ANALISIS SIKLUS RANKINE ORGANIK MEMANFAATKAN TENAGA SURYA DENGAN KOLEKTOR TIPE TABUNG VAKUM

ANDINUSA RAHMANDHIKA, Dr. -Ing. Sihana; Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M. Sc

2015 | Skripsi | S1 FISIKA TEKNIK

Kebutuhan listrik di Indonesia yang semakin meningkat berbanding terbalik dengan suplai energi yang tersedia. Pemanfaatan Siklus Rankine Organik (ORC) untuk mengkonversi sumber panas bertemperatur rendah menjadi listrik dirasa tepat sebagai langkah alternatif menanggulangi krisis energi. Sumber panas matahari merupakan salah satu potensi yang menguntungkan karena tersedia secara cuma-cuma dan mencakup seluruh wilayah Indonesia. Pada penelitian ini, sistem ORC dengan kolektor tipe tabung vakum dirancang berdasarkan hasil eksperimental dan dibandingkan dengan tambahan rekuperator. Selain itu, dilakukan optimasi tekanan pompa untuk meningkatkan efisiensi sistem ORC. Dengan nilai parameter yang tersedia, dilakukan perhitungan luas area kontak pada rekuperator. Pada pemodelan ini, digunakan fluida kerja R245fa dengan media perangkat lunak Cycle Tempo. Berdasarkan hasil simulasi, didapatkan gambaran peningkatan laju aliran massa yang berbanding lurus secara linier dengan daya turbin. Suhu keluaran kolektor yang semakin tinggi akan mempengaruhi nilai tekanan optimasi, sehingga efisiensi sistem akan meningkat. Tekanan optimasi tertinggi untuk menghasilkan efisiensi sistem ORC sebesar 14,00% adalah 18,42 bar pada suhu keluaran kolektor 115 oC. Sementara efisiensi sistem ORC menggunakan rekuperator meningkat menjadi 15,86% dengan nilai DELTL 17,5 oC pada tekanan yang sama. Untuk menghasilkan efisiensi sistem tersebut, diperlukan rekuperator shell and tube dengan spesifikasi panjang pipa 120 inchi (3,056 m), jumlah pipa 82 buah dengan konfigurasi susunan tabung tipe menyilang, diameter shell 4,5 inchi (0,114 m) dan jumlah baffle 134 buah.

The increasing of electrical need in Indonesia is inversely proportional to current energy supply. Utilization of Organic Rankine Cycle (ORC) to convert low temperature heat source to electricity is a good alternative step to overcome the energy crisis. Solar heat source is one of profitable potency due to its free availability and cover all of region in Indonesia. In this study, ORC system with vacuum tube collector is designed based on experimental result and it is compared with additional recuperator. Beside of that, pump pressure optimation to increase ORC system efficiency has been done. With the parameter value that was available, calculation of recuperator surface area could be done. In this simulation, refrigerant R245fa is used as the working fluid with Cycle Tempo software. Based on simulation result, estimation of mass flowrate increase which is lineary proportional to turbine power is obtained. The increase of collector outlet temperature will influence optimization pressure value, so the system efficiency will increase. The highest optimized pressure value to produce ORC system efficiency of 14.00% is 18.42 bar at collector outlet temperature 115 oC. Meanwhile ORC system efficiency that use recuperator is increased to 15.86% with DELTL value 17.5 oC at the same pressure. To produce that system efficiency, shell and tube recuperator is needed with specification of 120 inch (3.056 m) pipe length, 82 amount of pipes with staggered banks of tubes configuration, 4.5 inch (0.114 m) shell diameter and 134 amount of baffles.

Kata Kunci : Organic Rankine Cycle, Vacuum tube collector, Cycle Tempo, Optimation, Recuperator, Efficiency