BAB I PENDAHULUAN I.1

Transkripsi

1 1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Energi listrik memegang peran penting dalam kehidupan manusia pada saat ini. Hampir semua aktivitas manusia berhubungan dengan energi listrik. Seperti yang ditunjukkan oleh Gambar I.1, seiring dengan perkembangan jaman dan tingkat populasi penduduk di Indonesia yang semakin tinggi, maka permintaan akan energi listrik diproyeksikan meningkat setiap tahunnya. Gambar I.1. Proyeksi Kebutuhan Listrik Indonesia [3] Tingkat pemenuhan energi listrik Indonesia juga belum sepenuhnya tercukupi. Pada tahun 2013, Rasio elektrifikasi di Indonesia hanya mencapai 75,2% bahkan di daerah Nusa Tenggara Timur rasio elektrifikasi hanya mencapai 37,2% [3]. Rasio elektrifikasi per wilayah indonesia dapat dilihat pada Tabel I.1. Pembangkit listrik di Indonesia didominasi oleh pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar fosil sebagai sumber panas untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi untuk dikonversi menjadi energi kinetik yang selanjutnya dikonversi menjadi energi listrik. Bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui dalam jangka waktu yang pendek. Selain itu bahan bakar fosil juga memberikan dampak buruk terhadap kualitas udara dan dapat merusak atmosfer bumi. Pemanasan global merupakan salah satu akibat yang dapat dirasakan saat ini. Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukan suatu alternatif energi lain untuk memecahkan permasalahan itu. Alternatif energi yang dapat diperbaharui dan aman digunakan untuk bumi merupakan salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut.

2 2 Tabel I.1. Rasio Elektrifikasi per Wilayah Indonesia [3] Indonesia yang berada dalam wilayah khatulistiwa mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Energi surya sangat berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber panas yang pada akhirnya dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Indonesia mempunyai rata-rata harian radiasi matahari kurang lebih sebesar 5 kwh/m 2 /hari dengan luas daratan yang hampir mencapai km 2 sedangkan kapasitas terpasang hingga tahun 2012 adalah sebesar 6,20 MW[1]. Nilai ini masih relatif kecil apabila dibandingkan dengan potensi yang tersedia. Pemanfaatan energi surya dapat menggunakan metode kolektor termal dimana metode ini merupakan metode yang memanfaatkan sumber panas surya untuk menghasilkan listrik. Kalor diperoleh dengan menfokuskan energi radiasi matahari pada suatu titik tertentu. Panas yang diperoleh akan digunakan untuk membentuk uap dari suatu fluida tertentu sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik. Kolektor termal merupakan salah satu peluang energi terbarukan yang dapat diterapkan guna memberikan sumber energi secara berkelanjutan tanpa menghabiskan sumber daya alam bumi dan tanpa mencemari lingkungan akibat efek dari banyaknya konsumsi energi dari bahan bakar fosil.

3 3 Teknologi konversi energi baru menjadi sangat penting untuk mengeksekusi peluang yang ada. Teknologi ini juga dibutuhkan untuk memastikan produksi energi listrik tanpa menyebabkan pencemaran lingkungan. Salah satu teknologi dalam skala kecil yang dapat dimanfaatkan adalah sistem ORC (Organic Rankine Cycle). Sistem ORC merupakan proses pengonversi energi hasil modifikasi siklus Rankine yang menggunakan fluida organik sebagai fluida kerja yang memiliki titik didih rendah[4]. Sistem ini dinilai lebih menguntungkan untuk suhu rendah jika dibandingkan dengan siklus Rankine pada umumnya. Sistem ORC menggunakan refrigeran yang tidak memerlukan sistem vakum dalam kondensor. Jika menggunakan air maka, sistem harus dibuat vakum karena beroperasi pada tekanan yang sangat rendah dibawah tekanan atmosfer. Komponen ORC serupa dengan siklus Rankine pada umumnya, hanya saja berbagai komponen dalam ORC terletak dalam satu perangkat modul utama. Sampai saat ini teknologi ORC belum dimanfaatkan di Indonesia, karena industri nasional belum ada yang dapat memproduksi komponen sistem ORC, sehingga teknologi ORC dinilai membutuhkan investasi yang tinggi[4]. Meskipun demikian, teknologi ini memberikan banyak keuntungan dan dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik skala kecil di berbagai wilayah Indonesia. Tugas akhir ini akan menggambarkan sebuah sistem ORC yang memanfaatkan sumber panas matahari. Sistem ORC ini akan disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak Cycle-Tempo sebagai alat analisis. Simulasi sistem ORC meliputi variasi refrigeran yang digunakan, variasi model pembangkit ORC dan variasi nilai beda suhu masukan di salah satu kmponen ORC. Sistem ini juga akan terdiri dari dua siklus yang berhubungan yaitu yang pertama merupakan siklus sumber panas matahari dan yang kedua merupakan siklus ORC yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik. I.2 Perumusan Masalah Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis sistem ORC yang memanfaatkan sumber panas surya. Sistem ORC yang digunakan harus memiliki

4 4 tingkat efisiensi yang lebih tinggi, oleh karena itu perumusan masalah dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut: 1. Menentukan model sistem ORC yang memanfaatkan kolektor surya tipe parabola memanjang, 2. Mencari hasil pemodelan berdasarkan eksperimen dengan melakukan variasi tekanan operasi sistem, suhu keluaran penukar panas dan variasi fluida kerja, I.3 Batasan Masalah Berdasarkan perumusan masalah di atas, penelitian ini dibatasi oleh beberapa batasan masalah sebagai berikut: 1. Kondisi sistem siklus Rankine organik adalah tunak, 2. Simulasi sistem ORC menggunakan perangkat lunak Cycle-Tempo dengan fluida kerja refrigeran R245fa, R245ca, R11 dan R123, 3. Efisiensi turbin dan pompa sebesar 80%, 4. Komponen penukar panas diasumsikan pada kondisi isobaris, tidak ada panas yang bocor dalam sistem, 5. Tidak menyertakan analisis ekonomi. I.4 Tujuan Penelitian Tujuan dilakukan penelitian ini adalah: 1. Mendapatkan model sistem ORC tenaga surya, 2. Memperoleh pengaruh tekanan dan suhu keluaran superheater terhadap efisiensi siklus, 3. Memperoleh perbandingan kinerja beberapa jenis refrigeran, 4. Mendapatkan desain konseptual sistem ORC dengan kolektor surya termal jenis parabola memanjang. I.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah untuk memberikan pengetahuan sekaligus penjelasan dan gambaran mengenai pemodelan siklus ORC yang menggunakan sumber panas matahari dengan salah satu perangkat lunak Cycle-Tempo.

5 5 Penelitian ini merupakan studi awal yang dapat digunakan untuk penelitian teknologi ORC selanjutnya yang dapat diterapkan oleh pemerintah maupun pelaku bisnis lainnya dalam mengembangkan potensi energi terbarukan khususnya tenaga matahari di Indonesia.