COGENERATOR :Alat Untuk Mengoptimalkan Bahan-bakar Pembangkit Konvensional

Kegiatan industri yang semakin meningkat tentunya menyebabkan pemakaian pembangkit listrik berbahan bakar fosil meningkat dan pada gilirannya pemakaian bahaba bakar fosil meningkat pula. Kalau hal ini dibiarkan, maka pada permlaan abad ke 20 Indonesia akan berubah dari negara pengekspor menjafi negara pengimpor BBM. Selain dari itu pembangkit ini mempunyai dua permasalahan pertama efisiensinya rendah kedua mengeluarkan gas buang yang mengandung bahan pencemar. Penurunan efisiensi ini disebabkan karena banyaknya panas yang terkandung dalam gas buang pada peralatan ( kondensor ) pembangkit ( PLTU, PLTD dan PLTG ). Untuk memanfaatkan panas pada gas buang dari kondensor yang disebut output termal menjadi pemanas/pendingin digunakan suatu alat yang disebut absortion cheller, heat exchanger dan waste heat recovery hal inilah yang disebut Cogeneration. Pada umumnya cogeneration banyak digunakan pada mesin diesel dan gas turbine. Dengan menggunakan Cogeneration berarti pencemaran udara bisa dikurangi serta efisiensi total pada pembangkit meningkat sampai 84%

Peningkatkan efisiensi itu terjadi pada pembangkit yang menggunakan bahan bakar gas ( gas fired cogeneration ), hal ini karena adanya kombinasi antara panas dan daya listrik.

Untuk mengetahui gas fired cogeneration secara detail bisa digunakan metoda analisis exergy. Hal ini karena dengan metoda itu pengukuran secara detail dan akurat bisa dilakukan pada bagian power plant yang tidak efisien. Sehingga besarnya energi yang hilang atau yang dibuang ke atmosfer bisa diketahui kemudian kualitas dari energi bisa ditentukan secara akurat. Exergy adalah potensi dari energi untuk melakukan kerja dan kerja itu diperoleh dari sejumlah zat yang dibawa ke-kadaan kesetimbangan termo dinamic. Sehingga terbentuklah termo mechanikal exergy yang bisa diklasifikasikan sebagai exergy kinetik, exergy potensial dan phisical exergy.

Sementara itu pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar gas banyak digunakan di pabrik ( peleburan besi dan tekstil ) dan hotel. Berarti energi panas yang dibutuhkan di kedua tempat itu bisa diambil dari panas gas buang dengan menggunakan teknologi gas fired cogeneration. Pembangkit itu umumnya mempunyai kapasitasnya yang relatif kecil, hal ini karena energi listrik yang dibutuhkan kecil sehingga energi termal yang bisa disuplai juga kecil. Hal inilah yang membuat investasi cogenerator menjadi rendah, tapi biaya bahan bakarnya relatif tinggi. Sedang untuk kebutuhan termal dan listrik yang tinggi bisa digunakan pembangkit Combined cycle dengan biaya investasi dan bahan bakar yang tergolong moderat. Untuk pembangkit yang menggunakan back pressure turbined ternyata uap yanfg keluar masih mempunyai entalphi ( mengandung energi ), berarti uap itu masih bisa dimanfaatkan untuk pembangkit listrik dengan menggunakan turbin tekanan rendah dan menengah sehingga terjadilah combined cycle

Keunggulan Cogeneration adalah : bisa mengurangi ketergantungan catu daya, mengurangi biaya untuk pemakaian energi, bisa menghemat konsumsi energi 20 -40�keandalannya baik, fluktuasi tegangan kecil, kebisingan rendah dan pemeliharannya mudah.

Cogeneration juga merupakan teknologi konversi energi yang memproduksi listrik dan termal secara simultan. Konversi energi itu dilakukan dengan cara memodifikasi pembangkit listrik konvensional dengan menambahkan suatu peralatan penukar panas. Dengan demikian teknologi cogeneration merupakan pilihan yang tepat untuk memanfaatkan energi pada boiler, gas turbin dan diesel secara optimum. Teknologi ini bisa memanfattkan dua jenis energi : pertama memanfaatkan uap yang dihasilkan boiler, ke dua memanfaatkan panas gas buang suatu pembangkit listrik untuk memproduksi uap.

Tipe Cogeneration

Berdasarkan sumber panasnya cogeneration dibagi menjadi dua yaitu : siklus topping dan siklus bottoming.

1. Cogeneration Siklus Topping

Siklus topping terjadi bila bahan bakar dipakai langsung untuk memproduksi energi listrik, kemudian gas panasnya digunakan untuk panas/uap proses. Jadi energi listriknya terlebih dahulu diproduksi kemudian baru panas buangnya dimanfaatkan. Sehingga energi termalnya bisa digunakan untuk kebutuhan industri seperti untuk pemanas dan pendingin ruangan serta untuk pemrosesan. Cogenerator siklus topping biasanya terdapat pada PLTU dengan tenaga penggerak turbin uap ( CTU ) biasanya mempunyai sisa uap dengan suhu sekitar 1000 0F dan tekanan 1500 psia. Dengan demikian cogenerator ini cocok digunakan pada industri yang banyak menggunakan uap akibatnya biaya yang dibutuhkan untuk pengadaan uap bisa dihemat.

Bila cogenerator ini akan digunakan pada PLTG, maka gas panas yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik pada turbin harus mempunyai suhu 1600 - 1700 0F. Hal ini karena akan menghasilkan gas buang dengan suhu 800 - 900 0F dan gas buang itu akan dimanfaatkan dengan menggunakan Heat Recovery Steam Generation atau panas proses dengan exchenger yang berfungsi untuk membangkitkan uap proses.

Bila cogenerator siklus topping digunakan pada PLTD, maka kapasitasnya harus cukup besar yaitu sekitar 25 MW. Dimana air pendingin mesin digunakan sebagai pemanas awal air baku boiler dan gas buang dipakai sebagai pembangkit uap utama. Karena gas buangnya hanya sedikit mengandung oksigen akibatnya peningkatan kualitas uap sulit dilakukan meskipun sudah ditambah pembakaran.

2. Siklus Bottoming

Siklus bottoming adalah pemanfaatan gas buang melalui heat recovery sehingga menghasilkan panas/uap proses. Proses/uap itu selanjutnya digunakan untuk menggerakan turbin uap sehingga dihasilkanlah energi listrik. Untuk itu berarti gas buangnya harus mempunyai suhu yang tinggi. Bila gas buang mempunyai suhu rendah maka untuk memanfaatkan harus menggunakan fluida kerja dengan titik didih yang rendah. Cogenerator bottoming cycle biasanya menggunakan gas buang dengan suhu 400 - 600 0C berarti suhu fluida kerjanya rendah sehingga efisiensinya rendah. Dengan demikian cogenerator ini cocok digunakan pada PLTG yang umumnya terdapat pada industri berat seperti industri besi-baja dan industri semen, tapi sulit bersaing dengan secara ekonomis dengan teknologi konvensional.

Bila PLTG itu menggunakan bahan bakar bermutu tinggi seperti bahan bakar sulfur rendah, maka gas buang yang dihasilkannya bersih sehingga bisa digunakan langsung untuk panas proses. Bila pada pengolahan gas buang ditambah bahan bakar, maka akan diproleh uap dengan suhu dan tekanan yang lebih tinggi. Sementara bila kapasitas terpasang PLTG turun maka efisiensinya juga turun dengan demikian volume gas buang meningkatkan hal ini berarti banyak gas buang yang tidak terpakai. Untuk itu cogenerator pada PLTG lebih cocok dioperasikan pada beban dasar. Bila kapasitasnya tetap maka keseimbangan antara produksi uap dan produksi listrik bisa dipertahankan.

Macam Cogeneration

1. Cogeneration dengan konversi energi pada Existing Plant pembankaran

Cogenerator ini menghasilkan 20�nergi listrik, 65�anas dan 15�ugi-rugi. Karena energi panas yang di keluarkan cukup besar, maka energi itu bisa digunakan untuk menghasilkan uap. Cogenerator ini menggunakan turbin back pressure ( output listrik dan panas tetap ), sehingga polusi yang dihasilkan akan keluar melalui cerobong ( stack ).

2. Cogeneration dengan turbin gas

Cogenerator ini menggunakan gas sebagai bahan bakar dan terdiri dari dua sistim yaitu sistim open cycle dan sistim kombined cycle.

Pada sistim open cycle gas yang dibakar dalam ruang bakar akan menghasilkan energi mekanmis yang selanjutnya bisa memutar poros generator dan akhirnya akan dihasilkan energi listrik dan gas buang gas buang yang mempunyai suhu 450 0C selanjutnya dioleh melalui unit heat recovery sehingga dihasilkan uap/air panas dan gas buang yang di buang ke atmosfer dengan suhu yang rendah yaitu sebesar 90 - 100 0C . Dengan demikian efisiensi listrik yang diharapkan bisa mencapai 29�an efisiensi termal 76%

Sitim combine cycle terdiri dari turbin gas dan turbin uap dimana uap yang bertekanan tinggi yang akan digunakan untuk memutar turbin uap diperoleh dari unit recovery. Karena turbin uap itu dikopling dengan generator listrik akibatnya putaran turbin itu akan memutar poros generator sehingga dihasilkanlah energi listrik. Karena dalam sistim ini digunakan dua turbin akibatnya energi listrik yang dihasilkan bisa mencapai 39�Dengan demikian dari ke dua sistim tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa pertama bila yang diinginkan uap yang besar, maka digunakanlah sistim open cycle. Sedang bila yang diinginkan energi listrik yang besar, maka dapat digujnakan combined cycle.

3. Cogeneration dengan gas engine

Cogenerator ini menghasilkan uap bertekanan lebih rendah dan efisiensi lebih tinggi bila dibandingkan dengan gas turbin dan combined cycle. Kemudian mempunyai dua sistim penyalaan pertama sistim penyalaan dengfan busi ( spark ingnition ) yang menggunakan gas bumi sebagai bahan bakarnya dan dilengkapi dengan heat recovery. Ke dua sistim penyalaan dengan kompressi ( compression ingnition ) yang menggunakan minyak residu sebagai bahan bakarnya. Energi panas dari sistim ini berupa air panas dengan suhu sekitar 80 0C cocok untuk pemanas. Dimana energi panas itu dihasilkan oleh panas gas buang mesin, jacket dan sistim pendingin minyak pelumas. Sementara itu perbandingan panas dan listrik sekitar 2 : 1 dan eefisiensi termal bisa mencapai 95%