7/30/2019 TTL TUGAS 1

1/21

MACAM DAN JENIS PUSAT TENAGA LISTRIK

Siklus Energi Mesin TenagaEnergi sebagai suatu arus panas dapat berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, radiasi surya,

atau reaksi nuklir.Energi berupa panas dapat dikonversikan menjadi energi mekanikal yang

menggerakkan sebuah piston atau memutar sebuah generator, sehingga menjadi kerja.Pusat-pusat tenaga listrik mengubah energi panas menjadi energi mekanikal dan energi listrik melalui

suatu siklus konversi energi. Suatu siklus panas menerima sejumlah energi panas pada suatu

suhu tertentu, dan mengubah sebagian energi panas itu menjadi kerja atau energi bermanfaat, dan

membuang atau meneruskan yang selebihnya kepada lingkungan atau penerima panas itusebagai energi kerugian pada suhu yang lebih rendah.

Siklus Carnot ini merupakan jumlah energi panas pada suhu T1 yang diterima oleh medium kerja

pada suhu T2 dan berupa energi yang bermanfaat. suatu siklus ideal, yang dalam keadaannyata tidak akan dijumpai. Efesiensi termal mesin menurut siklus Carnot ini adalah sebesar:

= T1 T2/T1 = 1T2/ T1dimana:

T1 = Suhu sumber energi, (K), danT2 = Suhu penerima energi, (K).

Suhu T1 bukanlah merupakan besaran yang konstan, melainkan merupakan lengkungan yang

tidak rata.Sedangkan suhu T2 naik dan jumlah energi terbuang.Misalkan sebuah pusat listriktenaga uap.Agar efisiensi menjadi setinggi mungkin, rasio T2/ T1 perlu sekecil mungkin.Suhu

T2 adalah suhu lingkungan, misalnya 30C, atau 303K.suhu T1 adalah suhu uap, misalnya

565C, atau 838K. Efesiensi mesin dengan demikian menjadi 1 303/838 = 10,638 atau63,8%. Meningkatkan efisiensi akan sukar, karena suhu lingkungan (T2) adalah fakta, sedangkan

menaikkan suhu uap (T1) terbentur pada daya tahan material.

Dalam suatu siklus energi perlu berbagai faktor dipertimbangkan, misalnya jenis sumber energiyang dipakai untuk proses pembakaran, reaksi nuklir, atau radiasi surya. Penting juga

diperhatikan bahan siklus yang dimanfaatkan, yaitu uap atau gas. Juga mesin yang dimanfaatkan

untuk proses ini, misalnya boiler uap, atau motor diesel. Serta juga medium, atau penerima panas

dengan suhu yang rendah.Secara umum dapat dikatakan, bahwa daya guna atau efisiensi yang terjadi dalam proses

konversi energi dapat dirumuskan sebagai berikut:

= Energi yang bermanfaat/Energi yang dipakaiselanjutnya akan dikemukakan beberapa jenis pusat tenaga listrik terpenting, yaitu pusat listrik

tenaga uap, pusat listrik tenaga gas, pusat listrik tenaga diesel, pusat listrik tenaga air, pusat

listrik tenaga panas bumi, dan pusat listrik tenaga nuklir.

1.PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)

Air Air adalah sumber daya alam yang merupakan energi primer potensial untuk Pusat ListrikTenaga Air (PLTA), dengan jumlah cukup besar di Indonesia. Potensi tenaga air tersebut

tersebar di seluruh Indonesia.Dengan pemanfaatan air sebagai energi primer, terjadi

penghematan penggunaan bahan bakar minyak.Selain itu, PLTA juga memiliki keuntungan bagi

pengembangan pariwisata, perikanan dan pertanian.Pada dasarnya, energi listrik yang dihasilkandari air, sangat tergantung pada volume aliran dan tingginya air yang dijatuhkan.Sumber air

potensial didapat dari hasil pembelokkan arah arus air sungai di daerah pegunungan tinggi oleh

7/30/2019 TTL TUGAS 1

2/21

sebuah bendungan/waduk yang memotong arah aliran sungai dan mengubah arah arus menuju

PLTA. Dari cara membendung air, PLTA terbagi atas 2 jenis, yaitu:

PLTA Run-Off River (Memotong Aliran Sungai) dan PLTA Kolam Tando.Ilustrasi siklusperubahan wujud energi pada PLTA:Kedua PLTA tersebut memiliki kesamaan, yaitu

membendung aliran air sungai dan mengubah arahnya ke PLTA. Bedanya, pada PLTA KolamTando sebelum aliran air sampai ke PLTA, debit air ditampung dalam suatu kolam yang biasa

disebut kolam tando. Sedangkan pada PLTA Run-Off River tidak. Kolam Tando ini berguna

menjadi sumber cadangan air, ketika debit air sungai menurun akibat musim kemarau yang

panjang.Memang dari segi biaya pembangunan, PLTA Run-Off River akan menelan biaya yanglebih rendah daripada PLTA Kolam Tando karena PLTA Kolam Tando memerlukan waduk yang

besar dan daerah genangan yang luas. Tetapi jika terdapat sungai yang mengalir

keluar dari sebuah danau, danau ini dapat dipergunakan sebagai kolam tando alami, seperti pada

PLTA Asahan di Danau Toba, Sumatra Utara.Air yang terbendung dalam waduk akan dialirkan

melalui saluran/terowongan tertutup/pipa pesat sampai ke turbin, dengan melalui katuppengaman di Intake dan katup pengatur turbin sebelum turbin. Pada saluran pipa pesat terdapat

tabung peredam (surge tank), yang berfungsi sebagai pengaman tekanan yang tiba-tiba naik, saatkatup pengatur ditutup.Air mengenai sudu-sudu turbin yang merubah energi potensial air

menjadi energi gerak/mekanik yang memutar roda turbin, yang pada gilirannya generator akan

merubah energi gerak/mekanik tersebut menjadi energi listrik. Katup pengatur turbin akanmengatur banyaknya air yang akan dialirkan ke sudu-sudu turbin sesuai kebutuhan energi listrik

yang akan dibangkitkan pada putaran turbin yang tertentu. Putaran turbin yang terlalu cepat

dapat menimbulkan kerusakan pada turbin dan generator, dimana hal ini dapat terjadi pada saatbeban listrik tiba-tiba lepas/ hilang.Untuk mengatasi putaran yang berlebihan maka katup

pengatur turbin harus segera ditutup. Katup pengatur turbin yang tiba-tiba menutup akan

mengakibatkan terjadinya goncangan tekanan arus balik air ke pipa pesat, dimana goncangan inidiredam dalam tabung peredam.

Berikut ini merupakan penjelasan singkat mengenai pembangkit listrik tenaga air sertakeberadaan potensi energi air yang masih belum digunakan.Beberapa catatan sejarah

mengatakan bahwa penggunaan kincir air untuk pertanian, pompa dan fungsi lainnya telah ada

sejak 300 SM di Yunani, meskipun peralatan-peralatan tersebut kemungkinan telah digunakanjauh sebelum masa itu.

http://3.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40xVAUDO7I/AAAAAAAAACM/j3279n08M0s/s1600-h/PLTA.JPG

7/30/2019 TTL TUGAS 1

3/21

Pada masa-masa antara jaman tersebut hingga revolusi industri, aliran air dan angin merupakan

sumber energi mekanik yang dapat digunakan selain energi yang dibangkitkan dari tenagahewan. Perkembangan penggunaan energi dari air yang mengalir kemudian berkembang secara

berkelanjutan sebagaimana dicontohkan pada desain tenaga air yang menakjubkan pada tahun

1600-an untuk istana Versailles dibagian luar Paris, Prancis.

Sistem tersebut memiliki kapasitas yang sepadan dengan 56 kW energi listrik. Sistem tenaga airmengubah energi dari air yang mengalir menjadi energi mekanik dan kemudian biasanya

menjadi energi listrik. Air mengalir melalui kanal (penstock) melewati kincir air atau turbin

dimana air akan menabrak sudu-sudu yang menyebabkan kincir air ataupun turbin berputar.Ketika digunakan untuk membangkitkan energi listrik, perputaran turbin menyebabkan

perputaran poros rotor pada generator. Energi yang dibangkitkan dapat digunakan secara

langsung, disimpan dalam baterai ataupun digunakan untuk memperbaiki kualitas listrik padajaringan.

Di Indonesia terdapat banyak sekali potensi air yang masih belum dimanfaatkan. Seperti sungai-

sungai besar maupun kecil yang terdapat di berbagai daerah. Hal ini merupakan peluang yang

bagus untuk pengembangan energi listrik di daerah khususnya daerah yang belum terjangkauenergi listrik. Pengembangan dapat dilakukan dalam bentuk mikrohidro ataupun pikohidro yang

biayanya relatif kecil. Proyek ini dapat dilakukan secara mandiri, seperti yang telah dilakukanoleh tim PALAPAHME ITB di kampung Cilutung dan Awilega, desa Jayamukti kabupaten

Garut, Jawa Barat.

Sumber daya Energi AirSebuah Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) mengubah energi dari air yang bergerak menjadi energi

listrik dengan memepergunakan sebuah turbin air yang terpasang pada generator listrik.

Sebagaimana diketahui dari ilmu fisiska, setiap benda, dan juga air, yang berada diataspermukaan bumi, memiliki energi potensial yang berbentuk rumus berikut:

E = m.g.H

Dimana:

E = Energi potensial,m = Massa,

g = percepatan gravitasi,

h = tinggi relatif terhadap permukaan bumi.Dari rumus diatas dapat dijabarkan:

dE = dm.g.H

Bilamana dE merupakan elemen energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dan melalui jaraktinggi H. bilamana Q didefinisikan sebagai debit air, dapat ditulis:

Q = dm/dtDimana:

Q = debit air,dm= elemen massa air,

dt = elemen waktu.

Maka dapat dirumuskan:

P = dE/dt = (dm/dt).H = Q.g.HAtau

P = Q.g.H

7/30/2019 TTL TUGAS 1

4/21

Dengan memperhitungkan adanya suatu efisiensi sistem dapat ditulis:

P = .g.Q.HDengan:

P = daya,

= efisiensi sitem,

g = gravitasi,H= tinggi terjun, dan

Q = debit air.

Guna keperluan estimasi pertama secara kasar mengenai daya yang terdapat pada misalnya,suatu air terjun, dapat dipergunakan rumus sederhana sebagai:

P = f.Q.H

Dengan:P = daya (kW);

F = suatu factor (antara 0,7 dan 0,8);

Q = debit air (m3/detik), dan

H = tinggi terjun (m).

Komponen-komponen Utama PLTA

PLTA Pompa

Siklus membangkit-memompa dapat terjadi satu atau dua kali sehari.Generator untuk PLTA

pompa biasanya memiliki daya antara 50 hingga 500 MW. Arah putaran sebagai generator dan

motor adalah terbalik. Start sebuah motor sinkron merupakan beban besar pada sistem transmisi,dan cara-cara khusus harus dipakai untuk mulai menjalankannya.

2.PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)

Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari

uap untuk menghasilkan energi listrik. Bentuk utama pembangkit listrik jenis ini adalah

Generator yang di hubungkan ke turbin dimana untuk memutar turbin diperlukan energi kinetikdari uap panas atau kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan

bakar terutama batu-bara dan minyak bakar serta MFO untuk start awal.

Kemudian turbinnya bisa melakukan pemanasan ulang dan arus ganda dan pendingingeneratornya masih menggunakan hidrogen. PLTU yang pertama kali beroperasi di Indonesia

yaitu pada tahun 1962 dengan kapasitas 25 MW, suhu 500 C, tekanan 65 Kg/cm2, boiler masih

menggunakan pipa biasa dan pendingin generator dilakukan dengan udara. Kemajuan padaPLTU yang pertama adalah boiler sudah dilengkapi pipa dinding dan pendingin generator

dilakukan dengan hidrogen, namun kapasitasnya masih 25 MW.

Bila dayanya ditingkatkan dari 100 - 200 MW, maka boilernya harus dilengkapi super hiter,

ekonomizer dan tungku tekanan. Hanya saja untuk kapasitas 200 MW uap yang dihasilkanmempunyai tekanan 131,5 Kg/cm2 dan suhu 540 C dan bahan bakarnya masih menggunakan

minyak bumi. Ketika kapasitas PLTU sudah mencapai 400 MW maka bahan bakarnya sudah

tidak menggunakan minyak bumi lagi melainkan batu bara.

Batu bara yang dipakai secara garis besar dibagi menjadi dua bagian yaitu batu bara berkualitastinggi dan batu bara berkualitas rendah. Bila batu bara yang dipakai kualitasnya baik maka akan

sedikit sekali menghasilkan unsur berbahaya, sehingga tidak begitu mencemari lingkungan.

7/30/2019 TTL TUGAS 1

5/21

Sedang bila batu bara yang dipakai mutunya rendah maka akan banyak menghasilkan unsur

berbahaya seperti Sulfur, Nitrogen dan Sodium. Apalagi bila pembakarannya tidak sempurnamaka akan dihasilkan pula unsur beracun seperti CO, akibatnya daya guna menjadi rendah.

PLTU batu bara di Indonesia yang pertama kali dibangun adalah di Suryalaya pada tahun1984

dengan kapasitas terpasang 4 x 400 MW. Kemudian PLTU Bukit Asam dengan kapasitas 2 x 65

MW pada tahun 1987. Dan pada tahun 1993-an beroperasi pula PLTU Paiton 1 dan 2 masing-masing dengan kapasitas 400 MW. Kemudian PLTU Suryalaya akan dikembangkan dari unit 5 -

7 dengan kapasitas 600 MW/unit. PLTU batu bara pada tahun 1994 kapasitasnya sudah

mencapai 2.130 MW (16% dari total daya terpasang). Pada tahun 2003 kapasitasnyadiperkirakan sekitar 12.100 MW (37%), tahun 2008/09 mencapai 24.570 MW (48%) dan pada

tahun 2020 sekitar 46.000 MW. Sementara itu pemakaian batu bara pada tahun 1995 tercatat

bahwa untuk menghasilkan energi listrik sebsar 17,3 Twh dibutuhkan batu bara sebanyak 7,5juta ton. Dan pada tahun 2005 pemakaian batu bara diperkirakan mencapai 45,2 juta ton dengan

energi listrik yang dihasilkan mencapai 104 Twh.

Uap Uap yang terjadi dari hasil pemanasan boiler/ketel uap pada Pusat Listrik Tenaga Uap

(PLTU) digunakan untuk memutar turbin yang kemudian oleh generator diubah menjadi energi

listrik.Energi primer yang digunakan oleh PLTU adalah bahan bakar yang dapat berwujud padat,cair maupun gas.Batubara adalah wujud padat bahan bakar dan minyak merupakan wujud

cairnya.Terkadang dalam satu PLTU dapat digunakan beberapa macam bahan bakar.PLTUmenggunakan siklus uap dan air dalam pembangkitannya.Mula-mula air dipompakan ke dalam

pipa air yang mengelilingi ruang bakar ketel.Lalu bahan bakar dan udara yang sudah tercampur

disemprotkan ke dalam ruang bakar dan dinyalakan, sehingga terjadi pembakaran yang

mengubah bahan bakar menjadi energi panas/ kalor. Udara untuk pembakaran yang dihasilkankipas tekan/force draf fan akan dipanasi dahulu oleh pemanas udara/heater. Setelah itu, energi

panas akan dialirkan ke dalam air di pipa melalui proses radiasi, konduksi dan konveksi,

sehingga air berubah menjadi uap bertekanan tinggi. Drum ketel akan berisi air di bagian bawahdan uap di bagian atasnya. Gas sisa setelah dialirkan ke air masih memiliki cukup banyak energi

panas, tidak dibuang begitu saja melalui cerobong, tetapi akan digunakan kembali untuk

memanasi Pemanas Lanjut ( Super Heater), Pemanas Ulang (Reheater), Economizer danPemanas Udara.Dari drum ketel, uap akan dialirkan menuju turbin uap. Pada PLTU besar (di

atas 150 MW), turbin yang digunakan ada 3 jenis yaitu turbin tekanan tinggi, menengah dan

rendah. Sebelum ke turbin uap tekanan tinggi, uap dari ketel akan dialirkan menuju PemanasLanjut, hingga uap akan mengalami kenaikan suhu dan menjadi kering.

Setelah keluar dari turbin tekanan tinggi, uap akan masuk ke dalam Pemanas Ulang yang akanmenaikkan suhu uap sekali lagi dengan proses yang sama seperti di Pemanas Lanjut. Selanjutnya

http://4.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40xovJel3I/AAAAAAAAACU/akVPaPw4uN4/s1600-h/pltu.JPG

7/30/2019 TTL TUGAS 1

6/21

uap baru akan dialirkan ke dalam turbin tekanan menengah dan langsung dialirkan kembali ke

turbin tekanan rendah. Energi gerak yang dihasilkan turbin tekanan tinggi, menengah dan rendahinilah yang akan diubah wujudnya dalam generator menjadi energi listrik.Dari turbin tekanan

rendah uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan menjadi air kembali. Pada kondensor

diperlukan air pendingin dalam jumlah besar.Inilah yang menyebabkan banyak PLTU dibangun

di daerah pantai atau sungai.Jika jumlah air pendingin tidak mencukupi, maka dapat digunakancooling tower yang mempunyai siklus tertutup. Air dari kondensor dipompa ke tangki

air/deareator untuk mendapat tambahan air akibat kebocoran dan juga diolah agar memenuhi

mutu air ketel berkandungan NaCl, Cl,O2 dan derajat keasaman (pH). Setelah itu, air akanmelalui Economizer untuk kembali dipanaskan dari energi gas sisa dan dipompakan kembali ke

dalam ketel.

Siklus Rankine, atau siklus tenaga uap, merupakan siklus teoritis paling sederhana yangmempergunakan uap sebagai medium kerja sebagaimana dipergunakan pada sebuah pusat listrik

tenaga uap. Pada Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang terdiri atas komponen-komponen

terpenting yaitu: boiler, turbin uap, dan kondensor. Jumlah energi masuk sebagai bahan bakar

melalui boiler adalah Em, sedangkan energy efektif yang tersedia pada poros turbin adalah

energy kerja Ek.energy yang terbuang melalui kondensor adalah sebesar Eb. denganmenganggap semua kerugian lainnya termasuk Eb, maka dapat dikatakan bahwa:

Em = Ek + EbSedangkan untuk efisiensi kerja dapat ditulis:

= Ek/Em = Em - Eb/Em

Komponen-komponen Utama PLTUStruktur dasar dan komponen-komponen utama sebuah pusat listrik tenaga uap (PLTU). Sebuah

boiler bekerja sebagai tungku, memindahkan panas berasal dari bahan bakar yang membakar

kepada barisan-barisan pipa air yang mengelilingi api. Air harus senantiasa berada dalamkeadaan mengalir walaupun dilakukan dengan pompa.

Sebuah drum berisi air dan uap bertekanan dan suhu tinggi menghasilkan uap yang diperlikan

turbin. Drum itu juga menerima air pengisi yang diterima dari kondensor. uap mengalir ke turbin

tekanan tinggi setelah melewati superhiter guna meningkatkan suhu kira-kira 200C. dengandemikian uap juga menjadi kering dan efesiensi seluruh PLTU meningkat.

Turbin tekanan tinggi mengubah energi termal menjadi energi mekanikal dengan

mengembangnya uap yang melewati sudu-sudu turbin.Uap dengan demikian menurun baiktekanan maupun suhunya, agar meningkatkan efesiensi termal dan menghindari terjadinya

kondensasi terlampau dini, uap dilewatkan sebuah pemanas ulang, yang juga terdiri atas barisan-

barisan pipa yang dipanaskan.Uap yang meninggalkan pemanas ulang dialirkan ke turbin tekanan menengah.Turbin ini

ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi, karena dengan menurunnya tekanan uap

volume menjadi naik.Uap kemudian dialirkan ke turbin tekanan rendah, yang memiliki ukuran

lebih besar.Uap lalu dialirkan ke dalam kondensor.Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin, sehingga terjadi

kondensasi.Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau danau terdekat. Proses

kondensasi uap menyebabkan terjadinya pakem yang diperlukan guna meningkatkan efisiensi

turbin. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa ke sebuah pemanas awal sebelumdikembalikan ke drum boiler.Pemanas awal memperoleh panas dari uap yang diambil dari turbin

tekanan tinggi.Menurut berbagai studi yang dilakukan, hal demikian meningkatkan efisiensi

7/30/2019 TTL TUGAS 1

7/21

keseluruhan PLTU.

PLTU dengan Pembakaran Lapisan MengambangSebagian besar dari batu bara yang terdapat dibumi memiliki kadar belerang yang tinggi,

sehingga tidak dapat dimanfaatkan begitu saja. Suatu teknologi yang belum lama berselang

dikembangkan berhasil mengatasi masalah itu, yaitu dengan mempergunakan proses pembakaranlapisan mengambang (fluidized bed combustion). Teknologi ini juga akan bermanfaat sekali bagi

Indonesia, karena sebagian batu bara yang terdapat di Indonesia memiliki kadar belerang yang

agak tinggi. Perlu dikemukakan, bahwa teknologi ini sudah mencapai taraf kematangan penuhdan mulai terdapat dipasaran komersial.

PLTU lapisan mengambang ini disebut jenis atmosferik, karena tekanan udara didalam tungku

adalah sama dengan diudara luar. Terdapat pula desain boiler lapisan mengambang dengan udara

didalam tungku yang bertekanan lebih tinggi dari udara luar.Boiler kemudian mempergunakan

tungku lapisan mengambang bertekanan.Boiler ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi dari yangatmosferik.

PLTU dengan Alat PenggasSalah satu teknologi batu bara bersih lain adalah dengan terlebih dulu mengubah batu baramenjadi gas metan, yaitu CH4. Gas metan itu dipakai sebagai bahan bakar bagi PLTU. Untuk

dapat mengubah batu bara (karbon, C) menjadi metan (CH4), perlu ditambah unsur hydrogen

(H). Unsur hydrogen jarang ditemukan secara tersendiri dialam, akan tetapi terdapat secaramelimpah pada air (H2O).

3.PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)

Gas Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada pusat listrik tenaga gas (PLTG) akan

menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadi energi 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, mulamula udara dimasukkan dalam kompresor dengan

melalui air filter/penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk dalam kompresor

tersebut.Pada kompresor tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan keruang bakar untuk dibakar bersama bahan bakar.Di sini, penggunaan bahan bakar menentukan

apakah bisa langsung dibakar dengan udara atau tidak.Jika menggunakan BBG, gas bisa

http://2.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40yqFQiFhI/AAAAAAAAACk/YRycEMholtY/s1600-h/pltgu.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40yTIGgD6I/AAAAAAAAACc/XAwu9nua2qs/s1600-h/pltg.JPGhttp://2.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40yqFQiFhI/AAAAAAAAACk/YRycEMholtY/s1600-h/pltgu.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40yTIGgD6I/AAAAAAAAACc/XAwu9nua2qs/s1600-h/pltg.JPG

7/30/2019 TTL TUGAS 1

8/21

langsung dicampur dengan udara untuk dibakar. Tapi jika menggunakan BBM, harus dilakukan

proses pengabutan dahulu pada burner baru dicampur udara dan dibakar. Pembakaran bahanbakar dan udara ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi

(enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy gas diubah oleh turbin menjadi

energi gerak yang memutar generator untuk menghasilkan listrik.Setelah melalui turbin sisa gas

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

lubang pada turbin. Untuk mencegah korosi turbin akibat gas bersuhu tinggi ini, maka bahan

bakar yang digunakan tidak boleh mengandung logam Potasium, Vanadium dan Sodium yangmelampaui 1 part per mill (ppm).

Turbin gas bekerja atau dasar prinsip siklus tenaga gas Brayton atau Joule yang merupakan suatustandar siklus udara. Proses-proses yang terjadi terdiri dari:

12 Kompresi isentropik,

23 Penambahan energy pada tekanan konstan,

34 Pengembangan isentropik,

45 Pembuangan panas pada tekanan konstan.Efisiensi termal untuk siklus ini yang ideal adalah:

= Q1 2Q41/Q12 = 11/(V2/V1)k1dimana:

Q12 = Energi yang ditambahkan pada keadaan 12

Q41 = Energi yang dibuang pada keadaan 41

V2/V1= Rasio kompresiK = Rasio panas spesifik = 1, 31, 4 untuk udara sebagai medium standar.

Sebuah turbin gas pada umumnya memiliki suatu tingkat efisiensi yang rendah, pemakaianbahan bakarnya tinggi dan gas buang yang meninggalkan turbin masih memiliki suhu yang

tinggi sekali.Oleh sebab itu pemakaian spesifik bahan bakar turbin gas adalah tinggi, dan sebuah

PLTG karenanya sering dipakai khusus sebagai pusat tenaga listrik beban puncak.

Siklus Turbin Gas RegeneratifEfisiensi turbin gas dapat ditingkatkan dengan memanfaatkan gas buang yang meninggalkanturbin dan masih memiliki suhu tinggi untuk memanaskan udara sebelum dimasukkan kedalam

ruang pembakaran.Hal itu dilakukan dengan sebuah pemanas udara.PLTG pada umumnya masih

memiliki efisiensi yang rendah.

Siklus KombinasiSuatu kombinasi antara PLTG dan PLTU, pusat tenaga listrik ini juga disebut Pusat ListrikTenaga Gas Uap (PLTGU).Gas buang yang meninggalkan turbin gas mempunyai suhu yang

masih tinggi, sehingga memiliki jumlah energy yang cukup besar.Suhu yang tinggi ini

dimanfaatkan dengan memasukkannya kedalam boiler untuk memproduksi uap bagi turbin uap.

4.PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap)

7/30/2019 TTL TUGAS 1

9/21

Gas dan Uap Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) merupakan kombinasi antara PLTGdan PLTU. Gas buang PLTG bersuhu tinggi akan dimanfaatkan kembali sebagai pemanas uap di

ketel penghasil uap bertekanan tinggi. Ketel uap PLTU yang memanfaatkan gas buang PLTG

dikenal dengan sebutan Heat Recovery Steam Generator (HRSG). Umumnya 1 blok PLTGU

terdiri dari 3 unit PLTG, 3 unit HRSG dan 1 unit PLTU. Daya listrik yang dihasilkan unit PLTUsebesar 50% dari daya unit PLTG, karena daya turbin uap unit PLTU tergantung dari banyaknya

gas buang unit PLTG. Dalam pengoperasian PLTGU, daya PLTG yang diatur dan daya PLTU

akan mengikuti saja. PLTGU merupakan pembangkit yang paling efisien dalam penggunaanbahan bakarnya.Secara umum HRSG tersebut adalah pengganti boiler pada PLTU, yang bekerja

untuk menghasilkan uap. Setelah uap dalam ketel cukup banyak, uap tersebut akan dialirkan ke

turbin uap dan memutar generator untuk menghasilkan daya listrik. Dan efisiensi PLTGU lebihbaik dari pusat listrik termal lainnya mengingat listrik yang dihasilkan merupakan penjumlahan

yang dihasilkan PLTG ditambah PLTU tanpa bahan bakar.

Dalam keadaan simple cycle turbin gas atau biasa dikenal Gas Turbin Generator (GTG)

bekerja sendiri sehingga tidak ada pemanfaatan kembali sisa energi dari gas panas yangterbuang. PLTG merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga gas dan uap. jadi

disini sudah jelas ada dua mode pembangkitan. yaitu pembangkitan dengan turbin gas danpembangkitan dengan turbin uap. turbin gas lebih dikenal dengan istilah GTG (Gas Turbin

Generator) sedangkan turbin uap dikenal dengan STG(Steam Turbin Generator), tidak hanya itu

saja, terdapat juga bagian yang namanya HRSG (Heat Recovery Steam Generator).Untuk GTG,

Gas yang digunakan bukanlah gas alam , melainkan gas hasil pembakaran bahan bakar HighSpeed Diesel (HSD) dan Marine Fuel Oil (MFO) sehingga menghasilkan emisi sisa pembakaran.

Emisi ini diolah sedemikian rupa sehingga kadar zat berbahayanya tidak melebihi standar yang

ditetapkan pemerintah.Bahan bakar ini disuplai ke tangki-tangki penampungan bahan bakar melalui pipa bawah laut.

Turbin gas ini dapat dioperasikan dalam dua mode, yaitu konfigurasi simple cyle dan konfigurasi

combined cycle. Gas buang langsung di alirkan ke atmosfir. Pada keadaan combined cycle pada

umumnya terdiri dari beberapa turbin gas dimana energi sisa pada gas buangnya akandimanfaatkan kembali untuk pemanasan air di Heat Recovery Steam Generator (HRSG) untuk

menghasilkan uap yang akan digunakan untuk pembangkitan turbin uap atau Steam Turbin

Generator (STG).

Pada dasarnya sistem pengoperasian simple cycle bukanlah sebuah sistem yang hanya terdiri

dari compressor, combustor, turbin dan generator. Semua sistem pembangkitan sudah didesainuntuk keadaan combined cycle. Hanya saja terdapat diverter damper box untuk mengatur apakah

gas sisa hasil pembangkitan di STG akan dikirim ke HRSG untuk digunakan kembali atau

langsung dibuang ke atmosfir melalui cerobong asap (stack). Dalam keadaan symple cycle ,

hubungan ke HRSG ditutup sehingga gas langsung dibuang.

5.PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi)

Kekayaan alam Indonesia memang melimpah ruah, dari mulai sumber daya alam sampai

sumber daya mineral semua tersedia. Sumber daya mineral yang melimpah di negara tercinta ini

7/30/2019 TTL TUGAS 1

10/21

antara lain emas, tembaga, platina, nikel, timah, batu bara, migas, dan panas bumi. Panas bumi

(geothermal) adalah salah satu kekayaan sumber daya mineral yang belum banyak dimanfaatkan.

Saat ini panas bumi (geothermal) mulai menjadi perhatian dunia karena energi yang dihasilkan

dapat dikonversi menjadi energi listrik, selain bebas polusi. Beberapa pembangkit listrik

bertenaga panas bumi telah terpasang di manca negara seperti di Amerika Serikat, Inggris,Perancis, Italia, Swedia, Swiss, Jerman, Selandia Baru, Australia, dan Jepang. Amerika saat ini

bahkan sedang sibuk dengan riset besar mereka di bidang geothermal dengan nama EnhancedGeothermal Systems (EGS). EGS diprakarsai oleh US Department of Energy (DOE) dan bekerja

sama dengan beberapa universitas seperti MIT, Southern Methodist University, dan University

of Utah. Proyek ini merupakan program jangka panjang dimana pada 2050 geothermal meru-pakan sumber utama tenaga listrik Amerika Serikat. Program EGS bertujuan untuk

meningkatkan sumber daya geothermal, menciptakan teknologi ter-baik dan ekonomis,

memperpanjang life time sumur-sumur produksi, ekspansi sumber daya, menekan harga listrik

geothermal menjadi seekono-mis mungkin, dan keunggulan lingkungan hidup.

Selain sebagai pemanas, panas bumi ternyata dapat juga mengha-silkan tenaga listrik. Air panasalam bila bercampur dengan udara karena terjadi fraktur atau retakan maka selain air panas akankeluar juga uap panas (steam). Air panas dan steam inilah yang kemudian dimanfaatkan sebagai

sumber pembangkit tenaga listrik. Agar panas bumi (geothermal) tersebut bisa dikonversi

menjadi ener-gi listrik tentu diperlukan pembangkit (power plants).

Reservoir panas bumi biasanya diklasifi-kasikan ke dalam dua golongan yaitu yang ber-suhu

rendah (low temperature) dengan suhu

7/30/2019 TTL TUGAS 1

11/21

Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Pada tipe ini uap panas (steam) lang-sung

diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Sisa panasyang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam reservoir melalui injection well.

Pembangkit tipe tertua ini pertama kali digunakan di Lardarello, Italia, pada 1904 dimana saat ini

masih berfungsi dengan baik. Di Amerika Serikat pun dry steam power masih digunakan seperti

yang ada di Geysers, California Utara.

Flash Steam Power Plants

Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750 C dapat

digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebutdialirkan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara

cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk meng-

aktifkan generator yang kemudian menghasil-kan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai masuk

kembali ke reservoir melalui injection well. Contoh dari Flash Steam Power Plants adalah Cal-Energy Navy I flash geothermal power plants di Coso Geothermal field, California, USA.

Binary Cycle Power Plants (BCPP)

BCPP menggunakan teknologi yang berbeda dengan kedua teknologi sebelumnya yaitu drysteam dan flash steam. Pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur produksi

(production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk memanaskanapa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid kemudian menjadi

panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi laludialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan genera-tor untuk menghasilkan

sumber daya listrik. Uap panas yang dihasilkan di heat exchanger inilah yang disebut sebagai

secondary (binary) fluid. Binary Cycle Power Plants ini sebetulnya merupakan sistem tertutup.

Jadi tidak ada yang dilepas ke atmosfer.

Keunggulan dari BCPP ialah dapat dioperasikan pada suhu ren-dah yaitu 90-1750C. Contohpene-rapan teknologi tipe BCPP ini ada di Mammoth Pacific Binary Geo-thermal Power Plants

di Casa Di-ablo geothermal field, USA. Diper-kirakan pembangkit listrik panas bumi BCPP akan

semakin banyak digunakan dimasa yang akan datang.Banyak sistem pembangkitan listrik dari fluida panas bumi yang telah diterapkan di lapangan,

diantaranya :a. Direct dry steam

b. Separated Steam

c. Single Flash Steam

d. Double Flash Steam

e. Multi Flash Steamf. Binary Cycle

g. Combined CyclePembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi cukup menjanjikan. Apalagi kalau diingatbahwa pemanfaatan energi panas bumi sebagai sumber penyedia tenaga listrik adalah termasuk

teknologi yang tidak menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan, suatu hal yang dewasa ini

sangat diperhatikan dalam setiap pembangunan dan pemanfaatan teknologi, agar alam masihdapat memberikan daya dukungnya bagi kehidupan umat manusia.

7/30/2019 TTL TUGAS 1

12/21

Bila pemanfaatan energi panas bumi dapat berkembang dengan baik, maka kota-kota di sekitar

daerah sumber energi panas bumi yang pada umumnya terletak di daerah pegunungan,kebutuhan tenaga listriknya dapat dipenuhi dari pusat listrik tenaga panas bumi.

Apabila masih terdapat sisa daya tenaga listrik dari pemanfaatan energi panas bumi, dapat

disalurkan ke daerah lain sehingga ikut mengurangi beban yang harus dibangkitkan oleh pusat

listrik tenaga uap, baik yang dibangkitkan oleh batubara maupun oleh tenaga diesel yangkeduanya menimbulkan pencemaran udara.

Sumber daya Energi MagmaPerkiraan, atau penilaian potensi panas bumi pada prisipnya mempergunakan data geologi,

geofisika, dan geokimia. Diantara rumus, atau metode yang sering dipakai, dapat disebut metodePerry, yang memberikan estimasi kasar secara empiris mengenai arus energi yang tersedia:

E = D x Dt x P

Dimana:

E = arus energi (kcal per detik);D = debit air panas (liter per detik);

Dt= perbedaan suhu permukaan air panas dan air dingin (C);P = panas jenis (kcal per kg).

Komponen-komponen Utama PLTPUap yang keluar dari sumur sering mengandung berbagai unsure kimia yang terlarut dan bahan-

bahan padat sehingga uap itu tidak begitu murni.Diantara pengotoran dapat disebut Fe, Cl, SiO2,CO2, H2S dan NH4 dan bahan-bahan padat berupa batuan kecil serta lumpur.Pengotoran-

pengotoran itu mengurangi efisiensi PLTP, merusak sudu-sudu turbin, dan mencemari

lingkungan.Cara mengurangi masalah itu dengan pembersihan uap (scrubbing), pembersihan

turbin, dan ekstraksi dari kondensor.Limbah cair diinjeki kembali ke bumi.

http://1.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40zUPHxeyI/AAAAAAAAAC0/Ijk4n5aocYA/s1600-h/pltd.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40zCXPrrUI/AAAAAAAAACs/BltMIlfMDYc/s1600-h/pltp.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40zUPHxeyI/AAAAAAAAAC0/Ijk4n5aocYA/s1600-h/pltd.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/_dqHIXRAdXss/S40zCXPrrUI/AAAAAAAAACs/BltMIlfMDYc/s1600-h/pltp.JPG

7/30/2019 TTL TUGAS 1

13/21

6.PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel)

Diesel Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) berbahan bakar BBM (solar), biasanya digunakan

untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru yang

terpencil atau untuk listrik pedesaan. Di dalam perkembangannya PLTD dapat juga

menggunakan bahan bakar gas (BBG).Mesin diesel ini menggunakan ruang bakar dimanaledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol

dirubah menjadi energi putar.Energi putar ini digunakan untuk memutar generator yang

merubahnya menjadi energi listrik.Untuk meningkatkan efisiensi udara yang dicampur denganbahan bakar dinaikkan tekanan dan temperaturnya dahulu pada turbo charger.turbo charger ini

digerakkan oleh gas buang hasil pembakaran dari ruang bakar. Mesin diesel terdiri dari 2 macam

mesin, yaitu mesin diesel 2 langkah dan 4 langkah.Perbedaannya terletak pada langkah penghasiltenaga dalam putaran toraknya. Pada mesin 2 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 2

langkah atau 1 kali putaran. Sedang pada mesin 4 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 4

langkah atau 2 putaran. Seharusnya mesin 2 langkah dapat menghasilkan daya 2 kali lebih besar

dari mesin 4 langkah, namun karena proses pembilasan ruang bakar silindernya tidak

sesempurna mesin 4 langkah, tenaga yang dihasilkan hanya sampai 1,8 kalinya saja. Ilustrasisiklus perubahan energi pada PLTD :Selain kedua jenis mesin di atas, mesin diesel yang

digunakan di PLTD ada yang berputaran tinggi (high speed) dengan bentuk yang lebih kompakatau berputaran rendah (low speed) dengan bentuk yang lebih besar.

Siklus Tenaga GasSebuah mesin yang dinamakan motor diesel, sesuai dengan nama dari pembuatnya, yaitu seorang

Jerman yang bernama Diesel. Efisiensi termal dari motor diesel adalah sebagai berikut:

= Q2 3Q34 Q5 - 1/Q23 + Q34 = 11/(V5/V2)k1dimana:

Q23 = Energi yang ditambahkan pada keadaan 23,Q34 = Energi yang ditambahkan pada keadaan 34,

Q51 = Energi yang dibuang pada keadaan 51,

V5 = Volume pada keadaan 5,

V2 = volume pada keadaan 2,K = Rasio panas spesifik = 1, 31, 4 untuk udara.

Komponen-komponen Utama PLTDSebuah listrik tenaga diesel (PLTD) mempergunakan metor diesel sebagai penggerak mula,

yaitu mesin yang berlandaskan siklus Otto.Bahan bakar yang dipakai pada umumnya adalahminyak diesel, yang biasanya disebut solar.Gas dapat juga dipakai. Daya yang dihasilkan oleh

kerja motor diesel tercantum pada rumus berikut:

P = D.V.i.n/350.b

Dimana:P = daya,

D= tekanan efektif,

V= volume langkah silinder,

i = putaran per menit, danb = 2 untuk mesin 4langkah; 1 untuk mesin 2langkah.

7/30/2019 TTL TUGAS 1

14/21

PLTD disebut sebagai pusat listrik beban runcing karena memiliki beberapa kelebihan-kelebihan

sebagai berikut :a. Dapat mengambil beban dengan cepat, sehingga dapat meratakan diagram beban dengan cepat.

b. Pada saat start putaran mesin dari 0 rpm sampain sinkron dengan jaringan membutuhkan waktu

yang relatif lebih cepat.

c. Ongkos pembangunannya lebih rendah jika dibandingkan dengan pembangkit listrik yang lain.biasanya pembangkit listrik jenis ini menggunakan bahan bakar minyak bumi.

Sistem pengerak yang digunakan berupa generator. Energi arus panas yang dihasilkan daripembakaran bahan bakar (minyak bumi), dapat diubah menjadi energi mekanikal yang dapat

menggerakkan atau memutar generator.

7. PLTN (Pusat Listrik Tenaga Nuklir)

Energi Nuklir

Bilamana terjadi fisi, atau dengan inti sebuah atom pecah menjadi dua, massa total dari dua

(pecahan) atom yang baru biasanya kurang dari massa atom semula. Bilamana trdapat kehilangamassa, akan terjadi pelepasan energi sesuai rumus Einstein yang berbunyi:

E = mcDimana:

E = energy yang dibebaskan;

m = massa yang hilang; dan

c = kecepatan cahaya dalam pakem.

Jenis-jenis PLTN:1. PLTN air mendidih (boiling water reactors, BWR) mempergunakan air biasa (H2O) sebagaimoderator, dan dengan demikian termasuk PLTN air biasa.

2. PLTN air tekana (pressurized water reactors, PWR) juga mempergunakan air biasa (H2O)

sebagai moderator maupun pendingin, sehingga termasuk kelompok reactor air biasa.

3. PLTN air berat (heavy water reactors, HWR) mempergunakan air berat (D2O, D = deuterium)sebagai moderator.

4. PLTN gas suhu tinggi (high temperature gas reactors) mempergunakan gas mulia seperti

helium atau karbondioksida sebagai pendingin, sedangkan sebagai moderator dipergunakangrafit.

5. PLTN pembiak cepat (fast breeder reactors, FBR) berada dari reactor-reaktor lainnya karena

dapat memperoleh lebih banyak energi dari bahan bakar yang dipakai.

Beberapa Teknologi Baru Pembangkit Tenaga ListrikAda dua jenis pusat tenaga listrik teknologi baru, yang sudah memili taraf kematangan yang

tinggi, yaitu teknologi magnetohidrodinamika (magneto hidrodynamics, MHD), dan teknologisel bahan bakar (fuel cells).

Menurut efek Faraday, suatu gradient tegangan dibangkitkan dalam suatu konduktor listrik yang

digerakkan secara tegak lurus melalui suatu medan magnet sebesar:

De/dx = v x BDimana:

de/dx = gradientegangan yang diinduksi (V/m),

7/30/2019 TTL TUGAS 1

15/21

v = kecepatan plasma (m/detik), dan

B = kuat medan magnet (Wb/m).

PLTN termasuk dalam pembangkit daya base load, yang dapat bekerja dengan baik ketika

daya keluarannya konstan (meskipun boiling water reactor dapat turun hingga setengah dayanyaketika malam hari). Daya yang dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga

1000 MWe. Unit baru yang sedang dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1200 MWe.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal di manapanas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.

Keuntungan dari PLTN ini dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah :

a. Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal), gas rumah kaca hanyadikeluarkan ketika generator diesel darurat dinyalakan dan sedikit menghasilkan gas.

b. Tidak mencemari udara

c. Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal)

d. Biaya bahan bakar rendahe. Ketersediaan bahan bakar melimpah

Selain memiliki keuntungan, PLTN juga memiliki kekurangan. Yaitu :

a. Resiko kecelakaan nuklirb. Limbah nuklir (limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan Tahun)

8.Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Indonesia, paling populer digunakan untuk

listrik pedesaan (terpencil), system seperti ini populer dengan sebutan SHS (Solar HomeSystem). SHS umumnya berupa system berskala kecil, dengan menggunakan modul

surya 50-100 Wp (Watt Peak) dan menghasilkan listrik harian sebesar 150-300 Wh.

Karena skalanya yang kecil, system DC (direct current) lebih disukai, untuk menghindari

losses dan self consumption akibat digunakannya inverter.

Karena sistemnya yang kecil dan dipasang secara desentralisasi (satu rumah satupembangkit,sehingga tidak memerlukan jaringan distribusi) SHS ideal digunakan untuklistrik di pedesaan

dimana jarak rumah satu dengan lainnya berjauhan, dan keperluanlistriknya relatif kecil, yakni

hanya untuk memenuhi kebutuhan dasar (lampu). Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) diIndonesia, paling populer digunakan untuk listrik pedesaan (terpencil), sistem ini populer dengan

sebutan SHS (Solar Home System).

SHS umumnya berupa sistem berskala kecil dengan menggunakan modul surya 50-100 Wp

(watt peak) dan menghasilkan listrik harian sebesar 150-300 Wh. Karena skalanya kecil, sistemDC (Direct Current) lebih disukai, untuk menghindari losses dan self consumption akibatdigunakannya inverter. Meskipun secara pengertian SHS dapat saja berupa system yang besar

(sejauh masih digunakan untuk listrik rumah), namun kebanyakan orang cenderung tidak

menggunakan istilah SHS untuk system yang menggunakan modul lebih besar dari 100Wp (atauproduksi energi harian >400Wh). Kecilnya listrik yang dapat disediakan oleh SHS (kecil

menurut definisi orang kota yang sering menggunakan listrik jauh diatas produksi SHS.

7/30/2019 TTL TUGAS 1

16/21

Kecilnya listrik yang dapat disediakan oleh SHS (kecil menurut definisi orang kota yang

sering menggunakan listrik jauh diatas produksi SHS, padahal bagi orang desa listriksejumlah itu sangat bermanfaat, karena dibandingkan lampu minyak tanah, yakni lampu

teplok/petromak), ditambah lagi dengan relatif sulitnya mencari peralatan elektronik rumah

tangga (TV, Radio/Tape dll) yang menggunakan system DC, membuat SHS tidak menarik

untuk penggunaan di desa-desa dekat kota atau di perkotaan, dimana kebutuhan listriksudah tidak melulu hanya untuk lampu penerangan.

Meskipun belum ada batasan yang jelas, PLTS yang menggunakan modul surya lebihdari 100Wp (Output energi >400Wh), dan oleh karenanya lebih memungkinkan digunakan

system AC (Alternating current; karena listrik yang dapat digunakan setelah dikurangi

losses dan self consumption inverter masih cukup memadai), dalam tulisan ini, termasukdalam kategori PLTS skala menengah-besar. PLTS pada skala ini umumnya tidak lagi

menggunakan system desentralisasi, tetapi menggunakan system sentralisasi ( dus

menggunakan jaringan distribusi), dan dikombinasikan dengan system pembangkit

lainnya.

Tulisan ini, akan mengkonsentrasikan diri pada pembahasan PLTS skala menengahbesar,

dengan menggunakan lebih dari satu pembangkit listrik, dengan kapasitasminimum 2.5 kW.

Di Indonesia, demand untuk system ini mulai terlihat meningkat sejak tahun 2000an

seiring dengan gencarnya kampanye energi hijau untuk perkotaan dan dicabutnya subsidiBBM oleh pemerintah pada tahun 2005, yang membuat biaya operasi genset, terutama di

daerah (pulau) terpencil menjadi semakin mahal dan mengakibatkan harga PLTS

semakin kompetitif.

Grid connected PV (PV=photovoltaic=PLTS), Grid Interractive, BIPV (Building Integration

PV) adalah aplikasi Hybrid (=menggunakan 2 atau lebih system pembangkit energi yang

berbeda) antara PLTS dan Listrik jaringan (PLN) yang sudah banyak digunakandiperkotaan: Ruangan Menteri Pendidikan, Mentri Ristek, Dirjen LPE, Halte Busway dll.

Sedangkan Hybrid PV-Genset (baik untuk jaringan stand alone genset ataupun genset

yang sudah di-interkoneksi), PV-Mikro Hydro, dan PV-Wind adalah aplikasi hybrid yangbanyak digunakan di pedesaan, ataupun untuk system off-grid (isolated grid). Systemsystem

ini akan diulas lebih banyak pada bab-bab berikut.

Keunggulan terpenting dari penggunaan PLTS adalah:1. Tergolong kedalam sumber energy terbarukan dan ramah lingkungan.

2. Tidak memerlukan biaya maintenance dan biaya operasi.

3. Memiliki umur tek nis lebih dari 30 tahun.

9. PLTPS (Pembangkit Listrik Tenaga Arus Pasang-Surut)

Energi gelombang atau energi arus pasang-surut adalah cara pembangkitan tenaga listrik

dengan tenaga air yang mengubah energi arus gelombang menjadi tenaga listrik atau bentuk

energi yang berguna lainnya. Cara seperti itu memanfaatkan perubahan ketinggian permukaanlaut dua kali sehari. Teknologi yang diterapkan sebenarnya adalah teknik hidroelektrik

tradisional, yakni membangun bendungan (dam) yang melewati suatu teluk atau muara.

7/30/2019 TTL TUGAS 1

17/21

Kemudian dilengkapi pintu-pintu air dan turbin yang dipasang di sepanjang dam yang

memisahkannya dengan laut. Teluk yang ujungnya sempit sangat cocok untuk dimanfaatkan.Ketika air pasang menghasilkan level air (elevasi) yang berbeda di dalam dan di luar dam, maka

pintu-pintu air akan terbuka, dan air yang mengalir melewati turbin akan menjalankan generator

untuk menghasilkan tenaga listrik.

Energi pasang-surut barangkali kurang begitu dikenal dibandingkan dengan energi samuderayang lain seperti energi gelombang. Jika dibandingkan dengan energi angin dan surya, maka

energi gelombang memiliki sejumlah keunggulan, antara lain: memiliki aliran energi yang lebih

mudah diprediksi, lebih hemat ruang dan tidak membutuhkan teknologi konversi yang rumit.Namun kelemahan energi ini diantaranya adalah cara itu hanya bisa diterapkan di wilayahdimana terdapat perbedaan arus antara pasang dan surut yang amat besar dan konsisten. Cara itu

tidak akan bisa memproduksi tenaga listrik pada saat level air tidak berubah. Walaupun

demikian, energi gelombang bersifat bersih dan tidak terbatas. Meskipun belum digunakan

secara luas, energi arus pasang-surut itu memiliki potensi untuk pembangkitan listrik masadepan. Salah satu stasiun pembangkit tenaga listrik yang mewakili pemanfaatan energi arus

pasang-surut adalah stasiun pembangkit listik La Rance di Perancis dengan kapasitas 240 ribu

Kw.Energi pasang surut diperkirakan sekitar 500 sampai 1000 m kWh pertahun. Pembangkit

listrik tenaga pasang surut (PLTPS) terbesar di dunia terdapat di muara sungai Rance di sebelah

utara Perancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun 1966 dan berkapasitas 240 MW.

PLTPs yang terbesar nanti akan dibangun di Korea Selatan dengan kapasitas 300 MV yangmampu untuk mengaliri listrik untuk 200.000 rumah. Proyek ini akan selesai tahun 2015.

10. Pembangkit Listrik Tenaga Micro Hydro

Beberapa kelebihan dari PLTMH antara lain :a. Potensi energi air yang melimpah

b. Teknologi yang handal dan kokoh sehingga mampu beroperasi lebih dari 15 tahun

c. Teknologi PLTMH merupakan teknologi ramah lingkungan dan terbarukand. Effisiensi tinggi (70-85 persen)

Potensi tenaga air tersebar hampir di seluruh Indonesia dan diperkirakan mencapai 75.000 MW,

sementara pemanfaatanya baru sekitar 2,5 persen dari potensi yang ada. Turbin air sebagai alatpengubah energi potensial air menjadi energi torsi / putar yang dapat dimanfaatkan sebagai

penggerak generator, pompa dan peralatan lain. Untuk daerah / lokasi yang mempunyai sumber

energi air sangatlah menguntungkan apabila memanfaatkan teknologi turbin air.

7/30/2019 TTL TUGAS 1

18/21

OPERASI PUSAT TENAGA LISTRIK

Beberapa Karakteristik Pusat Tenaga Listrik

Pusat Listrik Tenaga UapKarakteristik pemakaian panas, yaitu H/P (kCal/jam) terhadap daya P (MW).Lengkungan ini

merupakan kebalikan karakteristik efisiensi sebuah mesin.Satuan-satuan turbin uap biasanya

memiliki efisiensi sekitar 35%, atau kira-kira 2500 hingga 3000 kCal/kWh.PLTGU merupakan gabungan antara pusat listrik tenaga gas (PLTG) dan pusat listrik tenaga uap

(PLTU).PLTG siklus terbuka memiliki efisien sekitar 2530 persen.Sebagai bahan bakar dapat

dipakai minyak atau gas, dan sering dimanfaatkan oleh perusahaan listrik sebagai pemikul bebanpuncak.Gas buang turbin yang masih memiliki suhu yang tinggi, dengan demikian masih

mempunyai nilai energy yang besar, dimanfaatkan dalam sebuah penukar panas atau generator

uap, dan menjalankan sebuah turbin uap.

PLTGU dapat juga dipergunakan untuk memikul beban puncak.Gas buang turbin yang masih

memiliki suhu yang tinggi, dan dengan demikian mempunyai jumlah energy yang banyak,dimanfaatkan dalam sebuah generator uap untuk membangkitkan uap dan menjalankan turbin

uap.

Pusat Listrik Tenaga AirSatuan-satuan pusat tenaga air (PLTA) memiliki karakteristik masukan-keluaran yang mirip

dengan dari PLTU. Masukan berbentuk jumlah air yang dipakai per satuan waktu Q (m/det)sebagai fungsi daya keluaran P (MW) dengan menganggap bahwa tinggi air terjun air h konstan.

Lengkungan ini mempunyai bentuk hamper linier hingga mencapai kira-kira nilai daya nominal.

Pusat Listrik Tenaga NuklirTerbanyak pusat listrik tenaga nuklir (PLTN) yang beroperasi didunia adalah jenis reactor air

biasa, yaitu reactor air tekanan (RAT), dan reactor air mendidih (RAM), yang memakai uraniumU-235 yang diperkaya sebagai bahan bakar, dan air biasa (H2O) sebagai moderator maupun

sebagai pendingin. Uranium yang terdapat dialam memiliki kadar sekitar 0,7 persen U-235, dan

harus ditingkatkan konsentrasinya hingga mencapai kurang-lebih 3 persen untuk dapat dipakaidalam sebuah PLTN Air Biasa.

InterkoneksiDua Generator Bekerja Paralel

Operasi parallel pusat-pusat tenaga listrik pada asanya merupakan perluasan bekerja parallel satu

generator lain, dengan tambahan reaktansi dan reaktansi saluran-saluran interkoneksi. Proses

menghubungkan parallel satu generator dan generator lain dinamakan sinkronisasi. Kondisi-kondisi berikut perlu dipenuhi guna dapat dengan baik melakukan sinkronisasi generator:

a. Tegangan apitan dari mesin masuk harus sama dengan tegangan rel,

b. Frekuensi mesin masuk harus sama dengan frekuensi rel,

c. Fase tegangan mesin masuk harus sama dengan tegangan rel relative terhadap beban, dand. Untuk system tiga fase perlu ditambah bahwa urutan putar fase mesin harus sama dengan yang

dari rel.

7/30/2019 TTL TUGAS 1

19/21

Sinkronisasi dinyatakan dengan rumus:

Is = Es/(R1 + R2)Perlu diperhatikan bahwa arus sinkronisasi Is tidak memiliki komponen-watt, sehingga tidak

terdapat daya riil atau daya nyata yang datang dari satu mesin untuk mesin yang lain yang

memerlukannya.

Sistem Interkoneksi

Adalah menarik untuk melihat situasi sebuah generator yang tersambung pada jaringan umum

yang dianggap sangat kuat.Degan jaringan kuat dimaksud bahwa frekuensi dan tegangan

jaringan itu senantiasa konstan dan tidak terpengaruh oleh kondisi mesin-mesin dan beban yangtersambung padanya.Misalkan sebuah generator yang baru saja dipasang parallel pada jaringan

umum dan belum diberi beban. Pada saat ini tegangan E(a) dari mesin adalah sama dan

berlawanan arah dengan tegangan V dari jaringan tersebut, dan tidak ada arus listrik yang

mengalir dari generator.

Besar arus sinkronisasi Is, adalah: I = (EV)/(R + jXs)= Er/(R + jXs)

Bilamana tidak terdapat resistansi armature, arus sinkronisasi Is akan senantiasa berada pada

sudut 90 terhadap E dan V. dengan demikian, perubahan arus eksitasi akan menyebabkan

terjadinya perubahan besar darus reaktif yang dipasok generator, dank arena adanya resistansi

armature, akan terdapat perubahan perpindahan daya dari atau arah generator. Untukpertimbangan-pertimbangan praktis dapat dianggap bahwa perubahan eksitasi akan

menyebabkan terjadinya perubahan faktor daya.

Stabilitas OperasiYang dimaksud dengan stabilitas operasi adalah stabilitas system tenaga listrik dalam keadaan

operasi biasa (steady state) dan tidak dalam keadaan peralihan atau transien (transient

state).Batas stabilitas operasi suatu system tenaga listrik adalah daya maksimum yang dapatditransmisikan dalam keadaan operasi biasa, tanpa kehilangan sinkronisme.

Dua Mesin dan Rugi-rugi DiabaikanSuatu system tenaga listrik sederhana yang dengan mudah dapat diketahui batas stabilitas terdiri

atas dua mesin sinkron, yaitu sebuah generator dan sebuah motor, yang dihubungan melalui

suatu jaringan terdiri atas reaktansi-reaktansi murni. Karena tidak terdapat rugi-rugi dalamreaktansi murni, keluaran generator senantiasa sama dengan masukan listrik motor. Dengan

demikian satu lengkung daya-sudut dapat dipakai untuk memperlihatkan bagaimana daya yang

ditransmisikan dari generator ke motor tergantung dari perbedaan sudut kedua mesin, atau dari

perbedaan fase kedua tegangan intern, dibawah kondisi arus-arus medan yang konstan.Persamaan lengkung ini adalah:

P = E . E2/X .sin Dimana:

P = daya yang dipindah dari mesin 1 ke mesin 2,

E = Tegangan intern (gaya gerak listrik) mesin 1,

E2 = Tegangan intern (gaya gerak listrik) mesin 2,

7/30/2019 TTL TUGAS 1

20/21

X = Reaktansi transfer antara kedua tegangan internal.

= perbedaan sudut antara E dan E2.

Bilamana kedua tegangan intern konstan, daya maksimum terjadi pada sudut = 90, yaitu:

Pm = E.E2/XSystem ini adalah stabil untuk setiap daya dibawah ini Pm dan dengan sudut lebih kecil dari

90.

Diagram Lingkaran Dua Mesin dan Reaktansi Eksternal

Komponen sefase dari setiap empat tegangan.Ia juga mewakili tegangan terendah pada setiaptitik pada garis antara kedua mesin dengan factor daya satu. Ukur juga garis tengah lingkaran, IX= I (X + X + X2), kemudian dibagi dengan reaktansi X untuk memperoleh arus I. dengandemikian maka:

Pm = EmIUntuk nilai-nilai V/V2 yang berbeda jauh dari 1,00, tempat kedudukan tidak akan memotong

paruh lingkaran. Tidak terdapatnya titik potong merupkan indikasi bahwa tidak akan terdapat

stabilitas operasi pada nilai-nilai tegangan apit yang ditentukan.

Peralatan Listrik UtamaPeralatan listrik utama sebuah pusat tenaga listrik terdiri antara lain atas generator, transformator,pemutus daya, reaktansi eksternal, pengamana, dan intrumentasi.

Generator ListrikDalam bentuknya yang sederhana sebuah generator listrik terdiri atas magnet dankuparan.Sebuah generator listrik atau alternator modern terdiri atas suatu system electromagnet

dan suatu armature yang terdiri atas sejumlah kumparan dari konduktor berisolasi yang

diletakkan dalam alur (slot) inti besi berlaminasi. Berdasarkan hokum induksi Faraday besargaya gerak listrik yang diinduktansi adalah:

GGL = - d/dt s B.dsDengan:

GGL = gaya gerak listrik, (V),Dt = elemen waktu t, (s),

B = induksi magnet, (Wb/m),

S = permukaan S, (m), dan= tanda selaku besaran vector.

Transformator DayaTransformator daya pada umumnya ditempatkan digardu induk (GI) dan diperlukan untuk

meningkatkan tegangan listrik dari tegangan generator menjadi tegangan transmisi. Biasanya

generator mempunyai tegangan menengah (TM) sedangkan saluran transmisi mempunyai

tegangan tinggi (TT) atau tegangan ekstra tinggi (TET).Adapun rumus traformasi N:

N = jumlah lilitan skunder/jumlah lilitan primer

= tegangan skunder/tegangan primer

Reaktor Pembatas ArusPusat-pusat tenaga listrik dengan daya besar sering mempergunakan reactor guna membatasi

7/30/2019 TTL TUGAS 1

21/21

besar arus listrik bila terjadi kondisi-kondisi gangguan seperti hubungan singkat.Terdapat dua

jenis reactor, yaitu jenis inti udara dan jenis inti besi.Reactor inti udara terbuat dari beberapalapis konduktor tembaga dengan pemisah-pemisah porselen atau beton.Reactor jenis ini lebih

murah dari reactor inti besi terendam minyak, tetapi mempunyai volume yang jauh lebih besar

sehingga memerlukan banyak tempat.

Pemutus DayaPemutus daya diperlukan guna memutuskan arus-arus kerja ataupun arus-arus hubung

singkat.Pemutus daya dapat dioperasikan, yaitu ditutup atau dibuka ditempat atau secara jarakjauh dengan mempergunakan system proteksi.Dengan femikian sebuah pemutus daya dapat

secara otomatis membuka suatu rangkaian bilamana misalnya arus saluran, tegangan saluran,

atau frekuensi system melampaui suatu batas tertentu. Jenis-jenis pemutus daya terpentingadalah: pamutus daya minyak (oil circuit breakers), pemutus daya udara tiup (airblast circuit

breakers), pemutus daya SF6 (SF6 circuit breakers), dan pemutus daya pakem (Vacuum circuit

breakers).

Peralatan ProteksiFungsinya adalah melepaskan atau memisahkan peralatan yang terganggu dari system

keseluruhannya guna memperkecil kerusakan yang dapat terjadi dan sebanyak mungkinmempertahankan kontinuitas penyediaan tenaga listrik. Peralatan pengamanan harus

melakukannya dalam waktu yang secepatnya sehingga peru seluruhnya dilaksanakan secara

otomatik. Hal ini perlu dilakukan dengan relai pengaman.

Adapun jenis-jenis Relai adalah sebagai berikut:1. Relai arus-lebih induksi

2. Relai armature tarik

3. Relai keseimbangan arusProteksi Generator

Terbanyak gangguan yang terjadi pada sebuah generator adalah: antara fase dan fase dan antara

fase dan bumi. Untuk pengamanan terhadap gangguan demikian biasanya dipergunakan suatu

bentuk proteksi diferensial.

Proteksi terhadap kebakaranJika terjadi kebakaran dalam pusat tenaga listrik, peralatan proteksi harus segera bekerja, danmenghentikan arus listrik dari tempat yang terganggu. Oleh karena iu, semua peralatan proteksi

harus diamankan terhadap kerusakan karena kebakaran.

Pembumian Pusat tenaga ListrikPembumian sisi tegangan tinggi adalah terutama sebagai pengaman system, sedangkan

pembumian sisi tegangan rendah sebagai proteksi terhadap keamanan manusia.Metode

pembumian terdiri atas resistor, system transformator tegangan, atau siatem reaktansi.

Pengatur Tegangan OtomatikTegangan apitan sebuah alternator senantiasa berfluktuasi. Besar fluktuasi akan tergantung dari

besar dan fase arus listrik. Bilamana factor daya bersifat induktif, akan terjadi penurunantegangan, dan bilamana kapasitif, akan terjadi peningkatan tegangan generator.

(kadir, Abdul.1996.Pembangkit Tenaga Listrik.Universitas Indonesia.jakarta)