Pengembangan Aplikasi Sistem Termal Berbasis Website untuk Analisis dan Desain Parameter Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap dengan Bahan Bakar Biomassa

Abstract

Proses prototyping sistem pembangkit listrik secara fisik membutuhkan waktu dan biaya relatif besar. Adopsi konsep digital twin technology menjadi solusi yang ditawarkan sebagai upaya untuk mengefisienkan waktu dan biaya prototyping. Konsep digital twin technology yang memenuhi permodelan dan simulasi sistem mesin dapat menjamin kebutuhan pengujian telah dilaksanakan sebelum tahap pembangunan fisik. Pengembangan aplikasi bernama ThePOCI diharapkan mengisi peranan komponen virtual dan komponen data dalam kerangka digital twin technology untuk keperluan permodelan, simulasi sistem, dan pengelolaan data hasil pengukuran dari sistem pembangkit listrik tenaga uap. Pengembangan aplikasi ThePOCI berbasis website dilengkapi dengan kemampuan perhitungan sistem pembakaran pada tungku khususnya bahan bakar biomassa, performansi pembangkit listrik tenaga uap, dan perhitungan emisi yang dihasilkan. Penelitian ini dilaksanan pada bulan Agustus sampai Desember 2024 di Laboratorium Refrigerasi, Divisi Teknik Energi Terbarukan, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, IPB University. Pengembangan aplikasi menggunakan metode System Development Life Cycle (SDLC). Pengujian aplikasi yang telah dikembangkan meliputi pengujian fungsional dengan metode Blackbox, pengujian kinerja sistem dengan metode Mean Absolute Percentage Error (MAPE) dari perbandingan hasil pengujian fisik pada sistem Organic Rankine Cycle (ORC) terhadap hasil perhitungan aplikasi, dan pengujian penggunaan sistem dengan metode System Usability Scale (SUS). Aplikasi sistem termal untuk kebutuhan analisis dan desain parameter sistem pembangkit listrik tenaga uap dengan bahan bakar biomassa telah dikembangkan dengan dua modul utama yaitu modul Steam Power Plant Design dan Combustion Analysis yang memiliki fungsi masing-masing. Validasi aplikasi terhadap hasil eksperimental memperlihatkan modul Combustion Analysis memiliki MAPE terbesar pada model berbasis termal dengan input persentase kehilangan energi untuk variabel suhu flue gas, suhu fluida kerja keluar boiler, dan daya turbin masing masing sebesar 12,21%, 13,76%, dan 3,74% yang berada pada kategori baik. Validasi modul Steam Power Plant Design menghasilkan nilai MAPE untuk kondisi operasi ideal dan aktual masing-masing 2,22% dan 0,88% yang berada pada kategori sangat baik. Studi parameter menghasilkan potensi penggunaan refrigeran R1243zf dengan bahan bakar kaliandra dengan efisiensi termal tertinggi sebesar 4,01% dan emisi terendah sebesar 2011,97 kgCO2e/kW. Hasil pengujian pada pengguna menghasilkan skor SUS 62,75 yaitu acceptibility ranges dengan predikat marginally acceptable, Quartil range kategori 2, dan Adjective rating pada rentang oke.