makalah pltg-u
DESCRIPTION
PLTGUTRANSCRIPT
MAKALAH PEMBANGKIT LISRIK TENAGA GAS (PLTG) DAN PEMBANGKIT LISRIK
TENAGA GAS UAP (PLTGU)
Oleh
IRHAS MUFTI FIRDAUS 321 11 030
YULIA REZKY SAFITRI 321 11 078
HARDIANA 321 11 046
MUH SYIFAI PIRMAN 321 11 034
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
2013
PEMBAHASAN
1.1 Defenisi
1.1.1 PLTG
Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) merupakan sebuah pembangkit energi listrik
yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak generatornya. Turbin gas
dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja yang sederhana dimana energi panas yang
dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi mekanis dan
selanjutnya diubah menjadi energi listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya.
Sistem PLTG menggunakan prinsip siklus Brayton yang dibagi atas siklus terbuka dan siklus
tertutup. Pada siklus terbuka, fluida kerja adalah udara atmosfer dan pengeluaran panas di
atmosfer karena gas buang dari turbin dibuang ke atmosfer. Adapun kekurangan dari turbin
gas adalah sifat korosif pada material yang digunakan untuk komponen-komponen turbinnya
karena harus bekerja pada temperature tinggi dan adanya unsur kimia bahan bakar minyak
yang korosif (sulfur, vanadium dll), tetapi dalam perkembangannya pengetahuan material
yang terus berkembang hal tersebut mulai dapat dikurangi meskipun tidak dapat secara
keseluruhan dihilangkan. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan salah satu
dari kekurangan sebuah turbin gas juga dan pada perkembangannya untuk menaikkan
efisiensi dapat diatur/diperbaiki temperature kerja siklus dengan menggunakan material
turbin yang mampu bekerja pada temperature tinggi dan dapat juga untuk menaikkan
efisiensinya dengan menggabungkan antara pembangkit turbin gas dengan pembangkit turbin
uap dan hal ini biasa disebut dengan combined cycle.
1.1.2 PLTGU
PLTGU adalah gabungan antara PLTG dengan PLTU, dimana panas dari gas buang
dari PLTGdigunakan untuk menghasilkan uap yang digunakan sebagai fluida kerja di PLTU.
Dan bagian yangdigunakan untuk menghasilkan uap tersebut adalah HRSG (Heat Recovery
Steam Generator).PLTGU merupakan suatu instalasi peralatan yang berfungsi untuk
mengubah energi panas (hasil pembakaran bahan bakar dan udara) menjadi energi listrik
yang bermanfaat. Pada dasarnya, sistemPLTGU ini merupakan penggabungan antara PLTG
dan PLTU. PLTU memanfaatkan energi panasdan uap dari gas buang hasil pembakaran di
PLTG untuk memanaskan air di HRSG (Heat RecoverySteam Genarator), sehingga menjadi
uap jenuh kering. Uap jenuh kering inilah yang akan digunakanuntuk memutar sudu (baling-
baling) Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada Pusat Listrik TenagaGas (PLTG) akan
menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadienergi
listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun
gas(gas alam). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan
prosesnya. Prinsipkerja PLTG adalah sebagai berikut, mula-mula udara dimasukkan dalm
kompresor dengan melalui air filter / penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk ke
dalam kompresor tersebut.
Padakompresor tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan ke ruang bakar untuk dibakar
bersama bahan bakar. Disini, penggunaan bahan bakar menentukan apakah bisa langsung
dibakar dengan udara atau tidak.turbin uap.Jika menggunakan BBG, gas bisa langsung
dicampur dengan udara untuk dibakar. Tapi jikamenggunakan BBM harus dilakukan proses
pengabutan dahulu pada burner baru dicampur udara dandibakar. Pembakaran bahan bakar
dan udara ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggiyang berenergi
(enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy gas diubah oleh
turbinmenjadi energi gerak yang memutar generator untuk menghasilkan listrik. Setelah
melalui turbin sisagas panas tersebut dibuang melalui cerobong/stack. Karena gas yang
disemprotkan ke turbin bersuhutinggi, maka pada saat yang sama dilakukan pendinginan
turbin dengan udara pendingin dari lubangudara pada turbin.Untuk mencegah korosi akibat
gas bersuhu tinggi ini, maka bahan bakar yangdigunakan tidak boleh mengandung logam
Potasium, Vanadium, dan Sodium yang melampaui 1 part per mill (ppm)
1.2 Prinsip Kerja
1.2.1 Prinsip Kerja PLTG
Prinsip kerja PLTG dapat dijelaskan melalui gambar dibawah ini :
Gambar 1.1. Skema PLTG
Proses yang terjadi pada PLTG adalah sebagai berikut :
Pertama, turbin gas berfungsi menghasilkan energi mekanik untuk memutar kompresor
dan rotor generator yang terpasang satu poros, tetapi pada saat start up fungsi ini
terlebih dahulu dijalankan oleh penggerak mula (prime mover).
Penggerak mula ini dapat berupa diesel, motor listrik atau generator turbin gas itu
sendiri yang menjadi motor melalui mekanisme SFC (Static frequency Converter).
Setelah kompresor berputar secara kontinu, maka udara luar terhisap hingga dihasilkan
udara bertekanan pada sisi discharge (tekan) kemudian masuk ke ruang bakar.
Kedua, proses selanjutnya pada ruang bakar, jika start up menggunakan bahan bakar
cair (fuel oil) maka terjadi proses pengkabutan (atomizing) setelah itu terjadi proses
pembakaran dengan penyala awal dari busi, yang kemudian dihasilkan api dan gas
panas bertekanan. Gas panas tersebut dialirkan ke turbin sehingga turbin dapat
menghasilkan tenaga mekanik berupa putaran. Selanjutnya gas panas dibuang ke
atmosfir dengan temperatur yang masih tinggi.
1.2.2 Prinsip Kerja PLTGU
Sedangkan untuk PLTGU menggunakan combined cycle dimana gas buang dari
turbin gas akan dimanfaatkan kembali untuk mengoperasikan turbin uap. Dibutuhkan HRSG
(Heat Recovery Steam Generator) yang prinsip kerjanya sama dengan boiler. Gas buang dari
turbin gas tidak langsung dibuang melalui bypass stack akan tetapi masuk ke HRSG. Setelah
masuk ke HRSG maka gas tadi akan berubah menjadi uap bertekanan tinggi yang kemudian
digunakan untuk memutar High Pressure Steam Turbine (HPST), kemudian HPST memutar
Low Pressure Steam Turbine (LPST) yng akhirnya akan membangkitkan generator. Hasil
pembuangan LPST akan dikondensasi dan dialirkan ke pompa. Dari pompa kemudian
dilairkan kembali ke HRSG. Begitu seterusnya sehingga terbentuk siklus tertutup.
1.3 Komponen
1.3.1 Komponen PLTGU
PLTGU yang merupakan siklus kombinasi mempunyai komponen utama yang terdiri dari :
a. PLTG dan alat bantunya serta generator
b. HRSG dan alat bantunya
c. Turbin uap dan alat bantunya serta generator
Apabila PLTG akan digunakan dalam siklus kombinasi, maka panas gas buang harus
mempunyai suhu sekitar 500 0C agar dapat dimanfaatkan untuk menguapkan air didalam “Heat
Recovery Steam Generator”. Apabila PLTD (Diesel) akan digunakan dalam siklus kombinasi, maka
kapasitasnya harus cukup besar, yaitu sekitar 25 MW agar air pendingin mesin dapat dimanfaatkan
untuk pemanas awal air pengisi boiler.
2. SISTEM-SISTEM PLTGU
Peralatan bantu PLTGU selain terdiri dari peralatan yang berbentuk komponen juga terdapat
peralatan bantu berupa suatu siklus atau sirkit yang disebut sistem. Adapun sistem tersebut
diantaranya:
2.1. Sistem Udara Pendingin dan Perapat
Sebagaimana telah disebutkan diatas sistem udara berfungsi untuk menyediakan udara untuk
pembakaran, dimana udara dihasilkan oleh kompresor. Tetapi udara dari kompresor ini sebagian juga
digunakan sebagai pendingin dan perapat. Udara pendingin berfungsi untuk mendinginkan sudu-sudu
turbin.
Material turbin gas akan mengalami stress karena dilalui oleh gas yang temperaturnya sangat
tinggi hasil dari pembakaran bahan bakar. Untuk mencegah agar tidak terjadi overheating, maka
bagian turbin yang dilalui oleh gas panas tersebut didinginkan dengan udara. Sudu-sudu gerak
(moving blade) didinginkan dengan udara yang diambil dari kompresor tingkat tertentu. Udara
pendingin ini sebelum digunakan, didinginkan terlebih dahulu dengan media udara atau air (air cooler
atau water cooler).
Fungsi udara perapat adalah mencegah bocornya minyak pelumas dari ujung bantalan (celah
antara rumah bantalan dan poros). Sebagaimana pada udara pendingin, udara perapat sebelum
digunakan juga didinginkan terlebih dahulu.
Gambar 2 .1 Diagram sistem udara pendingin dan perapat
2.2. Sistem Udara Pengabut (Atomizing)
Untuk mempermudah pencampuran antara bahan bakar dan udara dalam proses pembakaran,
maka bahan bakar harus dipecah menjadi partikel yang sangat kecil. Proses memecah bahan bakar
menjadi partikel yang kecil ini disebut atomisasi (pengabutan).
Bahan bakar minyak pada turbin gas umumnya diatomisasi dengan udara. Pada saat start, udara
pengabut biasanya diambil dari kompresor khusus, dan setelah operasi normal udara pengabut diambil
dari kompresor utama.
2.3. Sistem Pendingin
Sistem pendingin berfungsi untuk mendinginkan peralatan bantu dan sistem PLTG. Peralatan
yang mendapat pendinginan antara lain adalah minyak pelumas, udara pendingin, mesin diesel start
up, generator dan sebagainya. Media pendingin menggunakan air demin yang diberi bahan kimia.
Pemberian bahan kimia bertujuan untuk mencegah korosi dan pengerakan. Jenis bahan kimia yang
digunakan adalah magnesium chromat.
Sirkulasi air pendingin merupakan siklus tertutup. Setelah mendinginkan peralatan, air
pendingin ini didinginkan dengan udara dari kipas (fin fan) didalam radiator.
2.4. Sistem Bahan Bakar
a. Bahan bakar minyak
Bahan bakar minyak yang banyak digunakan di PLTG adalah HSD (High Speed Diesel),
walaupun minyak IDO (Industrial Diesel Oil) dan residu juga dapat digunakan apabila unit PLTG
dilengkapi dengan sarana pengolah bahan bakar, misalnya dengan memasang pemanas
b. Bahan Bakar Gas
Bahan bakar yang umum dipakai untuk PLTG adalah natural gas (gas alam), namun demikian
beberapa macam gas lainnya juga dipakai, diantaranya blast furnace gas dan coke oven gas.
Penggunaan bahan bakar gas untuk turbin gas (PLTG) akan lebih menguntungkan dibanding
dengan bahan bakar minyak karena :
Lebih bersih, sehingga periode pemeliharaan lebih panjang .
Titik nyala rendah, sehingga mengurangi faktor kegagalan start.
Tidak memerlukan tangki penampungan dari pompa, sehingga akan lebih hemat dalam biaya
investasi maupun biaya operasi.
Disamping ada keuntungannya, penggunaan bahan bakar gas juga mempunyai kelemahan
yaitu :
Kebocoran gas dari intalasi tidak dapat terlihat langsung, dan ini mengundang bahaya
kebakaran .
Hanya dapat diperoleh ditempat–tempat tertentu saja, atau harus disuplai dengan memasang
instalasi pipa yang panjangnya sampai ratusan kilometer.
Untuk mencegah agar kondensat dan kotoran lain tidak terbawa masuk ke dalam intalasi gas
PLTG, maka terlebih dahulu bahan bakar gas tersebut dialirkan melalui fuel gas separator dan Filter
(Gas treatment).
Disini kondensat dan kotoran dipisahkan dari gas dan ditampung didalam condensate tank atau
langsung dibuang melalui Cold Stack atau burning pit. Selanjutnya bahan bakar gas yang sudah
bersih dialirkan ke instalasi gas PLTG untuk digunakan didalam proses pembakaran.
2.5 Sistem Kelistrikan
Bila ditinjau dari sisi luar (jaringan luar), maka pasokan listrik dari bus 70 atau 150 kV
melewati CB (circuit breaker) kemudian trafo utama (generator transformer). Dari trafo utama
tegangan diturunkan dan dicabang menjadi dua saluran. Satu saluran ke generator dan saluran yang
lain ke alat bantu (auxiliary).
Saluran ke generator melewati PMT (generator circuit breaker) dan digunakan untuk
kebutuhan penyaluran daya keluar generator. Energi listrik yang dibangkitkan dari generator
disalurkan ke pelanggan melalui saluran ini.
Saluran ke alat bantu melewati CB dan auxiliary transformer (trafo alat bantu). Pada auxiliary
transformator tegangan diturunkan sesuai dengan tegangan alat-alat bantu. Setelah diturunkan
tegangannya energi listrik didistribusikan ke alat-alat bantu berupa motor-motor listrik dan sebagainya
melalui motor control center (MCC).
Karena percabangan saluran listrik dari sistem jaringan terjadi setelah PMT generator, maka
pasokan listrik untuk alat bantu selalu tersedia sekalipun generator dalam keadaan stop (tidak
menghasilkan listrik).
MCC untuk alat bantu biasanya terdiri dari dua bagian, yaitu MCC untuk peralatan yang berada
menjadi satu dengan unit PLTG dan MCC untuk peralatan yang terpisah dari unit PLTG, seperti
misalnya sistem pendingin atau pompa forwading.
Sistem kelistrikan untuk alat bantu dilengkapi dengan batere charger dan station batere yang
berfungsi sebagai sumber pasok listrik DC. Kebutuhan listrik DC antara lain digunakan untuk :
Tegangan kontrol
Pompa darurat
Penerangan darurat
3. HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR (HRSG)
HRSG berfungsi untuk memanaskan air dengan menggunakan panas gas buang dari turbin gas
sehingga dihasilkan uap dengan tekanan dan temperatur tertentu yang konstan. HRSG merupakan
penghubung antara PLTG (siklus Brayton) dengan PLTU (siklus Rankine).
Ditinjau dari sumber panasnya, HRSG dibagi menjadi dua, yaitu unfired dan fired (auxiliary
burner atau supplementary burner). HRSG unfired adalah HRSG yang seluruh sumber panasnya
diperoleh dari gas buang (exhaust gas) turbin gas. Sedangkan HRSG supplementary burner adalah
HRSG yang dilengkapi dengan peralatan pembakaran bahan bakar (burner) sehingga sumber panas
nya dapat diperoleh dari gas buang turbin gas dan atau dari pembakaran bahan bakar. Tetapi pada
umumnya HRSG yang terpasang tidak dilengkapi dengan burner karena penerapan HRSG pada
PLTGU tujuan utamanya adalah memanfaatkan panas gas buang dari PLTG yang masih tinggi
temperaturnya untuk menghasilkan uap yang akan memutar turbin uap. Dengan cara ini diperoleh
peningkatan efisiensi termal yang besar. HRSG juga disebut Waste Heat Recovery Boiler (WHRB).
3.1. Prinsip Kerja HRSG
Gas buang dari turbin gas yang temperaturnya masih tinggi (sekitar 550 0C) dialirkan masuk ke
HRSG untuk memanaskan air didalam pipa-pipa pemanas, kemudian gas buang ini dibuang ke
atmosfir melalui cerobong dengan temperatur yang sudah rendah (sekitar 130 0C). Campuran air dan
uap selanjutnya masuk kembali ke dalam drum. Di dalam drum, uap dipisahkan dari air
menggunakan separator.
Agar dapat memproduksi uap yang banyak dalam waktu yang relatif cepat, maka
perpindahan panasnya dilakukan dengan aliran berlawanan atau cross flow, dan sirkulasi airnya harus
cepat.
3.2 Konstruksi dan Tata Letak HRSG
Sistem tata letak HRSG mempunyai banyak variasi baik jenis maupun jumlahnya. Ditinjau dari
sistem sirkulasi airnya HRSG dibedakan menjadi :
HRSG sirkulasi alam
HRSG sirkulasi paksa.
Bila ditinjau dari tekanan kerjanya, HRSG dapat dibedakan menjadi :
HRSG dengan satu tekanan (single pressure)
HRSG dengan dua tekanan (dual pressure)
HRSG dengan tekanan bertingkat (multi pressure)
Sedangkan bila ditinjau dari sumber panasnya, HRSG dapat dikelompokkan menjadi:
HRSG tanpa bantuan pembakaran (nonfire)
HRSG dengan bantuan pembakaran (auxiliary/supplementary burner)
3.2 Keuntungan dan kekurangan PLTGU
Siklus kombinasi selain meningkatkan efisiensi termal juga akan mengurangi pencemaran
udara.
Dengan menggabungkan siklus tunggal PLTG menjadi unit pembangkit siklus kombinasi
(PLTGU) maka dapat diperoleh beberapa keuntungan, diantaranya adalah :
Efisiensi termalnya tinggi, sehingga biaya operasi (Rp/kWh) lebih rendah dibandingkan dengan
pembangkit thermal lainnya.
Biaya pemakaian bahan bakar (konsumsi energi) lebih rendah
Pembangunannya relatif cepat
Kapasitas dayanya bervariasi dari kecil hingga besar
Menggunakan bahan bakar gas yang bersih dan ramah lingkungan
Fleksibilitasnya tinggi
Tempat yang diperlukan tidak terlalu luas, sehingga biaya investasi lahan lebih sedikit.
Pengoperasian PLTGU yang menggunakan komputerisasi memudahkan pengoperasian.
Waktu yang dibutuhkan: untuk membangkitkan beban maksimum 1 blok PLTGU relatif
singkat yaitu 150 menit.
Prosedur pemeiliharaan lebih mudah dilaksanakan dengan adanya fasilitas sistern diagnosa.
Namun dari beberapa keuntungan diatas PLTGU memiliki kekurangan yaitu
Memerlukan penggerak mula dari luar seperti diesel, atau motor listrik.
Sangat tergantung pada tersedianya pasokan bahan bakar. Khususnya di indonesia kendala
pasokan gas utamanya adalah kekurangan infrastruktur (www.tempointeraktif.com).