Analisis Termodinamik Pengaruh Perubahan Suhu Reservoir terhadap Kinerja Sistem Siklus Rankine Organik pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

DIDIT SETYO PAMUJI, Dr. Ing. Sihana;Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc.

2015 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Penelitian ini membahas mengenai pengaruh penurunan suhu fluida reservoir terhadap kinerja desain sistem siklus rankine organik yang memanfaatkan brine hasil pemisahan separator dari empat buah sumur produksi pada kluster-5, Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Lahendong unit III. Telah didapatkan persamaan kurva dari data prediksi penurunan suhu reservoir akibat injeksi brine yang lebih dingin dengan asumsi laju aliran massa injeksi brine 50 kg/s. Data tersebut menunjukkan penurunan suhu fluida reservoir mulai terjadi setelah tahun ke-2, dari 280 oC menjadi sekitar 248,51 oC pada tahun ke-30 skenario injeksi tersebut. Penurunan suhu fluida reservoir tersebut memengaruhi prediksi penurunan suhu brine hasil pemisahan separator, dari yang awalnya 182,02 oC pada delapan tahun pertama, setelahnya turun menjadi 154,92 oC pada tahun ke-30. Hasil analisis penurunan suhu masukan brine pada sistem Organic Rankine Cycle (ORC) yang didesain dan disimulasikan dengan program Cycle Tempo 5.1 menunjukkan adanya penurunan kuantitas laju aliran massa Dowterm J, R245fa, dan air pendingin yang dibutuhkan, sehingga nilai UA efisien yang dibutuhkan pada penukar panas brine-thermal oil, evaporator, pre-heater, regenerator, dan kondenser juga menurun. Hal tersebut juga berakibat pada menurunnya daya kotor yang dapat dibangkitkan oleh sistem, dari 3,9 MW untuk delapan tahun pertama operasinya, menjadi hanya sebesar 1,3 MW di penghujung umur sistem yang direncanakan. Diusulkan desain ORC alternatif dengan kapasitas pembangkitan daya kotor sebesar 1,3 MW dengan skenario penurunan suhu masukan brine akan dikompensasi melalui pengaturan laju aliran massa brine yang dibutuhkan.

This research explain about the effect of reservoir temperature change on the performance of the design organic rankine cycle (ORC) system which utilize brine resulted from the separation process of four production wells in cluster-5, Lahendong unit III geothermal power plant. The equation of reservoir temperature degradation prediction due to cooler brine injection has been obtained by assumption of brine injection mass flow rate 50 kg/s. The data show the temperature degradation will begin after the second year, from 280 oC to approximately 248.51 oC at the 30th year. The degradation of reservoir temperature will also affect the prediction of brine temperature degradation separated from the separator, from 182.02 oC to 154,92 oC at the 30th year. The analysis result of the decrease of brine temperature input on the ORC system designed and simulated using Cycle Tempo 5.1, show the decrease of mass flow rate of Dowterm J, R245fa, and water cooling needed, so that affect the reduction of efficient UA value needed in brine-thermal oil heat exchanger, evaporator, pre-heater, regenerator, and condenser. Those also cause the reduction of gross power produced, from 3.9 MW at the beginning 8th year operation to 1.3 MW at the end of the life cycle system planned. Therefore, alternative ORC design is proposed which have gross power capacity of 1.3 MW by scenario the decrease of brine temperature input will be compensated through the control of brine mass flow rate needed.

Kata Kunci : brine, cycle tempo, Dowterm J, geothermal power plant, organic rankine cycle, R245fa