apa itu kogenerasi?

 Sistim kogenerasi adalah serangkaian atau pembangkitan secara bersamaan beberapa bentuk energi yang berguna (biasanya mekanikan dan termal)  dalam satu sistim yang terintegrasi. Sistim  CHP  terdiri  dari  sejumlah  komponen  individu – mesin  penggerak  (mesin  panas), generator, pemanfaatan kembali panas, dan sambungan listrik  – tergabung menjadi suatu integrasi. Jenis peralatan yang menggerakkan seluruh sistim (mesin penggerak) mengidentifikasi secara khusus sistim CHPnya.

Mesin penggerak untuk sistim CHP terdiri dari mesin reciprocating, pembakaran atau turbin gas, turbin uap, turbin mikro dan sel bahan bakar. Mesin penggerak ini dapat membakar berbagai bahan bakar, yaitu gas alam, batubara, minyak bakar,  dan  bahan  bakar  alternatif  untuk  memproduksi  daya  poros  atau  energi mekanis. Meskipun umumnya energi mekanis dari mesin penggerak digunakan untuk menggerakkan generator untuk membangkitkan listrik, tetapi dapat juga digunakan untuk menggerakkan peralatan yang bergerak seperti kompresor, pompa, dan fan. Energi termal dari sistim dapat digunakan untuk penerapan langsung dalam proses atau tidak langsung untuk memproduksi steam, air panas, udara panas untuk pengeringan, atau air dingin/ chilled water untuk proses pendinginanan.

Gambar 1. Efisiensi Energi Advantage Pada Sistim Kogenerasi (UNESCAP, 2000)

Gambar 1 menunjukkan efisiensi energi canggih CHP dibandingkan dengan stasiun pusat pembangkit listrik konvensional dan pembangkit boiler. Sistim CHP hanya menggunakan energi tiga perempat bagian dari energi yang digunakan jika sistim panas dan daya terpisah. Penurunan  konsumsi  bahan  bakar  primer  ini  merupakan  keuntungan  utama  sistim  CHP, karena jika pembakaran lebih efisien atau kebutuhan bahan bakar lebih sedikit, berarti emisi akan lebih sedikit untuk hasil yang sama.

1.2 Keuntungan Kogenerasi

Seperti sudah digambarkan diatas, keuntungan penggunaan sistim kogenerasi adalah sebagai berikut:

• Meningkatkan efisiensi konversi energi dan penggunaannya.
• Emisi lebih rendah terhadap lingkungan, khususnya CO2, gas rumah kaca utama.
• Dalam beberapa kasus, digunakan bahan bakar biomasa dan beberapa limbah seperti limbah pengolahan minyak bumi, limbah proses dan limbah pertanian (dengan digester anaerobik atau gasifikasi). Bahan ini akan menjadi bahan bakar pada sistim kogenerasi, meningkatkan efektivitas biaya dan mengurangi tempat pembuangan limbah.
• Penghematan biaya yang besar menjadikan industri atau sektor komersial lebih kompetitif dan juga dapat memberikan tambahan panas untuk pengguna domestik.
• Memberikan kesempatan lebih lanjut untuk membangkitkan listrik lokal yang didesain sesuai kebutuhan konsumen local dengan efisiensi tinggi, menghindari kehilangan transmisi dan meningkatkan fleksibilitas pada sistim penggunaan. Hal ini khususnya untuk penggunaan baha n bakar gas alam.
• Suatu kesempatan untuk meningkatkan diversifikasi plant pembangkit, dan menjadikan persaingan pembangkitan. Kogenerasi menyediakan sesuatu kendaraan terpenting untuk promosi pasar energi yang liberal.

2. JENIS-JENIS SISTIM KOGENERASI

Bagian ini mencakup berbagai jenis sistim kogenerasi: sistim kogenerasi turbin uap, sistim kogenerasi turbin gas, dan sistim  kogenerasi mesin reciprocating. Dalam bagian ini juga menyangkut klasifikasi sistim kogenerasi atas dasar urutan energi yang digunakan.

2.1 Sistim Kogenerasi Turbin Uap

Turbin uap merupakan salah satu teknologi mesin penggerak yang multi guna dan tertua yang masih diproduksi secara umum. Pembangkitan energi dengan menggunakan turbin uap telah berlangsung sekitar 100 tahun, ketika alat tersebut menggantikan mesin  steam reciprocating karena  efisiensinya  yang  tinggi  dan  biayanya  yang  murah.  Kapasitas  turbin  uap dapat berkisar dari 50 kW hingga ratusan MWs untuk plant utilitas energi yang besar. Turbin uap digunakan   secara   luas   untuk   penerapan   gabungan   panas   dan   daya   (CHP).   Siklus termodinamika untuk turbin uap merupakan  siklus Rankine. Siklus merupakan dasar bagi stasiun pembangkitan daya konvensional dan terdiri dari sumber panas (boiler)   yang mengubah air menjadi steam tekanan tinggi. Dalam siklus steam, air pertama-tama dipompa ke tekanan sedang hingga tinggi, kemudian dipanaskan hingga suhu didih yang sesuai dengan tekanannya, dididihkan (dipanaskan dari cair hingga uap), dan kemudian biasanya diberikan panas berlebih/superheated (dipanaskan hingga suhu diatas titik didih). Turbin multi tahap mengekspansi steam bertekanan sampai ke tekanan rendah dan steam kemudian dikeluarkan ke kondensor pengembun pada kondisi vakum atau menuju sistim distribusi suhu menengah yang mengirimkan steam ke penggunaan industri atau komersial. Kondensat dari kondensor atau dari sistim penggunaan steam  dikembalikan ke pompa air umpan untuk keberlanjutan siklus.

Dua jenis turbin uap yang banyak digunakan adalah jenis tekanan balik dan ekstraksi-kondensasi. Pemilihan diantara keduanya sangat tergantung pada besarnya panas dan  daya, kualitas panas dan faktor ekonomi. Titik ekstraksi steam dari turbin dapat lebih dari satu, tergantung pada tingkat suhu dari panas yang diperlukan oleh proses.

2.1.1 Turbin Steam Tekanan Balik

Turbin steam tekanan balik merupakan rancangan yang paling sederhana. Steam keluar turbin pada  tekanan  yang  lebih  tinggi  atau  paling  tidak  sama  dengan  tekanan  atmosfir,  yang tergantung pada kebutuhan beban panas.  Hal ini yang menyebabkan digunakannya istilah tekanan balik. Dengan cara ini juga memungkinkan mengekstraksi steam dari tahap intermediate turbin uap, pada suhu dan tekanan yang sesuai dengan beban panas.  Setelah keluar dari turbin, steam diumpankan ke beban, dimana steam ini akan melepaskan panas dan kemudian diembunkan. Embun kondensat kembali ke sistim dengan laju alir yang dapat lebih rendah dari laju alir steam, jika steam digunakan dalam proses atau jika terdapat kehilangan- kehilangan sepanjang jalur pipa. Air make-up digunakan untuk menjaga neraca bahan.

Sistim tekanan balik memiliki keuntungan-keuntungan sebagai berikut:

• Rancangannya sederhana dengan hanya beberapa komponen
• Biaya tahapan tekanan rendah yang mahal dihindarkan.
• Modalnya rendah
• Kebutuhan air pendingin berkurang atau bahkan tidak ada.
• Efisiensi totalnya tinggi, sebab  tidak terdapat pembuangan panas ke lingkungan yang melalui kondensor.

Sistim tekanan balik memiliki kerugian-kerugian sebagai berikut:

• Turbin uap lebih besar untuk keluaran energi yang sama, sebab turbin ini beroperasi pada perbedaan entalpi steam yang lebih rendah.
• Laju  alir  massa  steam  yang  menuju  turbin  tergantung  pada  beban  termis.  Sebagai akibatnya, listrik yang dihasilkan oleh steam dikendalikan oleh beban panas, yang menghasilkan  sedikit  atau  tidak  ada  fleksibilitas pada  penyesuaian langsung  keluaran listrik terhadap beban listrik. Oleh karena itu, terdapat kebutuhan bagi hubungan dua arah jaringan  listrik  untuk  pembelian  listrik  tambahan  atau  penjualan listrik  berlebih  yang dihasilkan. Untuk meningkatkan produksi listrik dapat dilakukan dengan cara membuang steam secara langsung ke atmosfir, namun cara ini sangat tidak efisien. Hal ini akan mengakibatkan  dihasilkannya  limbah  air  boiler  yang  sudah diolah dan, kemungkinan besar, nilai ekonomis dan kinerja energinya yang buruk

2.1.2 Ekstraksi Kondensasi Turbin Uap

Pada sisitim ini, steam untuk beban panas diperoleh dengan cara ekstraksi dari satu atau lebih tahap intermediate pada  tekanan  dan  suhu  yang sesuai. Steam yang tersisa dibuang ke tekanan  kondensor,  yang  besarnya  0,05  bar  dengan  suhu  sekitar  33 °C,  sehingga  tidak memungkinkan untuk dimanfaatkan karena suhunya sangat rendah. Sebagai akibatnya, steam ini  dibuang  ke  atmosfir.  Jika  dibandingkan  dengan  sistim  tekanan  balik,  turbin  jenis kondensasi memiliki biaya investasi yang lebih tinggi dan, umumnya, efisiensi totalnya lebih rendah. Namun demikian, untuk tingkatan tertentu, turbin ini dapat mengendalikan energi listrik yang tidak tergantung pada beban panas  dengan cara pengaturan laju alir steam yang tepat melalui turbin.