mctap peluang cogen ii 221013

POTENSI TEKNOLOGI KOGENERASI

UNTUK PENGHEMATAN ENERGI

TEKNOLOGI

KOGENERASI

Kogenerasi DEFINISI:

Kogenerasi (Cogeneration) adalah sistem konversi energi termal yang secara simultan menghasilkan listrik dan panas sekaligus

Istilah lain : Kombinasi

Panas dan Daya

(Combined Heat and

Power, CHP)

Jenis-jenis Kogenerasi:

- Topping Cycle

- Bottiming Cycle

Klasifikasi Sistem Kogenerasi

Topping Cycle

Produksi listrik panas

W

Q

Heat source

Heat sink

Q

W

Heat source

Heat sink

Bottoming Cycle

Produksi panas listrik

Steam Turbine Topping Cycle

Paling banyak digunakan untuk sistem

kogenerasi

Menggunakan teknologi penggerak primer

paling tua.

Berdasarkan siklus termodinamika

Rankin Cycle dengan menggunakan

boiler

Kapasitas : 50 kW s/d ratusan MWs

Jenis-jenis Steam Turbine

Topping Cycle:

1. Back Pressure Steam Turbine

Topping Cycle

2. Extraction Condensing

Topping Cycle

Konfigurasi Steam Turbin Cogeneration

6

Gas Turbine Topping Cycle

Beroperasi dengan siklus termodinamika Brayton cycle

atmospheric air compressed, heated, expanded

excess power used to produce power

Bahan bakar kebanyakan menggunakan Gas Alam

Kapasitas 1MW s/d 100 MW (Mictoturbine: 30kW)

Dua jenis gas turbine topping cycle : Siklus terbuka dan siklus tertutup

Sistem ini memanfaatkan panas buang

dari sistem (gas buang dan sistem

pendingin) untuk menghasilkan uap / air

panas

Efisiensi termal tinggi

Banyak digunakan pada Recip Engine

Jacket Cooling Water Topping Systems

Combined Cycle Topping System

Kombinasi antara Gas Turbine dan

Steam Turbine Cycle

Efisiensi produksi listrik tinggi

Aplikasi untuk gas buang keluaran

gas turbine yang sangat tinggi

Trigeneration

(Combined Cooling, Heat and Power)

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

Ads Chiller

180 TR

Ads Chiller

180 TR

Ads Chiller

180 TR

ELECTRICAL LOAD

COOLING LOAD

HOT WATER

C65

C65

Microturbine

MT + CHP module

Electrical Line

Flue Gas Line

Hot Water Line

Chilled Water Line

Multi Pack

RANGKAIAN PROSES

KONVERSI ENERGI

TEKNOLOGI KOGENERASI

Combine Heat & Power, Atau Combined Cycle

Combine Heat, Power & Cooling, Atau Tri-Generation

Panas dimanfaatkan untuk proses digunakan untuk produksi listrik

Aplikasi lebih sedikit daripada topping cycle

Diterapkan pada industri berat, seperti industri semen, keramik, kaca atau

baja di mana digunakan tungku temperatur tinggi

Bottoming Cycle

Power Plant

Process Plant

LOKASI PENERAPAN KOGENERASI

Peralatan Proses Tungku dan Peralatan Pembakar Penukar Kalor Reaktor Separator dll

Peralatan Utilitas Steam Generator (Boiler) Pengolahan Air Pengolahan Limbah Kompressor Pembangkit Listrik

Bahan

Baku

PROSES

Produk

UTILITAS

Listrik Termal Air

Efisiensi Energi (KES) = [Energi] / [Produk] INDEKS EFISIENSI ENERGI : Konsumsi Energi Spesifik

PROSES di

INDUSTRI

ENERGY FOOTPRINT INDUSTRI (Mis. INDUSTRI TEKSTIL)

Sumber: DOE USA

Machine

Drives

Process

Cooling

Process

Heating

Distribusi Penggunaan Energi di Industri

Subsektor

Process

Heating

(%)

Process

Cooling

(%)

Machine

Drives

(%)

Makanan dan Minuman 75,0 8,5 16,5

Tekstil dan Pakaian 59,0 6,8 34,2

Kayu dan Mebel 80,4 0,5 19,1

Pulp dan Kertas 80,4 0,5 19,1

Pupuk dan Kimia 76,7 7,2 16,1

Karet dan Plastik 49,6 7,5 42,9

Keramik dan Gelas 90,5 0,9 8,6

Semen 87,8 0,3 11,9

Besi dan Baja 91,8 0,6 7,6

Peralatan dan Permesinan 51,9 4,8 43,3

Industri Lainnya 61,3 3,9 34,8

Sumber: DOE

Heat-to-Power Ratio

Industri Minimum Maksimum Rata-rata

Minuman 1.1 4.5 3.1

Obat-obatan 1.5 2.5 2.0

Pupuk 0.8 3.0 2.0

Makanan 0.8 2.5 1.2

Kertas 1.5 2.5 1.9

Definisi : Rasio energi termal terhadap energi listrik yang dibutuhkan oleh sebuah fasilitas pengguna energi

Heat to power ratio dari kogenerasi yang akan dipasang harus sesuai dengan kebutuhan fasilitas.

Satuan: Btu/kWh, kcal/kWh, kW-th/kW-el

Typical Heat to Power Ratio in Various

System

Cogeneration System Heat-to-Power

ratio

(kWth/kWe)

Power

Output (as

percent of

fuel input

Overall

efficiency

(percent

Back-pressure steam

turbine

4.0-14.3 14-28 84-92

Extraction-condensing

steam turbine

2.0-10 22-40 60-80

Gas turbine 1.3-2.0 24-35 70-85

Combined cycle 1.0-1.7 34-40 69-83

Reciprocating engine 1.1-2.5 33-53 75-85

Pembangkit Listrik Kogenerasi Dengan Panas Buang Sisa Proses Produksi

Pembangkit Listrik Kogenerasi Siklus Kombinasi

(Panas Buang Pembangkit Primer Untuk Energi Input Pembangkit Sekunder)

CONTOH ALUR PROSES

KONVERSI ENERGI

KOGENERASI

Engine Gen

Heat

Recovery

Absorption

Chiller Cooling

Load

Thermal

Load

Electrical

Load

Fuel

Flue Gas

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

C65

Ads Chiller

180 TR

Ads Chiller

180 TR

Ads Chiller

180 TR

ELECTRICAL LOAD

COOLING LOAD

HOT WATER

C65

C65

Microturbine

MT + CHP module

Electrical Line

Flue Gas Line

Hot Water Line

Chilled Water Line

Multi Pack

TRIGENERATION COMBINED

COOLING HEAT AND POWER

Investment Cost (Rp) 641.250.000,-

Equipment

Installation

498.750.000,-

142.500.000,-

Benefit (Rp/Year) 116.000.000,-

Net Electricity Saving* 116.000.000,-

Simple Pay Back (year) 5,53

sebelum sesudah CONTOH KASUS PEMANFAATAN MICROTURBINE

COGENERATION DI PABRIK LAMPU

Turbin ORC Daya : > 100 kW Temperatur Panas Buang : min. 100 0C Effisiensi : > 12% (makin naik bila temperatur makin tinggi)

Wet Steam Turbine Daya : 50kW 500kW Temperatur : 1300C 3500C Tekanan : 4 bar Effisiensi Thermal Total : 30% - 40%

CONTOH TEKNOLOGI TURBIN

UNTUK KOGENERASI

CONTOH TEKNOLOGI

EXHAUST GAS BOILER UNTUK KOGENERASI

Design Data: - Steam capacity: 0.2 - 17 t/h Heat - Capacity: 0.1 - 21 MWSteam - Pressure: 12 - 22 bar(g)

Absorption Chiller

- Media Input: flue gas, hot

water, steam, direct heating

- Daya : > 350kW (99TR)

- Chilled Water Temperature :

12C (in) - 7C (out)

CONTOH TEKNOLOGI

CHILLER UNTUK KOGENERASI

POTENSI

KOGENERASI

DI INDUSTRI

Rasio Pemanfaatan CHP di beberapa

negara di dunia

Aplikasi CHP di Indonesia masih sangat rendah Potensi sangat besar

KOGENERASI

Karena

Kebutuhan

Untuk

Proses

Produksi

Karena

Adanya

Sisa Panas

Buang

*) Dirancang sejak desain pabrik

**) Potensi kogenerasi yang bisa dikembangkan kemudian

2 ALASAN

PENERAPAN TEKNOLOGI

KOGENERASI

*) **)

Sejak desain pabrik ratio energi thermal/listrik harus dihitung, sehingga energi listrik bisa dipenuhi dari kogenerasi. Jika ada kelebihan listrik bisa untuk komunitas sekeliling atau dijual ke jaringan listrik PLN.

Supaya biaya energi ekonomis, boiler menggunakan bahan bakar limbah

industri setempat, seperti: biomassa (cangkang sawit, bagas tebu, sludge kertas, dlsb).

Proses Produksi Butuh Banyak Energi Thermal

Energi Thermal Dicukupi Dari Boiler Bertekanan Tinggi

Tekanan Uap Boiler Sebelum Untuk Proses , Diturunkan Turbin Uap

Turbin Uap Untuk Menggerakkan Generator Listrik

INDUSTRI YANG PERLU

KOGENERASI

Industri dengan proses pembakaran, pemanasan, peleburan atau pengeringan biasanya menghasilkan sisa panas yang dibuang langsung ke udara atau melalui media air pendingin. Peralatan dengan panas buang yang berpotensi untuk kogenerasi a.l.: Tungku (furnace) Oven / dryer Smelter Kiln Incenerator Refinery/destilasi Engine/Turbin (gas atau diesel) Energi primer peralatan diatas menggunakan bahan bakar fosil, limbah produksi atau listrik. Penerapan kogenerasi akan mengurangi energi primer sehingga memperbaiki Specific Energy Consumption (SEC).

INDUSTRI DENGAN POTENSI

KOGENERASI

Pabrik Kelapa Sawit

Pabrik Gula

Pulp & Paper

Pabrik Tekstil

JENIS INDUSTRI DENGAN

KEBUTUHAN SISTEM

KOGENERASI

JENIS INDUSTRI DENGAN POTENSI

SISTEM KOGENERASI

Pabrik Semen

Pabrik Peleburan Logam/Baja

Industri Keramik, Kaca/Gelas

Industri Dengan Mesin Pembangkit Listrik Tersendiri

POTENSI

KOGENERASI

7 SEKTOR

INDUSTRI

PADAT ENERGI

PROYEKSI KEBUTUHAN ENERGI TAHUN 2015

POTENSI KOGENERASI TAHUN 2015

Bussines as Usual 2015 min. max.

5571 GWh Prosentase GWh Prosentase GWh

a. BBM 1393 GWh 5% 69,65 20% 278,6

b. Batubara 167 GWh

c. Gas Alam 390 GWh 5% 19,5 20% 78

d. Listrik 3621 GWh

Total 89,15 356,6 (Sumber Data: Perencanaan Kebutuhan Energi Sektor Industri, Biro Perencanaan Kementrian Perindustrian -2012)

Proyeksi Kebutuhan Energi Tahun 2015 Dan Potensi Kogenerasi ( Untuk Industri Baja)

Proyeksi Kebutuhan Energi Tahun 2015 Dan Potensi Kogenerasi ( Untuk Industri Tekstil)



2015 min. max. Business as

Usual 25278 GWh Prosentase GWh Prosentase GWh

a. BBM 1264 GWh 5% 63,2 20% 252,8

b. Batubara 3792 GWh

c. Gas Alam 2528 GWh 5% 126,4 20% 505,6

d. Listrik 17694 GWh


Proyeksi Kebutuhan Energi Tahun 2015 Dan Potensi Kogenerasi (Untuk Industri Pengolahan Kelapa Sawit)

PROYEKSI KEBUTUHAN

ENERGI TAHUN 2015 POTENSI KOGENERASI TAHUN 2015


Usual : 423 GWh Prosentase GWh Prosentase GWh

a. BBM

(Solar) 13,84 juta liter 5% 2,076 20% 8,304

b. Batubara 5,7 ribu ton

c. Gas 101 ribu MMBTU 5% 0,59186 20% 2,36744

d. Listrik 101,52 GWh

e. Biomassa 88,83 GWh 1% 0,8883 10% 8,883





Usual : 59,74 ribu GWh Prosentase GWh Prosentase GWh a. BBM (Solar) 391 juta liter 5% 58,65 20% 234,6

b. Batubara 303 ribu ton

c. Gas 16,31 juta MMBTU 5% 95,58 20% 382,31

d. Listrik 19,12 ribu GWh

e. Biomassa 29,87 ribu GWh 1% 0,30 10% 2,99


Proyeksi Kebutuhan Energi Tahun 2015 Dan Potensi Kogenerasi (Untuk Industri Pulp and Papper)




Usual : Prosentase GWh Prosentase GWh a. Gas untuk Bahan Bakar 601 juta MMBTU 5% 3521,86 20% 14087,44

(Sumber Data: Perencanaan Kebutuhan Energi Sektor Industri, Biro Perencanaan Kementrian Perindustrian -2012)

2015 min. max.

Business as Usual : 7853 GWh Prosentase GWh Prosentase GWh

a. Listrik 7803 GWh 20% 1560,6

b. Batubara 8,4 juta ton

Total 1560,6

Pupuk

Semen

Proyeksi Kebutuhan Energi Tahun 2015 Dan Potensi Kogenerasi (Untuk Industri Pupuk dan Semen)




Usual : 1528 GWh Prosentase GWh Prosentase GWh

a. BBM 77575 kilo liter 5% 11,64 20% 46,55

b. Gas 60041 MMBTU 5% 0,35 20% 1,41

c. Listrik 734,8 GWh


Proyeksi Kebutuhan Energi Tahun 2015 Dan Potensi Kogenerasi (Untuk Industri Keramik)

Total Potensi Kogenerasi Terindikasi Untuk Proyeksi Tahun 2015: 3971 GWh (min) 15890 GWh (max), belum termasuk potensi dari energi primer batubara dan listrik.

Total Potensi Kogenerasi di 7 Sektor Industri Padat Energi

Potensi pengurangan CO2 dari penerapan kogenerasi setara :

3,09 juta ton (min) 12,4 juta ton (max)

POTENSI

KOGENERASI DI

PEMBANGKIT

LISTRIK YANG

DIOPERASIKAN

PLN

Neraca Energi Sistem Pembangkitan PLN: (tahun 2011)

(Sumber Data: Statistik Ketenagalistrikan Tahun 2011, DJK-ESDM 2012)

NERACA ENERGI SISTEM

PEMBANGKITAN PLN (tahun 2011)

PLTD: Pembangkit Listrik Tenaga Diesel, menggunakan mesin penggerak berbahar bakar minyak diesel (dengan panas buang sekitar 4000C)

PLTMG: Pembangkit Listrik Tenaga Mesin Gas, menggunakan mesin penggerak berbahan bakar gas (dengan panas buang sekitar 4000C)

PLTG: Pembangkit Listrik Tenaga Gas, menggunakan turbin penggerak berbahan bakar gas (dengan panas buang sekitar 4000C -5000C untuk turbin besar)

3 JENIS PEMBANGKIT

LISTRIK BERBAHAN BAKAR MINYAK

ATAU GAS

Diesel / Gas Engine Gas Turbine

NERACA ENERGI POTENSI

KOGENERASI PLTD ATAU PLTMG

NERACA ENERGI POTENSI

KOGENERASI PLTG

PLTD, PLTMG, PLTG dan Pembangkit Listrik Lainnya

PLTD (MW) PLTMG (MW) PLTG (MW)

Lainnya Non-

Terbarukan

(MW)

Lainnya

Terbarukan

(MW)

TOTAL (MW)

Nasi-

onal

Oleh

PLN

Nasi-

onal

Oleh

PLN

Nasi-

onal

Oleh

PLN

Nasi-

onal

Oleh

PLN

Nasi-

onal

Oleh

PLN

Nasi-

onal

Oleh

PLN

2006 3.165 2.782 21 - 3.102 2.727 18.830 13.921 4.568 3.924 29.688 23.354

2007 3.211 2.829 33 - 3.220 2.743 19.714 14.175 4..674 3.916 30.853 23.664

2008 3.272 2.890 66 10 3.068 2.496 20.304 14.751 4.748 3.919 31.462 24.031

2009 3.256 2.829 71 14 3.135 2.563 20.604 15.015 4.890 3.943 31.958 24.366

2010 4.569 4.142 92 26 3.821 3.223 20.571 14.982 4.924 3.960 33.983 26.337

2011 5.471 5.020 169 80 4.236 3.391 24.840 18.019 5.180 3.943 39.898 30.528

(Sumber Data: Statistik Ketenagalistrikan Tahun 2011, DJK-ESDM 2012)

KAPASITAS TERPASANG NASIONAL

PLTD, PLTMG, dan PLTG Yang Dioperasikan PLN

BASIS DATA

Kapasitas Terpasang Pembangkit PLN (tahun 2011)

- PLTD

5.020 MW

- PLTMG

80 MW

- PLTG

3.391 MW Energi Terbangkit PLN (tahun 2011)

- PLTD

16.125 GWh

- PLTMG

47,67 GWh

- PLTG

10.018 GWh

Rasio Tambahan Daya Dan Energi Combined Cycle Terhadap PLTD dan PLTMG 22,5% Rasio Tambahan Daya Dan Energi Combined Cycle Terhadap Daya PLTG 65,0%

POTENSI COMBINED

CYCLE

PERHITUNGAN

Potensi Combined Cycle

- Daya Combined Cycle dari PLTD 1.129,5 MW

- Daya Combined Cycle dari PLTMG 18,0 MW - Daya Combined Cycle dari PLTG 2.204,2 MW

- Energi Terbangkitkan Combined Cycle dari PLTD 3.628,1 GWh/tahun

- Energi Terbangkitkan Combined Cycle dari PLTMG 10,73 GWh/tahun

- Energi Terbangkitkan Combined Cycle dari PLTG 6.511,5 GWh/tahun

Potensi Penghematan (asumsi harga listrik = 0,08 USD/kWh)

- Combined Cycle dari PLTD 290.250.000 USD/tahun

- Combined Cycle dari PLTMG 858.060 USD/tahun

- Combined Cycle dari PLTG 520.920.920 USD/tahun

T O T A L P E N G H E M A T A N 812.028.980 USD/tahun

Pengurangan Emisi CO2 (emisi CO2 rata-rata pembangkit PLN

0,78kg/kWh)

- Combined Cycle dari PLTD 2.829.938 Ton CO2/tahun

- Combined Cycle dari PLTMG 8.366 Ton CO2/tahun

- Combined Cycle dari PLTG 5.078.979 Ton CO2/tahun

T O T A L P E N G U R A N G A N E M I S I CO2 7.917.283 Ton CO2/tahun

PLTD, PLTMG, dan PLTG Yang Dioperasikan PLN

POTENSI COMBINED

CYCLE

Teknologi Kunci

Power Generator (Gas Turbine, Steam Turbine, Recip Engine)

Prime Mover

Electric Generator

Waste Heat Recovery (Penukar kalor, steam generator, water

heater)

BOP (pump, condenser, cooling tower, fan)

Binary Cycle (steam cycle, ORC)

Adsorption Chiller

Control System

49

KESIMPULAN

DAN PENUTUP

Potensi penerapan teknologi kogenerasi terindikasi di 7 sektor industri sekitar 4 17 ribu GWh, belum termasuk potensi dari energi primer batubara dan sebagian listrik. Potensi ini mengurangi emisi CO2 setara : 3 13 juta ton

Potensi penerapan teknologi kogenerasi siklus kombinasi pada PLTD, PLTMG dan PLTG milik PLN, berpotensi memberikan kontribusi energi sekitar 10 ribu GWh dan pengurangan emisi CO2 setara : 7,8 juta ton

RAN-GRK (PerPres no.61 Tahun 2011) menargetkan bidang energi untuk menurunkan emisi CO2 hingga 39 juta ton CO2e. Jadi, penerapan teknologi kogenerasi bisa memberikan kontribusi sekitar 53% dari target RAN GRK

KOGENERASI UNTUK

KETAHANAN DAN KEMANDIRIAN

ENERGI

MICROTURBINE COGENERATION TECHNOLOGY APPLICATION PROJECT Kawasan Puspiptek Serpong Gd 620 Tangerang Selatan p : +62 21 756 0940 f : +62 21 756 5670 e : [email protected] www.mctap-bppt.com

TERIMA KASIH

mctap peluang cogen ii 221013

Documents

50 kw sd ratusan mws

daya combined heat and

combined cycle combine

sistem konversi energi

topping cycle diterapkan

siklus tertutup sistem

menggunakan boiler kapasitas

sistem gas buang