ANALISA TERMOEKONOMI PADA SISTEM KOMBINASI TURBIN GAS UAPSISTEM KOMBINASI TURBIN GAS – UAP

PLTGU PT PJB UNIT PEMBANGKITAN GRESIKGRESIK

IKA SHANTI B 2408100020IKA SHANTI B 2408100020

Pembimbing : Dr. GUNAWAN NUGROHO., ST. MTI SARWONO MMIr. SARWONO.,MM

LATAR BELAKANG

INDONESIAKONSUMSI ENERGI INDUSTRI 40 84% INDONESIA

BOROS ENERGI

INDUSTRI 40,84% DARI TOTAL KONSUMSI

38 47% DARI (Elastisitas energi 1,84)

38,47% DARI SEKTOR GAS

RUMUSAN MASALAH

Dugaan bahwa sistem pembangkitan memberikanDugaan bahwa sistem pembangkitan memberikanperan dalam pemborosan penggunaan energidalam prosesnya karena adanya kemungkinanpenggunaan gas alam sebagai bahan bakarnyadan adanya pembuangan gas buang ke atmosfer.

TUJUANTUJUAN

Mengidentifikasi lokasi di mana eksergi terbuangMengidentifikasi lokasi di mana eksergi terbuangatau hilang yang bisa mengurangi performansidari sistem turbin gas - uap dan komponen –komponennya

BATASAN MASALAH

Objek penelitian adalah sistem turbin gas - uap yangada di unit PLTGU PT. PJB UP Gresik dengan kombinasioperasi 1 – 1 – 1

Data ekonomi berdasarkan jurnal dari H.Y Kwak et alData ekonomi berdasarkan jurnal dari H.Y Kwak et alberjudul “Exergetic and thermoeconomic analysis ofpower plants”

Data harga bahan bakar gas alam yang diasumsikan Data harga bahan bakar gas alam yang diasumsikansama seperti harga gas alam di Amerika Serikat sebesar$2,27 per MMBtu atau setara dengan Rp 72,00/kWh[12][12].

Data harga listrik yang digunakan untuk operasi PLTGUadalah tarif golongan I-3/TM berdasarkan PerpresN 8 t h 2011 h R 680 00/kWhNomor 8 tahun 2011 seharga Rp 680,00/kWh.

TINJAUAN PUSTAKA

SIKLUS RANKINE

SIKLUS BRAYTON

SIKLUS BRAYTON

12 : kompresi di kompresor

23 : pembakaran di ruang bakar23 : pembakaran di ruang bakar

34 : ekspansi di turbin

41 : proses pembuangan gas 41 : proses pembuangan gas

SIKLUS RANKINES US

12 : ekspansi isentropik pada turbinp p p 23 : proses kondensasi pada kondensor 34 : kompresi isentropik pada pompa 41 : cairan terkompresi diubah menjadi uap jenuh 41 : cairan terkompresi diubah menjadi uap jenuh

pada boiler

EKSERGI

Definisi : kerja maksimum yang diberikan oleh sistem karenamengalami proses reversibilitas dari keadaan awaltertentu ke keadaan setimbang dengan lingkungan(dead state)Ek i tid k b if t k k l Eksergi tidak bersifat kekal

SPECIFIC EXERGY COSTING

Kesetimbangan biayag yJumlahan biaya aliran eksergi keluar sama denganjumlahan biaya aliran eksergi masuk ditambah biayakapital

Setiap aliran eksergi memiliki harga rata – rata per it k iunit eksergi.

METODOLOGI

Mulai

Menghitung eksergi pada setiap state

Menghitung pemusnahan eksergi di setiap komponen

Memasukkan variabelinput

Menghitung laju massa bahan bakarMenghitung prosentase pemusnahan eksergi

di setiap komponen

Menghitung efisiensi eksergetikmasing – masing komponen

Menghitung entalpi (h) dan entropi (s) setiap state

h ≠ null

Menghitung laju massa bahan bakar

Menghitung efisiensi eksergetik sistem

Menghitung rasio udara terhadap bahan bakar

Menghitung kerja pada kompresor, turbin gas, HP steam turbin, LP steam t bi CEP LP BFP d HP BFP

s ≠ null

Aturbin, pompa CEP, pompa LP BFP, dan pompa HP BFP

ANALISA EKSERGIANALISA EKSERGI

A

Menghitung harga spesifik aliransetiap state (c)

c ≠ null

Menghitung kerugian eksergiberdasarkan ekonomi

Menghitung faktor f

Selesai

ANALISA EKONOMIANALISA EKONOMI

METODOLOGI

MEETODDOLOGI

Skema combined cycle

METODOLOGI

Mulai

Menghitung eksergi pada setiap state

Menghitung pemusnahan eksergi di setiap komponen

Memasukkan variabelinput

Menghitung laju massa bahan bakarMenghitung prosentase pemusnahan eksergi

di setiap komponen

Menghitung efisiensi eksergetikmasing – masing komponen

Menghitung entalpi (h) dan entropi (s) setiap state

h ≠ null

Menghitung laju massa bahan bakar

Menghitung efisiensi eksergetik sistem

Menghitung rasio udara terhadap bahan bakar

Menghitung kerja pada kompresor, turbin gas, HP steam turbin, LP steam t bi CEP LP BFP d HP BFP

s ≠ null

Aturbin, pompa CEP, pompa LP BFP, dan pompa HP BFP

ANALISA EKSERGIANALISA EKSERGI

Laju massa bahan bakarME

Rasio massa udara terhadap bahan bakar

ETOD Rasio massa udara terhadap bahan bakarDOL

Eksergi untuk fluida gas / udaraOGI

Eksergi untuk fluida berupa uap dan air

MEETODDOLOGI

Eksergi fuel dan produk untuk masing – masing komponen

MEETODDOLOGI

Pemusnahan eksergiME g

Pemusnahan eksergi = eksergi fuel – eksergi produkETOD Efisiensi sistem

DOLOGI

METODOLOGI

A

Menghitung harga spesifik aliransetiap state (c)

c ≠ null

Menghitung kerugian eksergiberdasarkan ekonomi

Menghitung faktor f

Selesai

ANALISA EKONOMIANALISA EKONOMI

Kesetimbangan biaya

MEETODDOLOGI

Laju biaya tahunanME Laju biaya tahunanETOD

Indikator termoekonomi (faktor f)DOL

Jika f rendah biaya komponen rendah tetapi rugi pemusnahan

OGI Jika f rendah biaya komponen rendah tetapi rugi pemusnahan

exergi tinggi

Jika f tinggi biaya komponen tinggi tetapi rugi pemusnahan exergirendahrendah

HASIL DAN PEMBAHASAN

ANALISAANALISA EKSERGIEKSERGI

HA

Data bahan bakarKeterangan Nilai Satuan

ASIL Keterangan Nilai Satuan

Debit bahan bakar 29,3 kNm3/h

Specific gravity 0,6668

Massa jenis udara 1,29 Kg/m3

L

&

Rasio udara terhadap bahan bakar adalah 44,38PEMBAHHASAAN Data Perhitungan

Grafik Pemusnahan EksergiHAASIL

Pemusnahan Eksergi KomponenL

&120140160180200

nah

(MW

)

PE 40

6080

100120

kser

gi m

usn

MBAH

020E

HASAAN

Komponen PemusnahanEksergi (MW)

ProsentasePemusnahan (%)

EfisiensiEksergetik (%)g ( ) ( ) g ( )

Kompresor 11,525 2,86 90,55Combustion chamber 183,187 45,49 61,15Turbin gas 127,265 31,61 55,86

HRSG 15,150 3,76 74,53

HP steam turbin 0,081 0,02 99,87

LP steam turbin 0,679 0,17 99,09

Kondensor 31,562 7,84 37,93

Pompa CEP 3,601 0,89 85,27

Deaerator 5,449 1,35 73,30

Pompa LP BFP 2,752 0,68 65,43

Pompa HP BFP 21,410 5,32 54,51

Jumlah 304,939

Efisiensi sistem = 21,48 %

HASIL DAN PEMBAHASAN

ANALISAANALISA EKONOMIEKONOMI

Harga spesifik aliranHAASIL

State Jenis Fluida (Rp/jam) c (Rp/MJ)

1 Udara 0 0,00L

&

2 Udara bertekanan 84.035.452,23 211,453 Metana 25.996.572 20,004 Gas 110.089.530,7 106,105 Gas 24.295.026,54 106,10

PE

6 Gas 0 0,007 Feedwater bertekanan rendah 13.242.780,06 706,268 Feedwater bertekanan tinggi 53.975.395,32 584,299 Air kondensat 42 568 705 55 543 58M

BAH

9 Air kondensat 42.568.705,55 543,5810 Air kondensat 41.690.263,93 543,5811 Uap bertekanan rendah 171.857.892,30 3.639,4512 Uap bertekanan tinggi 182.454.439,20 762,57

U b k i iHASA

13 Uap bertekanan tinggi 181.617.411,70 762,5714 Uap 38.511.886,32 202,4715 Air kondensat 38.630.101,30 543,5816 Air laut 0 0,00A

N17 Air laut 0 0,0018 Feedwater 10.486.730,73 741,5419 Feedwater 29.456.973,81 741,54

Kerugian akibat pemusnahan eksergiHAASIL 70,000,000.00

Kerugian akibat pemusnahan eksergiL

&40,000,000.00

50,000,000.00

60,000,000.00

Rp/

jam

)

PE

10 000 000 00

20,000,000.00

30,000,000.00

, ,

Ker

ugia

n ( R

MBAH

0.00

10,000,000.00

HASA

Komponen dalam PLTGU

AN

No Komponen Kerugian, No. Komponen (Rp/jam)

1. Kompresor 7.836.698,762. Combustion chamber 2.690.194,392.690.194,393. Turbin gas 1.375.436,644. HRSG 1.051.373,845. HP steam turbine 58 776 665 7358.776.665,736. LP steam turbine 52.415.372,277. Kondensor 6.006.313,438 Pompa CEP8. Pompa CEP 2.624.657,599. Deaerator 41.897.287,71

10. Pompa LP BFP 4.573.856,2411. Pompa HP BFP 24.544.662,71

HA

No. Komponen Faktor f1. Kompresor 0,126186

ASIL p ,

2. Combustion chamber 0,0240823. Turbin gas 0,3939544 HRSG 0 341056

L

&4. HRSG 0,3410565. HP steam turbine 0,0061926. LP steam turbine 0,006938

PE

7. Kondensor 0,0772478. Pompa CEP 0,0022819. Deaerator 0

MBAH 9. Deaerator 0

10. Pompa LP BFP 0,00299311. Pompa HP BFP 0,000559

HASAAN Kalkulator

KESIMPULAN DAN SARAN

Analisa eksergi meghasilkan combustion chamber menjadilokasi di mana terjadi pemusnahan eksergi terbesar yaitulokasi di mana terjadi pemusnahan eksergi terbesar yaitu45,49%.

Berdasarkan analisa ekonomi, HP steam turbine adalahlokasi di mana kerugian eksergi terbesar dalam bentuklokasi di mana kerugian eksergi terbesar dalam bentukekonomi terjadi. Perbedaan hasil dari analisa ekonomi dananalisa eksergi ini dikarenakan dalam analisa ekonomi hargasetiap fluida yang mengalir dipertimbangkan di mana uapsetiap fluida yang mengalir dipertimbangkan di mana uapmemiliki harga satuan lebih besar dibandingkan denganbahan bakar dan gas.

Analisa efisiensi didapatkan efisiensi sistem sebesar 21 48% Analisa efisiensi didapatkan efisiensi sistem sebesar 21,48%. Alternatif untuk mengurangi kerugian akibat pemusnahan

eksergi dilakukan dengan pemeriksaan secarati i t d ti k d hrutin, maintenance dan penggantian komponen yang sudah

tidak bekerja dengan baik.

KESIMPULAN DAN SARAN

Penelitian lebih lanjut sangat diharapkan denganPenelitian lebih lanjut sangat diharapkan denganmempertimbangkan komposisi udara dalampembakaran dan hasil pembakaran sehingga hasil yangdid tk k l bih k t dib di k ddidapatkan akan lebih akurat dibandingkan denganperhitungan udara yang diasumsikan sebagai udaraideal. Selain itu, penelitian lebih lanjut juga bisa, p j j gdilakukan dengan kombinasi operasi PLTGU 3 – 3 – 1(3 turbin gas, 3 HRSG, dan 1 turbin uap) sehingga bisadiketahui perbedaanya dengan operasi 1 1 1 (1diketahui perbedaanya dengan operasi 1 – 1 – 1 (1turbin gas, 1 HRSG, dan 1 turbin uap).

Untuk perusahaan adalah hendaknya dilakukanUntuk perusahaan adalah hendaknya dilakukanpemeriksaan rutin tiap komponen dalam sistem.