibuang melalui drain. Demister berfungsi untuk memisahkan uap dari moisture-moisture air.Gambar 2.3 menunjukkan separator dan demister.
3.      Rock Muffler
Rock muffler merupakan bangunan yang terbuka dan terdiri dari batu-batuan yang berguna untuk meredam suara dari kebisingan uap.Sejumlah uap dibuang ke atmosfir saat unit tidak beroperasi atau pada saat penurunan beban.Rock muffler juga berfungsi untuk mengontrol uap yang akan dibuang. Pada saat unit tidak beroperasi (trip) uap yang berasal dari cluster seluruhnya akan dibuang ke rock muffler, akan terlihat uap dengan kapasitas yang besar terbuang.Gambar 2.4 menunjukkan gambar rock muffler.
4.      Pompa
·         Pompa Cooling Water
Pompa cooling water berfungsi sebagai air compressor coolers, generator coolers, lube oil coolers. Air yang dialirkan diperoleh dari water treatment.Air yang menjadi pengantara tersebut merupakan pendingin.Sehingga kerja dari peralatan dapat effeisien.Gambar 2.5 menunjukkan gambar pompa cooling water.

·         Hotwell pump
Merupakan pompa vertikal yang berfungsi membawa air yang terdapat pada hotwellkondenser menuju cooling tower. Beberapa bagian dari airnya juga akan masuk ke pompa turbin wash dansteam wash. Tujuan dari sistem pembersihan uap dan turbin ini adalah untuk menjaga saringan utama, turbin dan peralatan pembuangan non-condensible gas dari serpihan dan kerusakan akibat korosi. Berikut gambar hotwell pump seperti tampak pada gambar 2.6.
·         Vaccum Pump
Merupakan pompa yang berfungsi untuk mengondisikan interkondenser dalam kondisi yang vakum supaya NCG (Non Condensable Gas) motive dan NCG yang terdapat pada kondenser dapat tertarik untuk dibuang melalui menara cooling tower sebelum dipisahkan di separator.Vaccum pump terlihat pada gambar 2.7 di bawah ini.

5.      Cooling tower
Cooling tower berfungsi sebagai penyedia sumber air pendingin yang akandigunakan pada kondenser untuk mengondensasikan uap yang keluar dari turbin. Selain itu air di cooling tower juga berfungsi untuk mengalirkan air ke aux cooling water dan fire water.Sebagian besar air dari cooling tower disuplai dari hotwell pump da aux cooling water. Apabila level pada cooling tower berkurang maka penambahan air akan dilakukan oleh Raw Water Facility. Selain itu, pada bagian atas dari cooling water terdapat fan yang salah satu fungsinya untuk menyemburkan hasil dari gas extraction. Gambar 2.8  merupakan gambar dari cooling tower.
6.      Non Condensable Gas Removal System
Uap yang keluar dari turbin menuju kondenser terdiri dari uap air dan NCG (Non Condensable Gas).Tujuan dari sistem NCG removal system ini untuk mengantarkan gas ke bagian atas dari cooling tower dimana materi tersebut didispersikan ke udara. Metodenya adalah NCG akan terbawa ke ejector 1st stage kemudian masuk ke dalam interkondensor untuk dikondensasi, gas yang tidak dapat dikondensasi akan terbawa lagi ke ejector 2nd stage kemudian masuk ke dalam afterkondensor. Gas yang tidak terkondensasi dalam afterkondenserakan dibuang ke udara lewat fan dari cooling tower.
Adanya sejumlah gas dan udara yang tidak terkondensasi (NCG) akan mengurangi laju perpindahan panas. Pengurangan laju perpindahan panas antara uap bekas dan air pendingin akan menyebabkan penurunan vakum di dalam kondensor yang berarti mengurangi kinerjanya.
NCG atau gas yang tidak dapat terkondensasi merupakan gas yang terdiri dari beberapa substansi seperti pada tabel 2.1 di bawah ini.Gas tersebut dapat mengurangi efisiensi dari sistem pembangkit. Mengurangi dan membuang NCG dapat meningkatkan power output dari plant dan mengurangi capital cost dan biaya maintenance. Kadar NCG pada sistem PLTP di PT Pertamina Geothermal Energi Unit IV Kamojang sekitar 1.7% dari jumlah steam yang mengalir.
Tabel 2.1 Kadar Substansi NCG
NCG in steam
Value
unit
persentage
CO2
15288
lbs/hr
97.42668145
H2S
208
lbs/hr
1.325533081
NH3
3.6
lbs/hr
0.022941919
N2
182
lbs/hr
1.159841446
H2
4.3
lbs/hr
0.027402847
CH4
5.9
lbs/hr
0.037599256
TOTAL
15691.8
lbs/hr
100

7.      Water Treatment System
Pada sistem ini, air dari raw waterakan masuk ke dalam 2 tank untuk diberi perlakuan khusus agar air dalam kondisi yang baik. Setelah mendapat perlakuan khusus maka air akan disimpan dalam wadah penampung. Wadah penampung ini akan menyalurkan air ke hotwell, chemical dosing (mengatur PH), untuk distribusi air penggunaan sendiri dan komponen cooling water.Gambar 2.10 di atas merupakan tempat dari water treatment.

8.      Chemical Dosing System
Sistem ini berfungsi untuk mengatur PH air yang akan di suplai menuju raw water dan re-injeksi pump. PH yang diinginkan adalah berkisar 7 (netral).Pengaturan PH dilakukan dengan menggunakan zat basa kuat NaOH.Berikut adalah letak dari chemical dosing system terlihat pada gambar 2.11.

9.      Turbin dan Generator
Fungsi dari generator adalah untuk menghasilkan daya dengan mengonversikan energi mekanik dari turbin ke energi listrik.Generator didesain untuk menghasilkan daya yang handal dan efisien pada kondisi beban, tegangan, dan frekuensi yang dibutuhkan oleh PLN (konsumen).Sedangkan fungsi dari turbin adalah untuk menggerakkan generator dengan mengubah/mengonversi energi termal dinamik menjadi energi mekanik.Turbin ini didesain untuk kehandalan dan untuk beroperasi seefisien mungkin dengan kondisi energi uap seminimal mungkin.
Daya yang dihasilkan dari generator PT Pertamina Geothermal Energy kamojang unit IV berkisar 63 MWdan tegangan 11,8 kV dengan sekitar 2,2-3 MWdigunakan untuk pendukung listrik bagi peralatan yang ada di PLTP. Gambar Turbin dan Generator terlihat pada gambar 2.12.
10.  Kondenser
Fungsi dari kondenser adalah untuk menghasilkan tekanan balik dari turbin, besar tekanan kondenser berkisar 0.14-0.16 bara.Selain itu memiliki tujuan untuk mengondensasikan uap dan pelepasan gas non-condensable. Permukaan kondenser disediakan untuk meminimalisasi terjadinya sedimentasi dari gas non-condensible pada kondensat untuk mengantisipasi penurunan dari hidrogen sulfida yang mungkin akan dibutuhkan pada proses selanjutnya.Gambar 2.13 di bawah menunjukkan kondensor yang dipasang di PLTP IV Kamojang.

11.  Raw Water Facility
Raw water facility adalah penampung air yang suplai airnya diperoleh dari sungai Cikaro yang ditarik oleh pompa (dilihat pada gambar 2.14). Agar PH normal, NaOH chemical dosingakan disuplai ke dalam raw water. Raw water digunakan utuk keperluan fire water pump, water treatment, cooling towermake up. Gambar 2.15 menunjukkan raw water facility overview pada single line.

7.      Pembahasan
7.2.Siklus PLTP
1.      Uap dari sumur produksi mula-mula dialirkan ke steam receiving header yang berfungsi menjamin pasokan uap tidak akan mengalami gangguan meskipun terjadi perubahan pasokan dari sumur produksi.
2.      Selanjutnya melalui flow meter dialirkan ke separator dan demister untuk memisahkan zat-zat padat, silika dan bintik-bintik air yang terbawa didalamnya. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya vibrasi, erosi, dan pembentukan kerak pada sudu dan nozzle turbine.
3.      Uap yang telah bersih itu dialirkan melalui main steam valve/electric control valve/governor valve menuju ke turbine . Di dalam turbine, uap tersebut berfungsi untuk memutar double flow condensing yang dikopel dengan generator , pada kecepatan 3000 rpm. Proses ini menghasilkan energi listrik dengan arus 3 phase, frekuensi 50 Hz, dan tegangan 11,8 kV.
4.      Melalui step-up transformer , arus listrik dinaikkan tegangannya hingga 150 kV, selanjutnya dihubungkan secara paralel dengan sistem penyaluran
5.      Agar turbin bekerja secara efisien, maka exhaust steam yang keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum (0,10 bar), dengan mengkondensasikan uap dalam condenser kontak langsung yang dipasang di bawah turbine.
6.      Exhaust steam dari turbin masuk dari sisi atas condenser, kemudian terkondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan lewat spray-nozzle.
7.      Level kondensat dijaga selalu dalam kondisi normal oleh dua buah cooling water pump
8.      lalu didinginkan dalam cooling water sebelum disirkulasikan kembali.
9.      Untuk menjaga kevakuman condenser, gas yang tak terkondensasi harus dikeluarkan secara kontinyu oleh sistem ekstraksi gas. Gas-gas ini mengandung: CO2 85-90% wt; H2S 3,5% wt; sisanya adalah N2 dan gas-gas lainnya. Sistem ekstraksi gas terdiri atas first-stage dan second-stage sedangkan di pada PLTP yang lain dapat terdiri dari ejector dan liquid ring vacuum pump.
10.  Sistem pendingin di PLTP merupakan sistem pendingin dengan sirkulasi tertutup dari air hasil kondensasi uap, dimana kelebihan kondensat yang terjadi direinjeksi ke dalam sumur reinjeksi  Prinsip penyerapan energi panas dari air yang disirkulasikan adalah dengan mengalirkan udara pendingin secara paksa dengan arah aliran tegak lurus, menggunakan 5 forced draft fan. Proses ini terjadi di dalam cooling water. Sekitar 70% uap yang terkondensasi akan hilang karena penguapan dalam cooling water, sedangkan sisanya diinjeksikan kembali ke dalam reservoir . Reinjeksi dilakukan untuk mengurangi pengaruh pencemaran lingkungan, mengurangi ground subsidence, menjaga tekanan, serta recharge water bagi reservoir. Aliran air dari reservoir disirkulasikan lagi oleh primary pump
11.  Kemudian melalui after condenser dan intercondenser  dimasukkan kembali ke dalam reservoir.

8.      Analisis
8.2.Kelebihan PLTP
a.       Waktu start yang relative singkat, untuk menuju pengoprasian maksimum hanya butuh waktu 15-30 menit
b.      Segi efisiensi pemakaian bahan bakar, unit PLTG tergolong unit termal yang efisiensinya tinggi, yaitu berkisar antara 60%
c.       Kebanyakan dapat di-start tanpa pasokan daya dari luar (black start)
d.      Masa pembangunan yang cepat sekitar 1-3 tahun
e.       Keandalan tinggi karena komponen-komponen pembangkit yang sedikit sehingga kerusakan juga kecil

8.3.Permasalahan pada PLTP
1.      Segi masalah lingkungan, yang perlu diperhatikan adalah masalah kebisingan yang tinggi
2.      Segi keamanan, saat PLTG beroprasi suhu pembakaran bahan bakar mencapai 13000C sehingga keamanan dari kebakaran harus sangat tinggi.
3.      Segi biaya bahan bakar, bahan bakar dari PLTG ini termasuk dalam bahan bakar yang cukup mahal sehingga harga pembangkitan listrik dengan tenaga gas ini terbilang cukup mahal.
4.      Segi kerusakan, karena PLTG menggunakan suhu yang sangat tinggi maka sering terjadi kerusakan seperti keretakan keretakan di komponen aliran gas
5.      Segi waktu pengoprasian, akibat dari permasalahn segi kerusakan dan segi biaya bahan bakar maka waktu pengoprasian sebisa mungkin seminimal mungkin.

8.4.Pemeliharaan PLTG
Kegiatan  –  kegiatan pemelihaaan dan perawatan yang meliputi:
1.      Kegiatan pengecekan
2.      Memberikan minyak (lubrication)
3.      Perbaikan/reparasi atas kerusakan - kerusakan yang ada
4.      Penyesuain/penggantian spare part atau komponen

8.3.1        Start Stop
Unit PLTG mempunyai selang waktu pemeliharaan  sekitar 4.000-5.000 jam operasi  namun jika jumlah start stop telah mencapai 300 kali, maka unit PLTG tersebut harus mengalami pemeriksaan (inspeksi) dan pemeliharaan.
Kegiatan start stop akan mempercepat proses kerusakan (keretakan) karena menyebabkan proses pemuaian dan pengerutan yang tidak kecil. Hal ini disebabkan sewaktu unit dingin, suhunya sama dengan suhu ruangan (sekitar 300C) sedangkan sewaktu operasi, akibat terkena gas hasil pembakaran dengan suhu sekitar 1.3000C. Maka saat dilakukan pemeliharaan, hal-hal yang perlu mendapat perhatian khusus adalah bagian-bagian yang terkena aliran gas hasil pembakaran seperti: ruang bakar, saluran gas panas (hot gas path),dan sudu-sudu turbin. Bagian-bagian ini umumnya mengalami kerusakan (retak) sehingga perlu diperbaiki (dilas) atau diganti.

8.3.2        Peak Operation (Pengoprasian Maksimum)
Jika sering dilakukan peak operation, maka hal ini harus diperhitungkan dengan pemendekan selang waktu pemeliharaan, karena peak operation menambah keausan yang terjadi pada turbin gas sebagai akibat kenaikan suhu operasi.
9.      Simpulan

Jadi konversi energi panas bumi merupakan energy terbarukan yang dapat bermanfaat dalam aspek kehidupan masyarakat, dengan pemanfaatan energy panas bumi dapat memenuhui kebutuhan listrik di Indonesia yang sekarang sedang menjadi masalah polemik di Negara ini

Comments

Post a Comment

Popular Posts