PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP KETUT VIDHIA KUMARA
Mahasiswa Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Kampus Fakultas Teknik Jimbaran – Bali
e-mail: kvk1249@gmail.com
Abstrak
Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) adalah pembangkit siklus ganda (combined cycle) yang peralatan utamanya terdiri dari turbin dengan generatornya, HRSG (Heat Recovery Steam Generator), BFP (boiler feed pump) turbin uap dengan generatornya dan alat pendukung lainnya. Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap merupakan gabungan antara Turbin Gas (PLTG) dan Turbin Uap (PLTU) yang disebut Siklus Ganda (Combined Cycle). Tujuan utama dari pembangkit kombinasi tersebut yaitu untuk meningkatkan efisiensi termal yang cukup tinggi mencapai 50 %. Hal ini dikarenakan pertumbuhan akan energi listrik yang meningkat pesat. Sedangkan penggunaan turbin gas sebagai pembangkit energi listrik (PLTG) mempunyai efisiensi termal rendah yaitu 30 % dan pembangkit tenaga uap (PLTU) memiliki efisiensi termal 35 %. Sehingga dibutuhkan suatu pembangkit listrik dengan siklus kombinasi yang menghasilkan energi lebih besar
Kata kunci : PLTU, Boiler, Turbin, Generator
1. PENDAHULUAN.
Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) adalah pembangkit siklus ganda (combined cycle) yang peralatan utamanya terdiri dari turbin dengan generatornya, HRSG
(Heat Recovery Steam
Generator), BFP (boiler feed pump) turbin uap dengan generatornya dan alat pendukung lainnya. Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap merupakan
gabungan antara Turbin Gas (PLTG) dan Turbin Uap (PLTU) yang disebut Siklus Ganda
(Combined Cycle). Tujuan utama dari pembangkit kombinasi
tersebut yaitu untuk
meningkatkan efisiensi termal yang cukup tinggi mencapai 50 %. Hal ini dikarenakan pertumbuhan akan energi listrik
yang meningkat pesat.
listrik (PLTG) mempunyai efisiensi termal rendah yaitu 30 % dan pembangkit tenaga uap (PLTU) memiliki efisiensi termal 35 %. Sehingga dibutuhkan suatu pembangkit listrik dengan siklus kombinasi yang menghasilkan energi lebih besar. Dalam rangka pembangkitan listrik PLTGU, salah satu bagian yang berperan penting adalah boiler feed pump. Boiler feed pump ini adalah sejenis pompa yang berperan untuk memompa fluida dari deaerator menuju economiser. Salah satu bagian yang sering mengalami kerusakan pada boiler feed pump ini adalah poros. Kerusakan tersebut berupa retak, yang terus menjalar sehingga mengakibatkan poros menjadi patah. Proses pengoperasian dan karakteristik material menjadi salah satu faktor penentu terhadap bentuk kerusakan yang terjadi.
Pada saat
pengoperasiannya, boiler feet pump memompa fluida dengan kapasitas 129,3 m3/jam. Fluida yang di pompakan adalah air. Hal ini dilakukan untuk menyuplai air yang akan di ubah menjadi uap pada salah satu bagian boiler. Putaran impeler yang digunakan adalah 2970 rpm, dimana berat impeler pompa sendiri adalah 9 kg. Kerusakan pada pompa seringkali berlangsung secara
tiba-tiba dan di luar prediksi yang telah direncanakan. Adanya
kerusakan pada dunia
pembangkitan listrik, khususnya pada boiler feed pump ini mengakibatkan dampak negatif yang besar pada berbagai aspek. Kerusakan ini akan mengganggu proses produksi, dan supply listrik akan terhenti akibat proses perbaikan komponen-komponen yang rusak. Retak yang terjadi pada poros boiler feed pump ini menimbulkan kerusakan dan belum diketahui penyebabnya, sehingga tidak dapat dilakukan upaya pencegahan kerusakan yang sama terhadap poros boiler feed pump. Akibat kerusakan ini proses pemindahan air dari deaerator menuju economiser terhambat dan biaya operasional perusahaan meningkat. Pada gambar 1, terlihat poros pada boiler feed pump yang mengalami kerusakan.
Gambar 1 (a) Lokasi poros pada pompa yang mengalami kerusakan, (b) Poros
2. TEORI
PLTGU merupakan
pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga gas dan uap. jadi disini suadah jelas ada dua mode pembangkitan. yaitu pembangkitan dengan turbin gas dan pembangkitan 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 High Speed 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. 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 yang terbuang. Gas buang langsung di alirkan ke atmosfir. Pada keadaan combined cycle pada umumnya terdiri dari beberapa turbin gas dimana energi sisa pada gas buangnya akan dimanfaatkan 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). 2.1 Hukum Pertama
Termodinamika
Hukum pertama
termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas sebagai suatu bentuk perpindahan energi. Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini berbunyi:
”Kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya.”
3. APLIKASI
SIMPLE CYCLE CONFIGURATION
Gambar 2. Konfigurasi simple cycle
Pada dasarnya sistem
pengoperasian simple cycle bukanlah sebuah sistem yang hanya terdiri dari compressor, combustor, turbin dan generator. Semua sistem pembangkitan sudah didesain untuk 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.
Pengoperasian simple cycle digunakan jika permintaan beban tidak terlalu tinggi. Namun bisanya hanya dalam waktu sekejap, karena sistem ini kurang efesien. Hal ini terbukti, dalam
keadaan jika hanya
mengandalkan GTG saja untuk pembangkitan dengan bahan bakar HSD ataupun MFO maka perusahaan akan cenderung rugi karena tidak seimbangnya harga bahan bakar dengan harga jual listrik ke masyarakat yang disubsidi. Jika ada pemanfaatan kembali, paling tidak telah menekan pengeluaran untuk bahan bakar untuk jumlah listrik yang dihasilkan sama.
COMBINED CYCLE
CONFIGURATION
Gambar 3. Konfigurasi combined cycle
Perbedaan mendasar sistem ini dengan simple cycle yaitu adanya pemanfaatan kembali energi dari sisa panas yang terbuang. Panas ini digunakan untuk pemanasan air di HRSG sehingga menghasilkan uap untuk menggerakan turbin uap di STG.
Open Cycle
Open cycle merupakan proses produksi listrik pada PLTGU dimana gas buangan dari turbin gas akan segera dibuang ke udara melalui cerobong exhaust. Suhu gas buangan di cerobong pembangkitan listrik yang dihasilkan oleh putaran turbin gas . Untuk lebih detailnya dapat dijelaskan pada pada Sub – Sub Bab Proses Produksi Listrik dibuang melalui cerobong exhaust, maka pada proses combined cycle / closed cycle, gas buang dari tubin akan dimanfaatkan terlebih dahulu untuk memasak air yang berada di HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ). Kemudian uap yang dihasilkan dari HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ) tersebut akan digunakan untuk memutar turbin uap agar dapat menghasilkan listrik setelah
diolah terlebih dahulu pada generator. Jadi proses combined cycle / closed cycle inilah yang disebut sebagai proses Pembangkitan / Produksi Listrik Tenaga Gas Uap ( PLTGU ) yaitu proses pembangkitan listrik yang dihasilkan oleh putaran turbin gas dan turbin uap. Untuk proses pembangkitan listrik dengan menggunakan putaran turbin uap akan dijelaskan pada pada Sub – Sub Bab Proses Produksi Listrik Turbin Uap ( PLTU ).
Daya listrik yang dihasilkan pada proses open cycle tentu lebih disesuaikan dengan kebutuhan listrik masyarakat. Misalnya hanya diinginkan open cycle karena pasokan daya dari open
cycle sudah memenuhi
akan lebih baik pada kondisi continous running, karena apabila mesin berhenti akan banyak
mengakibatkan korosi,
perubahan setting, mur atau baut yang mulai kendur dan sebagainya. Selain itu dengan continous running lebih mengefektifkan daya, sehingga daya yang dihasilkan menjadi lebih besar. Jadi secara garis besar untuk produksi listrik di Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap ( PLTGU ).
Komponen Yang Terdapat Pada PLTGU
1. Cranking Motor
Crangking Motor adalah motor yang digunakkan sebagai penggerak awal saat turbin belum menghasilkan tenaga penggerak generator ataupun compressor. Motor Crangking mendapatkan suplai listrik yang berasal dari jaringan tegangan tinggi 150 KV / 500 KV Jawa – Bali.
2. Air Filter
Air Filter merupakan filter yang berfungsi untuk menyaring udara bebas agar udara yang mengalir
menuju ke compressor
merupakan udara yang bersih.
3. Compressor
Compressor sebagai penghisap udara luar, dengan terlebih dahulu melalui air filter. Compressor menghisap udara atmosfer dan menaikkan tekanannya menjadi beberapa kali lipat ( sampai 8 kali ) tekanan semula. Udara luar ini akan diubah menjadi udara atomizing untuk sebagian kecil pembakaran dan sebagian besar sebagai pendingin turbin.
4. Combustion Chamber
Combustion chamber ( ruang bakar ) adalah ruang yang dipakai sebagai tempat pembakaran bahan bakar ( solar ) dan udara atomizing. Gas panas yang dihasilkan dari
proses pembakaran di
combustion chamber digunakan sebagai penggerak turbin gas.
5. Gas Turbine
Gas Turbine adalah turbin yang berputar dengan menggunakan energi Gas panas yang dihasilkan dari combustion chamber. Hasil putaran dari turbin inilah yang akan diubah oleh generator untuk menghasilkan listrik.
6. Selector Valve
apakah akan dibuang langsung ke udara ataukah akan dialirkan menuju ke HRSG.
7. Gas Turbine Generator (GTG) Generator jenis ini berfungsi sebagai alat pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga putaran yang dihasilkan dari turbin gas. Pada PLTGU, satu buah generator ini menghasilkan daya 100 MW. PT. Indonesia Power Unit Bisnis pembangkitan Semarang memiliki enam buah Gas Turbine generator dengan kapasitas masing-masing adalah 100 MW.
8. Steam Turbine
Steam Turbine ( Turbin Uap ) adalah turbin yang berputar dengan menggunakan energi uap. Uap ini diperoleh dari penguapan air yang berasal dari HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ).
9. Steam Turbine Generator (STG)
Steam Turbine Generator merupakan generator berfungsi sebagai alat pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga putaran yang diperoleh dari turbin uap. Tenaga penggeraknya berasal dari uap kering yang dihasilkan oleh HRSG dengan putaran 3000 RPM, berpendingin
hidrogen dan tegangan keluar 11,5 KV. Pada PLTGU, satu buah generator ini menghasilkan daya kurang lebihnya sekitar 200 MW. PT. Indonesia Power Unit Bisnis
pembangkitan Semarang
memiliki dua buah steam turbine generator untuk bagian PLTGU-nya.
10. HRSG ( Heat Recovery Steam Generator )
UBP Semarang memiliki 2 blok Combine Cycle Power Plant dengan kapasitas masing-masing 1x 500 MW. Per bloknya terdiri dari 3 x 100 MW turbin gas dan 1 x 200 MW turbin uap yang merupakan combine cycle dari sisa gas buang dari GTG. Untuk masing-masing HRSG akan membangkitkan uap sebesar 194,29 ton/jam total flow, pada inlet flow gas 514 0 C (HSD) pada outlet flow gas 100 o C tergantung dari load gas turbin dan ambien temperatur. HRSG ini didesain untuk beroperasi pada turbin gas dengan pembakaran natural gas dan destilate oil.
4. PENUTUP 4.1.KESIMPULAN
PLTG merupakan
dua mode pembangkitan. yaitu pembangkitan dengan turbin gas dan pembangkitan 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).
Komponen Yang Terdapat Pada PLTGU :
1. Cranking Motor
2. Air Filter
3. Compressor
4. Combustion Chamber
5. Gas Turbine
6. Selector Valve
7. Gas Turbine Generator (GTG)
8. Steam Turbine
9. Steam Turbine Generator (STG)
10.HRSG ( Heat Recovery Steam Generator )
4.2. SARAN
