teknologi kogenerasi untuk pembangkit listrik - updated 17 juli 2013 - ver 2
Post on 01-Jan-2016
68 Views
Preview:
TRANSCRIPT
(Untuk Pembangkit Listrik Yang Menggunakan BBM Atau BBG)
Teknologi Kogenerasi
Untuk Pembangkit Listrik
Neraca Energi Sistem Pembangkitan PLN:(tahun 2011)
(Sumber Data: Statistik Ketenagalistrikan Tahun 2011, DJK-ESDM 2012)
3 Jenis Pembangkit Listrik Berbahan Bakar Minyak Atau Gas:
• PLTD: Pembangkit Listrik Tenaga Diesel, menggunakan mesin penggerak berbahar bakar
minyak diesel (dengan panas buang sekitar 400⁰C)
• PLTMG: Pembangkit Listrik Tenaga Mesin Gas, menggunakan mesin penggerak berbahan
bakar gas (dengan panas buang sekitar 400⁰C)
• PLTG: Pembangkit Listrik Tenaga Gas, menggunakan turbin penggerak berbahan bakar
gas (dengan panas buang sekitar 400⁰C -500⁰C untuk turbin besar)
••
Diesel / Gas Engine
Gas Turbine
Kapasitas Terpasang Nasional :
PLTD, PLTMG, PLTG dan Pembangkit Listrik Lainnya
PLTD (MW) PLTMG (MW) PLTG (MW)
Lainnya Non-
Terbarukan
(MW)
Lainnya
Terbarukan
(MW)
TOTAL (MW)
Nasi-
onal
Oleh
PLN
Nasi-
onal
Oleh
PLN
Nasi-
onal
Oleh
PLN
Nasi-
onal
Oleh
PLN
Nasi-
onal
Oleh
PLN
Nasi-
onal
Oleh
PLN
2006 3.165 2.782 21 - 3.102 2.727 18.830 13.921 4.568 3.924 29.688 23.354
2007 3.211 2.829 33 - 3.220 2.743 19.714 14.175 4..674 3.916 30.853 23.6642007 3.211 2.829 33 - 3.220 2.743 19.714 14.175 4..674 3.916 30.853 23.664
2008 3.272 2.890 66 10 3.068 2.496 20.304 14.751 4.748 3.919 31.462 24.031
2009 3.256 2.829 71 14 3.135 2.563 20.604 15.015 4.890 3.943 31.958 24.366
2010 4.569 4.142 92 26 3.821 3.223 20.571 14.982 4.924 3.960 33.983 26.337
2011 5.471 5.020 169 80 4.236 3.391 24.840 18.019 5.180 3.943 39.898 30.528
(Sumber Data: Statistik Ketenagalistrikan Tahun 2011, DJK-ESDM 2012)
• Kogenerasi (Cogeneration) adalah sistem konversi energi termalyang secara simultan menghasilkan manfaat listrik dan panas (uapair) sekaligus
• Istilah lain: Kombinasi Panas dan Daya (Combined Heat and Power,CHP)
Definisi Sistem Kogenerasi
Pembangkit Listrik Konvensional BBM
Atau BBG, Tanpa Pemanfaatan Panas
Buang (Flue Gas) Yang Dibuang
PercumaListrik Dan Panas Yang Dihasilkan Dari Sistem
Kogenerasi
Neraca Energi Potensi Kogenerasi Dari PLTD Atau PLTMG
Neraca Energi Potensi Kogenerasi Dari PLTG
Energi Yang Dibangkitkan Melalui Teknologi Kogenerasi
Combine Heat, Power & Cooling, Atau
Tri-Generation
Combine Heat & Power, Atau Combined Cycle
Teknologi Untuk Kogenerasi Pembangkit Listrik(Combined Cycle Power Plant)
Steam Turbine Generator (STG):
Uap air bertekanan dari WHRB
dipergunakan untuk menggerakkan STG
Waste Heat Recovery Boiler (WHRB):
Panas buang (flue gas) dari keluaran mesin diesel, mesin gas atau turbin gas
dipergunakan sebagai sumber energi WHRB untuk memanaskan air hingga menjadi uap
air bertekanan
Condenser
dipergunakan untuk menggerakkan STG
(generator turbin uap) sehingga dihasilkan
listrik tambahan. Keluar dari dari STG, uap
air berubah menjadi kondensat air
Condenser:
Kondensat air dialirkan ke condenser untuk
didinginkan kembali menjadi air, sebelum
akhirnya dipompa kembali ke WHRBGas turbine / engine
Waste
Heat
Recovery
Boiler
Contoh Low Temperature (Wet) Steam Turbine
“Technopa” Micro Steam Turbine:Mampu beroperasi dengantemperatur uap air min. 130⁰C dantekanan min. 4 bar. Menggunakan“bristle”, dan bukan “blade” sebagai
Uap air bertekanan dihasilkan WHRB yang tidak terlalu kering (temperaturnya tidak terlalu
tinggi) menyebabkannya tidak sesuai untuk penggerak turbin uap pada umumnya. Akan
tetapi untuk saat ini ada inovasi beberapa jenis turbin uap yang sesuai, antara lain :
“bristle”, dan bukan “blade” sebagaibilah turbin.
“Capstone” ORC 125 kW:
Menggunakan hydrocarbon (bukan air)
sebagai fluida penggerak turbin, sehingga bisa
beroperasi dengan temperatur panas buang
140⁰C.
Contoh Combined Cycle Untuk PLTMG 2MW
WHRB STG
Exh
au
st
Exhaust Out
Steam
2MW
450kW
NaturalGas
(40% of fuel)
(30% of fuel)
PLTMG(2MWe)(100% of fuel)
Electric
ElectricWHRB(1,5MWt)
STG(450kWe)
Condenser
Steam
Condensate
Water
450kW
(= 22,5% of
Prime
Generator)
Electric
Model Ekonomi Sederhana Untuk Combined Cycle
Asumsi
STG Size: 100 kW
Operasi: (Capacity Factor 70%) 6.132 jam/tahun
Harga Listrik Rata-Rata: 0,08 USD/kWh
Harga STG (wet steam): 1.600 USD/kW
Biaya O&M: 0,025 USD/kWh
PerhitunganPerhitungan
Energi Listrik Terbangkitkan: 100 kW x 6.132jam = 613.200 kWh/tahun
Penghasilan Dari Energi Listrik: 613.200 kWh x 0,08 USD/kWh = 49.056 USD/tahun
Pengeluaran Untuk O&M: 613.200 kWh x 0,025 USD/kWh = 15.330 USD/tahun
Penghasilan Netto: (49.056USD – 15.330USD) = 33.726 USD/tahun
Biaya Investasi: 100 kW x 1.600 USD/kW = 160.000 USD
Payback: 160.000 USD / 33.726 USD = 4,7 tahun
Potensi Combined Cycle:
Pada PLTD, PLTMG, dan PLTG Yang Dioperasikan PLN
BASIS DATA
Kapasitas Terpasang Pembangkit PLN (tahun 2011):
- PLTD 5.020 MW
- PLTMG 80 MW
- PLTG 3.391 MW
Energi Terbangkit PLN (tahun 2011):Energi Terbangkit PLN (tahun 2011):
- PLTD 16.125 GWh
- PLTMG 47,67 GWh
- PLTG 10.018 GWh
Rasio Tambahan Daya Dan Energi Combined Cycle Terhadap PLTD dan PLTMG 22,5%
Rasio Tambahan Daya Dan Energi Combined Cycle Terhadap Daya PLTG 65,0%
Harga Listrik 0,08 USD/kWh
Rata-Rata Emisi CO2 0,78 kg/kWh
Potensi Combined Cycle:
Pada PLTD, PLTMG, dan PLTG Yang Dioperasikan PLN
PERHITUNGAN
Potensi Combined Cycle
- Daya Combined Cycle dari PLTD 1.129,5 MW
- Daya Combined Cycle dari PLTMG 18,0 MW
- Daya Combined Cycle dari PLTG 2.204,2 MW
- Energi Terbangkitkan Combined Cycle dari PLTD 3.628,1 GWh/tahun
- Energi Terbangkitkan Combined Cycle dari PLTMG 10,73 GWh/tahun
- Energi Terbangkitkan Combined Cycle dari PLTG 6.511,5 GWh/tahun
Potensi Penghematan
- Combined Cycle dari PLTD 290.250.000 USD/tahun
- Combined Cycle dari PLTMG 858.060 USD/tahun
- Combined Cycle dari PLTG 520.920.920 USD/tahun
T O T A L P E N G H E M A T A N 812.028.980 USD/tahun
Pengurangan Emisi CO2
- Combined Cycle dari PLTD 2.829.938 Ton CO2/tahun
- Combined Cycle dari PLTMG 8.366 Ton CO2/tahun
- Combined Cycle dari PLTG 5.078.979 Ton CO2/tahun
T O T A L P E N G U R A N G A N E M I S I CO2 7.917.283 Ton CO2/tahun
Instalasi PLTMG PLN Terbaru
• PLTMG Panaran, Batam: 3 x 8,1 MW (2012)
• PLTMG Pulau Bunyu, Kaltim: 2 x 1 MW (2012)
• PLTMG Balai Pungut, Duri Riau: 100 MW (2013)
• PLTMG Lirik, InHu Riau: 20 MW (2012)
• PLTMG Pulau Bawean: 4 MW (2014)
• PLTMG Bagan Melibur, Riau: 1,5 MW (2012)• PLTMG Bagan Melibur, Riau: 1,5 MW (2012)
• PLTMG Lap. Mutiara, KuKer Kaltim: 2 MW, menggunakan gas CBM (2013-2014)
• PLTMG Kota Tarakan, Kaltim: 2 x 4,3MW + 2 x 3,2MW + 3 MW
• PLTMG Rawa Minyak, Riau: 25 MW (2012-2013)
• PLTMG Rengat, Riau: 6 x 3,5 MW (2012)
• PLTMG Penajam, Kaltim: 16,9 MW (2013-2014)
• PLTMG Sematang Borang, SumSel: 2 x 7 MW (2013)
• dll
MCTAP:
Microturbine Cogeneration Technology Application Project
• Proyek kerjasama BPPT dan UNDP Indonesia untuk pengembangan aplikasi
teknologi mikroturbin kogenerasi yang bertujuan untuk mengurangi pertumbuhan
emisi CO2 di industri dan komersial.
• Total Microturbine Cogeneration Technology (MCT) yang terinstal sebesar 435 kW
di Indonesia - dengan emisi CO2 yang hanya 0,16 kg/kWh - MCTAP turut
menyumbang pengurangan emisi GHG di Indonesia sebesar 114 ton.
• Sebagai bentuk pengembangan teknologi MCT, studi dan pengembangan MCT• Sebagai bentuk pengembangan teknologi MCT, studi dan pengembangan MCT
landfill gas telah dilakukan di 5 lokasi potensial (TPA Gampong Jawa Aceh,
Bengkala Buleleng Bali, Supit Urang Malang, Talangagung Kab. Malang dan Depok)
• Bekerjasama dengan EBTKE-ESDM, BKF Kemenkeu dan BPPT turut mendorong
dialokasikannya dana sebesar 500 milyar mendukung aplikasi Efisiensi Energi dan
Konservasi Energi di Indonesia
•Emisi CO2 gas mikroturbin hanyasekitar 0,12-0,17 kg CO2 / kWh
•Kogenerasimengurangi emisiCO2 lebih jauh,
•Wujud dari Waste-to-Energy
•Biogas / landfill gas microturbine adalahpembangkit listrik energiterbarukan
•Proses heat recovery bisa dihitung sebagaipemasukan (recovery profit)
•Biaya aktualpembangkitan listriklebih murah, karena
Manfaat MCT
CO2 lebih jauh, karena tidak adaemisi tambahanyang dibangkitkan
•Pasokan biogas /landfill gas bisa dikelola, sehinggaoperation capacity factormikroturbin cukup tinggi
•Tersedia ultra low-BTU gas microturbine yang bisa menggunakan fuel gas dengan CH4 5%
lebih murah, karenabiaya bahan bakar gas dikurangi pemasukandari recovery panas
Pengurangan Emisi CO2 Melalui Aplikasi MCT
I. Pengurangan Langsung
- Emisi Rata-Rata Pembangkit PLN : 0,76 kg CO2/kWh
- Emisi Rata-Rata Microturbine : 0,16 kg CO2/kWh
Jadi, pengurangan emisi CO2 secara langsung = 0,60 kg CO2/kWh
II. Pengurangan Dari Heat Recovery (Cogen)
- Ratio Daya Output Thermal / Daya Output Listrik
(Ƞelec = 30%; Ƞther. = 50%)1,67 kW(t)/kW(e)
(Ƞelec = 30%; Ƞther. = 50%)1,67 kW(t)/kW(e)
Jadi, pengurangan dari hasil Cogen = 1,67 x 0,76 = 1,27 kg CO2/kWh
Total Pengurangan Emisi CO2 Dengan Cogeneration Tanpa Cogeneration
1. Per Jam : 1,87 kg CO2/kW 0,60 kg CO2/kW
2. Per Hari : 44,80 kg CO2/kW 14,40 kg CO2/kW
3. Per Bulan : 1.363 kg CO2/kW 438 kg CO2/kW
4. Per Tahun : 16.352 Kg CO2/kW 5.256 kg CO2/kW
Catatan :
kW(t) : kilowatt thermal; kW(e) : kilowatt electric
Demo Aplikasi MCT di Indonesia
PT. Hikari PT. Nipress PGN
1. Kapasitas : 65 kW 2 x 30 kW 30 kW
2. Operasi : grid connect grid connect stand alone
3. Cogeneration : direct heating direct heating chiller 1)
4. Bahan Bakar: Natural Gas (PGN) Natural Gas (PGN) Natural Gas (PGN)
5. Operasi : Sejak Des. '12, 8hr x 6d Sejak Maret '12, 24hr x 7d Sejak Nov. '12, 24hr x 7d
6. Output Listrik: 46 kW 15 kW & 15 kW 10 - 15 kW
7. Produksi Listrik (kWh (e) 2) : 84.000 106.000 83.0007. Produksi Listrik (kWh (e) 2) : 84.000 106.000 83.000
8. Produksi Panas (kWh(t) 2) : 176.000 204.000 --
9. Emisi CO2 (kg/kWh): 0,17 0,12 - 0,15 kg/kWh 0,14
10. Pengurangan Emisi CO2
(Ton)2): 81,4 96,8 53,4
11. Efisiensi : 83% (= 27% (e) + 56% (t)) 65 % (= 22% (e) + 43% (t)) 21% (e)
Note:
1) Direncanakan untuk absorption chiller
2) Data hingga Sept. 2012
Rp632
Rp530
Rp428
Rp367
Rp224
Rp122
Rp20
Rp514
Rp387
Rp260
Rp183
Rp0
Rp397
Rp245
Rp92
Rp200
Rp400
Rp600
Rp800
Pen
gh
em
ata
nB
iaya
(Rp
/kW
h)
Penghematan Biaya Listrik
Microturbine Cogeneration Terhadap Harga Listrik PLN
Rp20 Rp0
-Rp122
-Rp249
Rp0
-Rp61
-Rp214
-Rp367
-Rp519
(Rp600)
(Rp400)
(Rp200)
Rp0
20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
Pen
gh
em
ata
n
Total Efisiensi MCT (%)
Harga Gas $8
Harga Gas $10
Harga Gas $12
Listrik PLN : Rp.1.100
(Sumber Data: Proyek MCTAP, BPPT-UNDP, 2013)
5 Rasionalitas Untuk Kogenerasi
Efisiensi Energi:Energi terpakai di PLTD, PLTMG maupun PLTG rendah efisiensinya Efisiensi PLTD / PLTMG sekitar 40%,sedangkan efisiensi PLTG sekitar 30%. Ini berarti mesin/turbin menghasilkan panas buang tinggi yangmemungkinkan dibuat sistem Kogenerasi untuk memanfaat energi terbuang tersebut.
Potensi Melimpah Yang Belum Tergarap:Lebih dari 5GW (PLTD), 4GW (PLTG) dan 160MW (PLTMG) bisa di-kogenerasi-kan. Dengan sistemCombined Cycle, PLTG bisa ditingkatkan jadi PLTGU dan PLTD/PLTMG ditingkatkan menjadiPLTDU/PLTMGU
Penghematan Biaya:Penghematan Biaya:(Contoh Aplikasi Mikroturbine Kogenerasi) Dengan harga gas alam $8/MMBTU dan dibandingkan hargalistrik PLN Rp. 1000/kWh, maka sistem kogenerasi dengan efisiensi 60% - 80% akan memberikanpenghematan biaya setidaknya Rp.300 – Rp.500 / kWh.
Keterbatasan Sumber Energi:Eksplorasi gas alam semakin mahal karena lokasi-lokasi baru yang makin sulit terjangkau, danvolumenya akan semakin terbatas karena tidak terbarukan. Biogas, landfill gas atau syn-gasmemerlukan proses tambahan yang berbiaya tinggi sebelum bisa dimanfaatkan sebagai BBG.
Pengurangan Emisi Gas Rumah Kaca:Kogenerasi yang menggunakan panas buang dari PLTD, PLTG atau PLTMG akan meningkatkanpemanfaatan energi primer (bahan bakar) tanpa tambahan pembakaran bahan bakar yangmengakibatkan emisi Gas Rumah Kaca
Terima KasihTerima Kasih
top related