FADHILLA, Putri Nur and Harmoko, Udi and Christwardana, Marcelinus (2023) ANALISIS TERMODINAMIKA DAN TEKNO-EKONOMI PRODUKSI HIDROGEN DARI HIDROGEN SULFIDA PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI. Masters thesis, UNIVERSITAS DIPONEGORO.

	Text HALAMAN DEPAN.pdf Download (1MB)
	Text BAB I.pdf Download (375kB)
	Text BAB II.pdf Download (1MB)
	Text BAB III.pdf Restricted to Repository staff only Download (1MB)
	Text BAB IV.pdf Restricted to Repository staff only Download (1MB)
	Text BAB V.pdf Download (85kB)
	Text DAFTAR PUSTAKA.pdf Download (233kB)
	Text LAMPIRAN.pdf Restricted to Repository staff only Download (1MB)

Abstract

Sumber energi bersih dan berkelanjutan dibutuhkan untuk memenuhi permintaan energi global. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) dapat menghasilkan tenaga listrik dari panas bumi. Namun pemanfaatan energi panas bumi seringkali disertai dengan pelepasan gas-gas tidak terkondensasi, yang salah satu kandungannya adalah gas hidrogen sulfida (H2S). Dalam konsentrasi tertentu, gas H2S bersifat berbahaya yang berdampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Untuk mengatasi masalah ini dan memaksimalkan potensi sumber daya, para peneliti telah menyelidiki konversi H2S yang diemisikan dari PLTP menjadi hidrogen (H2). Metode elektrolisis tidak langsung hibrid Fe-Cl digunakan untuk menganalisis termodinamika produksi hidrogen dari H2S pada PLTP. Energi listrik untuk proses elektrolisis, efisiensi energi serta eksergi dari elektrolizer dianalisis secara termodinamika. Hasil analisis menggunakan asumsi dasar menunjukkan bahwa proses elektrolisis membutuhkan energi listrik sebesar 20,57 kWh setiap kilogram H2 yang dihasilkan. Efisiensi energi dan eksergi elektrolizer masing-masing adalah 89,89% dan 97,72%. Penelitian ini juga mengkaji bagaimana laju aliran massa H2S dan temperatur elektrolisis mempengaruhi konsumsi energi listrik yang dibutuhkan, efisiensi energi, serta efisiensi eksergi. Energi listrik yang dibutuhkan menjadi lebih tinggi ketika laju aliran massa H2S meningkat. Sebaliknya, listrik yang dibutuhkan menurun secara bertahap dengan meningkatnya suhu elektrolisis. Efisiensi energi dan eksergi elektrolizer tidak berubah dengan peningkatan laju aliran massa H2S. Sebaliknya, efisiensi energi dan eksergi mencapai nilai yang lebih tinggi dengan meningkatnya temperatur elektrolisis. Analisis tekno-ekonomi dengan asumsi dasar menunjukkan bahwa hidrogen yang berasal dari H2S pada emisi cerobong PLTP saja kurang ekonomis. Agar hidrogen menjadi layak secara ekonomi maka diperlukan umpan H2S sekitar 102-13.600 kg H2S/hari untuk dapat memenuhi target harga green hydrogen dari pemerintah, atau umpan H2S sekitar 34 kg H2S/hari, atau setara dengan penghematan bahan bakar B30 sekitar 2.784 L/tahun pada kendaraan operasional Perusahaan (menghasilkan payback pada tahun ke-21). Produksi hidrogen dari H2S pada PLTP diharapkan dapat menjadi salah satu pilihan energi yang berkelanjutan dan ramah lingkungan dengan lebih banyak penelitian.
Kata Kunci: Hidrogen, Hidrogen sulfida, Metode Fe-Cl, Elektrolisis, Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Clean and sustainable energy sources are needed to meet global energy demands. Geothermal Power Plants (GPPs) may generate power from Earth's heat. However, geothermal utilization often accompanied by the release of Non-Condensable Gas (NCG), one of which is hydrogen sulfide (H2S) gas. In certain concentrations, H2S gas may have negative impacts on the environment and human health. To overcome this problem and maximize on resource potential, researchers have investigated converting GPP-emitted H2S into hydrogen (H2). The Fe-Cl hybrid indirect electrolysis technique is used to analyze the thermodynamics of hydrogen synthesis from H2S in GPPs. Electrolysis electricity, electrolyzer energy and exergy efficiency are examined in the thermodynamic analysis. The foundation parameters show that the electrolysis process uses 20.57 kWh of power every kilogram of H2 generated. Energy and exergy efficiencies of the electrolyzer are 89.89% and 97.72%, respectively, exhibiting system efficiency. The research also examines how H2S mass flow rate and electrolysis temperature affect power consumption, energy and exergy efficiency. The required electricity becomes higher when the mass flow rate of H2S increases. Conversely, the electricity required decreases gradually with increasing electrolysis temperature. The energy and exergy efficiency of the electrolyzer did not change with increasing H2S mass flow rate. In contrast, the energy and exergy efficiency reach higher values as the electrolysis temperature increases. Basic assumption of techno-economic analysis shows that hydrogen from H2S emission of PLTP chimneys is not economically feasible. 102-13,600 kg H2S/day is needed to meet the green hydrogen price target from the government, or 34 kg H2S/day for Companie’s vehicle fuel substitution, which equivalen with 2,784 L/year B30 saving (earning payback in year 21). Hydrogen production from H2S at GPPs is expected to become a sustainable and environmentally friendly energy option with more researchs.
Keywords: Hydrogen, Hydrogen sulfide, Fe-Cl hybrid, Electrolysis, Geothermal

Actions (login required)

View Item