BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Energi memiliki
peranan penting dalam menunjang kehidupan manusia.
Seiring dengan perkembangan zaman kebutuhan
akan energi pun terus meningka t.
Untuk dapat memenuhi kebutuhan energi yang
digunakan oleh manusia maka perlu
dilakukan pemanfaatan energi yang tersedia di alam secara optimal.
Di Indonesia sendiri terdapat banyak sumber
daya alam seperti panas bumi dan apabila
dimanfaatkan secara optimal tentunya akan dapat membantu dalam memenuhi kebutuhan energi khs nya di
negara ini. Namun hal ini belum dapat
lakukan mengingat beberapa sumber panas ini hanya menghasilkan uap dengan panas dan tekanan yang rendah, dimana
suhu uap berkisar antara 80- C dengan
tekanan yang rendah berkisar 3 bar jadi masih belum bisa dimanfaatkan secara langsung jika menggunakan
sistem pembangkit tenaga berdasarkan
siklus rankine yang menggunakan fluida kerja air untuk menghasilkan uap.
Dengan kondisi ini maka agar sumber daya alam
yang ada dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan oleh manusia maka penggunaan Organik Rankine Cycle
(ORC) bisa dijadikan alternatif dalam
memanfaatkan energi yang ada ini. Adapun organik rankine cycle atau siklus rankine organik ini
merupakan sistem pembangkit tenaga yang menggunakan
fluida organik sebagai fluida kerja nya. Kerja siklus ini sama dengan siklus rankine konvensional yang
membedakan nya hanyalah jenis fluida kerja
yang digunakan. Jika pada siklus rankine konvensional menggunakan fluida kerja air maka pada siklus rankine organik
menggunakan cairan organik sebagai fluida
kerja.
Sistem ini dipilih atas dasar karakteristik
kerja ORC yang mampu mengubah fluida
kerja menjadi uap dengan menggunakan panas rendah dari panas bumi, memanfaatkan panas terbuang, ataupun
memanfaatkan panas matahari. Hal
ini bisa dilakukan mengingat fluida kerja organik yang bisa 9 menguap
pada suhu rendah (dibawah C). Sehingga
dengan sistem ini panas bumi yang ada
bisa dimanfaatkan.
Komponen utama siklus rankine organik yang
paling sederhana adalah pompa,
evaporator, turbin dan kondensor. Selain fluida kerja perbedaan utama siklus Rankine konvensional dan siklus rankine
organik adalah terletak pada evaporator. Jika siklus Rankine konvensional
menggunakan boiler maka siklus rankine
organik menggunakan evaporator.
Cara kerja siklus rankine organik yang
digunakan dalam pembangkit listrik yang
menggunakan fluida kerja cairan organik, hampir sama dengan siklus rankine konvensional dimana cairan organik
dipompa ke evaporator kemudian dalam
evaporator dialirkan sumber panas bumi (geothermal water) dengan suhu yang mencapai C- C
akan mengubah cairan organik dari cair menjadi uap.
Uap panas kemudian disalurkan ke turbin yang
berfungsi menggerakkan generator dan
menghasilkan listrik. Kemudian uap tersebut diteruskan ke kondensor dan dicairkan kembali untuk kemudian
diteruskan ke pompa dan kemudian
mengulangi siklus. Gambar berikut menunjukkan prose siklus rankine organik yang menggunakan geothermal water.
Gambar 1.1 Diagram Siklus Organik Rankine Dengan siklus rankine organik dapat yang
dapat menggunakan suhu panas rendah
yaitu lebih rendah dari 100 derajat celcius (+80 derajat) maka selain dapat memanfaatkan sumber panas bumi (
geothermal water ) juga dapat memanfaatkan
tenaga surya, waste energy maupun biomassa.
Sementara untuk fluida kerja yang dipakaidalam
siklus rankine organik haruslah
memenuhi aspek keamanan
lingku ngan dan keamanan dalam penggu naannya yakni nilai potensi pemanasan
global dan penipisan lapisan ozon yang dapat ditimbulkan, serta kemudahan dalam
mendapatkan nya. Untuk itu perlu dipilih
fluida kerja yang optimal. Tabel berikut menunjukkan beberapa cairan organik yang dapat digunakan sebagai
fluida kerja yang telah memenuhi standar
keamanan lingkungan.
Tabel 1.1 : Literature review on ORC Refrigerant
Suhu pada Evaporator ( o C) Suhu pada kondensor ( o C) Suhu pada Titik Kritis ( o C) R-236fa 85 40
124, R-123 85 40
183, R-600 85 40
152, R-124 85 40
122, R-134a 85 40
101, R-125 85 40 66,
R-407c 85 40 86,
R404A 85
40 72, (Sumber : Organic Rankine
cycle using low-temperature geothermal heat sources)
Untuk mempermudah penganalisaan termodinamika siklus ini, proses-proses diatas dapat di sederhanakan dalam diagram
berikut : Gambar 1.2 Diagram T-S Siklus Rankine Organik Dari diagram T-S diatas
dapat dilihat bahwa untuk siklus rankine organik fluida kerja dipanaskan pada suhu dibawah C ( C
) di evaporator berbeda dengan siklus
rankine konvensional yang fluida kerja nya dipanaskan hingga mencapai suhu C, hal ini tentunya dapat menyebabkan
berkurang nya energi untuk memanaskan
fulida hingga menghasilkan uap. Berdasarkan diagram diatas terdapat 4 proses dalam siklus Rankine organik
: Proses 1: Fluida organik dipompa ke evaporator dari bertekanan rendah ke tekanan tinggi dalam bentuk cair. Proses ini
membutuhkan sedikit input energi.
Proses 2: Fluida organik cair masuk ke evaporator di mana fluida dipanaskan hingga menjadi
uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh desuperheating.
Proses 3: Uap desuperheating bergerak menuju
turbin yang berfungsi memutar generator
yang menghasilkan energi listrik. Hal ini mengurangi temperatur dan tekanan uap.
Proses
4: Uap basah memasuki kondensor di mana uap diembunkan dalam tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi
cairan jenuh.
Dalam siklus Rankine ideal, pompa dan turbin
adalah isentropic Maka analisa pada
masing-masing proses pada siklus untuk tiap satu-satuan massa dapat ditulis sebagai berikut: 1)
Kerja pompa : )( .
hhmWp −=
2) Penambahan kalor pada ketel : )( .
hhmQin −= 3)
Kerja turbin : )( .
hhmWT −= 4)
Kalor yang dilepaskan dalam kondensor :
)( .
hhmQout −= 5)
Efisiensi termal siklus : ep T th QW W + = η Dimana : .
m = Laju aliran massa (kg/s) h = entalphi (kj/kg) WT = Daya Turbin (W) Qin
= Kalor masuk (kJ/s) Qout = Kalor yang dilepas (kJ/s) 1.2
Tujuan Perancangan Adapun tujuan dari perancangan ini adalah : a. Mahasiswa dapat menentukan jenis dan
kebutuhan fluida organik untuk memenuhi
kebutuhan sistem pembangkit tenaga berdasarkan siklus rankine organik dengan kapasitas 1 MW.
b.
Mahasiswa dapat merancang
kondensor untuk memenuhi kebutuhan sistem pembangkit tenaga berdasarkan siklus rankine
organik dengan kapasitas 1MW.
c.
Mahasiswa dapat mengetahui keekonomisan dari refrigerant yang dipakai.
1.3
Manfaat Perancangan Manfaat dari perancangan ini bagi pangembangan IPTEK
adalah dapat menjadi
salah satu alternatif dalam rangka pemanfaatan sumber daya panas bumi. Karena dalam sitem pembangkit ini tidak
memerlukan panas yang tinggi ( C), dan dapat terpenuhi oleh sumber panas
bumi yang ada di Indonesia.
1.4
Batasan Masalah Kondensor yang direncanakan akan digunakan pada proses
pendistribusian fluida organik pada
sistem pembangkit tenaga berdasarkan siklus rankine organik.
Pembahasan perencanaan ini dibatasi pada : a.
Penentuan fluida organik.
b.
Penentuan kebutuhan fluida organik pada sistem pembangkit tenaga bersadarkan siklus rankine organik dengan
kapasitas 1 MW.
c.
Penentuan spesifikasi teknik kondensor.
d.
Perhitungan dimensi utama
kondensor.
1.5 Sistematika Penulisan Adapun sistematika
penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut: a. BAB
I : Berisi latar belakang penelitian,
Tujuan, Batasan masalah.
Pada bagian latar belakang berisi tentang
pengertian dan proses siklus rankine
organik.
b.
BAB II : Tinjauan Pustaka berisikan tentang
teori-teori kondensor, jenis-jenis dan
cara kerja kondensor.
c. BAB
III : Pemilihan fluida kerja, berisikan
tentang penjelasan dari siklus
termodinamik dan pemilihan dari fluida kerja yang sesuai untuk perancangan pembangkit tenaga berdasarkan
siklus rankine organik dengan
menggunakan rumus-rumus yang sesuia.
d. BAB
IV : Analisa perpindahan panas, dan
menentukan ukuran – ukuran utama
kondensor. Berisikan tentang perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan ukuran-ukuran dari kondensor
berdasarkan dengan analisa perpindahan
panas.
e. BAB
V : Hasil dan Pembahasan, pada bagian
ini membahas tentang pemilihan jenis
kondensor yang sesuai, serta perhitungan bagian-bagian kondensor.
f. BAB
VI : Kesimpulan, berisikan tentang
pemaparan hasil dari perencanaan
kondensor dan bagian-bagian nya.
g.
Daftar pustaka 1.6 Sistematika Penulisan Adapun sistematika
penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut: g. BAB
I : Berisi latar belakang penelitian,
Tujuan, Batasan masalah.
Pada bagian latar belakang berisi tentang
pengertian dan proses siklus rankine
organik.
h.
BAB II : Tinjauan Pustaka berisikan tentang
teori-teori kondensor, jenis-jenis dan
cara kerja kondensor.
i. BAB
III : Pemilihan fluida kerja, berisikan
tentang penjelasan dari siklus
termodinamik dan pemilihan dari fluida kerja yang sesuai untuk perancangan pembangkit tenaga berdasarkan
siklus rankine organik dengan
menggunakan rumus-rumus yang sesuia.
j. BAB
IV : Analisa perpindahan panas, dan
menentukan ukuran – ukuran utama
kondensor. Berisikan tentang perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan ukuran-ukuran dari kondensor
berdasarkan dengan analisa perpindahan
panas.
k. BAB
V : Hasil dan Pembahasan, pada bagian
ini membahas tentang pemilihan jenis
kondensor yang sesuai, serta perhitungan bagian-bagian kondensor.
0 komentar:
Posting Komentar