BAB II DASAR TEORI. potensi dalam hal energi terbarukan (renewable energy) adalah Indonesia. Namun,

BAB II DASAR TEORI

2.1

Potensi Sumber Energi Terbarukan Energi adalah hal yang sangat krusial pada saat ini karena energi

diperlukan di dalam setiap aspek kehidupan. Salah satu negara yang memiliki potensi dalam hal energi terbarukan (renewable energy) adalah Indonesia. Namun, hal tersebut kurang dimanfaatkan dengan baik sejauh ini oleh pemerintah disebabkan minimnya pengembangan dan pemanfaatan pada energi terbarukan. Sumber energi terbarukan, yaitu energi yang prosesnya berkelanjutan jika dikelola dengan baik dan tidak akan habis secara alami yang biasa disebut dengan energi berkelanjutan (sustainable energy) [1]. Tabel 2.1 Potensi Sumber Energi Terbarukan di Indonesia [2] No.

Jenis Energi

Potensi

Pemanfaatan

(MW)

(MW)

(%)

1.

Tenaga Air

75.670

4.200

5,55

2.

Panas Bumi

27.510

1.189

4,32

3.

Mikro Hidro

500

86

17,22

4.

Biomassa

49.800

445

0,89

5.

Energi Angin

9.290

1,12

0,01

6.

Energi Surya

4,8*)

12,1

-

5 Universitas Sumatera Utara

7.

Gelombang

10-35**)

-

-

Total

162.770

5.921

3,64

Keterangan : *) kWh/m2/hari **) MW per km coast length (Dewan Riset Nasional, 2010)

2.2

Sumber Energi Biomassa Biomassa merupakan salah satu dari bentuk energi yang terbarukan karena

diperoleh dari sumber-sumber yang dapat diproduksi lagi dimana sumber utama biomassa tersebut berlimpah di alam dan dapat terus tumbuh dimana limbahnya tersedia secara terus-menerus (proses berkesinambungan).

2.2.1. Sumber Energi Biomassa Sawit Fiber dan cangkang kelapa sawit merupakan limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik kelapa sawit dan abu hasil pembakaran bahan bakar adalah hasil sampingan dari limbah padat lainnya. Pada saat ini pemanfaatan limbah biomassa adalah untuk memenuhi energi pengolahan minyak kelapa sawit melalui pembakaran langsung fiber dan cangkang. Cangkang dan fiber tersebut memiliki kandungan nilai kalori 2.770,544 kkal dan 3.881,15 kkal yang cukup tinggi seperti pada Tabel 2.2 sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar PLTU.


Tabel 2.2 Potensi Bahan Bakar yang Dihasilkan PKS SOGM dengan Kapasitas 60 Ton/Jam Bahan Bakar

Quantity

Nilai Kalor

Fibre (12%)

7.200 Kg/Jam

11.600 kJ/Kg

Shell (6%)

3.600 Kg/Jam

16.250 kJ/Kg

(Sumber Tabel : PT. Perkebunan Minanga Ogan, Palm Oil Management Nut & Kernel Station)

 1 Kg fiber = 11.600 kJ = 2.770,544 kkal  1 Kg cangkang sawit = 16.250 kJ = 3.881,15 kkal Dimana (James Prescott Joule pada tahun 1914) [3] : 1 kalori

= 4,186 joule

1 kkal

= 4186,8 J

1 kkal

= 1,163 x 10-3 kWh

1 joule

= 2,389 x 10-4 kkal

1 kjoule

= 0,23884 kkal

1 joule

= 2,778 x 10-7 kWh

1 joule

= 1 watt = 1 detik Nm

1 kWh

= 3,6 x 106 joule

1 kWh

= 859,9 kkal


2.3

Prinsip Dasar PLTU PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga thermal yang banyak

digunakan karena efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. Energi kimia dalam bahan bakar dikonversi menjadi energi listrik pada PLTU. Tahapan melalui proses konversi energi pada PLTU adalah : a. Energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi. b. Energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran. c. Energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

Gambar 2.1 Proses Konversi Energi pada PLTU

Sirkulasi secara tertutup fluida kerja air uap digunakan pada PLTU. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :


1. Air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Di dalam boiler air ini dipanaskan dengan panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap. 2. Uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran. 3. Generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator. 4. Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler. 5. Siklus ini berlangsung secara terus menerus dan berulang-ulang.

Gambar 2.2 Siklus Fluida Kerja Sederhana pada PLTU


Siklus tertutup kerja PLTU dapat digambarkan dengan diagram T-s (Temperatur-entropi) yang merupakan penerapan siklus rankine ideal. Langkahlangkah penerapannya, yaitu : 1. a-b : Air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah langkah kompresi isentropis dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi. 2. b-c : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik didih yang terjadi di LP heater, HP heater dan economiser. 3. c-d : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising (penguapan) dengan proses isobar isothermis dan terjadi di boiler, yaitu di wall tube (riser) dan steam drum. 4. d-e : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur kerjanya menjadi uap panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini terjadi di superheater boiler dengan proses isobar. 5. e-f : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperaturnya turun. Langkah ini adalah langkah ekspansi isentropis dan terjadi di dalam turbin. 6. f-a : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat. Langkah ini adalah isobar isothermis dan terjadi di dalam kondensor [4].


Gambar 2.3 Diagram T-s Siklus PLTU (Siklus Rankine)

2.4

Peralatan Utama pada PLTU

2.4.1

Turbin Uap Turbin uap adalah turbin yang menggunakan energi potensial uap (yang

dihasilkan oleh boiler) yang diubah menjadi energi mekanik di sudu-sudu dan rotor yang berputar dan diubah menjadi energi listrik di alternator [5].


Gambar 2.4 Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan


Gambar 2.5 Bagian-bagian Turbin Uap

2.4.2. Boiler Boiler adalah sebuah alat yang berfungsi untuk menghasilkan uap bertekanan. Adapun tipe-tipe dari boiler adalah : 1. Menurut penggunaannya. a. Stationary Boiler (Ketel Uap Tetap). b. Non Stationary Boiler (Ketel Uap Tidak Tetap). 2. Menurut tekanan kerja. a. Low Pressure (2-16 Kg/cm²). b. Medium Pressure (17-30 Kg/cm²). c. High Pressure (31-140 Kg/cm²). d. Super High Pressure (141-225 Kg/cm²).


e. Super Critical Pressure (Hingga 226 Kg/cm²). 3. Menurut kandungan pipanya. a. Fire Tube Boiler (Ketel Pipa Api). b. Water Tube Boiler (Ketel Pipa Air). c. Combi Boiler (Ketel Pipa Api dan Pipa Air).

Gambar 2.6 Bagian-bagian Boiler

Adapun alat-alat safety device boiler adalah sebagai berikut : a. Safety Valve


Safety Valve adalah alat untuk mengurangi tekanan kerja pada drum boiler agar tidak melebihi tekanan yang diizinkan atau telah disetting.

Gambar 2.7 Safety Valve

b. Preusser Gauge Preusser Gauge sebagai indikator tekanan pada drum boiler.

Gambar 2.8 Preusser Gauge

c. Sight Glass/Gelas Penduga Sight Glass/Gelas Penduga merupakan alat penunjuk level air yang paling pertama dan harus diperhatikan apabila memasuki station boiler.


Gambar 2.9 Sight Glass

d. Blowdown Valve Blowdown Valve untuk pembuangan kotoran TDS (Total Disolvid Solid) dari dalam boiler dan mengkontrol parameter air pada boiler. e. Alarm/Sirine Alarm/Sirine untuk memperingatkan operator akan kondisi level air pada drum. Adapun lampu indikator level boiler terdiri atas 4, yaitu : 1. High Level, pada level ini alarm akan berbunyi. 2. Normal Level. 3. First Low Level, pada level ini alarm akan berbunyi. 4. Second Low Level, pada level ini alarm akan berbunyi. f. Thermometer Untuk mengukur temperatur uap dari boiler. Peralatan ini juga dipasang untuk memonitor temperatur gas buang boiler pada cerobong asap [5]. Selanjutnya, cara kerja dari sebuah boiler adalah :  Pendahuluan sebelum pemanasan.


Penting dilakukan pengawasan/kontrol yang seksama terhadap semua peralatan pada boiler untuk memastikan bahwa semuanya berada dalam kondisi siap pakai sebelum dilakukan pemanasan : • Periksa dan pastikan semua valve pada boiler dalam posisi tertutup. • Periksa secara visual terhadap semua fan seperti : casing, bearing, v-belt, baut penahan dan lain-lain. • Periksa level air pada gelas penduga. Cobakan gelas penduga untuk memastikan bahwa level air sekitar setengah gelas penduga. • Periksa pressure gauge berfungsi baik atau tidak. • Kontrol air compresor dan pastikan tekanannya lebih besar dari 8. • Inspeksi ruang bakar dan pastikan bahwa dapur bersih dan fire bar serta dinding batu secara umum siap pakai. • Periksa dan pastikan blowdown valve dalam posisi tertutup. • Periksa tangki air umpan dan isi bila diperlukan. • Tes alarm untuk level air tinggi dan level air rendah (level pertama dan kedua). Ini dilakukan dengan memompakan air ke level yang tinggi kemudian buang menjadi level pertama dan kedua. Kembalikan lagi level air di boiler sekitar setengahnya.  Pemanasan (Menaikkan Steam). Waktu yang dibutuhkan untuk pemanasan boiler bervariasi diantara jenis atau tipe boiler. Jika boiler dipadamkan malam sebelumnya lakukan hal seperti berikut ini : • Masukkan fiber dan sebarkan secara merata di atas fire grate kemudian nyalakan api.


• Hidupkan ID fan, FD fan dan secondary fan dengan damper yang setengah terbuka. • Jika memiliki sistem pendingin pendukung batang ruang bakar, buka water valve atau jalankan pompa sirkulasi jika ada. • Panaskan boiler secara perlahan untuk menaikkan steam ke tekanan kerja. Pastikan bahwa level air di gelas penduga tidak bertambah (terkontrol). • Lakukan blowdown pada header dinding samping dan pastikan bahwa level air tetap terjaga (Jangan lakukan blowdown pada header dinding samping ketika boiler operasi).  Saat boiler bekerja (Selama Pengoperasian). Selama boiler beroperasi perhatikan hal-hal berikut ini : • Pengujian safety valve dengan menaikkan tekanan steam satu kali tiap shift untuk memastikan bahwa safety valve dalam kondisi siap pakai setiap waktu. Catat tanggal, waktu dan nama orang yang melaksanakan pengujian tersebut. • Pengujian gauge glass dengan frekuensi satu kali per shift untuk memastikan bahwa bagian steam dan air terlihat jelas. Pengujian dilakukan sesuai dengan prosedur pengujian gauge glass secara normal. • Lakukan blowdown pada steam drum dan main headers sesuai hasil analisa air boiler. Pastikan bahwa level air terjaga pada setengah gelas penduga. Catat tanggal, waktu dan nama orang yang melaksanakan blowdown. • Lakukan soot blowing satu kali per shift. Operasikan soot blower dari depan ke belakang. Catat tanggal, waktu dan nama orang yang melakukan soot blowing.


• Masukkan bahan bakar dan sebarkan secara merata di atas fire grate dengan ketebalan tidak lebih dari 15 cm. • Bersihkan fire grate dengan penggaruk dan keluarkan bongkahan kerak tiap empat jam sekali. Ini dilakukan dengan membersihkan setengah bagian fire grate dan mempertahankan tekanan. Lakukan pembersihan pada setengah bagian lainnya setelah tekanan dinaikkan. Catat tanggal, waktu dan nama orang yang melakukan pembersihan ini.  Normal Shutdown (Setelah Pengoperasian). Petunjuk berikut adalah untuk pemadaman boiler malam sebelumnya atau pemadaman lain yang dilakukan tidak dalam kondisi darurat. • Berhentikan pemberian bahan bakar dan biarkan bahan bakar pada ruang bakar terbakar habis. • Berhentikan FD dan secondary fan serta tutup damper. • Biarkan tekanan turun dengan mengalirkan steam ke stasiun klarifikasi dan rebusan. • Berhentikan ID fan dan tutup damper ketika tekanan boiler sekitar setengah dari tekanan kerja normalnya. • Keluarkan abu dan bongkahan dari ruang bakar. • Blowdown boiler secara manual 2 atau 3 kali tetapi pastikan bahwa level air tidak hilang dari gelas penduga. • Pompa air ke boiler untuk mengisi bagian atas gelas penduga. • Tutup main stop valve, auxiliary valve boiler dan hentikan feed pump serta tutup semua valve.


• Sebelum boiler ditinggalkan, asisten harus memastikan bahwa tekanan boiler tidak lebih dari 3 bar.  Emergency Stop Boiler. Dalam keadaan darurat seperti kondisi low level, langkah pertama adalah memeriksa air di dalam gauge glass. Jika air tidak terlihat di dalam glass, segera lakukan pengujian gauge glass dalam keadaan darurat. Jika air tetap tidak terlihat di dalam glass setelah pengujian gauge glass dalam keadaan darurat, boiler harus segera dihentikan total dengan urutan sebagai berikut : • Segera hentikan pompa air umpan boiler secara bersamaan (simultan). • Tutup penuh isolating valve air umpan pada modulating control valve dan hentikan valve/check valve air umpan pada steam drum (catatan : valve bypass pada modulating control valve juga harus ditutup penuh). • Berhentikan pembakaran boiler dan tarik keluar semua bahan pembakaran (tanpa meninggalkan sisa abu dan bahan bakar) dari dapur boiler. • Tutup penuh main steam stop valve untuk mengisolasi boiler. • Jaga semua pintu dapur dan damper fan terbuka penuh untuk mendinginkan dapur. • Informasikan ke Manager dan GM tentang kejadian ini. Inspeksi semua bagian boiler terhadap kerusakan ketika boiler telah cukup dingin. • Catat secara rinci kejadian darurat dan sertakan foto inspeksi boiler [5].


2.4.3 Kondensor Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin (uap yang telah digunakan untuk memutar turbin) [4].

Gambar 2.10 Kondensor

2.4.4 Generator Generator berfungsi untuk mengubah energi putar dari turbin menjadi energi listrik. Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan generator sinkron. Oleh sebab itu, generator sinkron memegang peranan penting dalam sebuah pusat pembangkit listrik. Generator sinkron (sering disebut alternator) merupakan sebuah mesin sinkron yang berfungsi mengubah energi mekanik berupa putaran menjadi energi listrik bolak-balik (AC) [6]. Generator AC (Alternating Current) atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran 21 Universitas Sumatera Utara

medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Mesin sinkron tidak dapat start sendiri karena kutub-kutub tidak dapat tiba-tiba mengikuti kecepatan medan putar pada waktu saklar terhubung dengan jala-jala. Generator sinkron dapat berupa generator sinkron tiga phasa atau generator sinkron satu phasa [7]. Pada prinsipnya konstruksi generator sinkron sama dengan motor sinkron. Secara umum konstruksi generator sinkron terdiri dari stator (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang bergerak). Keduanya merupakan rangkaian magnetik yang berbentuk simetris dan silindris. Selain itu, generator sinkron memiliki celah udara ruang antara stator dan rotor yang berfungsi sebagai tempat terjadinya fluksi atau induksi energi listrik dari rotor ke stator. Secara umum konstruksi sederhana dari sebuah generator sinkron dapat dilihat pada Gambar 2.11 [7].

Gambar 2.11 Konstruksi Generator Sinkron secara Umum


a. Rotor Rotor terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu : 1. Slip Ring Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasangkan ke slip ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush) yang letaknya menempel pada slip ring. 2. Sikat Sebagian dari generator sinkron ada yang memiliki sikat ada juga yang tidak memiliki sikat. Sikat pada generator sinkron berfungsi sebagai saklar putar untuk mengalirkan arus DC ke kumparan medan pada rotor generator sinkron. Sikat terbuat dari bahan karbon tertentu. 3. Kumparan Rotor (Kumparan Medan) Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari sumber eksitasi tertentu. 4. Poros Rotor Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan dimana pada poros tersebut telah terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor.

Bentuk suatu rotor dari generator sinkron dapat dilihat pada Gambar 2.12 [7] dimana rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah


elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient pole (kutub menonjol) dan non salient pole (kutub silinder atau tidak menonjol) [8].

Gambar 2.12 Rotor Generator Sinkron

2.5

PLTU dengan Bahan Bakar Fiber dan Cangkang Sawit di PT. Perkebunan Minanga Ogan Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang beroperasi tersebut memiliki beban

pabrik itu sendiri dan perumahan domestic PT. Perkebunan Minanga Ogan yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil pengolahan.

2.5.1. Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit Dari semua bagian pengolahan kelapa sawit di bawah ini yang akan penulis lebih fokuskan adalah pada bagian Power House atau kamar mesin sebagai pusat pengaturan listrik untuk keperluan pabrik dan keperluan listrik perumahan domestic. Listrik dihasilkan oleh pembangkit listrik dengan menggunakan turbin uap, secara tidak langsung pembangkit listrik merupakan


sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Sumber uap berasal dari boiler yang berbahan bakar fiber dan cangkang sawit hasil dari pengolahan kelapa sawit. Fiber merupakan pemisahan kulit dari buah kelapa sawit (nut) yang dipisahkan melalui press cake (produk press). Proses pemisahan terjadi pada separating column berdasarkan perbedaan berat jenis kemudian fiber akan terangkat ke transport/conveying ducting sedangkan nut akan jatuh ke polishing drum kemudian fiber tersebut menuju peralatan fibre cyclone dan air lock (pemisahan fiber dengan udara). Proses pemisahanan antara nut dan fiber disebut Depericaping sedangkan cangkang adalah kulit luar atau batok dari inti buah kelapa sawit yang dipisahkan pada proses cracker inti sawit seperti pada Gambar 2.13 [9]. Dalam hal ini penulis akan membahas tentang pembangkit listrik dan boilernya serta pengolahan air yang akan digunakan sebagai uap air.

Gambar 2.13 Proses Pengolahan Kelapa Sawit 25 Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.14 Depericaper Station

Air Lock Fibre

In

Fibre

Out

Gambar 2.15 Fibre Cyclone dan Air Lock


2.5.2. Treatment Air Treatment air adalah sebuah treatment yang dilakukan untuk memperoleh air dengan kualitas yang diperlukan untuk suplai domestic ataupun suplai air boiler. Tujuan dari treatment air adalah : a. Mencegah pembentukan kerak atau formasi sludge di atas permukaan transfer panas di boiler. b. Mengendalikan padatan yang tidak larut dalam air umpan boiler sehingga konsentrasi padatan dalam air boiler dapat dijaga untuk menghasilkan steam yang bersih tanpa perlakuan blowdown yang berlebihan. c. Mengurangi biaya boiler water treatment dengan hasil air yang bersih dan jernih. d. Memperpanjang umur pengoperasian boiler yang berarti mengurangi biaya perbaikan. Sungai adalah sumber air dalam penelitian Tugas Akhir ini dan prosedur pelaksanaan treatment air dapat dilihat pada Gambar 2.16. Namun, sumber air dapat juga diperoleh dari : a. Air Permukaan  Sungai.  Danau.  Kolam.  Laut. b. Air Tanah  Sumur.  Mata Air.


Gambar 2.16 Alur Treatment Air

Air dari sungai ditampung pada sebuah waduk lalu dialirkan ke tangki penampungan. Pada tangki penampungan diinjeksikan bahan kimia flokulan dan koagulan yang berfungsi untuk memisahkan padatan terlarut seperti lumpur dari air. Setelah melalui prosedur ini, air akan disaring kembali pada sand filter untuk menghilangkan sisa pasir yang ada di dalam air. Setelah itu air disimpan pada tangki air bersih dan siap untuk dipakai dimana tahapan dari sistem treatment air tersebut adalah : a. Koagulasi Penambahan koagulan untuk menetralisir muatan dan membuat koloid dapat berglomerasi. b. Flokulasi Pengikatan antara flokulan dan aglomerasi partikel koloid sehingga membentuk partikel yang lebih besar dan dapat mengendap. c. Filtrasi


Menahan padatan yang tersuspensi dan memisahkan dari air [9]. Selanjutnya bahan kimia yang digunakan pada saat koagulasi adalah seperti pada Tabel 2.1 [9].

Tabel 2.3 Daftar Bahan Kimia Koagulasi TIPE

EFEKTIF PH

KEUNGGULAN

KEKURANGAN Flok kecil

Alum

Murah

Tidak efektif di atas

Kurang korosif

pH 7.2

5.5 - 7.2 Al2(SO4)3

Perununan pH tinggi Poly Koagulasi lebih Aluminium

Mahal 4.5 - 8.0

daripada Alum

Chloride

Tidak efektif di atas pH 8 Penurunan pH sedikit

(PAC) Ferric Chloride

Flok lebih besar

Korosif

Efektif pada pH tinggi

Mahal

5.0 – 11

Ferric Sulfate (Sumber Tabel : PT. Perkebunan Minanga Ogan, Palm Oil Management Nut & Kernel Station)

Air yang digunakan untuk menjadi uap harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut : Ph

: 10,5 - 11


Silica

: maksimal 150 ppm

Hardnes

: trace

Alkalinity

: 2,5 x silica

Sulfit

: 30 - 50 ppm

TDS (Total Disolvid Solid)

: 2000 - 2500 ppm

Untuk memenuhi syarat air seperti di atas diperlukan treatment air. Treatment ini menggunakan bahan kimia seperti Alum (tawas), causticsoda, flukolan, koagulan, ph boaster, anion (NaOh), cation (HCL). Pemakaian chemical ini merupakan salah satu sumber biaya.

2.5.3. Proses Penggunaan PLTU sebagai Penghasil Daya listrik 2.5.3.1. Persiapan Bahan Bakar Desain sebuah pembangkit listrik pada sebuah Pabrik Kelapa Sawit (PKS) SOGM PT. Perkebunan Minanga Ogan adalah dengan mendesain sebuah hopper atau tempat penampungan bahan bakar dengan kapasitas 4 ton yang akan dibawa oleh konveyor ke dapur boiler sebagai bahan bakar. Bahan bakar dimuat oleh sebuah loader dengan kapasitas bucket 1,5 ton. Suplai air ke boiler ditreatment terlebih dahulu pada stasiun water treatment yang akan diubah menjadi steam untuk memutar turbin uap. Daya yang dikeluarkan oleh generator didistribusikan melalui panel distribusi yang terletak pada Power House untuk dibagikan ke perumahan domestic.


Gambar 2.17 Hopper Bahan Bakar

Gambar 2.18 Loader Pengangkut Bahan Bakar

Gambar 2.19 Pengisian Bahan Bakar ke Hopper Bahan Bakar 31 Universitas Sumatera Utara

2.5.3.2. Penaikan Tekanan Boiler Pemanasan boiler membutuhkan waktu yang bervariasi dalam menaikkan steam boiler. Pada fire grate dimasukkan fiber secara merata dan disebarkan dengan api yang dinyalakan pada damper yang setengah terbuka. ID fan, FD fan dan secondary fan dihidupkan untuk sistem pendingin pendukung batang ruang bakar dan menjalankan pompa sirkulasi jika ada (membuka water valve). Secara perlahan boiler dipanaskan untuk menaikkan steam ke tekanan kerja dengan level air gelas penduga tidak bertambah. Setelah level air tetap terjaga, blowdown dapat dilakukan pada header dinding samping dan jangan dilakukan ketika boiler sedang beroperasi.

2.5.3.3. Pengaliran Steam dari Boiler ke Turbin Uap Setelah uap dari boiler sampai pada tekanan kerjanya, uap akan dialirkan menuju turbin untuk memutar turbin uap. Setelah sampai pada kecepatan nominalnya (1500 rpm), maka generator siap untuk dipakai seperti pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Steam Flow


Gambar 2.21 Name-Plate Turbin Uap di PT. Perkebunan Minanga Ogan

Spesifikasi pada turbin uap, yaitu : Merk

: Siemens

Kecepatan

: 1575 rpm

Daya

: 1500 KW

Tekanan Uap

:

 Low

: 15,7 Bar

 Medium

: 17,0 Bar

 High

: 19,0 Bar

Suhu Kerja :  Low

: 210 °C

 Medium

: 260 °C

 High

: 288 °C


Gambar 2.22 Name-Plate Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan

Spesifikasi pada Generator, yaitu : Merk

: Stamford

Phasa

:3

KW base rate

: 1500 KW

Frekuensi

: 50 Hz

Rpm

: 1500 rpm

Tegangan

: 380 volt

Arus

: 2848,8 A

Cos fi

: 0,8

2.6

Prinsip Dasar PLTD Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) adalah Pembangkit listrik yang

menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Peralatan


yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator disebut prime mover. Sebagai penggerak mula, PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang digunakan untuk memutar rotor generator pada mesin diesel. Kebutuhan listrik dalam jumlah beban yang kecil seperti daerah terpencil, listrik pedesaan dan memasok kebutuhan listrik suatu pabrik biasanya menggunakan PLTD. Pada tangki penyimpanan, bahan bakar dipompakan ke dalam tangki penyimpanan kemudian disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara (daily tank) yang sebelumnya telah disaring terlebih dahulu. Bahan bakar adalah bahan bakar minyak (BBM), maka bahan bakar dari daily tank dipompakan ke pengabut (nozzel). Melalui saluran masuk (intake manifold), temperatur bahan bakar dinaikan hingga manjadi kabut yang dimasukan ke dalam tangki udara menggunakan kompresor udara bersih dan dialirkan ke turbo charger. Tekanan dan temperatur udara dinaikan pada turbo charger. Pada umumnya suhu mencapai ±600°C dimana udara yang dialirkan sebesar 500 psi.

Gambar 2.23 Turbo Charger PLTD


Bahan bakar dari convertion kit atau nozzel dan udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi diinjeksikan ke dalam ruang bakar (combustion chamber).

Gambar 2.24 Combustion Chamber PLTD

Berdasarkan udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (35-50 atm), proses kerja di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri sehingga temperatur di dalam silinder naik dan bahan bakar disemprotkan di dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar yang akan menyala secara otomatis dan dapat menimbulkan ledakan bahan bakar. Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol diubah menjadi energi mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Torak gerak rotasi poros engkol (crank shaft) akan diubah oleh gerak bolak-balik dan sebaliknya 36 Universitas Sumatera Utara

gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Gambar 2.25 Proses Pergerakan Bolak-balik (Reciprocating) pada Torak

Selanjutnya untuk menggerakan poros rotor generator digunakan poros engkol mesin diesel. Gaya gerak listrik (ggl) terjadi karena energi mekanis pada generator tersebut diubah menjadi energi listrik [10].

2.6.1. Peralatan Utama pada PLTD Pembangkit Listrik Tenaga Diesel biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru yang


terpencil atau untuk listrik pedesaan dan untuk memasok kebutuhan listrik suatu pabrik. Peralatan utama Pembangkit Listrik Tenaga Diesel adalah : 1.

Tangki penyimpanan bahan bakar.

2.

Penyaring bahan bakar.

3.

Tangki penyimpanan bahan bakar sementara (bahan bakar yang disaring).

4.

Pengabut.

5.

Mesin diesel.

6.

Turbo Charger.

7.

Penyaring gas pembuangan.

8.

Tempat pembuangan gas (bahan bakar yang disaring).

9.

Generator.

10. Trafo. 11. Saluran transmisi.

Gambar 2.26 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel


Gambar 2.27 Diesel Generator di PT. Perkebunan Minanga Ogan

Gambar 2.28 Name-Plate Diesel Generator

Spesifikasi pada Diesel Generator, yaitu : Merk

: Caterpillar


Jumlah fasa

:3

Excitasi

: 47 volt

Daya

: 377 KVA

Cos fi

: 0,8

Frekuensi

: 50 Hz

Tegangan

: 400 volt

Arus

: 547 A

Kebutuhan bahan bakar pada sebuah PLTD adalah solar dan pemakaian solar genset tersebut rata-rata 60 liter/jam.  1 kW (kJ/s) = 859,9 kkal/h.  1 kkal/h = 1,16x10-3 kW.  60 liter Solar/Jam = 150 kW/Jam.  1 liter solar = 2,5 kW = 2.149,75 kkal/h.  Standard kebutuhan solar untuk Diesel Genset = 3,5 kWh/liter [5]. Harga bahan bakar solar yang digunakan di PT. Perkebunan Minanga Ogan tergantung keputusan pemerintah untuk periode tersebut dan nilai kalornya, yaitu : 1 liter = 2149,75 kkal = 2,5 kWh.


BAB II DASAR TEORI. potensi dalam hal energi terbarukan (renewable energy) adalah Indonesia. Namun,

Recommend Documents