Kajian Sistem Pendinginan Udara Masuk Turbin Gas Untuk Menaikkan Daya Output Turbin Gas Pada PLTG Gilimanuk yang Beroperasi 24 Jam

Kajian Sistem Pendinginan Udara Masuk Turbin Gas Untuk Menaikkan Daya Output Turbin Gas Pada PLTG Gilimanuk yang Beroperasi 24 Jam Indra Syifai Program Studi Teknik Mesin, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

Abstrak Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki temperatur udara rata-rata sebesar 27-33 °C dengan kelembaban udara yang cukup tinggi bahkan dapat mencapai 90%[5]. Temperatur dan kelembaban udara yang tinggi ini berpengaruh kepada kinerja turbin gas PLTG-PLTG di Indonesia, salah satunya adalah di PLTG yang terletak di daerah Gilimanuk, Bali. Semakin tinggi temperatur inlet turbin, akan semakin menurun daya output yang dihasilkannya. Standar temperatur udara masuk kompresor yang ditetapkan oleh pabrik pembuat turbin adalah 15 °C dengan kelembaban udara 60% sesuai dengan kondisi ISO. Untuk negara-negara subtropis seperti negara-negara di Eropa hal ini tidak terlalu menjadi masalah karena temperatur udara ambient rata-rata mereka yang rendah, efisiensi turbin di negara tersebut hanya akan jauh berkurang ketika musim panas. Namun bagi negara tropis, seperti Indonesia tentunya hal tersebut akan menjadi masalah, karena temperatur dan kelembaban udara negara kita yang tergolong tinggi. Maka untuk mengoptimalkan kinerja turbin gas dan meningkatkan daya output turbin perlu diadakan pengkajian mengenai pemasangan sistem pendingin pada PLTG tersebut. Skripsi ini membahas mengenai pemilihan sistem pendingin yang paling cocok untuk diterapkan di PLTG Gilimanuk yang beroperasi 24 jam, selain itu penulis juga akan menghitung kapasitas dari peralatan-peralatan pendingin tersebut, seperti: Kapasitas Chiller, kapasitas pompa, desain thermal energy storage, desain cooling coil dan pemilihan refrigeran. Selain itu akan dianalisis pula besarnya kenaikkan daya output ketika sudah dipasang sistem pendingin. Kata kunci: PLTG, temperatur inlet turbin, daya output turbin, sistem pendingin

Pendahuluan Kebutuhan akan energi listrik setiap tahunnya selalu mengalami kenaikan. Wajar saja hal ini dikarenakan karena semakin banyaknya alat-alat yang membutuhkan suplai energi listrik, baik itu untuk keperluan industri maupun rumah tangga. Data dari kementrian ESDM menyebutkan bahwa permintaan energi listrik di Indonesia setiap tahunnya berkisar 7,5 – 9% per tahun, sedangkan kemampuan peningkatan kapasitas listrik hanya sekitar 3,5 – 4 % per tahunnya. Berarti terdapat 3,5 – 5 % permintaan pasokan energi listrik tiap tahunnya yang tidak dapat terpenuhi. Data dari kementrian ESDM menyebutkan bahwa terdapat 19 juta kepala keluarga dari total 53 kepala keluarga yang belum mendapatkan pasokan listrik, mayoritas adalah masyarakat yang berada di Indonesia Bagian Timur. Dari hasil survey, maka diibaratkan 1 dari 3 orang atau 3 dari 10 orang dari total warga negara Indonesia yang berjumlah kurang lebih 53 juta kepala keluarga belum menikmati pasokan listrik. Sungguh miris sekali padahal Indonesia terkenal akan sumber dayanya yang melimpah, baik itu dari sektor perairan maupun batu bara [2]. Masalah mengenai permintaan energi listrik juga terjadi di Bali. Seiring dengan makin menggeliatnya sektor industri maupun sektor pariwisata di Pulau Bali, kebutuhan listrik di Pulau Bali mengalami peningkatan hingga 11 % pertahunnya [8]. Namun karena berbagai hal seperti: keterlambatan pemasangan feeder kabel laut

/ udara, dan juga pemeliharaan utama (Major Inspection) beberapa mesin pembangkit (PLTG Gilimanuk dan Pesanggaran) minimal selama 50 hari, membuat kurangnya pasokan listrik di daerah Bali. Oleh karena itu perlu dilakukan upaya seperti penambahan pembangkit baru, dan juga peningkatan daya output dari PLTG-PLTG yang beroperasi di Bali saat ini. Menteri ESDM mengungkapkan bahwa diperlukan pasokan listrik setidaknya 3000 MW per tahun untuk kelistrikan nasional. Sedangkan faktanya pasokan listrik nasional masih pada kisaran 2500 MW per tahun [2]. Oleh karena itu untuk memenuhi permintaan energi listrik yang terus naik, maka solusinya adalah dengan cara menambah jumlah pembangkit ataupun “improvement” yaitu memaksimalkan pembangkit untuk menghasilkan energi listrik se optimal mungkin. PLTG – PLTG yang masih beroperasi di indonesia dengan tipe open cycle rata-rata mengalami penurunan daya output. Sebagai contoh ada suatu PLTG yang memiliki turbin gas dengan kapasitas daya output sebesar 42 MW dari original manufakturnya namun ketika beroperasi kenyataannya hanya menghasilkan daya output sebesar 33 MW, yang artinya PLTG tersebut kehilangan daya output sebesar 21%, nilai 9 MW yang hilang tersebut bukan jumlah yang kecil, apalagi jika kita gabungkan dengan seluruh daya output yang hilang dari PLTGPLTG bertipe open cycle di seluruh Indonesia. Tentu jumlahnya bisa sangat besar dan dapat digunakan untuk menambah pasokan energi listrik di negara kita.

Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT UI, 2014

Pengaruh Temperatur Terhadap Daya Output Turbin Gas

mendapatkan kenaikan daya output, tanpa menambah pasokan bahan bakar, yakni dengan mendinginkan udara masuk ke kompresor. Daya output yang dihasilkan selama ini kurang lebih sebesar 88 MW, padahal menurut kondisi ISO, turbin tipe ALSTOM yang beroperasi di Gilimanuk dapat mengeluarkan daya output sebesar 133,8 MW. Jadi selama ini, turbin di PLTG Gilimanuk kehilangan efisiensi turbin sebesar kurang lebih 34%. Location

: Gilimanuk, Bali, Indonesia

Turbine

: ALSTOM

Model

: 13E2

Number

of

: 1 Unit

Turbine Gambar 1. Efek Temperatur Ambient Terhadap Kinerja Turbin Gas

Temperatur udara berpengaruh terhadap nilai densitas udara. Sesuai persamaan Gas ideal : pυ/T = konstan , dimana p : tekanan , υ : volume, T : suhu. υ = 1/ρ , dimana ρ = density (kg/m3). Apabila gas/udara mempunyai p: konstant, maka persamaan diatas menjadi: 1/ρ1T1 = 1/ρ2T2 atau ρ1 / ρ2 = T2 / T1 atau ρ2 = T1 / T2 ρ1. Sehingga terlihat, bahwa apabila suhunya turun atau T2 < T1 , maka ρ2 > ρ1. Semakin rendah temperatur udara maka semakin besar pula nilai densitas atau kerapatannya, semakin besar nilai densitasnya maka semakin besar nilai !  udara nya. Nilai !   udara yang masuk ke kompresor turbin mempengaruhi nilai power output turbin tersebut. Semakin besar laju udara yang masuk ke kompresor, maka nilai daya output-nya semakin besar. Hal ini dikarenakan daya output turbin gas merupakan perkalian antara laju aliran massa udara masuk dengan entalpi gas masuk/keluar turbin gas. Oleh karena itu untuk meningkatkan efisiensi turbin –turbin gas yang beroperasi di Indonesia, salah satu caranya adalah dengan menurunkan temperatur udara yang masuk ke kompresor karena penurunan temperatur akan meningkatkan densitas fluida dan memperbesar laju aliran massa fluida tersebut. Penurunan temperatur ini dapat dilakukan dengan cara pemasangan sistem pendingin yang ditambahkan pada turbin gas dibagian input udara masuk ke kompresornya, agar temperatur udara masuknya dapat sesuai dengan standar pabriknya.  

PLTG Gilimanuk

Type of Plant

: Open cycle

Maximum

: 133,8 MW @ISO Cond

Power Air mass flow

: 385 kg/s

NG mass flow

: 8,54 kg/s

Tabel 1. Spesifikasi Turbin PLTG Gilimanuk

Sistem Pendingin yang Dipakai Ada banyak jenis-jenis sistem pendinginan udara, diantaranya adalah: Evaporative cooler, fogging system, mechanical refrigeration – direct system, mechanical refrigeration – indirect system, dan mechanical refrigeration – chilled water storage. Setelah dilakukan pengkajian secara mendalam, penulis memilih untuk memakai sistem pendingin jenis mechanical refrigeration – chilled water storage dengan alasan sebagai berikut: • Tidak terlalu sensitif terhadap perubahan temperatur wet bulb lingkungan • Chilled water storage dapat menurunkan besar kapasitas chiller dan juga menstabilkan suplai air dingin sehingga temperatur yang diinginkan diharapkan dapat stabil • Tidak seperti evaporative cooler, sistem pendingin jenis mechanical refrigeration dapat menurunkan temperatur udara tanpa membuat RH lingkungan semakin tinggi.

Desain Komponen Sistem Pendingin

Dalam menentukan kapasitas dan jenis masing-masing pendingin, terlebih dahulu penulis melakukan PLTG Gilimanuk terdiri 1 unit dengan kapasitas nomial pengolahan data Temperatur, sehingga didapat nilai 133.8 MW seperti terlihat dalam table dibawah. PLTG temperatur udara ambient rata-rata di Gilimanuk untuk Gilimanuk terletak dipantai barat pulau Bali berjarak PLTG yang beroperasi selama 24 jam, setelah itu sekitar 100 km dari Denpasar, namun terhubung dengan barulah penulis menentukan kapasitas masing-masing jaringan listrik 150 kV dengan pusat beban yang ada di peralatan sistem pendingin. Untuk lebih rinci dan jelas, sekitar Denpasar. Telah beroperasi sekitar 15 tahun berikut adalah penjelasan masing-masing tahap yang dalam kondisi terawat dengan baik, sehingga penulis memungkinkan apabila dilakukan improvement untuk Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT lakukan: UI, 2014

  Pengolahan Data Temperatur Udara Ambient

Grafik 1. Temperatur Udara Gilimanuk Tahun 2013

Grafik 2. Sampel Temperatur Satu Hari Pada Bulan April

Luasan dibawah grafik menunjukkan beban pendingin total selama satu hari, kita mengetahui bahwa rumus untuk mencari nilai beban pendingin adalah: != ṁ × Cp × ∆T Kita mengasumsikan bahwa nilai ṁ dan Cp adalah konstan, sehingga nilai ! hanya ditentukan oleh perubahan temperatur saja (∆T). Pada kasus pembangkit kali ini temperatur udara yang keluar setelah melewati cooling coil ditentukan sebesar 22oC Pada luasan temperatur aktual, kita melihat bahwa seluruh luasan tersebut terdiri dari luasan trapesiumtrapesium yang dibentuk dari lamanya waktu pengukuran dan titik suatu temperatur dengan titik temperatur setelahnya, sebagai contoh luasan trapesium pertama dibentuk oleh luasan trapesium selama 1 jam dari pukul 00.00 hingga 01.00 dimana temperatur titik pertama sebesar 32oC dan titik kedua sebesar 31oC. Luasan trapesium tersebut dapat dicari dengan rumus: ! Luas trapesium =  × jumlah sisi sejajar × lebar ! Pada kasus kali ini nilai dari sisi yang sejajar merupakan nilai dari temperatur aktual dan nilai lebar merupakan

42   32   0:00  

20:00  

16:00  

8:00  

4:00  

Temperatur   aktual   0:00  

22  

12:00  

Waktu  pengukuran  

Temperatur  (oC)  

0:00  

22:00  

20:00  

18:00  

16:00  

14:00  

12:00  

10:00  

8:00  

6:00  

4:00  

Temperatur  rata-­‐rata  vs   Temperatur  aktual  

2:00  

42   37   32   27   22  

0:00  

Temperatur  (oC)  

Grafik diatas adalah grafik temperatur udara Gilimanuk tiap bulan dari mulai bulan Januari hingga Desember. Data temperatur yang kami olah adalah temperatur bulan April karena berdasarkan grafik memiliki temperatur tertinggi, sehingga dengan mengatasi beban pendinginan pada bulan April akan bisa turut mengatasi beban pendinginan pada bulan-bulan yang lain. Berikut ini adalah grafik temperatur selama satu hari di bulan April:

nilai lamanya waktu pengukuran, pada kasus ini nilai semua lebar adalah 1 jam antara suatu temperatur dengan temperatur setelahnya. Dengan demikian kita dapat menuliskan luas seluruh trapesium yang ada dibawah temperatur aktual dengan: ! Luas = !" !!! !  (!! +  !!!! ) (!! ) ....(Persamaan 1) Dimana: !! = temperatur ke-i pada suatu waktu ti = lamanya waktu dari  !! + !!!! Setelah dilakukan maka luas total trapesium = 773. Pada temperatur rata-rata, luasan dibawah grafiknya dihitung dengan rumus: Luas = p × l Dimana: p = total lamanya waktu pengukuran = 24 jam l = Temperatur rata-rata Sehingga luasan dari grafik temperatur rata-rata : Luas = 24 l ........................... (Persamaan 2) Karena luasan dibawah grafik temperatur aktual sama dengan luasan dibawah grafik temperatur rata-rata, maka persamaan 1 sama dengan persamaan 2, dimana: 773 = 24 l l = 773 : 24 l = 32,208 oC Sehingga nilai temperatur rata-rata udara ambient harian di bulan April adalah sebesar 32,208 oC.

Waktu  Pengukuran  

Temperatur   rata-­‐rata  

Grafik 3. Temperatur Rata-rata Udara Ambient Pada Bulan April

Perhitungan Total Beban Pendinginan Setelah mengetahui nilai temperatur rata-rata udara ambient, kita dapat memperoleh nilai beban pendinginan sensibel melalui rumus [10]: !!  = ṁ × Cp × ∆T Dari data Turbin Gas merk Alstom 13E2 diketahui aliran masa udara sebesar (ṁ) 385 kg/detik dan nilai Cp udara !" , Sehingga besarnya nilai Qs adalah sebesar 1,0071 !"  .!

untuk temperatur masuk kompresor sebesar 22°C adalah: !! = 385 kg/detik × 1,0071 kJ/kg. °C × 32,208 − 22 °! !! = 3957,98  !" Nilai QTotal nya adalah: !!  !"#$# = !!"#$#  !  ∆ℎ!"#$# !" 90,4 − 61,8 !" !!  !"#$# = 385 ! ! !" !!  !"#$# = 11011  !" udara

Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT UI, 2014

Jadi dari perhitungan diatas nilai Q total di PLTG Gilimanuk perjamnya adalah sebesar 11011 kW. Perhitungan Kapasitas Chiller Kapasitas chiller yang akan dipasang diperoleh dengan menambahkan total beban pendinginan dengan bebanbeban lain seperti kerugian panas pada pompa, insulasi, beban TES. Penulis menambahkan safety factor sebesar 5% dari total pendinginan, sehingga: Total beban pendinginan: 11011 kW + 5% x 11011 kW = 11562 kW. Total beban pendinginan PLTG dengan waktu operasi 24: 11562 kW x 24 = 277.488 kW Dengan waktu operasi chiller selama 24 jam, maka kapasitas chillernya adalah : 11562 kW/ 24 jam = 11562 kW = 3288 TR. Setelah melakukan pencarian di internet, didapatkan ammonia chiller buatan Hanbell, dengan tipe Buffalo DW – COR – 05 – HB kapasitas 553,51 TR sebanyak 8 buah. Pemilihan Refrigeran kinerja sistem pendingin ditentukan melalui perbandingan dari panas yang diserap oleh evaporator dengan energi yang diperlukan pada siklusnya. Seberapa besar panas yang diserap evaporator, salah satu faktor penentunya adalah dari seberapa banyak suatu refrigerant menghasilkan pendinginan. Untuk melihat kinerja refrigeran menghasilkan pendinginan, kita dapat mengetahuinya melalui diagram p-h refrigeran yang merupakan karakteristik keadaan temperatur atau tekanan terhadap potensi energinya. Setelah dilakukan pengkajian, untuk refrigerant penulis memilih untuk memakai ammonia (R717) bukan R134a, untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari perbandingan diagram p-h keduanya seperti yang ditunjukkan dibawah ini: a. Diagram p-h R134a

Gambar 3. Diagram p-h R717 (Ammonia)

Proses pengambilan panas spesifik (spesific heat) di evaporator merupakan proses penguapan yang berlangsung dari kiri ke kanan, dari kedua diagram p-h diatas, pada tekanan 2 bar R134a mempunyai temperatur -10 0C dengan enthalpy pada saturation liquid : 180 kJ/kg dan saturation gas : 395 kJ/kg, berarti pada kondisi tersebut penyerapan kalor maksimum oleh R134a adalah sebesar : 395-180 = 215 kJ/kg. Sedangkan R717 ( Ammonia ) pada tekanan yang sama mempunyai temperatur – 20 0C dengan enthalpy : 100 kJ/kg ( saturation liquid ) dan 1450 kJ/kg ( saturation gas ), sehingga maximum penyerapan kalornya : 1350 kJ/kg. Dengan demikian Refrigerant Ammonia lebih besar menyerap energi dibandingkan dengan R134a pada kondisi tekanan atau temperatur yang sama. Selain penyerapan kalor yang besar, ammonia juga mempunyai beberapa keunggulan lain, antara lain: Konduktivitas thermal yang tinggi, banyak tersedia di pasaran, harga yang cukup terjangkau, dan ramah lingkungan.   Siklus Refrigerasi Pada Ammonia Chiller

Gambar 2. Diagram p-h R134a

a.

Diagram p-h R717 (Ammonia) Gambar 4. Plotting Diagram p-h R717 (Ammonia)

• •

T4 (T evaporasi) di setting sebesar 0oC T3 (T kondensasi) di setting sebesar 46 oC

Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT UI, 2014

Didapatkan QT perjam. Untuk kapasitas tangki maka yang dijumlahkan adalah besarnya QT pada jam 00.00 – 08.00 dan 19.00-00.00. Hasil perhitungannya ada pada tabel 2 berikut:

Desain Thermal Energy Storage Kondisi: • PLTG bekerja 24 jam • Temperatur udara lingkungan rata-rata pada saat PLTG bekerja sebesar 32,208oC • Temperatur udara yang diinginkan setelah melewati cooling coil sebesar 22oC • Debit udara yang melewati cooling coil 385 kg/s • Beban pendinginan perjam dengan temperatur masuk ke kompresor sebesar 22 °C adalah 11562 kW

Tabel 2. Perhitungan Kapasitas Pendinginan Chiller yang disimpan di TES

•

= 25763 kW : 24

= 1073,46 ≈ 1074 kW

Perhitungan: •

•

42   32  

•

0:00  

20:00  

16:00  

12:00  

8:00  

4:00  

Temperatur   aktual   0:00  

Temperatur  (oC)  

Temperatur  rata-­‐rata  vs   Temperatur  aktual  

22  

Beban cooling pengisian per jamnya adalah sebesar:

Waktu  Pengukuran  

Temperatur   rata-­‐rata  

!"#$  ×(!"!!")°!

• Grafik 4. Temperatur Rata-rata Udara Ambient Pada Bulan April

Seperti yang ditunjukkan pada grafik 4.5 diatas, bahwa besarnya total luasan dibawah garis merah sama dengan total luas area diatas garis merah. Total area dibawah garis merah (area yang dilingkari) merupakan kapasitas pendinginan berlebih yang dihasilkan oleh chiller karena nilai beban pendinginan pada saat itu masih berada dibawah kapasitas chiller, total kapasitas pendinginan berlebih tersebut sama dengan kapasitas tangki air dingin (chilled water storage tank) yang dibutuhkan, maka dengan mengetahui total beban pendinginan pada daerah yang dilingkari kita dapat mengetahui volume tangki air dingin yang akan dipasang pada PLTG Gilimanuk yang beroperasi selama 24 jam tersebut. Dengan menggunakan rumus: !!"#$% = !  !  ∆ℎ

Untuk mendapatkan temperatur masuk kompresor sebesar 22oC, temperatur air yang keluar dari chiller mempunyai temperatur sebesar 15oC. Sedangkan air di dalam cooling coil setelah dilewatkan udara akan memiliki temperatur 20oC Jika dianggap kalor jenis air sebesar 4180 J/kg K, maka laju aliran massa air yang diperlukan selama satu jam adalah: !"#$""" =  

•

=  52  kg/s   Jika dianggap massa jenis air 1000 kg/m3, maka volume yang dibutuhkan untuk menampung air selama waktu operasi (volume tangki) adalah : !" =    ×  (3600  ×  13)   !""" =  2434  m3   Dengan safety margin 5%, didapat volume tangki sebesar 2556 m3

Berikut merupakan spesifikasi tentang thermal energy storage yang akan dibuat: Total water volume Required tank radius Required tank diameter Total usable height Thermocline Dead space margin Tank total height  

Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT UI, 2014

: 2556 m3 : 10 m : 20 m :8m : 0,6 m : 2 × 0,25 m (diffuser) + 0,2 m free board : 9,3 m

Desain Pompa Chiller

• •

  •

Pada saat penyimpanan (recharge), perlu waktu 13 jam, sehingga pompa pengisian tangki mempunyai kapasitas: =  

•

!""#  !!

Jarak antar tube vertikal (ST) = 60 mm Diameter tube luar (do) dan dalam (di) adalah 22,8 mm dan 22,4 mm

Menggunakan Software Cooler

!"  !"#

= 196,62 m3/jam Sedangkan pada saat pengeluaran (discharge), perlu waktu 11 jam, sehingga pompa mempunyai kapasitas: =  

!""#  !!   !!  !"#

= 232,36 m3/jam Untuk pompa recharge dan discharge penulis menemukan pompa dengan merk Goulds Pump dengan Model ICB Close-coupled ISO Process Pump dengan debit maksimum 1490 GPM, jadi penulis menggunakan pompa merek tersebut masing – masing 1 buah.   Desain Cooling Coil

 

Secara Manual  

 

Gambar 5. Hasil Perhitungan Desain Cooling Coil Dengan Menggunakan Software Cooler

Gambar 4. Konfigurasi Geometri dari Cooling Coil

 

Dengan menggunakan rumus perhitungan cooling coil yang merujuk pada buku Heat Exchangers: Basic Design Applications, karangan Dr. Jovan Mitrovic [9], maka didapatkan spesifikasi cooling coil untuk PLTG Gilimanuk sebagai berikut:

Tabel 3. Hasil Perhitungan Desain Cooling Coil

Spesifikasi cooling coil yang didapat dari perhitungan secara manual adalah sebagai berikut: • Jumlah tube = 1816 buah • Jumlah baris = 10 baris • Tinggi, panjang, dan tebal tube = 10,59 m, 5,5 m, 0,52 m • Jarak antar tube horizontal (SL) = 52 mm

 

Dengan memasukkan parameter yang sama pada perhitungan manual kedalam software, hasilnya seperti yang dapat kita lihat pada gambar diatas. Nilai beban pendinginan totalnya adalah sebesar 11827, 196 kW. Hasil ini tidak jauh berbeda dengan perhitungan manual yang penulis lakukan yaitu sebesar 10945,104 kW atau selisih sekitar 800 kW. Untuk temperatur keluar cooling coil dengan menggunakan perhitungan manual, didapat pada baris ke 10 temperatur udaranya mengalami penurunan menjadi 21,86 °C. Hasil yang didapat tidak jauh berbeda dengan temperatur yang diinginkan yaitu sebesar 22 °C. Namun untuk jumlah tube hasilnya cukup berbeda jauh, dengan menggunakan software cooler didapat jumlah tube sebanyak 585 buah, sedangkan secara manual didapatkan jumlah tube sebanyak 1816 buah. Setelah dianalisis, penulis fikir hal inilah yang menyebabkan hasil tinggi tube dari software dan manual pun berbeda. Dengan perhitungan secara manual didapatkan tinggi, panjang, dan tebal koil berturut turut sebesar 10,89 m , 5,5 m dan 0,52 m. Sedangkan dengan software cooler tinggi, panjang dan tebalnya berturutturut adalah sebesar 4 m, 5,5 m, dan 0,77 m . Namun untuk jumlah barisnya tidak jauh berbeda, secara manual didapatkan jumlah baris cooling coil-nya sebanyak 10 baris, dengan menggunakan software sebanyak 9 baris.  

Besar Daya Output Turbin Setelah Dipasang Sistem Pendingin Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya, bahwa daya output turbin di PLTG Gilimanuk adalah sebesar 88 MW. Padahal untuk turbin merek ALSTOM tipe 13E2 yang dipakai pada PLTG Gilimanuk dengan temperatur ISO dapat menghasilkan daya output sebesar

Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT UI, 2014

133,8 MW. Jadi selama turbin beroperasi hingga sekarang, turbin tersebut telah mengalami pengurangan efisiensi kurang lebih sebesar 34%. Pada kajian kali ini dengan pemasangan sistem pendingin, sehingga temperatur inlet kompresor menjadi 22 °C tentunya kita perlu tahu berapa kira-kira daya output yang dihasilkan turbin setelah dipasang sistem pendingin ini. Untuk gambarannya dapat kita lihat pada grafik berikut ini.

Gambar 7. Denah Pemasangan Peralatan Pendingin Di PLTG Gilimanuk

Kesimpulan

Gambar 6. Efek Temperatur Ambient Terhadap Kinerja Turbin Gas

Dapat kita lihat dari grafik diatas, power output turbin diwakili oleh garis yang berwarna merah muda. Terlihat makin tinggi temperatur udara ambient makin berkurang daya output-nya. Sehari-harinya turbin di PLTG Gilimanuk beroperasi dengan efisiensi sekitar 87%, dengan dipasangnya sistem pendingin yang menurunkan temperatur inlet kompresor menjadi 22 °C, maka secara grafik turbin tersebut akan mengalami kenaikan efisiensi sebesar 9% yaitu menjadi 96%, atau dari 88 MW menjadi 100,042 MW.

Denah Pemasangan Peralatan Sistem Pendingin Setelah menentukan jenis dan menghitung kapasitas masing-masing peralatan sistem pendingin, selanjutnya penulis membuat rencana pemasangan peralatanperalatan pendingin tersebut. Gambar dibawah adalah denah riil PLTG Gilimanuk yang telah penulis tambah dengan sistem pendingin. Gambar dibawah menunjukkan 4 komponen utama sistem pendingin diantaranya adalah: Thermal energy storage sebagai tempat penyimpanan air dingin, dry cooling tower yaitu cooling tower yang menggunakan fin dan tube dan bersifat tertutup, cooling coil yang diletakkan sebelum kompresor, dan juga chiller yang diletakkan disamping dry cooling tower.

  Pada kajian yang penulis lakukan ini yaitu mengenai perancangan sistem pendinginan udara masuk turbin gas pada PLTG Gilimanuk yang beroperasi 24 jam dengan tujuan menaikkan daya output turbin, penulis mendapatkan hasil – hasil sebagai berikut: 1. Sistem pendinginan yang diterapkan adalah jenis mechanical refrigeration – chilled water storage. Hal ini karena tipe ini tidak terlalu sensitif terhadap perubahan temperatur wet bulb lingkungan, tidak seperti jenis pendinginan lain, seperti: evaporatif cooler dan fog system. Sehingga cocok diterapkan di PLTG Gilimanuk. 2. Kapasitas chiller untuk PLTG Gilimanuk yang beroperasi selama 24 jam perhari adalah sebesar 3288 TR. 3. Kapasitas pompa air dinginnya adalah sebesar 196,62 m3/jam untuk pengisian dan 232,36 m3/jam untuk pengeluaran. 4. Volume thermal energy storagenya adalah 2556 m3 5. Desain cooling coil-nya adalah sebagai berikut: • Material fin: Alumunium • Jarak antar fin 2,1 mm • Ketebalan fin 0,5 mm • Material tube: Tembaga • Diameter tube luar (do) dan dalam (di) adalah 22,8 mm dan 22,4 mm • Tinggi, panjang, dan tebal tube-nya berturutturut adalah 10,89 m, 5,5 m dan 0,5 m • Jarak antar tube horizontal (SL) = 52 mm • Jarak antar tube vertikal (ST) = 60 mm • Banyaknya tube berjumlah 1816 buah • Jumlah baris dari cooling coil (Nr) adalah 10 baris • Temperatur udara setelah melewati cooling coil sebesar 21,86 °C 6. Dengan adanya penurunan temperatur inlet kompresor menjadi 22 °C, maka secara teoritis turbin tersebut akan mengalami kenaikan daya output sebesar 9 %, atau dari 88 MW menjadi 100,042 MW.        

Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT UI, 2014

1.

Daftar Pustaka

[1]

Dietzel, Fritz. (1996). Turbin, Pompa dan Kompresor (Dakso Sriyono, Penerjemah). Jakarta: Erlangga. [2] Diperlukan Pasokan Listrik 3000 MW per Tahun Untuk Kelistrikan Nasional. April 2014. http://www.esdm.go.id/berita/listrik/39listrik/3661-diperlukan-pasokan-listrik-3000-mwper-tahun-untuk-kelistrikan-nasionaldiperlukanpasokan-listrik-3000-mw-per-tahun-untukkelistrikan-nasional.html [3] Ercan Ataer, O. (2006). Storage Of Thermal Energy, in Energy Storage Systems, [Ed. Yalcin Abdullah Gogus], in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Eolss Publishers, Oxford, UK. [4] F. Stoecker, Wilbert., & W.Jones, Jerold. (1996). Refrigerasi dan Pengkondisian Udara (Supratman Hara, Penerjemah). Jakarta: Erlangga. [5] Gilimanuk Weather History. Maret 2014 http://www.worldweatheronline.com/Gilimanukweather-history/Bali/ID.aspx [6] J. Dossat, Roy. (1997). Principles Of Refrigeration. New Jersey: Prentice-Hall. [7] J. Moran,Michael,. & N. Shapiro, Howard. (2004). Termodinamika Teknik. Jakarta: Erlangga. [8] Menteri ESDM: Sebelum 2018, Bali Harus Punya 1000 MW. April 2014 http://www.esdm.go.id/news-archives/323-energibaru-dan-terbarukan/6780-menteri-esdmsebelum-2018-bali-harus-punya-1000-mw.html [9] Mitrovic, Jovan. (2012). Heat Exchangers – Basic Design Application. Europe: InTech. [10] P. Kavanaugh, Stephen. (2006). HVAC Simplified. USA: ASHRAE. [11] Sularso & Tahara, Haruo. (2000). Pompa dan Kompresor. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Kajian Sistem..., Indra Syifai, FT UI, 2014