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 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 rendahyaitu 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.
POMPA GENERATOR TURBIN KONDENSO R EVAPORATOR GEOTHERMAL WATER COLD WATER 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, (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 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 1.2 Batasan Masalah Pompa sentrifugal yang
direncanakan akan digunakan pada proses pendistribusian
fluida organik pada sistem pembangkit tenaga berdasarkan siklus rankine organik dengan kapasitas 1 MW .
Sehubungan dengan hal tersebut, maka direncanakanlah
sebuah Pompa untuk memompakan fluida organik dari tekanan satu ( keluaran kondensor ) ke tekanan dua (
masukan evaporator ).
Pembahasan perencanaan ini,
antara lain: 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 pompa, d. Perhitungan ukur an - ukuran utama pompa.
1.3 Manfaat Perancangan Manfaat dari perancangan
ini bagi pangembangan IPTEK dapat menjadi adalah salah satu solusi 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 Tujuan Perancangan Tujuan dari analisa perancangan ini adalah
mahasiswa dapat mengamati serta dapat
merancang sebuah pompa sentrifugal sesuai kebutuhan sistem pembangkit tenaga berdasarkan siklus rankine
organik dengan kapasitas 1 MW.
Adapun tujuan dari perancangan
ini adalah : a. Mahasiswa dapat menentun
jenis dan kebutuhan fluida organik untuk memenuhi kebutuhan sistem pembangkit tenaga
berdasarkan siklus rankine organik
dengan kapasitas 1 MW.
b. Mahasiswa dapat merancang pompa untuk
memenuhi kebutuhan sistem pembangkit tenaga berdasarkan siklus rankine
organik dengan kapasitas 1MW.
1.5 Sistematika Penulisan Adapun sistematika
penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut pada bab pertama penulis akan
menyajikan Pendahuluan yang berisikan latar belakang, batasan masalah, maksud dan tujuan perancangan, manfaat
perancangan serta sistematika penulisan.
Kemudian pada bab kedua merupakan
Tinjauan Pustaka yang berisikan tentang
teori - teori yang mendasari perancangan pompa sentrifugal, juga jenisjenis
dari pompa. Seterusnya pada bab yang ketiga adalah Perencanaan Spesifikasi Pompa yang berisikan perhitungan termodinamika
pada fluida kerja guna memilih fluida
kerja yang akan digunakan pada sistem pembangkit ini, dan juga penentuan kapasitas serta head pompa yang dibutuhkan.
Setelah perhitungan-perhitungan di atas maka pada bab keempat penulis akan mulai merancang bagian-bagian dan
menentukan ukuran – ukuran utama pompa.
Dan pada bab yang kelima akan disajikan kesimpulan dan saran dari perancangan ini.
0 komentar:
Posting Komentar