BAB 3
PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
A. PENGERTIAN
Sebuah perangkat yang dapat menghasilkan/ memproduksi tenaga listrik dari berbagai sumber seperti uap di Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), air di Pembangkit ListrikTenaga Air (PLTA), dan nuklir di Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).
Generator adalah perangkat utama dari sebuah pembangkit listrik yang mengubah putaran (energi mekanik) menjadi energi listrik melalui induksi medan magnet yang dihasilkan. Putaran generator ini digerakan oleh berbagai sumber. Di PLTA generator digerakan oleh air, di PLTU digerakan oleh uap, dan di PLTN digerakan oleh reaktor panas tenaga nuklir. Demikian juga dengan pembangkit listrik tenaga angin, angin menggerakan generator untuk berputar dan menghasilkan energi listrik.
B. MACAM – MACAM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
- PLTA
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.
Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Hidroelektrisitas adalah sumber energi terbarukan.
Di banyak bagian Kanada (provinsi British Columbia, Manitoba, Ontario, Quebec, dan Newfoundland and Labrador) hidroelektrisitas digunakan secara luas. Pusat tenaga yang dijalani oleh provinsi-provinsi ini disebut BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (dulunya “Ontario Hydro”), Hydro-Québec, dan Newfoundland and Labrador Hydro. Hydro-Québec merupakan perusahaan penghasil listrik hydro terbesar dunia, dengan total listrik terpasang sebesar 31.512 MW.
⇒Berikut skema dan cara kerja pembangkit listrik tenaga air (PLTA),
→Keterangan pada gambar:
- Sungai/Kolam Tandon, untuk tempat penampungan air
- Intake, pintu masuk air sungai/tandon
- Katup pengaman, berfungsi sebagai katup pengatur intake
- Headrace tunnel, pipa antara tandon dan sebelum masuk penstock.
- Surge tank, berfungsi sebagai pengaman tekanan air yang tiba-tiba naik saat katup pengatur ditutup.
- Penstock (pipa pesat), berfungsi untuk mengalirkan dan mengarahkan air ke turbin serta untuk mendapatkan tekanan hidrostatis yang besar.
- Main stop valce, berfungsi sebagai katup pengatur turbine
- Turbine, berfungsi mengubah energi potensial air menjadi energi gerak
- Generator, berfungsi menghasilkan energi listrik dari energi gerak
- Main transformer, berfungsi untuk transfer energi listrik antar dua sirkuit dengan induksi elektromagnetik.
- Transmission line, berfungsi penyalur energi listrik ke konsumen.
2. PLTU
Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik.
Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar terutama batu bara dan minyak bakar serta MFO untuk start up awal. Salah satu PLTU terbesar adalah PLTU Pacitan Jawa timur.
Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu :
- Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.
- Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran.
- Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :
- Pertama air diisikan ke boiler
hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap.
- Kedua, uap hasil produksi boiler dengan
tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.
- Ketiga, generator yang dikopel langsung
dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator
- Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor
untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.
- Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.
⇒Berikut skema dan cara kerja pembangkit listrik tenaga uap (PLTU),
- Circulating water pump : untuk mencampur air
- Desalination evaporator
- Destilate pump
- Make up water tank
- Denim water tank
- Condensor : mengembunkan uap menjadi cair
- Low heater pressure
- Deserator : untuk mendapatkan tambahan air akibat kebocoran dan juga mengolah air agar memenuhi mutu air ketel (NaCl, ClO2 & PH)
- Boiler feed pump
- High pressure heater
- economizer
- Steam drum
- Boiler
- Super heater
- Steam turbin
- Burge / kapak : alat pengangkut bahan bakar minyak
- Pumping house
- Fuel oil tank
- Fuel oil heater
- Burner
- Forced draught fan : menghasilkan udara untuk pembakaran
- Air heater : pemanas udara
- Smoke stack : membuang sisa gas
- Generator
- Main transformer
- Switch yard
- Transmission line
3. PLTG
Energi listrik meerupakan salah satu energi yang memiliki peranan penting bagi kehidupan manusia. untuk menghasilkan energi listrik, dibutuhkan unit pembangkit energi listrik. salah satu unit pembangkit listrik yang banayk ditemukan saat ini adalah Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG).
Sistem PLTG menggunakan prinsip siklus Brayton yang dibagi atas siklus terbuka dan siklus tertutup. Pada siklus terbuka, fluida kerja adalah udara atmosfer dan pengeluaran panas di atmosfer karena gas buang dari turbin dibuang ke atmosfer.
Pada awal penerapan siklus ini, Brayton dan ilmuwan lainnya mengembangkan mesinreciprocating dikombinasikan dengan kompresor. Mesin tersebut berdampingan dengan mesin Otto diaplikasikan pertama kali ke otomotif roda empat.
Namun mesin Brayton kalah pamor dengan mesin Otto empat silinder yang dikembangkan oleh Henry Ford. Pada perkembangan selanjutnya, siklus Brayton lebih diaplikasikan khusus ke mesin-mesin turbojet dan turbin gas.
⇒Gambar berikut menunjukkan sistem dan siklus kerja Brayton :
- Burge / kapal : pengangkut bahan bakar
- Pumping house
- Fuel pump
- Electric diesel motor
- Air filter : penyaring udara agar partikel debu tidak masuk kedalam kompresor
- Compressor : menaikkantekanan udara untuk dibakar bersama bahan baker
- Combustion system : membakar bahan baker dan udara serta menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi
- Gas turbin : mengubah energi gas menjadi energi gerak yang memutar generator.
- Stac / cerobong asap : membuang sisa gas panas dari turbin
- Generator
- Main Transformer
- Switch yard
- Transmission line Gas
4. PLTD
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator.
Kegunaan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PTLD) adalah penyedia daya listrik yang dapat berfungsi untuk :
- Sebagai unit cadangan yang dijalankan pada saat unit peinbangkit utama yang ada tidak dapat mencukupi kebutuhan daya listrik.
- Sebagai unit pembangkit yang menyuplai listrik selama 24 jam atau sebagai pemikul beban tetap. Sifat pengoperasian harus pada beban dasar yang berkapasitas tertinggi dan tidak dipengaruhi oleh frekuensi beban tetap. Hal ini memungkinkan juga bila pasokan dapat mengalami gangguan.
- Sebagai unit beban puncak atau Peak Load. Bila PLTD dioperasikan pada beban puncak. biasanya dalam waktu yang tidak lama. Karena dapat berfungsi untuk menaikkan tegangan yang turun pada saat beban puncak.
- Sebagai unit cadangan yang dijalankan saat keadaan darurat , saat terjadi pemadaman pada unit pembangkit utama. Bila terjadi yang mengakibatksn gangguan pada total seluruh jaringan listrik maka PLTD dapat beroperasi tanpa bantuan tegangan dari luar dan langsung mengisi tegangan serta menanggung beban listrik dengan cepat serta membutuhkan perhatian yang.
- Fuel tank
- Fuel oil separator
- Daily tank
- Fuel oil booster
- Diesel motor
- Turbo charge: menaikkan efficiency udara yang dicampur dengan bahan bakar dan menaikkan tekanan serta temperaturnya
- Air intake filter
- Exhaust gas silencer
- Generator
- Main transformer
- transmission line
5. PLTP
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah Pembangkit Listrik (Power generator) yang menggunakan panas bumi (Geothermal) sebagai energi penggeraknya. Indonesia dikaruniai sumber panas bumi yang berlimpah karena banyaknya gunung berapi di indonesia, dari pulau-pulau besar yang ada, hanya pulau Kalimantan saja yang tidak mempunyai potensi panas bumi. Keuntungan teknologi ini antara lain : bersih, dapat beroperasi pada suhu yang lebih rendah daripada PLTN, dan aman, bahkan geothermal adalah yang terbersih dibandingkan dengan nuklir, minyak bumi dan batu bara. Meskipun tergolong ramah lingkungan, namun beberapa hal perlu dipertimbangkan apabila pembangkit listrik tenaga panas bumi ingin dikembangkan sebagai pembangkit dengan skala besar. Beberapa parameter yang harus dipertimbangkan adalah kandungan uap panas dan sifat fisika dari uap panas di dalam reservoir dan penurunan tekanan yang terjadi sebagai akibat digunakannya uap panas di dalam reservoir. Apabila semua aspek tersebut dapat dipenuhi, tidak tertutup kemungkinan bahwa pembangkit ini akan diterima oleh semua pihak. PLTP juga membawa pengaruh yang kurang menguntungkan pada lingkungan dan harus diminimalisasi, antara lain : polusi udara, polusi air, polusi suara, dan penurunan permukaan tanah.
- Sumur uap : mengambil uap panas yang didapat dari kantung uap dari perut bumi
- Stream receiving header
- Separator
- Demister
- Governing valve
- Turbin : merubah energi uap menjadi energi gerakl memutar generator
- Generator
- Main transformer
- Transmission line
- Condensor : mengubah uap menjadi cair
- Sumur reinjection
- Tanah
Reservoir panas bumi biasanya diklasifi-kasikan ke dalam dua golongan yaitu yang ber-suhu rendah (low temperature) dengan suhu <1500 C dan yang bersuhu tinggi (high tempera-ture) dengan suhu diatas 1500C. Yang paling baik untuk digunakan sebagai sumber pem-bangkit tenaga listrik adalah yang masuk kate-gori high temperature. Namun dengan perkembangan teknologi, sumber panas bumi dengan kategori low temperature juga dapat digunakan asalkan suhunya melebihi 500 C.
Pembangkit (power plants) untuk pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat beroperasi pada suhu yang relatif rendah yaitu berkisar antara 122 s/d 4820 F (50 s/d 2500 C). Bandingkan dengan pembangkit pada PLTN yang akan beroperasi pada suhu sekitar 10220 F atau 5500 C. Inilah salah satu keunggulan pembangkit listrik geothermal. Keuntungan lainnya ialah bersih dan aman, bahkan geothermal adalah yang terbersih dibandingkan dengan nuklir, minyak bumi dan batu bara.
Pembangkit yang digunakan untuk meng-konversi fluida geothermal menjadi tenaga listrik secara umum mempunyai komponen yang sama dengan power plants lain yang bukan berbasis geothermal, yaitu terdiri dari generator, turbin sebagai penggerak generator, heat exchanger, chiller, pompa, dan sebagainya. Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit panas bumi (geothermal power plants) yang dapat mengkonversi panas bumi menjadi sumber daya listrik, yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. Ketiga macam teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi yang berbeda-beda.
- Dry Steam Power Plants
Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Pada tipe ini uap panas (steam) lang-sung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Sisa panas yang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam reservoir melalui injection well. Pembangkit tipe tertua ini pertama kali digunakan di Lardarello, Italia, pada 1904 dimana saat ini masih berfungsi dengan baik. Di Amerika Serikat pun dry steam power masih digunakan seperti yang ada di Geysers, California Utara.
- Flash Steam Power Plants
Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebut dialirkan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk meng-aktifkan generator yang kemudian menghasil-kan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai masuk kembali ke reservoir melalui injection well. Contoh dari Flash Steam Power Plants adalah Cal-Energy Navy I flash geothermal power plants di Coso Geothermal field, California, USA.
- Binary Cycle Power Plants (BCPP)
BCPP menggunakan teknologi yang berbeda dengan kedua teknologi sebelumnya yaitu dry steam dan flash steam. Pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur produksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid kemudian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan genera-tor untuk menghasilkan sumber daya listrik. Uap panas yang dihasilkan di heat exchanger inilah yang disebut sebagai secondary (binary) fluid. Binary Cycle Power Plants ini sebetulnya merupakan sistem tertutup. Jadi tidak ada yang dilepas ke atmosfer.
Keunggulan dari BCPP ialah dapat dioperasikan pada suhu ren-dah yaitu 90-1750C. Contoh pene-rapan teknologi tipe BCPP ini ada di Mammoth Pacific Binary Geo-thermal Power Plants di Casa Di-ablo geothermal field, USA. Diper-kirakan pembangkit listrik panas bumi BCPP akan semakin banyak digunakan dimasa yang akan datang.
6. PLTN
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.
PLTN termasuk dalam pembangkit daya base load, yang dapat bekerja dengan baik ketika daya keluarannya konstan (meskipun boiling water reactor dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam hari). Daya yang dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga 1000 MWe. Unit baru yang sedang dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1200 MWe.
Hingga saat ini, terdapat 442 PLTN berlisensi di dunia dengan 441 diantaranya beroperasi di 31 negara yang berbeda. Keseluruhan reaktor tersebut menyuplai 17% daya listrik dunia.
Komponen PLTN
Secara umum ada beberapa komponen utama dari Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), yaitu :
- Inti reactor Tangki Reaktor
- Moderator Fluida Pendingin
- Perisai Termal Perisai Biologi
- Reflektor Batang-batang kendali
- Inti reaktor : merupakan bahan bakar yang berbentuk batang batang yang rerbuat dari Uranium yang dipercaya, plutonum, atau U-233. Batang-batang bahan bakar ini dapat di campur dengan material-material tidak berfisi.
- Moderator : Berfungsi untuk memoderet atau memperlambat laju neutron sehingga menjadi berkecepatan termal. Biasanya dibuat dari granit yang membungkus bahan bakar, api bisa juga berbent air berat, air ringan (normal), atau berilium. Moderator dapat juga dicampur dengan bahan bakar.
- Perisai Termal : dalam hal ini perisai thermal berfungsi menyerap radiasi ( parikelb , nutron yang terlepas, dan sinar gamma) pada saat proses reaksi pembelahan . Karena itu perisai menyelubungi inti reaktor yang akan menahan perpindahan kalor, biasanya dibuat dari besi, menyerap energi dan akan menambah nilai panas.
- Reflektor : Berfungsi untuk memantulkan kembali nutron yang meninggalkan inti bahan bakar. biyasanya reflektor diletakkan di dalam perisai termal dan menyelubungi inti reaktor.
- Tangki Reaktor : Berfungsi untuk sebagai wadah (tabung ) atau casing yang melindungi dan membungkus yang di dalam nya terdapat inti reaktor , reflektor dan perisai termal. Dan juga tangki reaktor terdapat pula saluran untuk mengatur aliran pendingin melalui tangki reaktor dan mengelilingi inti reaktor.
- Fluida Pendingin: Fluida ini berguna untuk membawa panas yang dihasilkan dari proses fisi untuk keperluan lain seperti pemanas air ketel pada pusat tenaga uap. Sebagai pemanas atau pengatur suhu bahan bakar reaktor dan peralatan nya tetap pada suhu yang telah di tentukan ( aman dan baik ).
- Perisai Biologi : Perisai ini berguna sebagai sefty atau pengaman yang menyelubungi reaktor untuk menghalan dan melemahkan semua radiasi yang berbahaya sebagai akibat dari proses fisi. Biyasa terbuat dari besi, timah hitam atau beton tebal dicampur oksida besi.
- Batang-batang kendali: Berfungsi mengendalikan proses fisi yaitu dalam membangkitkan panas di dalam reaktor, dengan cara menyerap nutron berlebihan yang terjadi dari proses fisi. biasanya terbuat dari boron atau hafnium yang dapat menyerap nutron.
- DAFTAR PUSTAKA
http://www.kurniadinews.com/makalah-listrik/sistem-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-air/
http://www.kurniadinews.com/makalah-listrik/cara-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-uap/
http://www.kurniadinews.com/makalah-listrik/cara-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-gas/
http://www.kurniadinews.com/makalah-listrik/cara-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-diesel/
http://www.kurniadinews.com/makalah-listrik/cara-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi/
https://fitrahendrayani72.wordpress.com/2015/03/19/pembangkit-listrik-tenaga-nuklir-pltn/
Recent Comments