bab i pusat pusat listrik

BAB I

MASALAH OPERASI PADA PUSAT – PUSAT LISTRIK

Deskripsi Singkat

Bab ini menguraikan masalah – masalah proses konversi energi dan operasi yang timbul pada

PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU, PLTP, PLTD, PLTN.

Kompetensi Dasar:

Setelah mempelajari bab ini diharapkan anda dapat menguraikan masalah – masalah

operasi pada pusat – pusat listrik.

Indikator:

1. Menguraikan masalah operasi pada Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA).

2. Menguraikan masalah operasi pada Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU).

3. Menguraikan masalah operasi pada Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG).

4. Menguraikan masalah operasi pada Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU).

5. Menguraikan masalah operasi pada Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP).

6. Menguraikan masalah operasi pada Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD).

7. Menguraikan masalah operasi pada Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).

I.1 Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)

Penggunaan tenaga air mungkin merupakan bentuk konversi energi tertua

Yang pernah dikenal manusia. Dalam PLTA, potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga

listrik. Mula – mula potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga mekanik dalam turbin air.

Kemudian turbin air memutar generator yang membangkitkan tenaga listrik. Perbedaan vertikal

antara batas atas dengan batas bawah bendungan di mana terletak turbin air, dikenal sebagai

tinggi terjun. Tinggi terjun ini mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energi kinetik

yang kemudian mendesak sudu – sudu turbin. Bergantung pada tinggi terjun dan debit air.

Dikenal tiga macam turbin yaitu: Pelton, Francis, dan Kaplan. Karena tidak menggunakan bahan

bakar, biaya operasi PLTA sangat rendah, namun hal ini dibarengi dengan biaya investasi yang

sangat tinggi untuk konstruksi pekerjaan sipilnya.

Ir. Antoni Simanjuntak, MT”TEKNIK TENAGA LISTRIK”Masalah Operasi Pada Pusat – Pusat Listrik.

4

Bergantung pada ketersediaan sumber energi air, PLTA dapat berfungsi untuk memikul

beban puncak ataupun beban dasar. Sebagai sumber daya energi yang dapat pulih, sumber

potensi tenaga air sangat menarik untuk dikembangkan. Tetapi pemanfaatannya secara luas

sangat dibatasi oleh kondisi geografis setempat dan permasalahan lokasi yang biasanya jauh dari

pusat beban. Gambar 1.1 menggambarkan secara skematis bagaimana potensi tenaga air, yaitu

sejumlah air yang terletak pada ketinggian tertentu diubah menjadi tenaga mekanik dalam turbin

air.

Daya yang dibangkitkan generator yang diputar oleh turbin air adalah:

(kW)q.H.η.k P

dimana: P = daya (kW) = efisiensi turbin bersama generator

H = tinggi terjun air (meter) k = konstanta

q = debit air (m3/detik)

)det/3m( QGenerator

Turbin

(kW)P

(m)H

PesatPipa

UtamaKatup

AirTerowongan Air

SungaiDasar

Bukit

TandoKolam

Tank)(SurgePeredamTabung

Gambar 1.1 Proses konversi energi dalam pusat listrik tenaga air (PLTA)

Konstanta k dihitung berdasarkan pengertian bahwa 1 daya kuda = 75 kgm/detik dan

1 daya kuda = 0,736 kW sehingga apabila P ingin dinyatakan dalam kW, sedangkan tinggi terjun

H dinyatakan dalam meter dan debit air dinyatakan dalam m3/detik, maka,

konstanta 9,89,813dk

kW0,736

det

kgm75

dk1m

m

kg1000

det

mk

3

3


5

I.2 Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)

PLTU adadalah pembangkit yang menggunakan uap untk memutar turbinnya yang akan

menggerakkan generator dan akhirnya menghasilkan listrik. Uap ini dihasilkan oleh proses

pemanasan yang terjadi di Boiler. Uap yang dihasilkan oleh boiler tentu saja tidak sama dengan

uap yang keluar pada saat kita memasak air di dapur. Pemanasan di boiler pada pembangkit ini

demikian panasnya sehingga uap yang dihasilkan akan berada pada fase superheated

(bertemperatur tinggi), uap yang penuh energi inilah yang “dihantamkan” ke bilah-bilah turbin

yang dikopelkan langsung dengan generator sinkron , sehingga turbin akan berputar dan

menghasilkan listrik melalui generator tersebut. Uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi

tadi muncul menjadi uap bertekanan dan bertemperatur rendah. Panas yang disadap oleh

kondenser menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju

boiler. Siklus lengkap proses ini terlihat pada gambar 1.2. Sisa panas yang dibuang oleh

kondenser mencapai setengah jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisiensi

termodinamika suatu turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern

mempunyai temperatur boiler sekitar 500 sampai 600oC dan temperatur kondensor antara 20 oC

sampai 30 oC. Pada pembangkit listrik ini, bahan bakar minyak, gas alam, atau batubara dipakai

untuk membangkitkan panas dan uap pada boiler.

Gambar 1.2 Skematik PLTU secara umum


6

Karena rumitnya proses dari mulai memanaskan uap sampai dengan mulai memutar

turbin selain juga karena adanya inersia termodinamika dalam sistemnya, maka PLTU yang di

hot start baru mulai berproduksi setelah kurang lebih 5 jam. Bila proses pembangkitan dimulai

dengan cold start, maka bisa ditebak, kurang lebih butuh 16 jam untuk mulai menghasilkan

listrik.

I.3 Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Gambar menunjukkan prinsip kerja PLTG. Udara masuk ke kompresor untuk dinaikkan

tekanannya menjadi kira – kira 13 kg/cm2 kemudian udara tersebut dialirkan ke ruang bakar.

Dalam ruang bakar, udara bertekanan 13 kg/cm2 ini dicampur dengan bahan bakar. Apabila

digunakan bahan bakar gas (BBG), maka gas dapat langsung dicampur dengan udara untuk

dibakar, tetapi apabila digunakan bahan bakar minyak(BBM), maka BBM ini harus dijadikan

kabut terlebih dahulu kemudian baru dicampur dengan udara untuk dibakar. Teknik mencampur

bahan bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran.

BakarRuang

KompresorGenerator

BakarBahan

Turbin

Udara

BuangGas

PieceTransition

ListrikEnergi

Poros

Gambar 1.3 Prinsip kerja unit pembangkit turbin gas

Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu tinggi sampai

kira – kira 1.300oC dengan tekanan 13 kg/cm2. Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan

menuju turbin untuk disemprotkan kepada sudu – sudu turbin sehingga energi (enthalpy) gas ini

dikonversikan menjadi energi mekanik dalam turbin penggerak generator (dan kompresor udara)

dan akhirnya generator menghasilkan tenaga listrik.

Karena pembakaran yang terjadi pada turbin gas mencapai suhu sekitar 1.300oC, maka

sudu – sudu turbin beserta porosnya perlu didinginkan dengan udara. Selain masalah


7

pendinginan, operasi turbin gas yang menggunakan gas hasil pembakaran dengan suhu sekitar

1.300oC memberi risiko korosi suhu tinggi, yaitu bereaksinya logam kalium, vanadium, dan

natrium yang terkandung dalam bahan bakar dengan bagian – bagian turbin seperti sudu dan

saluran gas panas (hot gas path). Oleh karena itu, bahan bakar yang digunakan tidak boleh

mengandung logam – logam tersebut di atas melebihi batas tertentu. Kebanyakan pabrik

pembuat turbin gas mensyaratkan bahan bakar dengan kandungan logam kalium, vanadium, dan

natrium tidak boleh melampaui 1 part per mill (ppm). Di Indonesia, BBM yang bisa memenuhi

syarat ini hanya minyak solar, High Speed Diesel Oil, atau sering disebut minyak HSD yang

disediakan oleh PERTAMINA. Sedangkan BBG umumnya dapat memenuhi syarat tersebut di

atas.

I.4 Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

PLTGU merupakan kombinasi PLTG dengan PLTU. Gas buang dari PLTG yang

umumnya mempunyai suhu di atas 400oC, dimanfaatkan (dialirkan) ke dalam ketel uap PLTU

untuk menghasilkan uap penggerak turbin uap. Dengan cara ini, umumnya didapat PLTU dengan

daya sebesar 50% daya PLTG. Ketel uap yang digunakan untuk memanfaatkan gas buang PLTG

mempunyai desain khusus untuk memanfaatkan gas buang dimana dalam bahasa Inggris disebut

Heat Recovery Steam Generator (HRSG).

Gambar 1.4 menunjukkan bagian dari 3 buah unit PLTG dengan sebuah unit PLTU yang

memanfaatkan gas buang dari 3 unit PLTG tersebut. 3 unit PLTG beserta 1 unit PLTU ini

disebut sebagai blok PLTGU. Setiap unit PLTG mempunyai sebuah ketel uap penampung gas

buang yang keluar dari unit PLTG. Uap dari tiga ketel uap unit PLTG kemudian ditampung

dalam sebuah pipa pengumpul uap bersama yang dalam bahasa Inggris disebut common steam

header. Dari pipa pengumpul uap bersama, uap dialirkan ke turbin uap PLTU yang terdiri dari

turbin tekanan tinggi dan turbin tekanan rendah. Keluar dari turbin tekanan rendah, uap dialirkan

ke kondensor untuk diembunkan. Dari kondensor, air dipompa untuk dialirkan ke ketel uap.

HRSG dalam perkembangannya dapat terdiri dari 3 drum uap dengan tekanan uap yang

berbeda: Tekanan Tiggi (HP), Tekanan Menengah (IP), dan Tekanan Rendah (LP). Hal ini

didasarkan perhitungan Termodinamika Drum HP, IP, dan LP yang berhubungan dengan suhu

gas buang yang tinggi, sedang, dan rendah.

Dalam operasinya, unit turbin gas dapat dioperasikan terlebih dahulu untuk menghasilkan

daya listrik, sementara gas buangnya berproses untuk menghasilkan uap dalam ketel pemanfaat


8

gas buang. Kira – kira 6 jam kemudian, setelah uap dan ketel uapcukup banyak, uap dialirkan ke

turbin uap untuk menghasilkan daya listrik.

Sebagai contoh, PLN mempunyai PLTGU di Grati Jawa Timur yang setiap bloknya

terdiri dari:

3 unit PLTG : 112,450 MW x 3

1 unit PLTU : 189,500 MW x 1

Keluaran Blok : 526,850 MW.

G G G

TG TG TG

KU KU KUGB GB GB

HUUap

Air HA

TU GPr

Air

P

Pr Pr Pr

Uap

LautAirP

Kd

Gambar 1.4 Skema sebuah Blok PLTGU yang terdiri dari 3 unit PLTG dan 1 unit PLTU

Keterangan:

HU = Header Uap

Pr = Poros

TG = Turbin Gas

KU = Ketel Uap

GB = Gas Buang

Kd = Kondensor

HA = Header Air

TU = Turbin Uap

G = Generator

P = Pompa


9

Karena daya yang dihasilkan turbin uap tergantung kepada banyaknya gas buang yang

dihasilkan unit PLTG, yaitu kira – kira menghasilkan 50% daya unit PLTG, maka dalam

mengoperasikan PLTGU ini, pengaturan daya PLTGU dilakukan dengan mengatur daya unit

PLTG, sedangkan unit PLTU mengikuti saja, menyesuaikan dengan gas buang yang diterima

dari unit PLTG-nya.

Perlu diingat bahwa selang waktu untuk pemeliharaan unit PLTG lebih pendek daripada

unit PLTU sehingga perlu koordinasi pemeliharaan yang baik dalam suatu blok PLTGU agar

daya keluar dari blok tidak terlalu banyak berubah sepanjang waktu.

Ditinjau dari segi efisiensi pemakaian bahan bakar, PLTGU tergolong sebagai unit yang

paling efisien di antara unit – unit termal (bisa mencapai angka di atas 45%).

PLTGU termasuk produk teknologi mutakhir dalam perkembangan pusat listrik. PLTGU

PLN yang pertama beroperasi di sekitar tahun 1995. Daya terpasangnya per blok dibatasi oleh

besarnya daya terpasang unit PLTG-nya.

I.5 Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

PLTP sesungguhnya adalah sebuah PLTU, hanya saja uapnya didapat dari perut bumi.

Oleh karena itu, PLTP umumnya terletak di pegunungan dan didekat gunung berapi.

Kd

TanahPermukaan HumusLapisan

Hujan

Hutan

G

UapKantong AirSumber

Kt P

Air

KerasLapisan

MAGMA

TU

Gambar 1.5 Skema sirkuit uap dan air pada PLTP.


10

Keterangan:

Kd = Kondensor Kontak Langsung

Kt = Katup

TU = Turbin Uap

G = Generator

P = Pompa

Pada gambar 1.5, uap masuk ke turbin uap. Uap didapat dari sutu kantong uap dalam

perut bumi. Kantong uap ini terbentuk dalam tanah di atas suatu lapisan batuan yang keras dan

ada di atas magma. Di atas lapisan batuan yang keras ini, terdapat rongga yang mendapat air dari

lapisan humus di bawah hutan yang menahan air hujan. Dalam rongga ini air menjadi uap

sehingga rongga ini menjadi rongga berisi uap (menyerupai ketel uap). Dari atas tanah dilakukan

pengeboran ke arah rongga yang berisi uap ini sehingga uap menyembur ke atas permukaan

bumi. Semburan uap ini kemudian diarahkan (dialirkan) ke turbin uap penggerak generator.

Setelah menggerakkan turbin uap, diembunkan dalam kondensor, dan setelah mengembun

menjadi air, disuntikkan kembali ke perut bumi menuju rongga uap tersebut di atas sehingga

didapat siklus uap dan air yang tertutup.

Tekanan uap yang didapat dari perut bumi umumnya hanya berkisar pada 20 kg/cm2,

sedangkan tekanan uap pada PLTU konvensional dapat mencapai 100 kg/cm2. Hal ini

menyebabkan turbin uap PLTP mempunyai dimensi yang relatif besar dibandingkan turbin uap

PLTU konvensional. Selain itu, uap dari perut bumi kebanyakan mempunyai kandungan

belerang yang relatif tinggi sehingga hal ini perlu diperhitungkan pada material turbin.

Karena jumlah kandungan uap dalam suatu rongga uap (seperti tersebut di atas)

jumlahnya terbatas, maka daya PLTP yang dibangun harus disesuaikan dengan perkiraan

kandungan uap ini. Di lain pihak, peralatan sebuah PLTP diperkirakan mempunyai umur

ekonomis sekitar 20 tahun. Sebagai contoh: PLTP Kamojang milik PLN di Jawa Barat

mempunyai daya terpasang 150 MW, di Drajat Jawa Barat 55 MW.

Operasi PLTP lebih sederhana daripada operasi PLTU karena pada PLTP tidak ada ketel

uap. Biaya operasinya lebih kecil dibanding biaya biaya operasi PLTU karena tidak ada

pembelian bahan bakar. Tetapi biaya investasinya lebih tinggi karena penemuan kantong uap

dalam perut bumi memerlukan biaya eksplorasi dan pengeboran tanah yang tidak kecil.

Seringkali pengeboran dan penyediaan uap dilakukan oleh perusahaan pertambangan,

misalnya PERTAMINA, kemudian uap dibeli oleh perusahaan listrik, misalnya PLN. Dalam hal


11

demikian, perusahaan listrik harus memperhitungkan biaya uap sebagai biaya operasi yang

belum tentu lebih murah daripada biaya bahan bakar PLTU.

Masalah lingkungan PLTP yang memerlukan perhatian adalah masalah kebisingan dan

masalah uap yang mengandung belerang yang dalam udara menghasilkan gas H2S yang baunya

busuk. Bahan ikutan pada uap yang berasal dari perut bumi ini dapat juga diproses untuk

dipisahkan sehingga PLTP dapat mempunyai produk sampingan seperti belerang. Seperti pada

gambar 1.5, pelestarian hutan daerah kantong uap diperlukan agar kantong uap selalu mendapat

air tanah sehingga tidak cepat habis uapnya.

Gambar 1.6 Sumur utama proyek PLTP Mataloko di Kecamatan Golewa, Kabupaten Ngada sudah selesai dikerjakan, foto diambil, 23 Januari 2005.

I.6 Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

PLTD mempunyai ukuran mulai 40 kW sampai puluhan MW. Untuk menyalakan listrik

di daerah baru umumnya digunakan PLTD oleh PLN. Di lain pihak, jika perkembangan

pemakaian tenaga listrik telah melebihi 100 MW, penyediaan tenaga listrik yang menggunakan

PLTD tidak ekonomis lagi sehingga harus dibangun Pusat Listrik lain, seperti PLTU atau PLTA.

Untuk melayani beban PLTD dengan kapasitas di atas 100 MW akan tidak ekonomis karena

unitnya menjadi banyak, mengingat unit PLTD yang terbesar di pasaran sekitar 12,5 MW.

I.7 Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

PLTN pada dasarnya sama dengan PLTU hanya saja ruang bakar PLTU diganti dengan

reaktor nuklir yang menghasilkan panas (kalor). Dalam reaktor nuklir, terjadi proses fission(fisi),


12

dimana bahan bakar nuklir uranium U.235 mengalami fission menjadi unsur – unsur lain. Pada

proses fission ini, timbul panas yang digunakan untuk menghasilkan uap (lihat gambar 1.7).

Gambar 1.7 Diagram alir prinsip kerja PLTN

Keterangan:

1. Reaktor 7. Air Penguapan 13. Air Sungai

2. Bahan Bakar 8. Turbin Tekanan Tinggi 14. Pompa Kondensasi

3. Batang Kendali 9. Turbin Tekanan Rendah 15. Pemanas Awal

4. Motor Batang Kendali 10. Generator 16. Pompa Penguapan

5. Pompa Sirkulasi 11. Motor Magnet 17. Perisai Beton

6. Uap Air 12. Kondensator

Proses fisi adalah proses dimana suatu unsur diuraikan menjadi unsur – unsur lain yang

jumlah massanya lebih kecil daripada massa uranium-235 yang diuraikan. Selisih massa ini (ada

massa yang hilang) adalah massa yang berubah menjadi energi panas (kalor) dalam reaktor

nuklir (sesuai dengan rumus E = mc2).

Ada 2 macam reactor nuklir:

1. Reaktor Thermal Fission

Dalam reaktor ini, neutron bebas yang terjadi karena proses fisi, sebagian besar

energinya diubah menjadi panas oleh moderator yang berfungsi mengurangi kecepatan

neutron yang memancar. Moderator bisa juga berfungsi sebagai pendingin.

2. Reaktor Fast Breeder

Dalam reactor ini, neutron yang memancar tidak dihambat/dikurangi kecepatannya

sehingga tidak banyak energi neutron yang diubah menjadi panas. Tetapi neutron – neutron

ini kemudian menghasilkan plutonium (Pu)-239 dan uranium (U)-238. Dalam praktik,


13

uranium alami terdiri dari 99,3% U-238. Plutonium yang didapat bisa digunakan sebagai

bahan fisi. Ditinjau dari teknik memindahkan kalori yang dihasilkan reaktor nuklir ke sirkuit

uap PLTU, ada 4 macam PLTN:

a. PLTN dengan Air Bertekanan (Pressurized Water Reactor/PWR)

Di sini, pemindahan kalori dilakukan dengan menggunakan air yang bertekanan.

b. PLTN dengan Air mendidih (Boiling Water Reactor/BWR).

Di sini, pemindahan kalori dilakukan dengan menggunakan air mendidih yang bercampur

uap.

c. PLTN dengan Pendinginan Gas (Gas Cooled Reactor /GCR)

Seperti pada PLTN dengan air bertekanan, namun air diganti dengan gas.

d. PLTN dengan Air Berat (Pressurezed Heavy Water Reactor/PHWR).

Seperti pada PLTN dengan air bertekanan, namun air diganti dengan air berat D2O

(Deutorium Oksigen).

Gambar 1.8 Elem kendali reaktor

Gambar 1.9 Pompa air pendingin

Gambar 1.10 Bangunan reaktor dengan sistem pengungkungnya


14

I.8 Pembangkit Listrik Nonkonvensional

Pembangkit listrik nonkonvensional umumnya masih dalam tahap riset sehingga

sehingga belum merupakan pusat listrik. Khusus untuk pembangkit listrik tenaga surya, sudah

banyak dibangun di tempat – tempat yang jauh dari jaringan PLN dengan memanfaatkan energi

matahari. Pembangkit – pembangkit listrik nonkonvensional ini adalah:

1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya.

Pada prinsipnya, pembangkit listrik tenaga surya terdiri dari sekelompok foto sel yang

mengubah sinar matahari menjadi gaya gerak listrik (ggl) untuk mengisi baterai aki (B). Dari

baterai aki (B), energi listrik dialirkan ke pemakai. Pada waktu banyak sinar matahari (siang

hari), baterai aki (B) diisi oleh foto sel. Tetapi pada saat malam hari, foto sel tidak

menghasilkan energi listrik, maka energi listrik diambil dari baterai aki (B) tersebut.

Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya

matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari

sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok

daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi

listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian

yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan

bersih dan ramah lingkungan.

Bandingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan

bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang

dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya

dapat merusak ekosistem planet bumi kita.

Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya,

rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (baterai) 12 volt yang maintenance

free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam

hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering

digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan

energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar

matahari. Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan

rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur

tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun

sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber

dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya


15

matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan

memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama

beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka

kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.

Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi,

biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang

harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel

surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya

dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri.

Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal

bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan

matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut

selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi

listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus

diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan

energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan

rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu

menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada

panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan

mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat

keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum

termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari

jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal.


16

Gambar 1.11 Contoh PLTS aplikasi mandiri

Gambar 1.12 Contoh biaya produksi Sumber : PVTEC

2. Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Energi angina diubah oleh baling – baling (kincir angina) menjadi energi pemutar

generator arus searah. Apabila tegangan generator cukup tinggi, relai tegangan akan

menutup sakelar pengisi baterai aki sehingga baterai aki diisi oleh generator. Apabila angin

berkurang dan agar tidak terjadi aliran daya balik dari baterai aki ke generator, maka relai

daya balik akan membuka sakelar tadi. Pasokan daya untuk pemakai diambil dari baterai aki.

Sesungguhnya tenaga angina ini termasuk tenaga surya secara tidak langsung karena

baik angin lokal (misalnya angina darat dan angina laut) maupun angin planet terjadi akibat

pemanasan permukaan bumi oleh matahari (secara langsung) yang selanjutnya menimbulkan

perbedaan suhu di antara dua tempat di permukaan bumi ini.


17

Gambar 1.13 Pembangkit listrik tenaga angin dan mataharimerupakan teknologi hibrida

3. Sel Bahan Bakar (Fuell Cell)

Sebagai bahan bakar di sini adalah H2 dan O2 yang masing – masing dimasukkan ke

kutub negatif (anoda) dan kutub positif (katoda). Setiap kutub sifatnya berpori (berlubang –

lubang) dan diantara anoda dan katoda ini terdapat larutan KOH. Larutan KOH

menghasilkan ion negatif OH- pada kutub negatif anoda berpori yang bertemu dengan gas

hidrogen H2, akan bereaksi menjadi H2O dan melepas elektron e- sehingga anoda mendapat

elektron yang bermuatan negatif. Elektron – elektron ini kemudian mengalir ke beban dan

sampai ke kutub positif katoda. Di katoda, elektron tersebut bertemu dengan oksigen O2 yang

dimasukkan ke kutub positif katoda sehingga elektron bersama O2 dan H2O (dari larutan

KOH) menghasilkan ion negatif OH- yang selanjutnya akan digunakan untuk menghasilkan

elektron pada kutub negatif anoda seperti tersebut di atas.

Secara singkat, reaksi kimia yang terjadi adalah sebagai berikut:

Pada anoda : 2H + 2OH- 2H2O + 2e-

Pada katoda : ½ O2 + H2O + 2e 2OH

Keseluruhan reaksi : H2 + ½ O2 HO

Larutan KOH tidak ikut bereaksi, larutan tersebut hanya menjadi katalisator penghasil

ion OH-. Sebagai elektroda dapat digunakan logam nikel atau platina, sedangkan untuk

larutan, selain KOH, bisa juga digunakan larutan H2SO4 atau larutan H3PO4. Fuel cell telah

digunakan dalam kendaraan ruang angkasa dan sedang dalam pengembangan agar

pemakaiannya dapat diperluas, dan diharapkan di masa yang akan datang dapat digunakan

secara komersial sebagai sumber energi.

Contoh Soal

Sebuah PLTA mempunyai debit air penggerak turbin sebesar 14 m3/detik dengan tinggi

terjun 125 m. Apabila efisiensi turbin bersama generator = 0,95 hitunglah besarnya daya yang

dibangkitkan generator tersebut!

Penyelesaian

Daya yang dibangkitkan generator:

q.H..k P


18

141250,959,8

kW16.292,5

Rangkuman

Pusat listrik atau pusat pembangkit berfungsi untuk mengkonversikan sumber daya

energi primer menjadi energi listrik. Pusat listrik terdiri dari pusat listrik konvensional dan

nonkonvensional.

Pusat listri atau pembangkit listrik konvensional antara lain:

Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Pusat listrik atau pembangkit listrik nonkonvensional antara lain:

Pembangkit Listrik Tenaga Surya.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Pembangkit Listrik Tenaga Sel Bahan Bakar (Fuel cell)

Soal – soal latihan.

1. Apabila pada contoh soal, PLTA berbeban penuh selama 24 jam sehari:

a. Berapa banyak jumlah produksi kWh-nya?

b. Berapa banyak pemakaian airnya?

c. Berapa besar pemakaian air yang diperlukan untuk memproduksi 1 MWh?

2. PLTA dalam contoh soal direncanakan mempunyai kolam tando tahunan. Debit air sungai

penggerak PLTA berdasarkan pengamatan statistik diperkirakan rata – rata sebagai berikut:

Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nov DesDebit (m3/det) 23 22 20 16 13 10 8 6 5 10 14 20

Bila kolam tando yang dibangun harus bisa menampung seluruh air sungai kelebihan

pemakaian PLTA:

a. Hitunglah berapa besar volume kolam tando ini dengan catatan bahwa banyaknya air

yang menguap adalah sebanyak 5%!


19

b. Dengan adanya kolam tando tersebut pada butir a, berapa lama PLTA ini bisa berbeban

penuh dalam satu tahun?

c. Dengan adanya kolam tando tersebut pada butir a, berapa besar jumlah produksi yang

bisa dicapai dalam satu tahun?

Daftar Pustaka

1. Marsudi, Dj (2005), Pembangkitan Energi Listrik, Erlangga, Jakarta. Bab 3, Hal 86.

2. Zuhal. (1988), Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, Gramedia, Jakarta.

Bab 1, Hal. 2

Bacaan Lebih Lanjut

“http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_pembangkit_listrik_di_Indonesia”

bab i pusat pusat listrik

Documents