Dry Steam System [PDF]

Citation preview

2.1.1. Dry Steam System Untuk uap air berdominasi uap, sistem pembangkitnya sangat lebih sederhana. Hal ini dikarenakan sumber energi di dalam reservoir sudah berupa uap air (berfase gas) dan cenderung lebih bersih daripada jenis lainnya. Walaupun lapangannya sangat jarang ditemukan, sumber energi panas bumi jenisini adalah yang paling cocok untuk dijadikan pembangkit listrik karena biaya per kWh-nya sangat murah dibandingkan jenis lainnya, seperti yang tertera pada tabel 2.1 di bawah ini. Tabel.2.1 : Perbandingan dari dasar sistem konversi energi panas bumi. Reservoir



Utilization



Plant cost and



temperatures, °C



efficiency, %



complexity



Single-flash



200-260



30-35



moderate



Double-flash



240-320



35-45



Type of Plant



Current usage



Widespread



Moderate è Widespread high Dry-steam 180-300+ 50-65 Low è Special sites moderate Widespread Basic Binary 125-165 25-45 Moderate è high (Sumber :DiPippo Ronald, “Geothermal Power Plants; Principles, Applications, Case Studies and Environment Impact”. Elsevier, 2008, Hal 193)



Dari tabel di atas, kita juga dapat melihat bahwa untuk PLTP jenis dry steam merupakan jenis PLTP yang sangat baik, dimana efisiensi pemanfaatannya merupakan yang paling baik dan paling murah biaya pembuatannya daripada jenis yang lainnya.



Prinsip kerja untuk sebuah PLTP jenis ini juga sangat sederhana.Seperti yang dijelaskan pada gambar 2.4 di bawah ini, uap air dari reservoir dialirkan langsung ke turbin dan hanya disaring oleh moisture removal yang berfungsi untuk membuang air yang terkondensasi di dalam pipa.Non Condensible Gas (NCG) yang terkandung juga relatif lebih sedikit dibandingkan jenis lainnya. Sedangkan gambar 2.5 menjelaskan bagaimana proses termodinamika secara umum.



Gambar 2.4 :Skematik PLTP dry-steam secara sederhana Seperti yang digambarkan pada gambar 2.4, siklus untuk PLTP berjenis drysteam tampak sederhana, dimana uap dari sumur produksi dialirkan langsung ke turbin untuk diubah energi panasnya menjadi energi mekanik dan akhirnya diubah lagi menjadi energi listrik di generator.Uap dari turbin kembali dikondensasikan menjadi air kondensat di kondensor dimana air pendinginnya berasal dari cooling tower dan kembali ke cooling tower lagi setelah dari kondensor.Air kondensat dari kondensor dialirkan ke cooling tower jika jumlah air pendingin di cooling tower



berada di bawah level minimumnya, sedangkan jika jumlah air pendingin cukup, maka air kondensat akan dialirkan menuju sumur-sumur injeksi untuk diinjeksikan kembali ke dalam bumi. Dari gambar 2.5, kita dapat melihat bahwa titik 1 merupakan titik yang menggambarkan tekanan, temperatur, dan enthalpy uap air yang berada pada inlet turbin, di titik tersebut air dalam fase uap jenuh dengan derajat kekeringan 100%. Sedangkan, proses 1-2 merupakan proses ekspansi yang berlangsung pada turbin secara aktual, Proses 1-2a merupakan proses ekspansi isentropis ideal pada turbin, sedangkan 2-3 merupakan proses kondensasi yang terjadi pada kondensor.



Gambar 2.5 : Diagram Tekanan- Enthalpy (P-h) dan Temperatur-Entropy (T-s) proses



PLTP dry-steam secara sederhana 2.1.2. Single Flash Steam System Salah satu jenis PLTP yang digunakan untuk memanfaatkan sumber energi panas bumi liquid dominated steam adalah PLTP single flash steam system. Jenis PLTP ini merupakan jenis yang paling banyak di Indonesia, bahkan di dunia jika



4



dibandingkan dengan jenis PLTP-PLTP yang lainnya. Hal ini dikarenakan jenis ini adalah jenis yang paling sederhana untuk memanfaatkan sumber energi panas bumi dominasi cairan. Gambar 2.6 menggambarkan skema aliran uap untuk PLTP single flash steam system dimana uap dari dalam bumi keluar dalam bentuk fluida dua fase (mixture steam-liquid).Oleh karena adanya penurunan tekanan (pressure drop) yang terjadi pada katup di sumur produksi dan cyclone separator, maka fase uap dan cairnya terpisah yang juga dipisahkan pada separator tadi. Penurunan tekanan pada enthalpy tetap disebut proses throttling. Dalam dunia PLTP, proses ini disebut



proses



5



flashing , karena bukan hanya terjadi penurunan tekanan semata, akan tetapi proses ini membuat derajat kekeringan steam meningkat dan artinya menjadi lebih bersih dan aman untuk turbin. Dapat dikatakan bahwa proses ini juga merupakan “proses pencucian/pemisahan uap” sehingga uap dapat dimanfaatkan. Hasil pemisahan fluida dua fase (geofliud)pada separator yang berfase gas (uap) adalah steam.Steam dari separator kemudian dialirkan ke turbin. Dari titik ini, prosesnya sama seperti dry-steam, dimana uap akan memutar turbin yang di-couple dengan generator dan menghasilkan listrik. Uap dari turbin juga dikondensasikan untuk diinjeksikan kembali ke bumi. Sedangkan, bagian cair dari geofluid yang dipisahkan di dalam separator disebut brine.Brine pada PLTP jenis ini langsung dikirimkan ke sumur-sumur injeksi



untuk diinjeksikan kembali ke bumi, walau sebenarnya masih memiliki panas kandung yang cukup tinggi.



Gambar 2.6 : Skematik PLTP Single Flash Steam System secara sederhana Ada beberapa cara dalam penempatan separator. Ada yang menempatkan di tiap-tiap sumur kemu sumur produksi (gambar 2.7c).



Gambar 2.7 : Jenis-jenis sistem-sistem separator Secara termodinamika, gambar 2.8 menjelaskan secara sederhana bagaimana aliran uap dan proses PLTP jenis ini. Titik 1-2 merupakan aliran fluida dua fase dari reservoir hingga ke separator. Di sinilah proses flashing terjadi. Titik 2-5 merupakan proses pemisahan brine, sedangkan 2-3 merupakan proses pemisahan steam dankeduanya terjadi di cyclone separator. Titik 3-4a merupakan proses ekspansi pada turbin ideal yang berlangsung isentopis, dan titik 3-4 adalah proses ekspansi aktualnya. Pada titik 4-5’ steam dikondensasikan di kondensor.



Gambar 2.8 : Diagram Tekanan- Enthalpy (P-h) proses PLTP single flash steam system secara sederhana



2.1.3. Double Flash Steam System Pembangkit listrik dengan tipe double flash steam system merupakan pengembangan dari pembangkit jenis single flash system. Skema proses untuk double flash steam system tidak jauh berbeda dari single flash steam system. Hanya ada penambahan flasher pada sisi keluaran separator yang berfungsi sebagai pemisah atau pengekstrak uap kembali dari brine dengan menggunakan prinsip yang hampir sama dengan separator. Skema dari PLTP double flash terlihat pada gambar 2.9.



Gambar 2.9 Skematik PLTP Double Flash Steam System 2.1.4. Binary Cycle System Pembangkit listrik dengan tipe Binary Cycle ini berbeda dengan flash steam, yang dalam operasinya air atau uap air dari reservoir tidak berhubungan langsung



dengan unit turbin/generator. Umunya fluida panas bumi yang digunakan untuk



20



0



pembangkit listrik adalah fluida yang mempunyai temperatur sedang 200 C, tetapi 0



secara tidak langsung fluida panas bumi temperatur sedang berkisar antara (100 C – 0



200 C) juga dapat digunakan untuk pembangkit listrik yaitu dengan cara memanasi fluida organik yang mempunyai titik didih rendah seperti terlihat Gambar 2.10. Uap dari fluida organik ini kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga menghasilkan listrik.



Gambar 2.10. Siklus Biner dengan brine dari separator sebagai media pemanas



Cara kerjanya adalah uap panas dialirkan kesalah satu pipa di heat exchanger untuk menguapkan cairan dipipa lainnya yang disebut dengan pipa kerja.Cairan di pipa kerja memakai cairan yang memiliki titik didih yang rendah seperti Iso-butana atau Iso-Pentana.Uap yang dihasilkan oleh heat exchanger dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik.Uap panas yang dihasilkan di heat exchanger inilah disebut secondary (binary) fluid. Keuntungan dari teknologi binary cycle ini adalah dapat dimanfaatkan oleh



21



panas bumi bersuhu rendah. Selain itu teknologi ini tidak mengeluarkan emisi.



Karena alasan tersebut teknologi ini diperkirakan akan banyak dipakai dimasa yang akan datang.