03 DTL Pembangkit

PEMBANGKIT LISTRIK

Supriyatna, ST. MT.

MK DASAR TENAGA LISTRIK

TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MATARAM

2020

2.1 Pendahuluan

Pembangkit listrik (power station / power plant /

powerhouse / generating station / generating plant) adalah ;

suatu fasilitas industri yang menghasilkan energi listrik dari energi lain.

Konversi energi menjadi energi listrik umumnya menggunakan generator listrik.

Proses dimulai dari energi thermal / air / angin dll

diubah menjadi energi mekanik selanjutnya

memutar generator.

2.2 Thermal Power Station

Thermal Power Station

Kelasifikasi berdasarkan sumber panas;

a. Bahan bakar fosil (gas, minyak, batubara) b. Bahan bakar Nuklir (reaktor nuklir)

c. Geothermal

d. Bahan bakar biomass e. Solar thermal

f. Limbah panas dari proses industri

2.2 Thermal Power Station

Thermal Power Station

Kelasifikasi berdasarkan sumber panas.

Kelasifikasi berdasarkan penggerak mula (prime mover)

a. Turbin uap (PLTU) b. Turbin gas (PLTG)

c. Kombinasi turbin gas dan uap (PLTGU)

d. Pembakaran internal (PLTD dan PLTMG)

e. Microturbin.

2.2 Thermal Power Station

Thermal Power Station

Kelasifikasi berdasarkan sumber panas.

Kelasifikasi berdasarkan penggerak mula (prime mover)

Kelasifikasi berdasarkan fungsi a. Pembangkit beban dasar b. Pembangkit beban puncak

c. Pembangkit berdasarkan perubahan beban

2.3 Pembangkit Energi Terbarukan

PLT Renewable Energy a. Tenaga air (PLTA) b. Tenaga surya (PLTS)

c. Tenaga angin / bayu (PLTB)

d. Tenaga laut (marine /ocean power) , ombak, arus, pasangsurut, salinitas dan perbedaan

temperatur

e. Tenaga biomass

2.4 PLTU

• Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah ; pembangkit listrik yang memanfaatkan energi panas dari uap(steam) untuk memutar turbin

sehingga dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik melalui generator.

• Steam yang dibangkitkan ini berasal dari

perubahan fase air yang berada pada boiler akibat

mendapatkan energi panas dari hasil pembakaran

bahan bakar.

2.4 PLTU

Komponen utama PLTU :

• boiler,

• turbin,

• kondensor, dan

• generator

2.4 PLTU

Prinsip kerja :

1. Air dipanaskan dalam ketel (boiler) dengan pembakaran bahan bakar (Fuel) menghasilkan uap (steam) bertemperatur tinggi

2. Uap dialirkan ke ruang turbin uap (turbine)

melalui pipa kecil sehingga uap bertekanan tinggi 3. Uap tsb akan mengembang dalam ruang turbin

sehingga menimbulkan daya kinetik/dorong untuk memutar turbin.

4. Putaran poros turbin menghasilkan daya mekanik untuk memutar generator listrik.

2.4 PLTU

Kelebihan PLTU

• Kapasitas yang bervariasi sampai ratusan MW

• Effisiensi tinggi jika beban mendekati full load

• Dapat dioperasikan pada berbagai mode pembebanan

• Kontinuitas operasinya tinggi

• Usia pakai (life time) relatif tinggi

2.4 PLTU

Kelebihan PLTU

Kekurangan PLTU

• Sangat tergantung tersedianya pasokan bahan bakar

• Memerlukan banyak dan kontinu ketersedian air pendingan

• Tidak ramah lingkungan, polusi udara (gas CO2, NOX, SOX dan debu batu bara)

• Respon beban lambat sehingga hanya buat beban dasar

• Start up lama dan harus ada cadangan berputar spining reserve utuk mempercepat startup

• Investasi mahal

2.4 PLTU

PLTU di Indonesia

2.5 PLTG

Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) adalah;

pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari gas (udara yang dipanaskan dan diberi

tekanan) untuk memutar generator yang akan menghasilkan energi listrik.

Pembangkit listrik tenaga gas umumnya

menggunakan bahan bakar minyak (high speed diesel atau marine fuel oil) atau gas alam.

(Marine Vessel Power Plant (MVPP) , Kapal ‘Genset Raksasa’ 60 MW dari Turki)

2.5 PLTG

Prinsip kerja

1. Udara (Air) dihisap dan dinaikkan tekanannya di dalam compressor.

2. Udara bertekanan tinggi ini dipanasi dalam ruang pembakaran (Combustion Chamber) dengan

pembakaran bahan bakar (Fuel).

3. Udara bertekanan dan bertemperatur tinggi (gas) ini dialirkan ke dalam ruang turbin gas melalui pipa.

4. Gas akan mengembang dalam ruang turbin sehingga menimbulkan daya kinetik/dorong yang digunakan untuk memutar turbin gas.

2.5 PLTG

Prinsip kerja

3. Udara bertekanan dan bertemperatur tinggi (gas) ini dialirkan ke dalam ruang turbin gas melalui pipa.

4. Gas akan mengembang dalam ruang turbin sehingga menimbulkan daya kinetik/dorong yang digunakan untuk memutar turbin gas.

5. Putaran poros turbin gas akan memutar poros generator sehingga dapat dihasilkan daya listrik.

6. Gas buangan (Exhaust Gas) turbin gas dapat dibuang atau dipergunakan lagi (apabila tingkat temperaturnya masih cukup tinggi).

2.5 PLTG

Kelebihan PLTG

• Proses instalasi yang mudah, murah dan cepat

• Sistem start cepat (dapat digunakan sebagai tenaga darurat (back-up) )

• Lebih ramah lingkungan dibanding PLTU

• Dapat dijadikan Mobile Power Plant (MPP) bentuk kapal

2.5 PLTG

Kelebihan PLTG Kekurangan PLTG

• Efisiensi PLT thermis paling rendah, yaitu berkisar antara 15-25%.

• Umur operasinya relatif pendek

• Biaya operasionalnya relatif mahal.

2.5 PLTG

PLTG MPP

Sudah beroperasi adalah

1. MPP Jeranjang – Lombok (2 x25 MW) 27 Juli 2016, 2. MPP Air Anyir – Bangka (2 x 25 MW) 13/9/2016, 3. MPP Tarahan – Lampung (4 x 25 MW) 29/9/2016,

2.6 PLTGU

PLTGU merupakan kombinasi PLTG dan PLTU dimana gas buang PLTG yang mempunyai suhu di atas 400

⁰

C dapat dimanfaatkan (dialirkan) ke dalam ketel uap PLTU untuk menghasilkan uap.

Ketel uap yang digunakan untuk memanfaatkan gas

buang PLTG mempunyai desain khusus disebut

sebagai Heat Recovery Steam Generator (HRSG).

2.6 PLTGU

Prinsip kerja PLTGU :

1. Unit PLTG dapat dioperasikan terlebih dahulu untuk menghasilkan daya listrik

2. Gas buang PLTG dimanfaatkan untuk menghasilkan uap dalam ketel pemanfaat gas buang (Heat Exchanger atau HRSG)

3. Uap dihasiilkan HRSG dialirkan ke turbin uap untuk menghasilkan daya listrik.

2.6 PLTGU

Kelebihan PLTGU

Paling efisien dari PLT thermis lainnya (bisa mencapai angka di atas 45%).

Kekurangan PLTGU

Investasi awal paling mahal

Pengaturan daya keluaran PLTU hanya mengikuti pengaturan daya PLTG.

2.6 PLTGU

2.7 PLTD dan PLTMG

2.7 PLTD

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) adalah;

pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak utama (prime mover) untuk memutar generator.

Prinsip mesin diesel adalah dengan membakar bahan

bakar minyak (high speed diesel atau marine fuel oil)

menggunakan tekanan udara yang sangat tinggi dan

panas dalam ruang pembakaran mesin.

2.7 PLTD

Bagian PLTD :

1. Tangki penyimpanan

bahan bakar utama (main tank) 2. Filter bahan bakar.

3. Tangki penyimpanan bahan bakar harian (daily tank).

4. Pompa bahan bakar 5. Mesin diesel.

6. Turbo charger (penaik tekanan udara).

7. Filter udara masuk.

8. Saluran pembuangan (gas sisa pembakaran).

9. Generator listrik.

10. Trafo.

11. Saluran transmisi

2.7 PLTD

1. Bahan bakar dari tangki penyimpanan bahan bakar utama dibersihkan dalam filter bahan bakar sebelum masuk ke tangki penyimpanan harian (daily tank).

2. Udara luar dibersihkan dalam filter udara sebelum masuk ke turbocharger.

3. Turbocharger menaikkan tekanan dan temperatur udara sebelum masuk ke mesin diesel.

4. Bahan bakar dipompa masuk ke mesin diesel dan dibakar oleh udara bertekanan dan temperatur tinggi dalam mesin

5. Dihasilkan putaran poros engkol mesin diesel untuk menggerakkan generator listrik

2.7 PLTD

Kelebihan PLTD

• Investasi modal relatif rendah.

• Disain dan instalasi yang sederhana.

• Dapat dijalankan dan dihentikan dengan cepat.

Kekurangan PLTD

Bahan bakar solar yang semakin lama semakin mahal dan langka.

PLTMG

Pembangkit Listrik Tenaga Mesin Gas (PLTMG)

• PLTMG atau Gas Engine For Power Generation, merupakan mesin jenis Torak (reciprocrating) yang

memiliki prinsip kerja Siklus Otto Empat langkah. Secara

• Mekanik Tidak terdapat perbedaan jauh dengan Mesin Diesel yang kita kenal PLTD berbahan bakar High Speed Diesel (HSD).

PLTMG

• Perbedaan PLTMG dan jenis mesin PLTD adalah pada bahan bakar dan proses hasupan Bahan bakar antara Gas -PLTMG dan HSD-PLTD

• Pada PLTD, bahan bakar masuk ke ruang bakar melalui injector dan pada saat kompressi terjadi proses

pembakaran pada HSD yang terkompresi.

• Sedangkan pada PLTMG, Bahan bakar gas dan udara masuk secara bersamaan kedalam ruang bakar dimana

flow gas diatur oleh Solenoid actuating gas valve dan pada sisi lain sebagian kecil gas masuk ke ruang pre-chamber, busi memberikan pengapian yang diatur oleh coil drive

pada prechamber pada saat kompresi TDC piston sehingga terjadi pembakaran pada udara dan gas yang terkompresi.

PLTMG

• Gas Engine kapasitas <10 MW sudah tersedia yang mobile (saat ini masih kebanyakan stationer).

• Start-Up nya cepat, (cukup 2 menit).

• Bahan bakar tidak boros (efisien),

• Perlu diketahui Mesin Jenis Reciprocating adalah jenis mesin yang tahan terhadap fluktuasi beban dari sistim.

• Life time panjang, interval jam mayor overhaulnya lamaaa..bisa sampai 48000 jam operasi.

• Tahan bencana...

2.8 PLTA

Pembangkit listrik tenaga air pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian (H) dan jumlah debit air (Q) yang ada pada aliran air antara dua tempat dengan ketinggian yang berbeda

Air yang mengalir memutar turbin dan selanjutnya

turbin memutar generator yang akan

menghasilkan listrik

2.8 PLTA

Jenis PLTA

PLTA memanfaatkan ketinggian air terjun digolongkan;

• PLTA jenis terusan air (water way)

• PLTA jenis DAM/bendungan

• PLTA jenis terusan dan DAM (campuran)

PLTA memanfaatkan Aliran Sungai digolongkan:

• PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

• PLTA dengan kolam pengatur

• PLTA jenis waduk (reservoir)

• PLTA jenis pompa (pumped storage)

• PLTA Hydriseries

2.8 PLTA

Komponen PLTA

• Bendungan

• Turbine

• Generator

• Intake

• Penstock

2.8 PLTA

Prinsip kerjanya :

1. Pada Kolam tando air ditampung untuk dapat menaikkan ketinggian air serta penyimpanan air selama musim hujan

2. Air dialirkan dari kolam tando ke pipa pesat melalui terowongan air

3. Tabung peredam berfungsi meredam goncangan tekanan air yang terjadi dalam pipa pesat.

4. Pipa pesat akan menaikkan kecepatan aliran air ke rumah pembangkit (berisi turbin air dan generator).

2.8 PLTA

Prinsip kerjanya :

5. Katup utama berfungsi mengatur volume air yang menuju turbin air sekaligus besar daya mekanik

dihasilkan turbin

6. Aliran air mengenai sudu-sudu turbin akan menyebabkan turbin air berputar.

7. Putaran poros terbin yang terhubung dengan poros generator listrik menyebabkan generator listrik berputar dan menghasilkan tenaga listrik.

8. Tenaga listrik dihasilkan PLTA disalurkan ke beban listrik melalui saluran transmisi dan distribusi.

2.8 PLTA

Kapasitas Daya

Bila air dalam kolam dialirkan melalui pipa pesat, dgn : Q = debit air = volume air mengalir per detik (m3/dt) H = tinggi jatuh air (meter)

maka air tersebut dapat menghasilkan daya sebesar : P = 9,8 Et x Eg x Q x H

2.8 PLTA

Keuntungan PLTA

• Relatif tidak menimbulkan kerusakan lingkungan.

• Tidak memerlukan bahan bakar

• Operasi dan perawatannya relatif lebih mudah

• Pengembangan suatu PLTA dengan memanfaatkan aliran sungai akan memberikan manfaat atau keuntungan dari segi lainnya, seperti pariwisata, perikanan, persediaan air bersih/minum, irigasi, dan pengendalian banjir

2.8 PLTA

Keuntungan PLTA Kelemahan PLTA

• Membutuhkan inventasi yang besar karena butuh lahan yang luas dan biaya besar untuk pembangunan waduk.

• Persiapan memerlukan waktu yang relatif lama

• PLTA sangat bergantung pada ketersediaan air sungai, sehingga harus tetap menjaga tangkapan air

2.8 PLTA

PLTA di Indonesia

• PLTA Saguling, Jawa Barat ( 4x 175 MW)

• PLTA Cirata, Jawa Barat (8x 126 MW)

• PLTA Jatiluhur, Jawa Barat (7x25 MW)

• PLTA Bengkok, Jawa Barat (3 x 3,15 MW ; 1 x 0,07 MW)

• PLTA Plengan, Jawa Barat (5 x 6,27 MW)

2.9 PLTB

2.9 PLTB

2.10 PLTS

• Ketiga PLTS di Lombok berkapasitas (3 x 7 MWp);

 PLTS Pringgabaya

 PLTS Selong

 PLTS Sengkol

2.10 PLTS

Pertanyaan

• Pilihan jenis pembangkit pada suatu daerah?

• Perhatian pada PLTA?

• Optimalisasi Pembangkit Thermal?

• Potensi EBT ?

• Menuju 35.000 MW

• PLTG MPP

• Penyebaran Pembangkit

Referensi