Pt Geo Dipa Energi.docx

PT. GEO DIPA ENERGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI DIENG UNIT 1 1.

PEMANFAATAN SUMBER ENERGI PANAS BUMI

Seperti yang telah kita ketahui bahwa Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi termasuk sumber energi yang baru dan terbarukan. Uap panas dari reservoir yang diambil dari sumur-sumur produksi kemudian dialirkan untuk memutar turbin, namun sebelum uap digunakan untuk memutar turbin dilakukan proses-proses pemisahan uap dari partikel air yang terkandung didalamnya, sehingga uap yang digunakan untuk memutar turbin adalah uap yang benar-benar kering. Uap sisa pembangkitan dikondensasikan untuk kemudian digunakan untuk pendinginan sistem dan sebagian diinjeksikan lagi ke dalam bumi melalui sumur injeksi.

Skema proses pemanfaatan panas bumi (Sumber: Data PT. Geo Dipa Energi, 2015)

Dari skema diatas secara singkat fluida panas bumi yang dipompa dari Production Well disalurkan menuju tabung separator untuk pemisahan antara fasa uap dan fasa air. Fasa uap lalu dialirkan langsung untuk menggerakkan turbin sedangkan fasa air diinjeksikan kembali ke dalam reservoir melalui Injection Well. 2. PROSES PRODUKSI PT. GEO DIPA ENERGI (PERSERO) UNIT 1 DIENG 1. Peralatan Utama Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Unit 1 Dieng 1. Steam Field (Lapangan Uap) 1. Well Head (Kepala Sumur) Sumur produksi berfungsi untuk memproduksi uap yang akan digunakan pada pembangkit listrik panas bumi sebagai

sumber energi yang akan menghasilkan listrik. Pada sumur produksi terdapat well head (kepala sumur) merupakan tempat pengeboran yang akan menghasilkan uap panas. Bagian-bagian yang terdapat di kepala sumur , yaitu Master Valve yang berfungsi untuk menutup dan membuka aliran fluida dari dalam sumur. Bleed Valve yang berfungsi untuk menyemburkan aliran fluida ke udara dengan laju aliran yang sangat kecil (bleeding) saat sumur tidak diproduktifkan. Fluida perlu dikeluarkan dengan laju alir sangat kecil agar sumur tetap panas panas dan gas tidak terjebak di dalam sumur, serta menghindari terjadinya thermal shock atau perubahan panas secara tiba-tiba. Top Valve, terletak pada bagian paling atas dari kepala sumur. Anullus valve, terletak di bawah permukaan tanah yang berfungsi sebagai valve utama. Throttle chocke, terletak pada pipa kepala sumur yang berfungsi sebagai pengatur tekanan dari kepala sumur yang dipakai sebagai dasar pengaturan besarnya laju produksi sumur tersebut. Top Valve

Master Valve1 Master Valve2 Bleed Valve

Gambar 2 Kepala sumur (Well Head) (Sumber: Data primer, 2015)

2.

Separator Separator adalah tempat untuk memisahkan uap dari air atau tempat untuk memisahkan uap dari partikel padat dan mist. Bentuk fisik dari separator dan gaya gravitasi yang bekerja memungkinkan uap bergerak ke atas dan air beserta

partikel padat jatuh ke bawah. Dengan cara ini, maka uap akan terpisah dari air dan partikel padat. Uap selanjutnya masuk ke pipa alir uap dan air beserta partikel padat selanjutnya masuk ke pipa alir brine. Konstruksi dari separator berupa sekat – sekat yang dapat menahan air agar tidak terbawa oleh uap bertekanan tinggi. Hasil dari separator berupa uap yang akan dikirim ke Power Plant sedangkan sisanya berupa brine (air yang banyak mengandung mineral seperti silica) akan dikirim ke balong (kolam penampungan) untuk dibuang atau diinjeksikan ke dalam bumi lagi melalui sumur injeksi.

Separator (Sumber: Data primer, 2015)

3.

AFT ( Atmospheric Flash Tank ) atau Silincer AFT ( Atmospheric Flash Tank ) atau Silincer merupakan silinder yang didalamnya diberi suatu pelapis untuk mengendapkan suara dan bagian atasnya terbuka. Fluida dari sumur produksi yang akan dibuang akan menimbulkan kebisingan yang luar biasa (>100dB) hingga dapat memekakkan telinga dan bahkan bila tanpa perlindungan telinga, dapat menyebabkan rusaknya pendengaran. Sedangkan batas keluaran bunyi yang diperbolehkan hanya sekitar 75 dB. Maka dari itu diperlukan Silincer untuk mengurangi kebisingan, menetralisasi gas dan juga untuk mengkontrol aliran fluida yang akan dibuang. Silincer juga berfungsi untuk melakukan bleeding pada sumur yang sedang tidak beroperasi. Bleeding adalah upaya yang dilakukan untuk menjaga agar sumur tidak mati dan

menjaga tekanan dalam sumur dengan cara mengalirkan aliran fluida ke atmosfer. Silincer yang digunakan di PLTP Unit 1 Dieng ini mempunyai spesifikasi berupa tekanan hidrostatik sebesar 2.5 psig, design temperature hingga 246 0C dengan operating temperature sebesar 188 0C. Silincer ini memiliki efisiensi sebesar 85%.

Silincer (Sumber: Data primer, 2015)

4)

Pipa Uap Fungsi utama dari pipa alir adalah mengalirkan fluida (dua fasa) dari kepala sumur menuju separator, mengalirkan uap kering dari separatormenuju turbin, mengalirkan air hasil pemisah (brine) dari separator menuju sumur injeksi, dan mengalirkan condensate water menuju sumur injeksi. Sehingga, pipa alir terdiri dari pipa alir dua fasa, pipa alir uap,pipa alir brine, dan pipa alir kondensat. Ciri khas dari pipa alir uap adalah diameternya yang lebih besar dibandingkan dengan pipa alir lain karena volume

spesifik dari uap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan volume spesifik dari air atau brine.

Pipa uap (Sumber: Data PT. Geo Dipa Energi, 2015)

Pipa air umumnya diselubungi oleh insulator khusus. Tujuan utama pemakaian insulator adalah meminimalisir kehilangan panas (heat losses) yang terjadi di sepanjang pipa alir terutama pada pipa alir yang terbentang dari kepala sumur hingga ke turbin. Tujuan lain dari pemakaian selubung insulator ini adalah agar pipa tidak panas ketika tersentuh baik oleh manusia maupu hewan sekitar. 1. Pond (Balong) Balong atau biasa disebut sebagai kolam, merupakan komponen pendukung PLTP yang digunakan untuk menampung fluida dari hasil proses produksi. Selain itu, balong juga berfungsi untuk melakukan pengendapan silica dan menurukan temperatur dari brine water sebelum diinjeksikan kembali ke sumur injeksi. Brine water pada balong milik PLTP Geo Dipa Energi Unit 1 Dieng memiliki suhu rata- rata sekitar 180 0C ketika baru dialirkan dari silincer. Kendala opersasinya adalah endapan silica pada balong belum secara maksimal dimanfaatkan, selain itu juga kandungan silica pada brine water belum sepenuhnya mengendap pada balong,, sehingga air yang diinjeksikan ke sumur injeksi masih mengandung silica.

Balong atau pond (Sumber: Data primer, 2015)

2.

Brine Pump

Brine pump berfungsi untuk memompa brine water dari balong menuju sumur injeksi. Pompa ini bekerja pada rentang temperatur sekitar 50-60 0C. Kapasitas pompa brine yang digunakan adalah sekitar 700 GPM (Gallon Per Minute) dengan tekanan rata-rata 304 Psi. Tipe dari pompa brine nya adalah pompa berjenis sentrifugal dengan kapasitas driver sebesar 200 HP pada kecepatan 2900 rpm.

Brine pump (Sumber: Data primer, 2015)

3.

Sumur Injeksi

Sumur injeksi berfungsi untuk menginjeksikan fluida yang berasal dari sisa hasil pemisahan produksi uap PLTP. Proses ini dilakukan untuk menjaga kuantitas air pada reservoir sehingga siklus PLTP memiliki lifetime yang lebih lama. Biasanya sumur injeksi hanya mengembalikan 40% dari jumlah fluida yang diambil dari reservoir dan sisanya

merupakan air hujan (meteoroid water) yang dibiarkan secara alami mengisi reservoir.

Sumur injeksi (Sumber: Data primer, 2015)

4.

Rock Muffler

Rock muffler merupakan tumpukan batu yang di letakkan sebuah kotak, berfungsi sebagai peredam suara, pelepasan uap dan menjaga agar tekanan uap stabil. Pada unit proses produksi PT.GDE unit 1 Dieng tekanan diatur sebesar 9.8 bar. Fungsi lain rock muffler adalah sebagai proteksi apabila terdapat masalah pada power plant. Ketika uap yang terdistribusi dari well pad memiliki tekanan berlebih, amak dapat langsung dibuang ke udara oleh rock muffler. Sedangkan ketika tekanan saat supply uap yang berasal dari well pad kurang dari set point, maka rock muffler akan menambahkan uap ke power plant. 5.

Kompresor

Kompresor berfungsi untuk mengahsilkan udara bertekanan sebagai energi penggerak valve pneumatic. 6.

CDP ( Condensat Drain Pots )

Untuk menjaga kualitas uap maka diperlukan makanisme yang digunakan untuk membuang kondensat di dalam pipa. Condensat Drain Port atau CDP merupakan rangkaian alat yang dipasang sepanjang jalur saluran pipa terutama pada bagian jalur pipa yang rendah untuk menjebak kondensat dan membuang ke luar pipa. Jarak rata – rata antar CDP sekitar 50 meter. CDP biasanya terdiri dari main hole, valve, condensat trap.

Elbow, blow down dan pipa. Main hole digunakan sebagai tempat pembuangan uap basah. Kondensat yang terbentuk di dalam pipa secara gravitasi akan terdorong dan masuk ke dalam main hole. Kondensat yang terkumpul akan dikeluarkan melalui dua cara, yakni melalui condensat trap dan blow down. Prinsip kerja dari kondensat trap adalah memanfaatkan perbedaan tekanan di dalam dan di luar saluran pipa. Perbedaan tekanan ini merupakan fungsi dari kuantitas kondensat yang terdapat di dalam main hole dan temperature di dalam main hole. b. Power Plant (Pembangkit) 1) Rupture Disk Rupture disk berfungsi sebagai pengaman dari pipa uap yang ada di area power plant. Rupture disk akan bekerja membuka katup apabila rock muffler sudah tidak mampu mengatasi tekanan uap yang berlebihan. 2) Scrubber Fungsi Scrubber sama dengan separator yaitu memisahkan air dan uap. Scrubber diletakkan sebelum uap masuk ke turbin karena uap dari separator masih mengandung butiran – butiran air, terlebih jarak antara power plant dan steam field yang cukup jauh, sehingga memungkinkan terjadinya kondensasi. Scrubber merupakan pemisah terakhir sebelum masuk main steam valve. 3) Demister Demister adalah alat untuk proses penyaringan uap ( steam ) yang paling terakhir sebelum steam masuk ke trubin. Proses penyaringan ini merupakan suatu upaya untuk menghindari proses vibrasi, erosi dan pembentukan kerak ( scalling ) pada sudut dari nozzle yang akan mengganggu kerja turbin. 4) Stop Valve Stop valve berfungsi sebagai pembuka dan penutup aliran uap ke turbin. Stop valve juga sebagai pengaman jika

terjadi masalah pada turbin datau generator, maka stop valve akan menghentikan aliran uap ke turbin. 5) Control Valve Control valve berfungsi sebagai katup pengatur besar kecilnya uap yang akan mask ke turbin. Control valve bekerja dibantu dengan TCS (Turbin Control System) yang akan memberikan sinyal seberapa besar uap yang harus masuk ke turbin. 6) Turbin Uap Model turbin yang digunakan pada PLTP Unit 1 Dieng adalah model double flow dengan tipe impulsreaction buatan Ansaldo Manufacture (Italia) produksi tahun 1990. Selama proses operasi, putaran turbin akan mencapai 3000 rpm. Besar nilai pressure turbin adalah 0,081 ATA. Turbin ini memiliki stage 7+7. Kendala operasi pada turbin yakni perawatan berkala karena uap bersih yang masuk ke turbin dalam jangka waktu yang panjang akan mengandung partikel air. Uap yang tidak bersih akan membawa NCG yang dapat memberikan efek abrasi pada turbin sehingga akan mempengaruhi lifetime dari turbin. Range kerja untuk tekanan uap dari turbin adalah 6-12 bar. 7) Generator Generator yang digunakan di PLTP Unit 1 Dieng memiliki tipe totally closed dan proses didalamnya menerapkan sistem 3 fasa. Di dalam generator terdapat rangkaian stator dan rotor. Stator membutuhkan tegangan sekitar 15000 Volt dan arus 2890 Ampere. Selain itu, generator ini memiliki 2 buah kutub medan, yakni kutub utara dan kutub selatan yang menghasilkan putaran 3000 rpm. Power factor generator ini mencapai 0,8 dengan frekuensi keluaran sebesar 50 Hz serta rangetegangan keluaran antara 13,8 kV – 15 kV. Kapasitas daya generator adalah 75 MVA dengan efisiensi sekitar 95%. 8) Condenser Condenser merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengkondensasikan uap sisa dari turbin dengan

kondisi tekanan yang vakum. Uap sisa dari turbin masuk dari sisi atas condenser, kemudian mengalami kondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan melalui spray nozzle. Uap sisa yang tidak terkondensasi dikeluarkan dari condenser oleh ejector. Air kondensat dipompakan oleh dua buah pompa pendingin utama ( Main Cooling Water Pump ) ke manara pendingin (cooling tower) untuk didinginkan ulang sebelum disirkulasikan kembali ke condenser. Spesifikasi condenser yang digunakan yang digunakan di PLTP Unit 1 Dieng adalah memiliki tekanan vakum antara 0.007 – 0.1 bar dengan suhu output sampai dengan 400C. Kendala operasi yang terjadi pada condenser ialah apabila terdapat NCG (Non Condensable Gas) pada uap yang masuk, karena NCG tidak dapat terkondensasi sehingga dapat menyebabkan tekanan dalam condenser meningkat. 9) Ejector Ejector adalah alat untuk menarik gas yang tidak dapat terkondensasi dari condenser agar condenser tetap dalam kondisi vakum. Ejector berfungsi untuk menyaring NCG (Non Condensable Gas) atau gas yang tidak dapat dikondensasikan dari condenser dan dibuang ke udara. Sistem ejector merupakan salah satu sistem yang sangat penting bagi suatu PLTP. Karena suatu PLTP tidak dapat beroperasi dengan baik apabila sistem ekstrasi gas (ejector) yang terpasang mengalami gangguan. 10) Intercondenser dan Atercooler Intercooler dan Aftercooler berfungsi sebagai pemisah NCG dengan bantuan spray wate rdari Auxiliary Cooling Pump dan Vacuum Pump yang kemudian gas NCG tersebut disalurkan menuju cooling tower. 11) Auxiliary Cooling Pump Auxiliary cooling pump berfungsi sebagai pompa spray water ke Intercooler. Auxiliary cooling pump mendapatkan pasokan air dari basin cooling tower. Besar daya yang dimiliki oleh auxiliary cooling pump adalah 20 HP.

12) Vacuum Pump Vacuum pump berfungsi sebagai pompa spray water untuk masuk ke aftercooler. Vacuum pump juga menerima pasokan air dari basin cooling tower. Besar daya yang dimiliki oleh vacuum pump adalah 20 HP. 13) Blow Down Pump Blow down pump adalah pompa yang berfungsi untuk memompa air dari cooling tower menuju sumur injeksi. Kondensat dipompa melalui satu jalur injeksi dan bercampur dengan brine water yang berasal dari steam field. Selain memompa kondensat dari cooling tower, blow down pump juga berfungsi untuk memompa kondensat yang berasal dari condensate trap. Besar daya yang dimiliki 200 HP. 14) Hot Well Pump Hot well pump merupakan salah satu pompa yang berfungsi untuk memompakan air panas yang berasal dari condenser ke menara pendingin ( cooling tower ). Selain itu, hot well pump juga berfungsi untuk menjaga level air di dalam condenser untuk menjaga condenser agar tetap berada pada kondisi vakum. 15) Cooling Tower Menara pendingin atau biasa disebut dengan cooling tower merupakan unit proses produksi yang berfungsi sebaga instrumen pendingin dari hasil kondensasi. Cooling tower juga berfungis sebagai unit pembuangan terakhir dari uap atau gas (non condensable gas) yang sudah tidak membahayakan bagi lingkungan. Menara pendingin pada dasarnya merupakan alat penukar panas yang menggunakan prinsip penguapan. Air yang berasal dari condenser disemprotkan dari bagian atas menara pendingin. Kemudian air tersebut jatuh dan berubah menjadi partikel – partikel yang lebih kecil karena terkena bagian penghalang (fill) di sepanjang jalur terjatuhnya air. Sementara itu, udara dari lingkungan dimasukkan dari bagina bawah menara

pendingin menuju ke atas. Saat udara kontak dengan air, terjadi proses perpindahan panas. Cooling tower di PLTP Unit 1 Dieng memiliki konsumsi daya sebesar 712.8 kW dengan suhu masuk pada inlet cooling tower sebesar 35.20C. Cooling tower tersebut menghasilkan keluaran air dingin bersuhu sekitar 22.30C. 16) Distributed Control System (DCS) DCS adalah salah satu perangkat sistem kontrol yang berisikan berbagai macam software yang berfungsi untuk mengendalikan dan memproses inputan yang diberikan oleh masing–masing komponen pada plant. DCS disini merupakan perangkat yang mengatur persentase bukaan valve serta memantau parameter di steam field dan power plant seperti suhu, tekanan, getaran, arus, dll. 17) Switchyard Switch yard adalah bagian dari gardu induk terbuka yang dijadikan sebagai tempat untuk meletakkan peralatan listrik berupa pemisah (PMS), Lightning Arrester (LA), pemutus tenaga (PMT), Current Transformator (CT), Potential Transformator (PT), Circuit Breaker (CB), Disconnecting Switch (DS), Earthing Switch (ES), Busbar dan Local Control Panel. 2. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Unit 1 Dieng a. Operasi Pada Lapangan Produksi Uap (Steam Field) Berawal dari sumur uap (well steam) yang telah terpasang kepala sumur (well pad). Uap yang keluar melalui well pad terdiri atas 2 fasa yaitu fasa uap dan fasa air. Well pad tersebut memiliki master valve yang berfungsi sebagai pembuka atau penutup aliran dari dalam lubang sumur. Selanjutnya fluida mengalir ke wing valve yang terdiri dari 2 buah valve dimana satu valve berfungsi untuk mengatur aliran menuju separator, sedangkan yang satu (by pass valve) berfungsi untuk mengalirkan aliran menuju ke silencer/ AFT. Di dalam AFT (Atmosphere Flash Tank) terjadi pemisahan antara uap dan air.

Uap di AFT akan terbuang ke udara sedangkan air akan dialirkan pada balong. Suhu air di AFT sendiri mencapai 180 0 C sehingga perlu didinginkan dahulu dengan ditampung pada balong dan suhu bisa turun mencapai 80 0C. Kemudian uap yang mengalir menuju separator juga akan terpisah antara fasa uap dan fasa air. Fasa uap akan mengalir ke atas dan masuk ke pipa alir uap menuju turbin sedangkan fasa air akan turun kebawah menuju balong. Lalu dari balong ini air akan dipompa lagi menuju sumur injeksi untuk diinjeksikan lagi ke dalam perut bumi. 7. Operasi Pada Pembangkit Listrik (Power Plant) Uap yang berasal dari rock muffler dengan tekanan yang telah ditentukan dialirkan menuju power plant. Setelah sampai di power plant, uap bertekanan tersebut akan mengalami 2 kali penyaringan, pada scrubber dan demister untuk memastikan bahwa uap yang digunakan untuk memutar turbin benar-benar kering dan bersih. Jika generator pada awalnya dalam keadaan off-line, maka uap tidak akan langsung digunakan untuk memutar turbin. Akan tetapi, uap akan dialirkan melalui pipa terlebih dahulu setelah ejector valve terbuka. Pada saat ini, Main Stop Valve (MSV) masih tertutup, sehingga tidak ada uap yang mengalir menuju turbin. Uap yang dialirkan melalui pipa menuju ejector ini dimaksudkan untuk membuat condenser menjadi vacuum. Uap akan masuk menuju ejector step 1 dengan tekanan yang tinggi. Tekanan yang tinggi ini mengakibatkan aliran udara mengalir dari condenser menuju ejector step 1. Kerja ejector step 1 untuk membuat condenser menjadi vacuum juga dibantu oleh ejector step 2. Uap yang mengalir melalui ejector step 1 akan diteruskan menuju intercondenser, sedangkan uap yang mengalir melalui ejector step 2 akan diteruskan menuju aftercooler. Uap pada intercondenser akan dikondensasikan dengan menyemprotkan air pendingin yang berasal dari kolam penampung air cooling tower dengan menggunakan vacuum

cooling water pump, sedangkan uap pada aftercooler dengan menggunakan auxiliary cooling water pump. Gas-gas yang tidak dapat dikondensasi (Non Condensable Gas) akan dikirim ke cooling tower untuk dilepaskan ke udara. Level air pada condenser dijaga agar tetap berada pada kisaran 40% sehingga, apabila level air telah melebihi batas ini, hotwell pump akan memompakan kelebihan air ini menuju cooling tower. Air yang didinginkan pada cooling tower ini akan digunakan sebagai air pendingin pada condenser, intercondenser dan aftercooler. Level air pada kolam penampung air (basin) yang terdapat pada cooling tower juga dijaga agar berada pada level sekitar 90% sehingga, apabila level air telah mendekati batas tersebut, sebagian air hasil kondensasi uap pada condenser akan dialirkan menuju sumur injeksi dengan menggunakan blowdown pump. Setelah condenser bertekanan 0,04 bar, MSV akan terbuka dan diikuti dengan terbukanya stop valve 1 dan 2 serta control valve 1 dan 2. Dengan terbukanya valve tersebut, maka uap akan mengalir melalui pipa untuk memutar turbin yang terkopel dengan generator berkapasitas 60 MW dengan frekuensi 50 Hz, sehingga pada akhirnya proses pembangkitan tenaga listrik dapat terjadi. Perlu diketahui bahwa, saat uap belum masuk ke turbin, turbin harus berputar dengan kecepatan rendah sebesar ± 3 rpm dengan menggunakan turning gear. Setelah itu, dengan masuknya uap, turbin akan berputar secara bertahap sampai tercapai kecepatan 3000 rpm untuk menghasilkan frekuensi listrik sebesar 50 Hz. Hasil keluaran PLTP unit Dieng ini kemudian akan disambungkan ke jaringan milik PLN yang terhubung dengan sistem interkoneksi Jawa – Bali. Pada PLTP Dieng terdapat 5 buah dengan spesifikasi sebagai berikut:

transformator

1. Autotransformator 150kV/15kVdan 15 kV/150 kV 2. Transformator Step Down 15 kV/ 6 kV 3. Transformator Step Down 15kV/380 V sebanyak 2

buah 4. Transformator Step Down 6 kV/ 250 V

Proses Power Plant (Sumber: Data PT. Geo Dipa Energi, 2015)

Well Production

Separator

Uap Rock Muffler

Scrubber & Demister

Turbin Uap

Generator

Blok Diagram Produksi Listrik.

brine