Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga AirPosted onApril 23, 2013byalief rakhmanPembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakanpembangkit tenaga listrikyang mengubah energi potensial air (energi gravitas air) menjadi energi listrik. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis poros yang akan memutar rotor generator untukmenghasilkan energi listrik.

Gb 1. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga AirAir sebagai bahan bakuPLTAdapat diperoleh dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara ditampung dahulu (bersamaan dengan air hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin.Daya listrik yang dibangkitkan dapat dihitung menggunakan pendekatan rumus :P = 9,8 Q X H X t x g ( kW )Dimana :P = Daya yang dihasilkan (kW)Q = Debit air dalam (m3/detik)H = Tinggi terjun (m) t = Efisiensi turbin (%) g = Efisiensi Generator (%)Perencanaan pengoperasianPLTAyang dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi yang meliputi : Tahun Basah Sekali Tahun Basah Tahun Normal Tahun Kering Tahun Kering SekaliUntuk mendapatkan hasil yang optimum dan memudahkan untuk perencanaan operasional tahunan, maka perencanaan operasi dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi tahun normal dan tahun kering, yang kemudian dilakukan penyesuaian tiap bulan berdasarkan kondisi air masuk.Indonesia hanya mengenal dua musim yaitu musim hujan biasa dimulai bulan Nopember s.d Maret dan musim kemarau pada bulan April s.d Oktober, sehingga kondisi ini dipergunakan untuk proses pengisian dan penggunaan airTipe Dan Jenis PLTA Berdasarkan Sumber Airdan HidrologiPLTA Aliran sungai Langsung tanpa kolam tandoAliran sungai dialirkan langsung melalui saluran terbuka atau tertutup dengan memasang di ujung saluran tersebut (ujung masuk air). Air dimasukkan melalui pipa pesat/saluran terbuka

Gb 2. PLTA dengan aliran sungai langsungKeterangan:1. Sungai 7. Power house2. Saringan 8. Bendung3. Bak pengendapan pasir 9. Saluran pembersih4. Pressure tunel 10. Saluran pengelak5. Surge tank 11. Sungai6. Penstock valvePLTA Aliran sungai langsung dengan kolam tandoAir sungai dialirkan ke kolam melalui saluran terbuka atau tertutup dengan disaring terlebih dahulu dan ditampung di suatu kolam yang berfungsi untuk :1. Mengendapkan pasir2. Mengendapkan lumpur3. Sebagai reservoirAir dari kolam tersebut dialirkan melalui pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga listrik. Kolam tando dilengkapi dengan beberapa pintu air gunanya untuk pengisian / pengosongan bila kolam tando diadakan pemeliharaan.

Gb 3. PLTA dengan kolam TandoPLTA Aliran sungai Langsung dengan waduk (Reservoir)Air dari satu sungai atau lebih ditampung di suatu tempat untuk mendapatkan ketinggian tertentu dengan jalan dibendung. Air dari waduk tersebut dialirkan melalui saluran terbuka, melalui pintu air ke saluran tertutup yang selanjutnya melalui pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga listrik.

Gb 4. PLTA dengan wadukPLTA aliran DanauSumber air dari PLTA ini adalah sebuah danau yang potensinya cukup besar. Untuk pengambilan air yang masuk ke PLTA dilaksanakan dengan:1. Pembuatan bendungan yang berfungsi juga sebagai pelimpas yang berlokasi pada mulut sungai.2. Perubahan duga muka air (DMA) + 4 meter3. Intake

Gb 5. Lay Out PLTA DanauPLTA Pasang surutAir laut Pasang: Air laut memasuki teluk (sebagai kolam) melewati bangunan sentral, sehingga air laut mendorong sudu-sudu jalan (runner) dari turbin. Turbin memutarkan generator sehingga menghasilkan energi listrik. ama kelamaan kolam akan terisi oleh air laut sehingga permukaan air laut menjadi sama, berarti tenaga penggeraknya tidak ada dan turbin berhenti berputar.Air Laut Surut: Pada saat air laut surut, permukaan air kolam lebih tinggi dari permukaan air laut. Air kolam akan mengalir ke Laut melalui bangunan sentral dan akan memutar sudu-sudu turbin yang seporos dengan generator sehingga didapat energi listrik kembali sampai terjadi air pasang lagi.

Gb 6. (a) Keadaan pasang (b) Keadaan surutPLTA pompaPLTA pompa dibangun dan dioperasikan untuk PLTA beban puncak. Air waduk bagian atas dan air waduk bagian bawah diatur untuk operasi harian akan mingguan.PLTA pompa digunakan untuk mengatur / menunjang beban puncak sistem. Danau bagian atas biasanya mempunyai kapasitas tampung yang besar tetapi mempunyai daerah tangkapan hujan yang sempit, sedangkan danau bagian bawah mempunyai daerah tangkapan hujan yang luas1. Generator berfungsi sebagai motor2. Turbin berdiri sendiri terpisah dari pompanya3. Generator, turbin dan pompa terletak di dalam satu poros (pompa terletak paling bawah)

Gb 7. PLTA PompaPLTA KaskadePemanfaatan sungai, berarti sepanjang sungai dibangun beberapa PLTA, maka daerah PLTA itu disebut sistem Kaskade PLTA, dimana PLTA yang berada di bawah memanfaatkan air setelah digunakan oleh PLTA di atasnya.Contoh : Kaskade PLTA S.Citarum ( Saguling, Cirata, dan Jati Luhur )

Jenis-jenis Turbin AirTurbin air merupakan mesin penggerak mula (primer mover engine) dimana air sebagai fluida kerjanya. Air mempunyai sifat alami mengalir dari tempat yang lebih tinggi menuju ke tempat yang lebih rendah, dalam hal ini air memiliki energi potensial. Proses aliran energi potensial ini berangsur-angsur berubah menjadi energi kinetis, di dalam turbin energi kinetis tersebut diubah menjadi energi mekanis yaitu dengan terputarnyarunnerturbin. Selanjutnya energi mekanis darirunnerturbin ditransmisikan ke poros generator dan mengubahnya menjadi energi listrik (Bukhori, 1991).Turbin air dapat diklasifikasikan berdasarkan prinsip kerjanya sebagai berikut:1. Turbin impuls(impulse turbine),yaitu turbin yang digerakkan oleh sebuah atau beberapa pancaran air (water jet)berkecepatan tinggi. Jenis-jenis turbin impuls adalah turbin Pelton, turbin Turgo, dan turbin Crossflow.2. Tubin reaksi (reaction turbine), yaitu turbin yang digerakkan oleh gaya tekanan air. Rotor dari turbin reaksi terbenam secara keseluruhan dalam air dan ditutupi oleh selubung tekan (pressure casing). Sudu-sudu runner mempunyai bentuk profil sedemikian rupa sehingga perbedaan tekanan air yang melewatinya menimbulkan gaya-gaya hidrodinamis yang selanjutnya gaya-gaya tersebut memutar turbin dengan cepat. Jenis-jenis turbin reaksi adalah turbin Propeler, turbin Kaplan, dan turbin Francis.3. Turbin gravitasi (gravity turbine),yaitu turbin yang secara sederhana digerakkan oleh gaya berat air yang memasuki bagian atas turbin dan mengalir atau jatuh ke bagian bawah keluaran (outlet) turbin. Jenis ini merupakan jenis turbin berkecepatan rendah. Jenis-jenis turbin gravitasi adalah turbin ulir (Arhimedes Screw turbine) danovershoot waterwheel.

Jenis-jenis Turbin UapTerdapat banyak variasi, susunan, karakteristik dan konstruksi turbin yang diterapkan di unit unit PLTU. Oleh karena itu turbin dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok yaitu:

1. Dari segi tekanan akhir uap.- Turbine tekanan lawan (back pressure turbine)- Turbine Kondensasi

2. Dari segi arah aliran Uap.- Turbin aksial.- Turbin radial.- Turbin tangensial

3. Dari segi azas tekanan uap.- Turbin impuls- Turbin reaksi

4. Dari segi pembentukan tingkat uap.- Turbin tekanan bertingkat (reteau)- Turbin kecepatan bertingkat (turbine curtis)

5. Dari segi aliran Uap dan Casingnya.- Turbin reheat dan Non-Reheat- Turbin ekstraksi dan Non-ekstraksi- Turbin single casing dan Multi casing

6. Exhaust flow

1.2.1. Jenis turbin yang ditinjau dari tekanan uap akhirTurbin Tekanan Lawan (Back Pressure Turbine)adalah turbin yang tekanan akhirnya diatas tekanan atmosfir karena uap keluaran akhir dari turbin tersebut tidak dikondensasikan.

Turbin kondensasiadalah turbin yang mana uap keluaran sudu terakhirnya dikondensasikan, tekanan akhir dari turbin kondensasi ini dibuat vaccum, sehingga temperature kondensasinyasedikit diatas temperatur air pendingin yang tersedia.

1.2.2. Jenis turbin yang ditinjau dari segi arah aliran uapTurbine Aliran RadialKonstruksi Turbin aliran Radial yang dikembangkan oleh Ljungstrom Turbin ini terdiri dari dua rotor dengan blades dipasang bersilangan. Kedua rotor berputar dengan arah saling berlawanan, dan masing-masing rotor dikopel terhadap dua generator terpisah.Turbin satu poros juga ada yang arah aliran uapnya radial (tegak lurus menjauhi poros)Turbin Aliran TangensialJenis turbin ini memiliki konstruksi yang kokoh akan tetapi efisiensinya sangat rendah. Pancaran uap dari Nosel diarahkan untuk menghembus buckets yang dipasang melingkar pada rotor. Arah hembusan uap adalah tangensial (pada garis singgung putaran bucket) oleh karenanya turbin ini dinamakan Turbin Aliran Tangensial.Turbin Aliran AksialMerupakan tipe turbin yang paling populer dan sangat cocok untuk kapasitas besar. Turbin ini dapat merupakan tipe Reaksi maupun tipe Impulse. Arah aliran uap sejajar dengan poros.1.2.3. Ditinjau dari segi azas tekanan uap.Berdasarkan azas tekanan uap yang digunakan untuk menggerakkan roda/rotor turbin sebelum masuk dan setelah keluar dari sudu-sudu yang terpasang pada roda tersebut, maka dikenal sudu impuls dan sudu reaksi. Turbin uap untuk pembangkit listrik saat ini umumnya terdiri dari kombinasi kedua macam sudu tersebut.Turbin ImpulseTurbin impulse pertama kali dibuat oleh Branca pada tahun 1629, Dimana pancaran uap yang keluar dari Nosel menghembus daundaun rotor (disebut blades) sehingga rotor berputar. .

Sudu ImpulsSudu impuls juga disebut sudu aksi atau sudu tekanan tetap, adalah sudu dimana uap mengalami ekspansi hanya dalam sudu-sudu tetap. Sudu-sudu tetap berfungsi sebagai nosel (saluran pancar) sehingga uap yang melewati akan mengalami peningkatan energi kinetik.Uap dengan kecepatan tinggi selanjutnya akan membentur (impuls) sudu-sudu gerak. Benturan antara uap dengan sudu gerak ini menimbulkan gaya yang mengakibatkan poros turbin berputar.Setelah memutar sudu gerak, selanjutnya uap diarahkan masuk ke dalam sudu tetap baris berikutnya. Selama melintasi sudu gerak tekanan dan entalpi uap tidak berubah. Dengan demikian pada sudu impuls penurunan tekanan dan energi panas uap hanya terjadi pada sudu-sudu tetap atau nosel.

Turbin ReaksiTurbin ini dirancang pertama oleh Hero, 120 tahun sebelum Masehi. Reaksi dari pancaran uap yang keluar dari ujung pipa yang disebut Nosel atau Nozzle mendorong rotor sehingga berputar.Sudu ReaksiDalam suatu turbin yang terdiri dari 100 % sudu-sudu reaksi, maka sudu-sudu gerak juga berfungsi sebagai nosel-nosel sehingga uap yang melewatinya akan mengalami peningkatan kecepatan dan penurunan tekanan. Peningkatan kecepatan ini akan menimbulkan gaya reaksi yang arahnya berlawanan dengan arah kecepatan uap.

profil dan karakteristik sudu Reaksi dan Impuls

Gaya reaksi pada sudu gerak inilah yang akan memutar poros turbin. Uap selanjutnya dialirkan ke sudu tetap yang berfungsi untuk mengarahkan uap ke sudu gerak baris berikutnya.

Sudut dan profil sudu-sudu dibuat sedemikian rupa sehingga apabila turbin berputar pada kecepatan rancangannya uap akan mengalir dengan mulus melewati sudu-sudu tersebut sehingga dapat menurunkan erosi sampai pada tingkat minimum.Pada sebuah roda/poros turbin sudu-sudu yang terpasang pada roda tersebut bisa terdiri dari satu baris sudu atau beberapa baris sudu. Setiap baris sudu terdiri dari sudu yang disusun melingkari roda turbin masing-masing dengan bentuk dan ukuran yang sama. Turbin dengan hanya satu baris sudu yang terpasang pada rotornya dinamai turbin bertingkat tunggal.Sedangkan turbin dengan beberapa baris sudu-sudu yang terpasang pada rotornya dinamai turbin bertingkat banyak (multi stages).

1.2.4. Jenis turbin yang ditinjau dari segi pembentukan uap bertingkatTurbin tekanan bertingkat (rateau) adalah jenis turbin yang mana kondisi tekanan uap yang mengalir di dalamnya bertingkat sedangkan kecepatannya tetap.

Turbin kecepatan bertingkat (curtis) adalah jenis turbin yang mana kecepatan aliran uap yang mengalir di dalamnya bertingkat sedangkan tekanannya tetap.

1.2.5. Jenis Turbin di tinjau dari Aliran Uap dan Casingnya.Turbin Reheat dan Non ReheatSirkit uap Salah satu karakteristik yang dapat dipakai untuk mengklasifikasikan turbin adalah reheat dan non reheat. Turbin reheat terdiri lebih dari satu silinder dan uap mengalami proses pemanasan ulang di reheater boiler. Pada turbin reheat, uap yang keluar dari Turbin Tekanan Tinggi (HP) dialirkan kembali kedalam ketel. Didalam ketel, uap ini dipanaskan kembali pada elemen pemanas ulang (reheater) untuk selanjutnya dialirkan kembali melalui saluran reheat ke Turbin Tekanan Menengah dan Turbin Tekanan Rendah. Secara umum, ada dua keuntungan yang dapat diperoleh dari proses pemanasan ulang uap ini yaitu : meningkatkan efisiensi siklus termodinamika dan mengurangi proses erosi pada sudusudu turbin tingkat akhir karena kualitas uap keluar dari LP turbin menjadi lebih kering.

Aspek OperasiKonstruksi turbin reheat umumnya silinder tekanan tinggi (HP) dan silinder tekanan menengah (IP) berada dalam satu casing. Dengan konstruksi seperti itu, maka salah satu aspek yang penting untuk diperhatikan adalah bahwa perbedaan temperatur antara main steam dengan reheat steam tidak boleh terlampau besar. Umumnya pabrik pembuat turbin akan merekomendasikan besarnya harga perbedaan temperatur yang masih diizinkan. Bila harga perbedaan temperatur yang telah direkomendasikan ini terlampaui, akan terjadi stress thermal pada casing serta rotor turbin.

Turbin Ekstraksi dan Non-EkstraksiSirkit uapCara lain yang juga dipakai untuk mengklasifikasikan turbin adalah melalui sistem ekstraksi dan non ekstraksi. Turbin ekstraksi (extraction turbine) adalah turbin yang mengekstrak sebagian uap yang mengalir dalam turbin. Pengekstraksian uap ini dapat dilakukan di beberapa tempat disepanjang casing turbin. Uapyang diekstrak kemudian dialirkan ke pemanas awal air pengisi untuk memanaskan air pengisi. Tekanan dan aliran uap ekstraksi sangat tergantung pada beban.Pada turbin-turbin ekstraksi yang relatif kecil, variasi tekanan dan aliran uap ekstraksi tidak terlalu signifikan sehingga tidak diperlukan katup pengatur pada saluran uap ekstraksinya.Tetapi pada turbin ekstraksi yang besar, variasi ini cukup besar sehingga diperlukan katup pengatur pada saluran ekstraksi guna mengontrol tekanan/aliran uap ekstraksi. Turbin ekstraksi seperti ini disebut Turbin Ekstraksi Otomatis (Automatic Extraction Turbine).

Turbin Non-Ekstraksi

Sedangkan pada turbin non ekstraksi, tidak dilakukan ekstraksi uap sama sekali. Jadi seluruh uap yang mengalir masuk turbin non ekstraksi akan keluar meninggalkan turbin melalui exhaust.

Aspek OperasiPengambilan (ekstraksi) uap dari turbin mengakibatkan kerja uap didalam turbin berkurang sehingga kemampuan turbin juga akan berkurang. Disisi lain terjadi peningkatan panas pada air pengisi sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar untuk memanaskan air tersebut. Keuntungan lainnya adalah karena jumlah uap masuk kondensor berkurang, maka pembuangan panas ke air pendingin juga berkurang. Dengan demikian mengurangi jumlah kerugian panas. Mengingat uap ekstraksi akan mengurangi jumlah uap yang melakukan kerja dalam turbin, maka pengaliran uap ekstraksi dilakukan apabila turbin telah berbeban diatas batas minimumnya. Hal ini untuk menghindari ketidak stabilan operasi turbin karena ketika beban rendah aliran uap ke turbin juga masih rendah.

Turbin Single Casing dan Multi CasingSingle CasingCara berikutnya yang juga dapat dipakai untuk mengklasifikasikan turbin adalah melalui konstruksi single casing turbine atau multy casing (compound) turbine.Turbin single casing adalah turbin dimana seluruh tingkat sudu-sudunya terletak didalam satu casing saja. Ini merupakan konstruksi turbin yang paling sederhana tetapi hanya dapat diterapkan pada turbin-turbin kapasitas kecil.Untuk turbin-turbin kapasitas yang lebih besar, konstruksi single casing menjadi kurang cocok. maka dibuatlah turbin-turbin dengan 2 casing atau lebih (multy casing). Komposisi dari turbin multy casing ada 2 macam yaitu : Tandem Compound dan Cross Compound.

1.2.6. Jenis turbin yang ditinjau dari segi Exhaust Flow.Single flowTurbin juga dapat diklasifikasikan berdasarkan exhaust flow. Turbin-turbin kecil biasanya hanya memiliki 1 saluran exhaust. Turbin semacam ini biasanya disebut Turbin Single Flow. Tetapi untuk turbin-turbin besar, bila menerapkan rancangan seperti ini, maka dibutuhkan exhaust yang sangat luas. Sebagaimana diketahui kondisi uap pada exhaust turbin sudah dibawah jenuh atau uap basah, dan tekanannya dibawah tekanan atmosfir. Perubahan tekanan dari beberapa puluh bar menjadi tekanan minus mengakibatkan perubahan volume yang sangat besar sehingga dibutuhkan laluan yang luas agar uap dapat melintas tanpa hambatan yang berarti. Karena keterbatasan kemampuan material, luas laluan exhaust juga menjadi sangat terbatas, sehingga kemampuan turbin dengan exhaust tunggal juga terbatas.

Multi flowBerdasarkan kondisi tersebut, maka untuk turbin-turbin kapasitas besar umumnya exhaust dipecah menjadi dua atau lebih. Bila ternyata dibutuhkan 2 exhaust, berarti keduanya berada dalam satu poros dengan aliran uap yang berlawanan. Rancangan turbin seperti ini disebut turbin multi flow (aliran banyak). Dengan cara seperti inimasalah keterbatasan luas laluan exhaust dapat diatasi sekaligus memberi perimbangan terhadap gaya aksial pada poros.

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga NuklirinListrik & Energi

IlmuPengetahuan.Org Pada dasarnya prinsip kerjaPembangkit Listrik Tenaga NukliratauPLTNsama halnya denganPembangkit Listrik Konvensional. Dalam proses kerjanya, air akan diuapkan dalam suatu wadah (ketel) dengan melalui pembakaran. Dalam pembakaran tersebut akan menghasilkan uap yang akan dialirkan ke dalam turbin yang akan bergerak jika terdapat tekanan uap. Dalam proses tersebut turbin akan bergerak. Bergeraknya turbin ini berfungsi untuk menggerakkan generator yang akan menghasilkan energi listrik. Jika dalam Pembangkit Listrik Konvensional, bedanya yaitu bahan bakarnya dalam menghasilkan uap panas, yaitu dengan minyak, gas, atau batubara.Proses dari pembakaran bahan bakar tersebut akan menghasilkan gasKarbon Dioksidaatau CO2,Sulfur DioksidaSO2 dan jugaNitrogen Dioksidaatau disebut juga Nox, selain itu pembakaran tersebut menghasilkan debu yang mengandung kadar logam berat. Sisa-sisa pembakaran tersebut di atas akan menjadi gas emisi ke udara dan berpotensi besar terhadap pencemaran lingkungan. Beberapa pencemaran lingkungan tersebut yaitu hujan asam dan pemanasan global (Global Warming).Sedangkan untukPembangkit Listrik Tenaga Nuklir, panas yang dipakai dihasilkan dari proses reaksi pembelahan intiUraniumdi dalam reaktor nuklir. Sebagai bahan pemindah panas tersebut digunakanlah air yang secara terus-menerus disirkulasikan selama proses. Bahan bakar yang digunakan untuk pembakaran ini, yang menggunakan Uranium tersebut tidak melepaskan partikel-partikel seperti Nox, CO2, ataupun SO2, serta tidak mengeluarkan partikel debu yang mengandung logam berar. Sehingga Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah pembangkit yang sangat ramah lingkungan. Di Indonesia juga berencana akan menggunakan pembangkit listrik jenis ini. Baca selengkapnya di :Pembangunan PLTN di Indonesia.Prinsip Kerja Pembangkit Listrik TenagaNuklirposted inTenaga nuklir byIndone5ia14 Votes

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga NuklirKadek Fendy Sutrisna19 Februari 2011Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini ->Catatan Fendy SutrisnaPembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau yang lebih dikenal dengan singkatan PLTN, sudah digunakan teknologinya lebih dari 50 tahun yang lalu. Keunggulan PLTN adalah tidak menghasilkan emisi gas CO2 sama sekali. Selain itu PLTN juga mampu menghasilkan daya stabil yang jauh lebih besar jika dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya. Perlu diketahui juga bahwa bahan bakar uranium yang sudah habis dipakai dapat didaur ulang kembali menghasilkan bahan bakar baru untuk teknologi di masa depan.Indonesia sebenarnya sangat cocok mengembangkan pembangkit listrik ini, sebagai upaya diversifikasi penggunaan pembangkit listrik primer berbahan bakar fosil, seperti batubara, minyak bumi, dan gas alam. Dengan penanggulangan radiasi yang cermat dan berlapis, PLTN dapat menjadi solusi kebutuhan energi listrik yang besar di Indonesia.PRINSIP KERJA PLTNPrinsip kerja PLTN hampir mirip dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) berbahan bakar fosil lainnya. Jika PLTU menggunakan boiler untuk menghasilkan energi panasnya, PLTN menggantinya dengan menggunakan reaktor nuklir.Seperti terlihat pada gambar 1, PLTU menggunakan bahan bakar batubara, minyak bumi, gas alam dan sebagainya untuk menghasilkan panas dengan cara dibakar, kemudia panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan air di dalam boiler sehingga menghasilkan uap air, uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin uap, dari sini generator dapat menghasilkan listrik karena ikut berputar seporos dengan turbin uap.PLTN juga memiliki prinsip kerja yang sama yaitu di dalam reaktor terjadi reaksi fisi bahan bakar uranium sehingga menghasilkan energi panas, kemudian air di dalam reaktor dididihkan, energi kinetik uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi,.STRUKTUR ATOM URANIUM DAN REAKSI FISIAgar dapat lebih mudah memahami bagaimana terjadinya reaksi fisi didalam reaktor PLTN, pada sub-bab ini akan disampaikan tentang bagaimana strutur atom didalam uranium dan apakah itu reaksi fisi.Strukut Atom UraniumSejatinya segala unsur yang terdapat di alam terbentuk dari kumpulan atom-atom. Ada 92 jenis atom yang telah didefinisikan hingga saat ini. Inti dari suatu atom terdiri atas proton yang bernilai positip dan neutron yang bersifat netral. Disekitar intinya terdapat elektron yang mengelilingi, biasanya berjumlah sama dengan proton dan terikat dengan gaya elektromagnetiknya.Jumlah proton pada atom menjadi ciri khas suatu jenis atom dan lebih dikenal dengan sebutan nomer atom, yang menentukan unsur kimia atom tersebut.Unsur uranium memiliki jumlah proton 92 buah atau dengan kata lain nomer atom Uranium adalah 92. Namun di alam, terdapat 3 jenis unsur yang memiliki jumlah proton 92 buah, masing-masing memiliki jumlah neutron sebanyak 142, 143, dan 148 buah. Unsur yang memiliki 143 buah neutron ini disebut dengan Uranium-235, sedangkan yang memiliki 148 buah neutron disebut dengan Uranium-238. Suatu unsur yang memiliki nomer atom sama namun jumlah neutron yang berbeda biasa disebut dengan isotop. Gambar berikut adalah struktur dari atom Uranium dan tabel yang menjelaskan tentang isotopnya.Uranium yang terdapat di alam bebas sebagian besar adalah Uranium yang sulit bereaksi, yaitu Uranium-238. Hanya 0,7 persen saja Uranium yang mengandung isotop Uranium-235. Sedangkan bahan bakar Uranium yang digunakan di PLTN adalah Uranium yang kandungan Uranium-235 nya sudah ditingkatkan menjadi 3-5 %.Gambar 2Struktur atom UraniumReaksi Fisi UraniumPerlu diketahui bahwa reaksi fisi bisa terjadi disetiap inti atom dari suatu unsur tanpa terkecuali. Namun reaksi fisi yang paling mudah terjadi adalah reaksi pada inti atom Uranium. Uranium pun sama halnya, yang paling mudah terjadi reaksi adalah Uranium-235, sedangkan Uranium-238 memerlukan energi yang lebih besar agar dapat terjadi reaksi fisi ini.Reaksi fisi terjadi saat neutron menumbuk Uranium-235 dan saat itu pula atom Uranium akan terbagi menjadi 2 buah atom Kr dan Br. Saat terjadi reaksi fisi juga akan dihasilkan energi panas yang sangat besar. Dalam aplikasinya di PLTN, energi hasil reaksi fisi ini dijadikan sumber panas untuk menghasilkan uap air. Uap air yang dihasilkan digunakan untuk memutar turbin dan membuat generator menghasilkan listrik.Pada saat Uranium-235 ditumbuk oleh neutron, akan muncul juga 2-3 neutron baru. Kemudian neutron ini akan menumbuk lagi Uranium-235 lainnya dan muncul lagi 2-3 neutron baru lagi. Reaksi seperti ini akan terjadi terus menerus secara perlahan di dalam reaktor nuklir.Neutron yang terjadi akibat reaksi fisi sebenarnya bergerak terlalu cepat, sehingga untuk menghasilkan reaksi fisi yang terjadi secara berantai kecepatan neutron ini harus diredam dengan menggunakan suatu media khusus. Ada berbagai macam media yang digunakan sampai saat ini antara lain air ringan/tawar, air berat, atau pun grafit. Secara umum kebanyakan teknologi PLTN di dunia menggunakan air ringan (Light Water Reactor, LWR).Perlu diperhatikan disini bahwa di dalam reaktor nuklir, bahan bakar Uranium yang digunakan dijaga agar tidak sampai terbakar atau mengeluarkan api. Sebisa mungkin posisi bahan bakarnya diatur sedemikian hingga agar nantinya hasil reaksi fisi ini masih bisa diolah kembali untuk dijadikan bahan bakar baru untuk digunakan pada teknologi PLTN di masa yang akan datang.

Gambar 3Proses terjadinya reaksi fisiBesarnya Energi Reaksi FisiGambar 4 berikut ini adalah data tentang jumlah bahan bakar yang diperlukan dalam 1 tahun untuk masing-masing pembangkit listrik berkapasitas 1000 MW. Disini terlihat bahwa untuk 1 gram bahan bakar Uranium dapat menghasilkan energi listrik yang setara dengan 3 ton bahan bakar batubara, atau 2000 liter minyak bumi. Oleh karena energi yang dihasilkan Uranium sangat besar, bahan bakar PLTN juga dapat menghemat biaya di pengakutan dan penyimpanan bahan bakar pembangkit listrik

Gambar 4Banyaknya bahan bakar yang diperlukan dalam 1 tahununtuk masing-masing pembangkit listrik berkapasitas 1000 MWDukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini ->Catatan Fendy Sutrisna

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) atau geothermal power plant merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh perut bumi untuk menghasilkan tenaga listrik. Panas yang dihasilkan perut bumi ini dapat berupa uap air maupun air panas yang kemudian digunakan untuk memutar turbin yang dikopel langsung dengan rotor generator untuk menghasilkan energi listrik.

Panas Bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral dan gas lainnya yang tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi. Panas bumi adalah sumber daya alam yang dapat diperbarui, berpotensi besar serta sebagai salah satu sumber energi pilihan dalam keanekaragaman energi.

Daerah sumber hidrotermal yang luas dan terbentuk secara alami disebut dengan reservoir panas bumi. Kebanyakan reservoir panas bumi (geothermal) berada jauh di bawah tanah tanpa petunjuk yang terlihat di permukaan. Reservoir panas bumi dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu : Reservoir hidrothermal (hydrothermal reservoir), Reservoir bertekanan tinggi (geopressured reservoir) Reservoir batuan panas kering (hot dry rock reservoir) Reservoir magma (magma reservoir)

Area Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)

Reservoir hidrothermal mempunyai empat komponen utama, yaitu : Sumber panas (heat sources) Daerah resapan untuk menangkap air meteorik (recharge area) Batuan permeabel, yaitu tempat fluida (umumnya air) panas terakumulasi (permeable rocks) Fluida/air yang membawa panas dari reservoir ke permukaan bumi (fluids)

Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB) Secara umum proses kerja pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) memiliki kesamaan dengan pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Uap yang dihasilkan digunakan untuk memutar turbin yang seporos dengan rotor generator. Sehingga generator dapat menghasilkan energi listrik. Yang membedakan adalah, PLTU mendapatkan uap air dengan cara memanaskan air yang ada pada boiler dengan menggunakan bahan bakar batubara atau gas. Sedangkan PLTPB, mendapatkan uap air langsung dari perut bumi melalui sumur produksi. Uap air yang telah digunakan untuk memutar turbin akan diembunkan dengan menggunakan kondenser. Air hasil pengembunan akan diinjeksikan ke perut bumi melalui sumur injeksi.

Siklus Uap Air Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)Siklus Uap Langsung (Direct Steam Cycle)

Siklus Uap Langsung (Direct Steam Cycle)

Pada siklus uap langsung (direct steam cycle), uap air yang didapatkan dari sumur produksi langsung digunakan untuk memutar turbin. Uap air yang keluar dari turbin akan diembunkan oleh kondenser kemudian menjadi air dan selanjutnya air tersebut diinjeksikan kembali ke perut bumi melalui sumur injeksi.

Siklus Uap Terpisah (Separated Cycle)

Siklus Uap Terpisah (Separated Cycle)

Pada siklus uap terpisah (separated cycle), campuran uap air dan air yang didapatkan dari sumur produksi akan dipisahkan terlebih dahulu antara uap air dan airnya di separator. Air hasil pemisahan akan diinjeksikan kembali ke perut bumi melalui sumur injeksi, sedangkan uap air hasil pemisahan akan digunakan untuk memutar turbin. Setelah keluar dari turbin, uap air diembunkan kembali di kondenser dan air hasil pengembunan akan diinjeksikan kembali ke perut bumi.

Siklus Biner (Binary Cycle)

Siklus Biner (Binary Cycle)

Pada siklus biner (binary cycle), uap air maupun air panas yang diambil dari perut bumi tidak secara langsung digunakan untuk memutar turbin, melainkan hanya panasnya saja yang akan ditransfer di heat exchanger untuk memanaskan suatu fluida (ex : iso-butana) sehingga menguap. Uap tersebut digunakan untuk memutar turbin. Uap hasil keluaran turbin akan diembunkan kembali dengan kondenser dan kembali lagi ke heat exchanger.

Berdasarkan jumlah flasher yang digunakan, siklus uap pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) dapat dibagi menjadi 3, yaitu :Single Flash Steam

Single Flash Steam

Double Flash Steam

Double Flash Steam

Triple Flash Steam

Triple Flash Steam

UU No. 27 Tahun 2003 tentang Panas Bumi: Kegiatan Usaha Panas Bumi adalah suatu kegiatan untuk menemukan sumber daya Panas Bumi sampai dengan pemanfaatannya baik secara langsung maupun tidak langsung.

- Survey Pendahuluan Kegiatan untuk mendapatkan informasi kondisi geologi, geofisika, dan geokimia untuk memperkirakan letak dan adanya sumber daya Panas Bumi serta Wilayah Kerja

- EksplorasiRangkaian kegiatan yang meliputi penyelidikan geologi, geofisika, geokimia, pengeboran uji, dan pengeboran sumur eksplorasi yang bertujuan untuk memperoleh dan menambah informasi kondisi geologi bawah permukaan guna menemukan dan mendapatkan perkiraan potensi Panas Bumi.

- Studi Kelayakan Tahapan kegiatan usaha pertambangan Panas Bumi untuk memperoleh informasi secara rinci seluruh aspek yang berkaitan untuk menentukan kelayakan usaha pertambangan Panas Bumi, termasuk penyelidikan atau studi jumlah cadangan yang dapat dieksploitasi.

Badan Usaha wajib melakukan Studi Kelayakan sesuai dengan kaidah teknik pertambangan yang baik dan benar serta standar Studi Kelayakan Panas Bumi (PP No. 57/2007 Pasal 15)

Teknologi yang digunakan dalam kegiatan eksplorasi dan eskploitasi panas bumi umumnya mengacu pada teknologi yang digunakan dalam kegiatan eksplorasi dan eskploitasi minyak dan gas.

Perbedaan utama dalam penerapan teknologi adalah karena reservoir panas bumi umumnya batuan volkanik rekah alam dan mempunyai temperatur lebih tinggi dari reservoir migas, bahkan di beberapa lapangan memiliki temperatur tinggi, yaitu diatas 225oC dengan temperatur tertinggi mencapai 350 oC.

- Eksploitasi Eksploitasi adalah rangkaian kegiatan pada suatu wilayah kerja tertentu yang meliputi pengeboran sumur pengembangan dan sumur reinjeksi, pembangunan fasilitas lapangan dan operasi produksi sumber daya Panas Bumi.

- Pemanfaatan Secara umum, pemanfaatan panas bumi dapat dibagi menjadi 2, yaitu : Pemanfaatan Tidak Langsung adalah kegiatan usaha pemanfaatan energi Panas Bumi untuk pembangkit tenaga listrik, baik untuk kepentingan umum maupun untuk kepentingan sendiri.

Pemanfaatan Energi Panas Bumi untuk Pembangkitan Energi Listrik

Pemanfaatan Langsung adalah kegiatan usaha pemanfaatan energi dan/atau fluida Panas Bumi untuk keperluan non-listrik, baik untuk kepentingan umum maupun untuk kepentingan sendiri.

PEMBORAN SUMUR (WELL DRILLING)Lima komponen utama dari peralatan pemboran adalah :

Komponen Utama Pengeboran

Hoisting System(Fasilitas Pengangkat)- Derrick (Menara Bor) Substructure (Tempat Berdirinya Menara Bor)Derrick substructure menyediakan ruang vertikal untuk mencabut dan memasang pipa dari dan kedalam sumur dan perlengkapan bawah permukaan lainnya dari dan ke luar sumur- Drawwork Rumah gulungan drilling line yaitu kabel untuk mengangkat dan menurunkan katrol (travelling block) dan beban-bebanmya) Pusat pengontrolan darimana driller menjalankan pemboran, karena terdiri dari alat-lat seperti rem penahan, peralatan untuk menghidupkan dan mematikan mesin dll.- Block & tackle terdiri dari crown block, travelling block, drilling line Crown block: katrol yang diam Travelling block: katrol yang dapat naik turun Drilling line: menghubungkan Crown block dan Travelling block:

Bagian - Bagian Pemboran Sumur

Circulating System (Sistem Sirkulasi) Lumpur pemboran disirkulasikan melalui drill pipe dan diteruskan ke pahat bor. Melalui lubang pada pahat bor (nozzles) lumpur pemboran akan keluar ke anulus dan mengangkat serpih batuan (cutting) ke permukaan dan membawanya ke screen shaker (saringan).

Rotating System (Sistem Pemutar) Mentransmisikan tenaga putaran dari meja putar (rotary table) ke drilling string melalui kelly.Fungsi lain dari rotary table adalah menahan berat pipa pada saat penyambungan dan penarikan pipa.Rotating system terdiri dari swivel, kelly, rotary drive, rotary table, drillpipe, drill collar dan bit.Indikasi ditembusnya rekahan: Terjadi lost of circulation Terjadi peningkatan kandungan Klorida didalam fluida pemboran

Blow Out Prevention (BOP) System (Pencegah Semburan Liar) Blowout preventer system digunakan untuk mencegah aliran fluida formasi yang tidak terkendali dari lubang bor

Power System Merupakan sistem penyuplai tenaga listrik ke berbagai macam peralatan pada pemboran sumur.

Penerapan PLTP Energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di Italy sejak tahun 1913 dan di New Zealand sejak tahun 1958. Pemanfaatan energi panas bumi untuk sektor non-listrik (direct use) telah berlangsung di Iceland sekitar 70 tahun.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB) di Jepang

Saat ini energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di 24 Negara, termasuk di Indonesia, yaitu sejak tahun 1983.

PLTPB Kamojang, Indonesia

Disamping itu fluida panas bumi juga dimanfaatkan untuk sektor non-listrik di 72 negara, antara lain untuk pemanasan ruangan, pemanasan air, pemanasan rumah kaca, pengeringan hasil produk pertanian, pemanasan tanah, pengeringan kayu dan kertas.

Potensi PLTPB di Indonesia Di Indonesia terdapat potensi lokasi sebanyak 257 lokasi yang dapat menghasilkan daya sebesar 28,5 GW (40 % potensi dunia), yang dimanfaatkan baru 4 %. Pengembangan listrik panas bumi saat ini baru mencapai 3,967 MW. Pada tahun 2014 memerlukan investasi sebesar US $ 12 Milyar. Rencana PLTP 12.000 MW sampai tahun 2025 Pertumbuhan konsumsi energi rata-rata 7 % /th masih didominasi energi fosil.

Keunggulan dan KerugianKeunggulanSeperti diketahui, energi panas bumi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan sumber energi terbarukan yang lain, diantaranya: Area yang diperlukan lebih kecil sehingga hemat ruang dan pengaruh dampak visual yang minimal Sumber daya bersifat terbarukan dan berkelanjutan. Mampu berproduksi secara terus menerus selama 24 jam. Energi yang dihasilkan stabil dan kontinu. Dipakai sebagai (base load power). Tingkat ketersediaan (availability) yang sangat tinggi yaitu diatas 95%. Namun demikian, pemulihan energi (energy recovery) panas bumi memakan waktu yang relatif lama yaitu hingga beberapa ratus tahun. Secara teknis-ekonomis, suatu lokasi sumber panas bumi mampu menyediakan energi untuk jangka waktu antara 30-50 tahun, sebelum ditemukan lokasi pengganti yang baru. Penghematan bahan bakar fosil Dapat dimanfaatkan ditempat (on the spot) Teknologi produksinya relatif sederhana

KerugianPotensi panas bumi terdapat di kawasan pegunungan yang biasanya dijadikan kawasan konservasi sebagai hutan lindung. Dengan adanya kegiatan eksplorasi dan eksploitasi sumber-sumber panas bumi di kawasan tersebut dapat mengganggu daerah konservasi tersebut. Serta kemungkinan terjadi pencemaran air tanah oleh kontaminan yang terbawa naik fluida panas bumi.