Bagaimana Turbin Uap Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (Geothermal) Bekerja?

Pembangkit listrik panas bumi memanfaatkan energi panas bumi, bukan bahan bakar fosil. Jumlah energi panas di bumi sangat besar sehingga bisa dikatakan sebagai persediaan yang tak habis-habisnya bagi umat manusia. Namun, energi yang bisa dimanfaatkan terbatas pada fraksi kecil yang dekat dengan permukaan bumi, yang dapat disebut sebagai energi panas bumi (geothermal energy).

Dalam pembangkit listrik panas bumi, fluida panas bumi, campuran uap dan panas air yang dipanaskan oleh panas bawah tanah, diekstraksi melalui sumur produksi yang digali lebih dalam ke dalam Bumi (hingga 3-4km). Energi panas fluida panas bumi kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik. Fluida panas bumi yang digunakan dikembalikan ke bumi melalui sumur injeksi ulang. Sederhananya, pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan Bumi sebagai pengganti boiler. Umumnya, turbin uap memainkan peran penting sebagai penggerak utama pembangkit listrik, seperti halnya pada fosil dan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Skema proses pembangkit listrik tenaga panas bumi

Konstruksi Turbin Uap Pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Uap masuk turbin uap panas bumi bertekanan dan suhu rendah, berkisar antara 0,5 hingga 2,5 MPa dan dari 150 hingga 250 C. Oleh karena itu, turbin uap panas bumi menyerupai turbin LP (low pressure) untuk pembangkit listrik fosil dalam konstruksi dasar. Karena tersedia heat drop relatif kecil, kapasitas turbin uap panas bumi lebih kecil, dibandingkan dengan turbin uap untuk pembangkit listrik fosil. Saat ini, turbin uap panas bumi selubung tunggal terbesar memiliki kapasitas sekitar 150 MW. Sebagian besar turbin uap panas bumi berkisar antara 20 dan 60 MW.

Jenis Turbin Uap Panas Bumi

Umumnya, turbin uap multitahap tipe reaksi atau tipe impuls digunakan di pembangkit. Turbin uap tipe reaksi memiliki rotor tipe drum, dan bilah stasioner dipasang pada dudukan bilah stasioner, atau dilas dalam cincin bilah stasioner. Dalam kasus turbin reaksi aliran tunggal, balance piston dilengkapi untuk menolak gaya dorong yang dihasilkan oleh penurunan tekanan dalam gerakan bilah. Turbin uap tipe impuls memiliki rotor tipe cakram, untuk meminimalkan kebocoran nozel (bilah stasioner) yang dihasilkan oleh tekanan besar jatuh di nozel. Nozel dilas atau dipasang ke dalam diafragma nozel. Turbin uap impuls tahap tunggal juga digunakan untuk kapasitas yang lebih kecil. Bilah bergerak dipasang di cakram. Nozel dipasang di dudukan nosel atau langsung dalam selubung.

Turbin uap tipe reaksi dan impuls

Komponen Turbin

Casing

Casing cangkang tunggal digunakan, karena tekanan dan suhu uap rendah. Baja karbon umumnya digunakan sebagai bahan casing. Jika perlu, stainless steel, pengelasan overlay atau coating diterapkan pada bagian-bagian seperti glands di mana korosi cenderung terjadi. Lubang bor dapat dibuat di casing untuk memeriksa kondisi bilah tanpa membongkar casing.

Rotor

Rotor tipe drum digunakan untuk turbin reaksi, sedangkan rotor tipe disk digunakan digunakan untuk turbin impuls. Sebuah balance piston dilengkapi dalam turbin reaksi aliran tunggal untuk menolak gaya dorong. Karena suhu uap rendah, rotor baja 1-2% Cr umumnya digunakan. Pengelasan atau pelapisan overlay dapat diterapkan secara berurutan untuk meningkatkan ketahanan korosi. Rotor 12% Cr juga digunakan.

Bilah / Blade

Blade stasioner dipasang atau terintegrasi pada pemegang blade stasioner yang dapat dilepas, diafragma, atau cincin blade stasioner, untuk memudahkan pembersihan selama perawatan. Blade bergerak dipasang di rotor atau disk. Blade yang lebih kecil umumnya terselubung, sementara blade yang lebih panjang seperti blade LP dapat berdiri bebas. Segel sirip dipasang untuk mengurangi kebocoran aliran. Umumnya, turbin uap panas bumi tidak dilengkapi dengan pengatur tahap, karena mereka biasanya dioperasikan pada beban konstan. Bahan blade, baja 12-13% Cr, 17-4PH, Ti-6Al-4V, dll., digunakan tergantung pada kondisi lingkungan dan operasional.

Bagan komponen turbin uap geothermal

Katup / Valves

Stop valve dan control valve dari turbin uap panas bumi memiliki diameter yang besar, karena aliran uap volumetrik yang besar. Oleh karena itu, check valce digunakan sebagai stop valve, sedangkan butterfly valve digunakan sebagai control valve. Baru-baru ini, sistem oli kontrol HP telah diterapkan untuk meningkatkan pengoperasian aktuator katup dan untuk membuat peralatan kontrol kompak.

Teknologi Meningkatkan Keandalan Turbin Uap Panas Bumi

Uji Korosi

Uap panas bumi umumnya disertai dengan beberapa persen massa NCG dan puluhan bagian per juta (ppm) pengotor terlarut. Umumnya, lebih dari 90% NCG adalah CO2, dan sisanya terdiri dari hidrogen sulfida (H2S), metana (CH4), amonia (NH3), dll. Kotoran yang terlarut dalam uap mengandung korosif zat seperti klorida (Cl ), sulfat (SO42-) dll. Oleh karena itu penting untuk mengevaluasi ketahanan korosi bahan dan yang berlaku tingkat tegangan ketika merancang turbin panas bumi. Untuk tujuan ini, eksperimental sistematis uji korosi di lingkungan panas bumi yang disimulasikan telah dilakukan untuk mengumpulkan data material yang terkait dengan ketahanan korosi. Karena kualitas cairan panas bumi bervariasi dari pembangkit satu ke pembangkit lain, uji korosi aktual cairan panas bumi di lapangan juga sangat penting untuk mengevaluasi ketahanan korosi dari bahan-bahan. Uji korosi tersebut telah dilakukan di berbagai panas bumi situs untuk desain handal turbin uap panas bumi.

Tindakan Terhadap Erosi Tetesan Air

Erosi yang disebabkan oleh dampak tetesan air (yaitu saluran pembuangan) adalah fenomena yang sama seperti pada turbin uap untuk pembangkit listrik fosil. Di pembangkit listrik tenaga panas, semua tahapan dioperasikan dalam uap basah. Oleh karena itu, perlu untuk mempertimbangkan erosi saluran pembuangan dalam proses desain. Untuk tujuan ini, kantong disediakan untuk menghilangkan tetesan air yang menyebabkan erosi. Selain itu, tindakan perlindungan dilakukan dengan mematri perisai erosi ke tepi terdepan bilah bergerak tahap terakhir.

Uji korosi dan skema tindakan terhadap erosi tetesan air

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR KONVERSI ENERGI LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Tanuma, Tadashi. (2017). Advances in Steam Turbines for Modern Power Plants. Duxford: Elsevier.

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments