Analisis Sensitivitas Termodinamika Direct-inject Steam–Gas Screw Expander untuk Pemulihan Daya dari Turbin Tekanan Balik PLTP

Abstract

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) masih memiliki potensi pemanfaatan energi sisa pada aliran exhaust Back Pressure Turbine, khususnya ketika laju massa fluida masih besar meskipun berada pada tekanan rendah. Pada kondisi yang dikaji, fluida exhaust memiliki tekanan 0,98 bar absolut, temperatur 98,7°C, kualitas uap awal 90%, laju wet steam exhaust 34 ton/jam, serta gas non-condensable gas (NCG) sebesar 1.074 kg/jam. Karena tekanan exhaust mendekati tekanan atmosfer, ekspansi langsung ke atmosfer tidak dapat menghasilkan daya yang signifikan, sehingga diperlukan tekanan outlet vakum melalui sistem kondensor. Pemanfaatan direct-inject steam–gas screw expander berpotensi diterapkan pada kondisi low-pressure wet steam, namun kajian yang mempertimbangkan air-cooled condenser (ACC), NCG extraction, pompa reinjection, dan analisis sensitivitas parameter operasi masih terbatas. Penelitian ini bertujuan menghitung potensi daya bersih dan mengevaluasi sensitivitas parameter operasi sistem direct-inject steam–gas screw expander untuk pemulihan daya dari turbin tekanan balik PLTP. Metode yang digunakan adalah pemodelan termodinamika berbasis Engineering Equation Solver (EES), meliputi neraca massa separator, ekspansi uap, perhitungan daya fan ACC, daya NCG extraction, dan daya pompa reinjection. Hasil menunjukkan bahwa separator dengan efisiensi 90% meningkatkan kualitas uap masuk expander menjadi sekitar 98,9%. Pada base case dengan tekanan kondensor 0,20 bar dan efisiensi expander 70%, diperoleh daya bersih sebesar 1,162 MW. Skenario gabungan menghasilkan daya bersih dalam rentang 0,623–1,923 MW. Hasil ini menunjukkan bahwa sistem berpotensi meningkatkan daya tambahan PLTP, tetapi kinerjanya sangat dipengaruhi oleh tekanan kondensor, efisiensi expander, desain ACC, pengelolaan NCG, dan karakteristik wet steam.