STUDI PEMANFAATAN GAS BUANG PLTMG TARAKAN DENGAN PENAMBAHAN SIKLUS RANKINE ORGANIK (ORC) TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh MARLINA AYU LESTARI NIM: 23122339 (Program Studi Magister Teknik Mesin) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JANUARI 2025 Koleksi digital milik UPT Perpustakaan ITB untuk keperluan pendidikan dan penelitian i ABSTRAK STUDI PEMANFAATAN GAS BUANG PLTMG TARAKAN DENGAN PENAMBAHAN SIKLUS RANKINE ORGANIK (ORC) Oleh Marlina Ayu Lestari NIM: 23122339 (Program Studi Magister Teknik Mesin) PLTMG (Pembangkit Listrik Tenaga Mesin Gas) Tarakan merupakan mesin pembangkit listrik tipe gas engine yang menggunakan jenis bahan bakar gas alam (natural gas). PLTMG mempunyai efisiensi termal yang rendah, untuk mencapai tingkat efisiensi yang lebih tinggi dan mengurangi dampak lingkungan, penerapan teknologi tambahan seperti Organic Rankine Cycle (ORC) dianggap sebagai langkah maju dalam memaksimalkan potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mesin Gas, yaitu dengan memanfaatkan gas buang (waste heat recovery) dari mesin gas yang memiliki temperatur sekitar 450-540°C yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik tambahan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan daya output maksimum fluida kerja. Secara spesifik, penelitian ini berfokus pada identifikasi fluida kerja terbaik berdasarkan daya dan efisiensi maksimum, analisis efisiensi termal fluida kerja organik beserta kondisi operasinya, serta penentuan kondisi operasi untuk mencapai daya output yang optimum. Pembahasan tentang pemilihan fluida kerja (Benzene, Toluene, R-1233zd(E), R-1336mzz(Z)), pemodelan dan simulasi ORC dengan Aspen HYSYS menggunakan data gas buang PLTMG, menggunakan konfigurasi komponen utama yaitu evaporator, turbin, generator, kondensor, pompa, serta asumsi operasi seperti kondisi steady state, efisiensi turbin dan pompa 80%, suhu kondensor 35°C, dan tekanan 300-2500 kPa. Dari semua aspek yang telah ditentukan menjadikan Benzene fluida terbaik untuk sistem ORC dalam penelitian ini, namun diperlukan prosedur khusus seperti penggunaan safety device dan suppression system pada sistem ORC serta desain close system untuk meminimalisir dampak yang ditimbulkan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa Benzene menghasilkan daya output tertinggi (981,4 kW) dan efisiensi (15,96%), diikuti oleh Toluene, R-1233zd(E), dan R-1336mzz(Z). Kondisi optimum pada fluida kerja Benzene pada T = 480 °C dan P = 2500 kPa didapatkan daya output 809,5 kW dengan efisiensi maksimum 16,23%. R-1233zd(E) dan R- 1336mzz(Z) merupakan fluida kerja paling unggul dalam aspek keamanan (kategori A1), sementara untuk semua fluida pilihan memiliki nilai ODP dan GWP yang relatif aman. Kata Kunci: PLTMG, pemulihan panas limbah, siklus rankine organik, fluida kerja Koleksi digital milik UPT Perpustakaan ITB untuk keperluan pendidikan dan penelitian ii ABSTRACT STUDY ON UTILIZATION OF PLTMG TARAKAN EXHAUST GAS WITH THE ADDITION OF AN ORGANIC RANKINE CYCLE (ORC) By Marlina Ayu Lestari NIM: 23122339 (Master’s Program in Mechanical Engineering) Gas Engine Power Plant (GEPP) Tarakan is a power generation unit utilizing a gas engine that operates on natural gas as its fuel. GEPP exhibits low thermal efficiency. To achieve higher efficiency levels and reduce environmental impacts, implementing additional technologies such as the Organic Rankine Cycle (ORC) is considered a significant step in maximizing the potential of Gas Engine Power Plants. This approach involves recovering waste heat from the gas engine, which typically has a temperature range of 450–540°C, to generate additional electrical energy. This study aims to determine the maximum output power achievable with various working fluids. Specifically, it focuses on identifying the most suitable working fluid based on maximum power output and efficiency, analyzing the thermal efficiency of organic working fluids and their operating conditions, and determining the optimal operating conditions for achieving maximum output power. The discussion includes the selection of working fluids (Benzene, Toluene, R-1233zd(E), R-1336mzz(Z)), modeling and simulation of ORC using Aspen HYSYS with GEPP exhaust gas data, and the main component configuration comprising the evaporator, turbine, generator, condenser, pump, along with operational assumptions such as steady-state conditions, turbine and pump efficiencies of 80%, a condenser temperature of 35°C, and pressures of 300–2500 kPa. Based on all the determined aspects, Benzene is identified as the best working fluid for the ORC system in this study. However, specific procedures are required, such as the implementation of safety devices, suppression systems, and a closed-system design to minimize potential risks. Simulation results show that Benzene delivers the highest output power (981.4 kW) and efficiency (15.96%), followed by Toluene, R-1233zd(E), and R-1336mzz(Z). Under optimal conditions for Benzene at T = 480°C and P = 2500 kPa, the output power achieved is 809.5 kW with a maximum efficiency of 16.23%.