Karmel Amudi Tampubolon 1307165908
Tugas Pembangkit
Kendala-Kendala Operasi Pada Pembangkit Listrik 1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Prinsip
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini biasa disebut sebagai hidroelektrik. Pada prinsipnya PLTA mengolah energi potensial air diubah menjadi energi kinetis dengan adanya head, lalu energi kinetis ini berubah menjadi energi mekanis dengan adanya aliran air yang menggerakkan turbin, lalu energi mekanis ini berubah menjadi energi listrik melalui perputaran rotor pada generator. Jumlah energi listrik yang bisa dibangkitkan dengan sumber daya air tergantung pada dua hal, yaitu jarak tinggi air (head) dan berapa besar jumlah air yang mengalir (debit).
Kendala Operasi
Kendala operasi dalam keadaan statis dan kebanyakan menyangkut koordinasi dengan keperluan irigasi dan pengendalian banjir. Kendala ini tidak ada apabila PLTA air yang hanya diperuntukan untuk pembangkitan tenaga listrik saja. Apabila diperlukan koordinasi dengan keperluan irigasi dan pengendalian banjir maka umumnya PLTA yang bersangkutan mempunyai kolam tando Secara garis besar pola pengusahaan suatu waduk yang juga
menjadi kolam tahunan dari suatu PLTA didasarkan atas pemikiran-pemikiran sebagai berikut:
Waduk harus dapat menyediakan air untuk keperluan irigasi dimusim kemarau.
Waduk harus dapat mengendalikan banjir dimusim hujan.
Diwaktu musim hujan pengisian waduk harus terkendali, dalam arti jangan sampai terjadi pelimpasan air yang berlebihan sehingga membahayakan waduk.
Di akhir musim kemarau atau permulaan musim hujan tinggi air dalam waduk masih harus cukup rendah agar dapat menampung air dimusim hujan yang akan datang.
2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Prinsip
Pada pembangkit listrik ini, bahan baker minyak, gas alam, atau batubara dipakai untuk membangkitakan panas dan uap pada boiler. Uap tersebut kemudian dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah generator sinkron. Setelah melewai turbin, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap bertekanan dan bertempratur rendah. Panas yang disadap oleh kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler sisa panas yang dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisien termodinamika suatu turbin uap bernilai kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur boiler sekitar 500 sampai 600 derajat celcius dan temperatur kondensor antara 20 sampai 30 derajat celcius.
Kendala Operasi
Starting Time (waktu yang diperlukan untuk men-start) yang relatif lama, bisa mencapai 6 sampai 8 jam apabila Stara dilakukan dalam keadaan dingin. Perubahan daya per satuan waktu (ΔMW per menit) yang terbatas, Kira-kira 5% per menit. Hali ini disebabkan karena proses Stara maupun perubahan daya dalam PLTU menyangkut pula berbagai perubahan suhu yang selanjutnya menyebabkan pemuaian atau pengkerutan. Pemuaian-pemuaian atau pengerutan-pengerutan sedapat mungkin harus berlangsung merata dan tidak terlalu cepat untuk menghindarkan tegangan.
3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas
Prinsip
PLTG atau turbin gas merupakan mesin dengan proses pembakaran dalam (internal combustion). Bahan bakar berupa minyak atau gas alam dibakar di dalam ruang pembakar (combustor). Udara yang memasuki kompresor setelah mengalami tekanan bersama-sama dengan bahan baker disemprotkan ke ruang pembakar untuk melakukan proses pembakaran. Gas panas hasil pembakaran ini berfungsi sebagai fluida kerja yang memutar roda turbin bersudu yang terkopel dengan generator sinkron. Generator sinkron kemudian mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Berbeda dengan pada PLTD, pada PLTG tidak terdapat bagian mesin yang bergerak Translasi (bolak-balik) karena itu ia merupakan mesin yang bebas dari getaran. meskipun temperatur turbin gas (1000 derajat celcius) jauh lebih tinggi daripada temperatur turbin uap (530 derajat celcius), namun efisien konversi termalnya hanya mencapai 20% -30%. karena biaya modal yang rendah, serta biaya bahan bakar yang tinggi, maka PLTG berfungsi memikul beban puncak.
Kendala Operasi
Unit PLTG adalah unit pembangkit yang termahal biaya operasi khususnya termahal bahan bakarnya, maka diinginkan agar unit PLTG beroperasi dalam waktu yang sependek mungkin, misalnya pada waktu beban puncak atau pada waktu ada kerusakan/gangguan unit pembangkit lain (sebagai cadangan). Tetapi di lain pihak men-start dan men-stop unit PLTG Sangay menambah keausan unit tersebut sehingga merupakan kendala operasi yang harus diperhitungkan.
a. Beban maksimum.
Dalam spesifikasi teknisnya unit PLTG umumnya disebut dua macam rating kemampuan yaitu:
1. Base load rating, yang menggambarkan kemampuan unit untuk melayani beban secara terus menerus.
2. Peak load rating, yang menggambarkan kemampuan unit untuk melayani beban selama dua jam. Peak load rating besarnya kurang dari 10% diatas base load rating. b. Beban Minimum
Batas beban minimum untuk unit PLTG tidak disebabkan karena alasan teknis melainkan lebih disebabkan oleh alasan ekonomis yaitu efisiensi yang rendah pada beban rendah. Pada beban 100% pemakaian bahan bakar minyak adalah Kira-kira 0,346 cc/kWh, sedangkan pada beban 25% bisa mencapai Kira-kira 0,645 cc/kWh.
c. Kecepatan perubahan beban
Unit PLTG umumnya dapat dirubah bebanya dari 0% sampai 100% dalam waktu kurang dari 15 menit, sehingga bagi unit termis termasuk unit yang dapat dirubah bebanya secara cepat. Tetapi jira diingat bahwa unit PLTG beroperasi dengan suhu gas pembakaran yang tinggi maka perubahan beban berarti pula perubahan suhu yang tidak kecil pada berbagai bagian turbin gas dan menambah keausan bagian-bagian tersebut.
d. Perhitungan Cadangan Berputar
Karena kemampuannya untuk merubah beban yang relatif cepat seperti telah diuraikan diatas, maka cadangan berputar yang dapat diperhitungkan pada unit PLTG adalah sama dengan kemampuan maksimum dikurangi dengan beban saat itu. Namur seperti telah diuraikan di batir c sebaiknya tidak terlalu banyak dipasang cadangan berputar pada unit PLTG.
4. Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap
Prinsip
Proses pada Turbin Gas Bahan gas alam (natural gas) yang disupply dari ARCO Station (1) langsung dimasukkan ke dalam ruang bakar/Combustion Chamber (2), bersama-sama dengan udara yang disupply dari Main Compressor (4) setelah terlebih dahulu melalui saringan udara/Air Filter (5). Maka akan menghasilkan gas panas yang selanjutnya akan dimasukkan langsung ke dalam Turbin Gas (3) . Sedangkan gas bekas yang telah melalui
turbin gas tadi, apabila tidak dipakai (open cycle) akan langsung dibuang keluar melalui katup (8). Bila dipakai lagi (closed cycle) akan dimasukkan kembali melalui katup (9) ke dalam Heat Recovery Steam Generator HRSG (10). Proses pada Turbin Uap (PLTU) Air pengisi yang berada di dalam deaerator (11) akan dibagi dua yaitu melalui Low Pressure Flow Water/LPFW (13) dan High Pressure FW/HPFW (12). Air pengisi yang dari HPFW akan dimasukkan ke dalam HRSG setelah melalui pipa/saluran uap HP Admission Steam diteruskan ke Turbin Uap High Pressure Turbine/HPT (15) yang sebelumnya terlebih dahulu melalui Katup Uap Utama (14) dan setelah itu diteruskan lagi ke Low Pressure Turbine/LPT (16) yang selanjutnya dikopling dengan Generator (17) untuk menghasilkan tenaga listrik melalui Penghantar (18). Uap bekas yang keluar dari LPT tadi akan dialirkan kembali ke dalam Condenser (19) untuk diubah kembali menjadi air kondensat setelah dikondensasi oleh air pendingin/air laut. Air kondensat selanjutnya akan dipompakan oleh Condensate Pump (20) untuk selanjutnya terus dimasukkan ke dalam Feed Water Tank yang berada pada deaerator.
Kendala Operasi
Kendala operasi yang terjadi pada PLTGU merupakan gabungan dari kendala yang terdapat Pada PLTG dan PLTU yaitu Karena daya yang dihasilkan turbin uap tergantung kepada banyaknya gas buang yang dihasilkan unit yaitu kira-kira menghasilkan 50% daya unit PLTG, maka dalam mengoperasikan PLTGU ini, pengaturan daya PLTGU dilakukan dengan mengatur daya unit PLTG, sedangkan unit PLTU mengikuti saja, menyesuaikan gan gas buang yang diterima dari unit PLTG-nya
Prinsip
PLTD mempunyai ukuran mulai dari 40 kW sampai puluhan MW. Untuk menyalakan listrik di daerah baru umumnya digunakan PLTD oleh PLN. Di lain pihak, jika perkembangan pemakaian tenaga listrik telah melebihi 100 MW, penyediaan tenaga listrik yang menggunakan PLTD tidak ekonomis lagi sehingga harus dibangun Pusat Listrik lain, seperti PLTU atau PLTA. Untuk melayani beban PLTD dengan kapasitas di atas 100 Hasil kompresi udara dan bahan bakar (terjadi pembakaran dalam dalam ruang bakar akibat adanya bahan bakar , udara dan panas tinggi) sehingga menghasilkan tenaga untuk menggerakkan poros engkol yang dikopel dengan poros / rotor Generator dan Generator bereksitasi membangkitkan listrik .
Kendala Operasi a. Beban Maksimum
Unit PLTD seringkali tidak bisa mencapai nilai yang tertulis dalam spesifikasi pabrik karena ada bagian-bagian dari mesin diesel yang tidak bekerja dengan sempurna. Misalnya pada beban 90% suhu gas buang sudah mencapai suhu maksimum yang diperbolehkan sehingga beban tidak boleh dinaikan lagi.
b. Beban minimum
Tidak ada hal yang membatasi beban minimum pada unit PLTD. Hanya saja apa bila unit PLTD sering dibebani rendah, misalnya kurang dari 50%, maka mesin diesel menjadi lekas kotor sebagai akibat pembakaran yang kurang sempurna dari mesin diesel pada beban rendah.
c. Kecepatan Perubahan Beban
Unit PLTD umumnya dapat berubah bebannya dari 0% menjadi 100% dalam waktu kurang dari 10 menit. Oleh karena itu kemampuanya yang cepat dalam mengikuti perubahan beban, unit PLTD baik dipakai untuk turut mengatur frekwensi sistem.
d. Perhitungan Cadangan Berputar
Mengingat kemampuanya dalam mengikuti perubahan beban seperti diatas, maka cadangan berputar yang dapat diperhitungkan adalah sama dengan kemampuan maksimum dikurangi dengan beban sexta
6. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB)
Prinsip
Uap dari sumur produksi mula-mula dialirkan ke steam receiving header (1), yang berfungsi menjamin pasokan uap tidak akan mengalami gangguan meskipun terjadi perubahan pasokan dari sumur produksi. Selanjutnya melalui flow meter (2) dialirkan ke separator (3) dan demister (4) untuk memisahkan zat-zat padat, silika dan bintik-bintik air yang terbawa didalamnya. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya vibrasi, erosi, dan pembentukan kerak pada sudu dan nozzle turbine. Uap yang telah bersih itu dialirkan melalui main steam valve/electric control valve/governor valve (5) menuju ke turbine (6). Di dalam turbine, uap tersebut berfungsi untuk memutar double flow condensing yang dikopel dengan generator (7), pada kecepatan 3000 rpm. Proses ini menghasilkan energi listrik dengan arus 3 phase, frekuensi 50 Hz, dan tegangan 11,8 kV. Melalui step-up transformer (8), arus listrik dinaikkan tegangannya hingga 150 kV, selanjutnya dihubungkan secara parallel dengan sistem penyaluran Jawa-Bali (9). Agar turbin bekerja secara efisien, maka exhaust steam yang keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum (0,10 bar). Dengan mengkondensasikan uap dalam condenser (10) kontak langsung yang dipasang di bawah turbine. Exhaust steam dari turbin masuk dari sisi atas condenser, kemudian terkondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan lewat spray-nozzle. Level kondensat dijaga selalu dalam kondisi normal oleh dua buah cooling water pump (11), lalu didinginkan dalam cooling water (12) sebelum disirkulasikan kembali.Untuk menjaga kevakuman condenser, gas yang tak terkondensasi harus dikeluarkan secara kontinyu oleh sistem ekstraksi gas. Gas-gas ini mengandung: CO2 85-90% wt; H2S 3,5% wt; sisanya adalah N2 dan Gas-gas-Gas-gas lainnya. Di Kamojang dan Gunung Salak, sistem ekstraksi gas terdiri atas first-stage dan second-stage (13) sedangkan di Darajat terdiri dari ejector dan liquid ring vacuum pump. Sistem pendingin di PLTP merupakan sistem pendingin dengan sirkulasi tertutup dari air hasil
kondensasi uap, dimana kelebihan kondensat yang terjadi direinjeksi ke dalam sumur reinjeksi (14). Prinsip penyerapan energi panas dari air yang disirkulasikan adalah dengan mengalirkan udara pendingin secara paksa dengan arah aliran tegak lurus, menggunakan 5 forced draft fan. Proses ini terjadi di dalam cooling water. Sekitar 70% uap yang terkondensasi akan hilang karena penguapan dalam cooling water, sedangkan sisanya diinjeksikan kembali ke dalam reservoir (15). Reinjeksi dilakukan untuk mengurangi pengaruh pencemaran lingkungan, mengurangi ground subsidence, menjaga tekanan, serta recharge water bagi reservoir. Aliran air dari reservoir disirkulasikan lagi oleh primary pump (16). Kemudian melalui after condenser dan intercondenser (17) dimasukkan kembali ke dalam reservoir.
Kendala Operasi
Secara teknis PLTP sesungguhnya sama dengan PLTU hanya ketel uapnya ada dalam perut bumi. Pengusahaan uap dilakukan oleh PERTAMINA dan PLN hanya membeli uap dari PERTAMINA atas dasar kWh yang dihasilkan PLTP. Karena perubahan beban akan menyangkut perubahan penyediaan uap dari perut bumi maka PLTP praktis hanya dapat ikut mengambil beban dasar dalam sistem, dalam arti harus berbeban constan. Mengenai masalah beban maksimum dan beban minimum pada PLTP kendala-kendala nya yang menyangkut turbin uap adalah sama dengan ketel tidak ada pada PLTP.
7. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) Kendala Operasi
Operasi suatu pembangkit listrik tenaga nuklir akan menghasilkan limbah aktivitas rendah dan sedang per tahun dengan volume 200-600m3 dan 50m3 bahan bakar bekas. Hal ini diasumsikan sebagai hasil operasi reaktor dengan daya 1000 MWe, dengan faktor beban (load factor) 75% [5]. Secara umum limbah aktivitas rendah dan sedang tersebut ditimbulkan oleh kegiatan pembersihan sistem pendingin, dan kolam penyimpanan bahan bakar, serta dekontaminasi peralatan, termasuk pula filter dan bahan logam lainnya yang terkontaminasi radioaktif akibat operasi reactor. Seluruh limbah yang telah diolah dan dimasukkan dalam wadah disimpan di fasilitas penyimpanan sementara paling tidak selama 20 tahun. Hal ini berguna untuk peluruhan radionuklida, sekaligus mungkin sebagian dari limbah radioaktif sangat rendah akan dilepas ke lingkungan bila kondisinya lebih rendah dari nilai clearance level. Akhir dari proses adalah disposallimbah radioaktif di fasilitas penyimpanan dekat permukaan (near surface disposal). Tujuannya adalah mencegah nuklida dalam limbah untuk bermigrasi ke air tanah, dan hal ini dilakukan dengan pendekatan penghalang ganda. Penghalang pertama adalah media solidifikasi limbah tersebut (semen, bitumen dsb), penghalang kedua adalah wadah/ drum limbah, penghalang ketiga adalah struktur fasilitas penyimpanan akhir, serta penghalang keempat adalah media sekitar fasilitas penyimpanan akhir tersebut.
