PLTGU PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS DAN

(1)

PLTU

PLTG

PLTGU

(2)

Gambar sebuah sistem turbin uap sederhana yang bekerja berdasarkan siklus rankine

Komponen utama:

1. Boiler (Ketel uap),

2. Turbin uap,

3. Kondensor,

4. Pompa air

Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja

turbin dihasilkan oleh ketel uap (boiler),

sebuah alat yang berfungsi mengubah air

menjadi uap

Didalam turbin, tekanan dan temperatur uap turun, kemudian uap meninggalkan

turbin dan masuk ke dalam kondensor. Kondensor berfungsi mengembunkan uap

dengan jalan mendinginkannya. Air pengembunan yang terjadi di dalam kondensor

disebut air kondensat. Kemudian air kondensat dialirkan kembali kedalam ketel uap

dengan bantuan pompa.

PLTU

(3)

Siklus Rankine

Siklus ideal dari suatu sistem turbin uap sederhana adalah siklus Rankine. Siklus Rankine dapat digambarkan pada diagram T-s dan h-s seperti gambar diatas.

Daerah dibawah garis lengkung k-K-k’ pada diagram T-s dan h-s merupakan daerah campuran fasa cair dan uap. Uap ini biasanya

disebut uap basah. Garis k-K dinamai garis cair, dimana pada dan disebelah kiri garis tsb fluida ada dalam fasa cair.

Sedangkan garis K-k’ dinamai garis uap jenuh, dimana pada dan disebelah kanan garis tersebut fluida ada dalam fasa uap (gas). Uap didaerah ini disebut uap kering. Titik K dinamai titik kritis, dimana

(4)

Pemanasan Ulang

Dalam kenyataan siklus sistem turbin uap menyimpang dari siklus ideal (Rankine) karena faktor-faktor seperti:

- Kerugian dalam pipa saluran fluida kerja. (kerugian gesekan) - Kerugian tekanan dalam ketel uap

- Kerugian energi didalam turbin dan pompa. (gesekan antara fluida kerja

dan bagian turbin atau pompa)

Salah satu usaha utk menaikkan efisiensi turbin adalah dengan jalan menaikkan tekanan uap dan melakukan pemanasan ulang.

Dengan pemanasan ulang akan memperoleh efisiensi yang lebih baik dan juga menghindari uap keluar turbin dengan suhu air yang sangat tinggi.

Dengan pemanasan ulang,

turbin dibagi menjadi 2 bagian, yaitu turbin tekanan tinggi (I) dan turbin tekanan rendah (II). Uap yang keluar dari turbin

tekanan tinggi dipanaskan kembali didalam ketel

(5)

Siklus Rankine

Siklus Rankine terdiri dari beberapa proses sbb: - 1-2 Proses Pemompaan

- 2-2’-3 Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan didalam ketel - 3-4 Proses ekspansi (penurunan tekanan) didalam turbin

- 4-1 Proses pengembunan pada tekanan konstan didalam kondensor

(6)

Siklus Rankine

Hukum I Termodinamika: Kerja yang dihasilkan oleh suatu proses siklus sama dengan jumlah perpindahan kalor pada fluida kerja selama proses siklus tersebut berlangsung.

Siklus Rankine : w = luas 1-2-2’-3-4-1

Dengan pemanas lanjut w’ = luas 1-2-2’-3-3’-4’-1

Sedangkan energi yang dimasukkan kedalam sistem (proses pemanasan fluida kerja) adalah:

q_m = luas a–2-2’-3-b-a q_m’ = luas a–2-2’-3-3’-c-a

Apabila efisiensi termal (t) didefinisikan sebagai kerja yang dihasilkan

dibagi dengan energi yang dimasukkan, maka untuk sistem tanpa pemanasan lanjut

t = w/qm

(7)

Siklus Rankine

Kerja yang dihasilkan oleh sistem turbin uap tersebut adalah : w = w_T – w_p

dimana:

w_T = kerja yang dihasilkan oleh turbin persatuan berat fluida kerja w_p = kerja yang diperlukan untuk menggerakkan pompa persatuan berat fluida kerja

Efisiensi Thermal

_

_t

= w/q

_m

= (w

_t

- w

_p

)/q

_m

h = enthalpi total fluida kerja persatuan berat

(energi yang dihasilkan persatuan berat fluida kerja (kkal/g) Untuk sistem turbin uap dengan pemanasan lanjut:

(8)

Siklus Rankine

Untuk keadaan jenuh (saturasi) enthalpy dan entropy dapat dihitung dengan

persamaan:

h = (1-x) h

_f

+ x h

_g

= h

_f

– xh

_f

+ x h

_g

=

h

_f

+ x (h

_g

-h

_f

)

= h

_f

+ x h

_fg

s = s

_f

+ x s

_fg

(9)

PLTG

Gambar sebuah sistem turbin gas sederhana

Komponen utama:

1. Kompresor

2. Ruang Bakar

3. Turbin

Turbin Gas adalah turbin dengan

gas sebagai fluida kerjanya.

Udara atmosfir masuk ke dalam kompresor yang berfungsi mengisap dan

menaikkan tekanan udara sehingga temperaturnya akan naik. Udara

yang bertekanan dan bertemperatur tinggi masuk ke dalam ruang bakar.

Di dalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar ke dalam arus udara

tersebut, sehingga terjadi proses pembakaran. Proses pembakaran

tersebut berlangsung pada tekanan konstan, sehingga ruang bakar

digunakan untuk menaikkan temperatur udara. Gas pembakaran yang

bertemperatur tinggi kemudian masuk ke dalam turbin gas dan

(10)

PLTG

Pada turbin gas dengan siklus tertutup, sejumlah fluida kerja tetap

dipergunakan terus menerus. Berbeda dengan pembangkit daya siklus

terbuka, fluida kerja melewati sebuah alat pemindah kalor yang

mendinginkan fluida kerja tersebut untuk mencapai suhu awal.

Kompresor dan turbin dikopel, sehingga kompresor dapat menerima daya

langsung dari turbin.

(11)

Siklus Brayton

Siklus ideal dari sistem turbin gas sederhana adalah siklus Brayton. Siklus

Brayton terdiri dari proses:

1-2 : Proses kompresi isentropik dalam kompresor

2-3 : Proses pemasukan kalor pada tekanan P konstan

3-4 : Proses ekspansi isentropik dalam turbin

(12)

PLTG

Pada turbin gas dengan siklus tertutup, sejumlah fluida kerja tetap

dipergunakan terus menerus. Berbeda dengan pembangkit daya siklus

terbuka, fluida kerja melewati sebuah alat pemindah kalor yang

mendinginkan fluida kerja tersebut untuk mencapai suhu awal.

Kompresor dan turbin dikopel, sehingga kompresor dapat menerima daya

langsung dari turbin.

(13)

Siklus Brayton

Siklus ideal dari sistem turbin gas sederhana adalah siklus Brayton. Siklus

Brayton terdiri dari proses:

1-2 : Proses kompresi isentropik dalam kompresor

2-3 : Proses pemasukan kalor pada tekanan P konstan

3-4 : Proses ekspansi isentropik dalam turbin

(14)

(15)

Siklus Brayton Ideal

Hubungan antara perbandingan tekanan dan perbandingan temperatur

dalam kompresi atau ekspansi isentropik diberikan oleh persamaan:

Efisiensi teoritis siklus Brayton:

Daya yang berguna (daya efektif) diberikan oleh persamaan:

(16)

Gabungan Sistem Turbin

Gas dan Uap

Gas buang yang keluar dari turbin gas bertemperatur antara

400-700

_

C, oleh karena itu masih dapat dimanfaatkan sebagai fluida

pemanas pada ketel uap. Dengan sistem gabungan ini,

(17)

Keunggulan PLTG

Keunggulan PLTG dibanding pembangkit lain:

1. Pemasangan lebih cepat.

2. Biaya modal lebih kecil.

3. Ruang yang diperlukan relatif kecil dehingga PLTG

dapat dipasang di pusat kota/industri.

4. Tingkat pemanasan dari dingin sampai beban penuh

sangat singkat.

5. Peralatan kontrol dan alat bantu sangat minim dan

(18)

Biaya

(19)

Perbandingan

(20)

(21)

Contoh

(22)

Contoh

(23)

Tabel

Tekanan

(24)