Tugas Pembangkit Pembangkit Listrik Tena

(1)

1. PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)

I. PENDAHULUAN

Air mempunyai banyak sekali manfaat bagi kehidupan manusia. Selain untuk mandi, minum, memasak, mencuci, dan sarana pengairan bagi lahan pertanian. Selain itu masih banyak sekali manfaat lainnya yang mungkin tidak disadari manusia. Salah satu manfaat dari air adalah aliran air dapat menghasilkan energi listrik.

Air merupakan sumber energi mekanik yang banyak dipergunakan untuk kemajuan teknologi. Pada zaman revolusi industri, air dan angin dijadikan sumber energi mekanik. Dan pada akhirnya yang menginspirasi terciptanya Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) hingga bisa berkembang lebih modern dan canggih pada saat ini.

Gambar 1 Pembangkit Listrik tenaga Air (PLTA)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit yang memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik. Air merupakan energi yang terbarukan, sehingga air dapat terus dipergunakan untuk pembangkit listrik tanpa harus takut kehabisan air. Di indonesia kebanyakan memakai PLTA dikarenakan sesuai dengan cuaca yang ada di Indonesia. Apalagi untuk wilayah yang memiliki curah hujan yang tinggi. Dibandingkan pembangkit listrik lainnya, PLTA memang lebih sederhana. Namun memiliki kemampuan yang tidak kalah baik dibanding pembangkit listrik lainnya.

(2)

Beberapa keunggulan dari pembangkit ini adalah responnya yang cepat sehingga sangat sesuai untuk kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan, air memiliki energi mekanik yang besar sehingga kapasitas daya keluarannya yang paling besar diantara energi terbarukan lainnya, pembangkit listrik tenaga air ini juga telah ada sejak dahulu kala, Selain itu untuk mendapatkan air lebih mudah dibanding energi terbarukan lainnya.

Namun PLTA juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu bergantung pada musim yang ada. Di Indonesia memiliki 2 musim, yaitu musim hujan dan musim kemarau. Pada musim hujan pasokan air sangat banyak, namun pada musim kemarau pasokan air sangat sedikit karena jarang ada hujan. Oleh karena itulah PLTA harus didesain sebaik mungkin agar pada musim hujan tidak terjadi kelebihan pasokan air atau banjir dan pada musim kemarau tidak terjadi kekurangan pasokan air.

II. BAGIAN-BAGIAN UTAMA

PLTA terdiri dari bagian-bagian penting yang harus ada agar dapat bekerja dengan baik dan efisien sesuai dengan pasokan air. Bagian bagian itu adalah :

1. Bendungan atau reservoir.

Berfungsi sebagai pemasok air dan menampung air dalam jumlah besar untuk menciptakan tinggi jatuh air agar tenaga yang dihasilkan juga besar. Selain itu bendungan juga berfungsi untuk pengendalian banjir. Kebanyakan bendungan juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan.

2. Turbin

Berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Air yang jatuh akan mendorong baling-baling sehingga menyebabkan turbin berputar. Putaran turbin dipengaruhi oleh besarnya laju aliran air. Semakin besar laju aliran maka putaran turbin semakin cepat dan bila laju aliran kecil maka putaran turbin akan lambat. Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator. Turbin air kebanyakan bentuknya seperti kincir angin.

3. Generator

(3)

eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.

Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu:

1. Putaran. Putaran dari generator dipengaruhi oleh putaran dari turbin.

2. Kumparan. Banyak dan besarnya kumparan dari stator akan mempengaruhi besarnya daya listrik yang dihasilkan.

3. Magnet. Magnet dihasilkan dari putaran rotor.

4. Transformator

Berfungsi untuk mentransmisikan dan mengubah energi dari ukuran satu ke ukuran yang lain. Transformator yang digunakan adalah transformator step up. Karena digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan generator menjadi energi yang lebih besar ukuranya.

5. Jalur Transmisi

Berfungsi untuk mengalirkan energi listrik dari PLTA menuju konsumen listrik yaitu rumah-rumah dan pusat industri.

III. PRINSIP KERJA

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). Ketinggian (h) menentukan besarnya energi potensial (EP) pada pusat pembangkit (EP = m x g x h). Laju aliran air adalah volume dari air (m3_{) yang melalui penampang kanal}

(4)

Gambar 2 Proses kerja PLTA

Laju air dimana air jatuh dari ketinggian efektif tergantung dari besarnya luas penampang kanal. Jika luas penampang kanal terlalu kecil, daya keluaran akan lebih kecil dari daya optimal karena laju air dapat lebih besar. Di lain pihak, ukuran kanal tidak dapat dibuat besar secara sembarangan karena laju air yang melalui kanal tergantung dari laju pengisian air pada reservoir air di belakang bendungan.

Volume air pada reservoir dan ketinggian yang bersangkutan, tergantung dari laju air yang masuk ke dalam reservoir. Selama musim kering, ketinggian air pada reservoir dapat berkurang karena jumlah air dalam reservoir lebih sedikit. Selama musim hujan, ketinggiannya dapat naik kembali karena air yang masuk dari berbagai aliran air yang mengisi bendungan. Fasilitas pembangkit listrik tenaga air harus di desain untuk menyeimbangkan aliran air yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik dan jumlah air yang mengisi reservoir melalui sumber alami seperti curahan hujan, salju, dan aliran air lainnya.

2. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)

I. PENDAHULUAN

Keterbatasan jumlah air pada saat ini tentunya akan sedikit menyulitkan pengoperasian PLTA. Oleh karena itulah dibuat rekayasa pembuatan pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Dengan PLTU tidak memerlukan banyak air. Melainkan air dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi agar menjadi uap yang memiliki tekanan yang sangat tinggi. Energi potensial dari uap lebih besar daripada air biasa karena uap memiliki tekanan yang lebih tinggi.

(5)

dibandingkan dengan air biasa. Uap panas yang memiliki tekanan yang sangat tinggi dinamakan steam. Energi dari steam akan digunakan untuk menghasilkan listrik.

Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah pembangkit yang memanaskan air pada suhu yang sangat tinggi untuk dijadikan uap yang memiliki tekanan yang sangat tinggi atau disebut dengan steam. Dan uap yang dihasilkan dijadikan sebagai penggerak turbin yang akan menghasilkan energi kinetik untuk diubah menjadi energi listrik.

Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar terutama batu-bara dan minyak bakar. Serta MFO untuk start awal, karena tidak bisa langsung melakukan proses pembakaran batubara.

PLTU terdiri dari beberapa bagian utama yang mutlak harus ada agar PLTU dapat beropersai sesuai dengan semestinya. Bagian-bagian tersebut adalah :

1. Coal Handling

Adalah pengiriman batubara dari dermaga kapal menuju coal pile menggunakan belt conveyor. Setelah dari coal pile lalu diteruskan ke silo sebagai penampung batubara yang akan dijadikan bahan bakar.

2. Boiler

Komponen yang mengawali perubahan dan pengaliran energi disebut boiler. Definisi boiler sendiri sebagai suatu komponen pada power plant adalah suatu bejana tertutup yang secara efisien mampu mengubah air menjadi steam dengan bantuan panas dari proses pembakaran batubara. Jika dioperasikan dengan benar, boiler secara efisien dapat mengubah air dalam volume yang besar menjadi steam yang sangat panas dalam volume yang lebih besar lagi.

Didalam boiler ada economizer dan steam drum. Economizer untuk pemanasan air dan steam drum sebagai pemisah antara uap dan air setelah terjadi pemanasan.

3. Heater

Merupakan pemanas yang ada di boiler. Ada 2 macam heater, yaitu superheater dan re-heater. Superheater adalah pemanas untuk memanaskan uap jenuh dari steam drum menjadi uap tak jenuh. Sedangkan re-heater adalah pamanas ulang setelah steam melewati High Pressure turbin dan dialirkan menuju Intermediate Pressure Turbin.

4. Turbin

(6)

dipengaruhi oleh besarnya laju aliran air. Semakin besar laju aliran maka putaran turbin semakin cepat dan bila laju aliran kecil maka putaran turbin akan lambat. Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator. Turbin air kebanyakan bentuknya seperti kincir angin.

5. Generator

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk pasangan kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.

8. Kondenser

Merupakan pendinginan uap setelah uap melewati Low pressure turbin. Uap yang dingin akan berubah menjadi fase cair dan dialirkan menuju ke daerator.

(7)

Berfungsi untuk menyerap atau menghilangkan gas – gas yang terkandung pada air pengisi Boiler, terutama gas O2, karena gas ini akan menimbulkan korosi.

Prinsip kerja dari PLTU adalah air dialirkan ke daerator untuk dilepaskan gas O2,

karena gas ini dapat menimbulkan korosi. Dari daerator air akan menuju ke economizer untuk pamanasan awal air sebelum menuju boiler. Dari economizer terus ke steam drum untuk pemisahan fasa cair dan fasa gas. Fasa cair akan dipanaskan kembali ke boiler sedangkan fasa gas akan menuju superheater untuk dijadikan uap tak jenuh. Dari superheater steam akan digunakan untuk memutar high pressure turbin. Dari high pressure turbin steam akan dipanaskan lagi di re-heater dan digunakan untuk memutar intermediate pressure turbin dan low pressure turbine. Dari low pressure turbine steam didinginkan di kondenser dan menjadi fasa cair lagi. Dari kondenser diteruskan ke daerator, dan begitu seterusnya secara berulang-ulang. Putaran dari turbin digunakan untuk menggerakkan generator. Generator yang berputar akan menghasilkan medan magnet karena motor yang berputar bersinggungan dengan kumparan yang ada di stator. Medan magnet ini akan menjadi energi listrik. Dari generator energi listrik diteruskan ke transformator untuk penguatan energi. Dari transformator listrik dialirkan ke seluruh konsumen listrik.

3. PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)

I. PENDAHULUAN

Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) merupakan sebuah pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja yang sederhana dimana energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya diubah menjadi energi listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya.

(8)

PLTG memiliki kelebihan yaitu energi mekanik yang dihasilkan dari mesin turbin gas lebih besar dibandingkan pembangkit listrik lainnya. Selain itu PLTG juga sebagai alternatif dari pembangkit listrik tenaga air disaat musim kemarau dimana pada musim kemarau debit air sangat rendah.

Adapun kekurangan dari turbin gas adalah sifat korosif pada material yang digunakan untuk komponen-komponen turbinnya karena harus bekerja pada temperature tinggi dan adanya unsur kimia bahan bakar minyak yang korosif (sulfur, vanadium dll), tetapi dalam perkembangannya pengetahuan material yang terus berkembang hal tersebut mulai dapat dikurangi meskipun tidak dapat secara keseluruhan dihilangkan. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan salah satu dari kekurangan sebuah turbin gas juga dan pada perkembangannya untuk menaikkan efisiensi dapat diatur/diperbaiki temperature kerja siklus dengan menggunakan material turbin yang mampu bekerja pada temperature tinggi dan dapat juga untuk menaikkan efisiensinya dengan menggabungkan antara pembangkit turbin gas dengan pembangkit turbin uap dan hal ini biasa disebut dengan combined cycle.

Pembangkit listrik Tenaga Gas terdiri atas beberapa bagian-bagian penting yang harus ada. Adapun bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas adalah sebagai berikut :

1. Natural Gas Line

Merupakan saluran masuknya udara alami dari luar yang membantu proses pembakaran.

2. Oil Storage

Merupakan tangki yang digunakan untuk menampung bahan bakar. 3. Air Intake

Merupakan saluran masuknya udara dari atmosfer yang akan ditekan kedalam ruang pembakaran menggunakan kompressor.

4. Compressor

Merupakan alat yang digunakan untuk menekan udara yang masuk dari air intake menuju ke ruang pembakaran. Didalam kompressor terjadi proses kompresi, yaitu menaikkan temperatur dan tekanan dari udara agar terjadi proses pembakaran yang sempurna.

5. Combustion Chambers

(9)

yang sangat tinggi sehingga menghasilkan tenaga mekanik untuk menggerakkan turbin.

6. Turbin

7. Generator

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk pasangan kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.

(10)

10. Exhaust

Merupakan saluran pembuangan udara-udara sisa yang tidak terpakai lagi setelah digunakan untuk memutar turbin.

Gambar 4 Proses Pada PLTG

Prinsip kerja dari PLTG yaitu bahan bakar minyak yang akan digunakan ditampung pada suatu kilang yang dinamakan oil storage. Dari oil storage bahan bakar akan dialirkan menuju ke ruang pembakaan untuk proses pembakaran. Udara dari atmosfer masuk ke dalam proses melalui air intake. Sebelum masuk ke ruang pembakaran, udara dari atmosfer terlebih dahulu dilakukan proses kompresi oleh alat yang dinamakan kompressor. Dengan adanya kompresi maka udara dari atmosfer akan terjadi kenaikan temperatur dan tekanan agar proses pembakaran terjadi dengan sempurna. Bahan bakar dan udara yang terkompresi bertemu di ruang pembakaran dan terjadi proses pembakaran. Setelah proses pembakaran maka akan dihasilkan energi meknik. Energi mekanik inilah yang akan digunakan untuk memutar turbin. Putaran dari turbin digunakan untuk menggerakkan generator. Generator yang berputar akan menghasilkan medan magnet karena motor yang berputar bersinggungan dengan kumparan yang ada di stator. Medan magnet ini akan menjadi energi listrik. Dari generator energi listrik diteruskan ke transformator untuk penguatan energi. Dari transformator listrik dialirkan ke seluruh konsumen listrik.

4.

PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir)

(11)

Masyarakat pertama kali mengenal tenaga nuklir dalam bentuk bom atom yang dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki dalam Perang Dunia II tahun 1945. Sedemikian dahsyatnya akibat yang ditimbulkan oleh bom tersebut sehingga pengaruhnya masih dapat dirasakan sampai sekarang. Di samping sebagai senjata pamungkas yang dahsyat, sejak lama orang telah memikirkan bagaimana cara memanfaatkan tenaga nuklir untuk kesejahteraan umat manusia.

Sampai saat ini tenaga nuklir, khususnya zat radioaktif telah dipergunakan secara luas dalam berbagai bidang antara lain bidang industri, kesehatan, pertanian, peternakan, sterilisasi produk farmasi dan alat kedokteran, pengawetan bahan makanan, bidang hidrologi, yang merupakan aplikasi teknik nuklir untuk non energi. Salah satu pemanfaatan teknik nuklir dalam bidang energi saat ini sudah berkembang dan dimanfaatkan secara besar-besaran dalam bentuk Pembangkit Listrik Tenaga nuklir (PLTN), dimana tenaga nuklir digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang relatif murah, aman dan tidak mencemari lingkungan.

Gambar 5 Pembangkit listrik tenaga nuklir

PLTN memiliki bebrapa kelebihan dan kekurangan. Kelebihanya yang paling utama adalah sebagai alternatif energi di masa mendatang. Dan kekurangannya adalah bahaya radiasi yang ditimbulkan dari reaktor nuklir.

Pembangkit listrik Tenaga Gas terdiri atas beberapa bagian-bagian penting yang harus ada. Adapun bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas adalah sebagai berikut :

1. Teras reaktor

Merupakan tempat terjadinya reaksi-reaksi kimia dan merupakan reaktor nuklir yang menghasilkan energi potensial untuk digunakan memutar turbin.

2. Turbin

3. Generator

(12)

Rotor terdiri dari besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk pasangan kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.

6. Kondenser

(13)

Gambar 6 Proses pada PLTN

PLTN berperasi dengan prinsip yang sama seperti PLK, hanya panas yang digunakan untuk menghasilkan uap tidak dihasilkan dari pembakaran bahan fosil, tetapi dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam suatu reaktor nuklir. tenaga panas tersebut digunakan untuk membangkitkan uap di dalam sistem pembangkit uap ( Steam Generator) dan selanjutnya sama seperti pada PLK, uap digunakan untuk menggerakkan turbingenerator sebagai pembangkit tenaga listrik. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi.

Proses pembangkitan listrik ini tidak membebaskan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dibuang ke lingkungan atau melepaskan partikel yang berbahaya seperti CO2, SO2, NOx ke lingkungan, sehingga PLTN ini merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.

5. PLTP (Pembangkit Listrik tenaga Panas Bumi)

I. PENDAHULUAN

(14)

Gambar 7 PLTP

Sama seperti pembangkit listrik konvensional, namun PLTP menggunakan panas bumi sebagai sumber panas untuk memanaskan uap. Dan proses selanjutnya mengenai energi listrik sam dengan pembangkit listrik lainnnya.

1. Sumur Produksi dan sumur injeksi

Digunakan untuk mengambil panas bumi yang berada pada zona geotermal. Lalu mengalirkan panas tersebut ke dalam PLTP.

2. Turbin

3. Generator

(15)

memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.

6. Kondenser

Merupakan pendinginan uap setelah uap melewati Low pressure turbin. Uap yang dingin akan berubah menjadi fase cair dan dialirkan menuju ke reaktor kembali.

Gambar 8 Diagram prinsip kerja PLTP

(16)