Analisa Thermodinamika Pemanfaatan Gas Buang Boiler Untuk Pembangkit Daya Melalui Organic Rankine Cycle

Ali Hasimi Pane

doi:10.36815/majamecha.v6i1.3243

Penulis

Ali Hasimi Pane Universitas Asahan

DOI:

https://doi.org/10.36815/majamecha.v6i1.3243

Kata Kunci:

gas buang boiler, ORC, fluida kerja, daya netto maksimal, efisiensi thermal

Abstrak

Dalam tulisan ini, kajian thermodinamika adalah dilakukan pada organic Rankine cycle (ORC) subkritis untuk pembangkit daya menggunakan lima fluida kerja berbeda, diantaranya: R123, R245fa, n-butane, n-pentane dan isopentane. Gas buang boiler dari pabrik kelapa sawit (PKS) pada temperatur rata-rata 325^oC digunakan untuk memanaskan air sampai temperatur 150^oC. Kemudian air panas tersebut digunakan sebagai sumber energi thermal untuk sistem ORC. Fluida kerja keluar dari evaporator dan dialirkan masuk ke ekspander adalah dalam kondisi uap saturasi. Kemudian sistem ORC disimulasikan berdasarkan pada temperatur evaporator dengan kondisi batas 55 ? Tev ? (T6-10)^oC dan temperatur kondensor adalah diatur tetap pada 35^oC. Untuk menentukan daya netto maksimal dan efisiensi thermal sistem ORC adalah disimulasikan menggunakan EES. Berdasarkan dari perhitungan simulasi, parameter daya netto maksimal untuk semua fluida kerja adalah terjadi pada temperatur evaporator optimal. Sementara itu, untuk parameter efisiensi thermal adalah ditentukan berdasarkan pada perolehan parameter temperatur evaporator optimal. Hasilnya, R245fa adalah sebagai fluida kerja dengan parameter daya netto maksimal tertinggi dan R123 adalah sebagai fluida dengan parameter efisiensi thermal tertinggi. Sementara itu, n-pentane adalah sebagai fluida kerja dengan hasil parameter terendah, baik untuk daya netto maksimal maupun efisiensi thermal. Kesimpulannya, gas buang boiler dari industri PKS adalah sangat mungkin dan berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit daya bertemperatur rendah melalui sistem ORC.

Referensi

Ahluriza, Pradipta & Berkah Fajar Tamtomo Kiono & Mohamad Said Kartono Tony Suryo Utomo, (2023). Analisis Energi dan Eksergi pada Siklus Rankine Organik Terintergerasi untuk Pemulihan Panas Limbah dari Sistem AC. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 11 (3), 567 – 580. http://dx.doi.org/10.26760/elkomika.v11i3.567.

Castelli, Alessandro & Elsido, Cristina & Scaccabarozzi, Roberto & Nord, Lars & Martelli, Emanuele. (2019). Optimization of Organic Rankine Cycles for Waste Heat Recovery From Aluminum Production Plants. Frontiers in Energy Research. 7. https://doi.org/10.3389/fenrg.2019.00044.

Cataldo, Filippo & Mastrullo, Rita & Mauro, Alfonso & Vanoli, G.P. (2014). Fluid selection of Organic Rankine Cycle for low-temperature waste heat recovery based on thermal optimization. Energy. 72. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.05.019.

Fierro, Jose & Escudero-Atehortua, Ana & Nieto, Cesar & Giraldo, Mauricio & Jouhara, Hussam & Wrobel, Luiz. (2020). Evaluation of waste heat recovery technologies for the cement industry. International Journal of Thermofluids. 7-8. 100040. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2020.100040.

Guo, Cong & Du, Xiaoze & Yang, Lijun & Yang, Yongping. (2015). Organic Rankine cycle for power recovery of exhaust flue gas. Applied Thermal Engineering. 75. 135-144. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.09.080.

Iwan Gunawan, & Nazaruddin Sinaga. (2021). Review Fluida Kerja Pada Sistem Organic Rankine Cycle (ORC). Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika, 6(1), 53-64. https://doi.org/10.20527/sjmekinematika.v6i1.188.

Jung, Hyung-chul & Krumdieck, Susan & Vranjes, Tony. (2014). Feasibility assessment of refinery waste heat-to-power conversion using an organic Rankine cycle. Energy Conversion and Management. 77. 396-407. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.09.057.

K?l?ç, B., & ?pek, O. (2019). Thermodynamic Analysis of The Organic Rankine Cycle Using Diesel Engine Waste Heat Recovery. European Journal of Science and Technology (15), 112-117. https://doi.org/10.31590/ejosat.498908.

Nasution, Muhammad & Herawan, Tjahjono & Rivani, Meta. (2014). Analysis of Palm Biomass as Electricity from Palm Oil Mills in North Sumatera. Energy Procedia. 47. 166–172. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.01.210.

Oyedepo, S.O., Fakeye, A.B. Electric power conversion of exhaust waste heat recovery from gas turbine power plant using organic Rankine cycle. Int J Energ Water Res 4, 139–150 (2020). https://doi.org/10.1007/s42108-019-00055-3.

Setiawan, Dwi & Subrata, I.D.M. & Purwanto, Y Aris & Tambunan, Armansyah. (2018). Evaluation of Working Fluids for Organic Rankine Cycle Based on Exergy Analysis. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 147. 012035. https://doi.org/10.1088/1755-1315/147/1/012035.

Wang, Shucheng & Chen, Xinna & Li, Hongwei & Fu, Zhongguang & Han, Zhicheng. (2023). Thermodynamic analysis of exhaust heat recovery of marine ice using organic rankine cycle. Thermal Science. 27. 166-166. https://doi.org/10.2298/TSCI220718166W.