BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Selama berabad-abad, manusia telah mengamati tentang proses terjadinya listrik. Merka telah beberpa kali melakukan percobaan guna mendapatkan pemecahan taka-teki tentang kelistrikan. Banyak tokoh-tokoh yang berhasil mengungkap dan membuat suatu penemuan yang erat kaitannya fengan dunia listrik diantaranya Michaek Faraday dengan salah satu hasil kegiatannya adalah tentang rotasi electromagnetic. Hasil penemuannya ini merupakan dasar terpentin dari perkembangan dunia listrik berikutnya. Penemuan tersebut terus dikembangkan dalam berbagai alat listrik seperti transformator dan generator. Generato yang pertamakali menggunakan system rotasi ditemukan oleh H.M. Pexii ari Paris pada tahun 1832. Generator pertama ini menggunakan sebuah magnet permanen berbentuk tapal kuda diputar menegelilingi sebuah inti besi yan berlilitan yang dihubungkan dengan sebuah komutator dan bila diptar mengasilkn bunga api. Sejarah tenteng listrik komersial pertamakali beroperasi pada tahun 1882 bulan januari di London inggris, kemudian di New York pada bulan September tahun yang sama. Listrik komersial ini menggunakan arus searah dengan tegangan rendah. Di Indonesia, sejarah penyediaan listrik pertama kali diawali oleh sebuah embangkit tenaga listrik di Gambir, Jakarta pada bulan Mei 1897, Surakart pada tahun 1908, Bandung pada tahun 1906, Surabaya pda tahun 1912 dan Banjarmasin pada tahun 1992. Pada awalnya pusat-pusat tenaga listrik ini menggunakan tenaga termis. Kelangsungan hidup manusia di muka bumi tidak bisa lepas dari kebutuhan akan enegi listrik. Saat sekarag ini kebutuhan akan listik semakin hari semakin meningkat seiring kemajuan teknologi yang semakin maju. Dengan kemajuan teknolgi yang semakin maju akan sangat membutuhan 1 kebutuhan akan energy listrik yang semakin banyak pula. Dapat dikatakan kemajuan teknologi akan berbanding lurus dengan konsumsi energi listrik. Oleh sebab itu dibutuhkan pembangkit listrik yang lebih banyak lagi untuk mmenuhi kebutuhan listrik tersebut. Dengan menggunakan segala sumber daya alam yang ada sebgai pembengkitnya. Salah satu pembangkit yang palingbanyak beropersai untuk memenuhi kebutuhan listrik dunia dan termasuk di Indonesia adalah Pembangkit listrik tenaga uap, Pembangkit listrik tenaga gas, dan Pembangkit listrik tenaga gas uap. Etiga pembangkit tersebut memiliki kesamaan yaitu panas. sumber daya yang paling banyak digunakan sebagai pembangkit pada Pembangit listrik tesebut adalah energy yang tidk dapat diperbaharui seperti batubara, gas alam, maupun bahan bakar minya lainnya. Pembangit tersebut merupakan pembangkit terbesar yang paling banyak menghasilkan energy listrik di Indonesia. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan PLTGU? 2. Bagian-bagian PLTGU 3. Bagaimana prinsip kerja PLTG? 4. Apa Keuntungan dan kerugian pada system PLTG? 1.3 TUJUAN 1. Mengenal dan mengetahui PLTGU 2. Pentingnya PLTGU di Indonesia sebagai pemasok listrik terbesar 2 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian PLTGU PLTGU merupakan suatu instalasi peralatan yang berfungsi untuk mengubah energi panas (hasil pembakaran bahan bakar dan udara) menjadi energi listrik yang bermanfaat. Pada dasarnya, sistem PLTGU ini merupakan penggabungan antara PLTG dan PLTU. PLTU memanfaatkan energi panas dan uap dari gas buang hasil pembakaran di PLTG untuk memanaskan air di HRSG (Heat Recovery Steam Genarator), sehingga menjadi uap jenuh kering. Uap jenuh kering inilah yang akan digunakan untuk memutar sudu (baling-baling). Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) akan menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya. Siklus dasar turbin gas disebut siklus Brayton, yang pertama kali diajukan pada tahun 1870 oleh George Brayton seorang insinyur dari Boston. Sekarang siklus Brayton digunakan hanya pada turbin gas,yang merupakan cikal bakal dari PLTGU dengan proses kompresi dan ekspansi terjadi pada alat permesinan yang berputar. John Barber telah mempatenkan dasar turbin gas pada tahun 1791. Dua penggunaan utama mesin turbin gas adalah pendorong pesawat terbang dan pembangkit tenaga listrik. Turbin gas digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang berdiri sendiri (simple cycle) atau bergandengan dengan turbin uap (combined cycle) pada sisi suhu tingginya. Turbin uap (combined cycle) memanfaatkan gas buang turbin gas sebagai sumber panasnya. Turbin uap dianggap sebagai mesin pembakaran luar (external combustion), dimana 3 pembakaran terjadi diluar mesin. Energi termal dipindah ke uap sebagai panas. Turbin gas pertama kali berhasil dioperasikan pada pameran nasional Swiss (Swiss National Exhibition) tahun 1939 di Zurich. Turbin gas yang dibangun antara tahun 1940-an hingga tahun 1950-an efisiensinya hanya sekitar 17 persen; hal ini disebabkan oleh rendahnya efisiensi kompresor dan turbin dan suhu masuk turbin yang rendah karena keterbatasan teknologi metalurgi pada saat itu. Turbin gas terpadu dengan turbin uap (combined cycle) yang pertama kali dipasang pada tahun 1949 di Oklahoma oleh General Electric menghasilkan daya 3,5 MW. Sebelum ini, pembangkit daya ukuran besar berbahan bakar batu bara ataupun bertenaga nuklir telah mendominasi pembangkitan tenaga listrik. Tetapi sekarang, turbin gas berbahan baker gas alam yang telah mendominasinya karena kemampuan start (black start) yang cepat, efisiensi yang tinggi, biaya awal yang lebih rendah, waktu pemasangan yang lebih cepat, karakter gas buang yang lebih baik dan berlimpahnya persediaan gas alam. Biaya pembangunan pembangkit tenaga turbin gas kira-kira setengah kali biaya pembangunan pembangkit tenaga turbin uap berbahan bakar fosil yang merupakan pembangkit tenaga utama hingga awal tahun 1980-an. Lebih dari separoh dari seluruh pembangkit daya yang akan dipasang dimasa akan datang diperkirakan akan merupakan pembangkit daya turbin gas ataupun dikombinasikan dengan turbin uap (combined cycle). Di awal tahun 1990-an, General Electric telah memasarkan turbin gas dengan ciri perbandingan tekanan (pressure ratio) 13,5 menghasilkan daya net 135,7 MW dengan efisiensi termal 33 persen pada operasi sendiri (simple cycle operation). Turbin gas terbaru yang dibuat General Electric bersuhu masuk 1425 OC (2600 OF) menghasilkan daya hingga 282 MW dengan efisiensi termal mencapai 39.5 persen pada operasi sendiri (simple cycle operation). 4 Bahan bakar minyak ringan seperti minyak diesel, minyak tanah, minyak mesin jet, dan bahan bakar gas yang bersih (seperti gas alam) paling cocok untuk turbin gas. Bagaimanapun , bahan bakar tersebut diatas akan menjadi lebih mahal dan pasti akan habis. Oleh karena itu, pemikiran kemasa depan harus dilakukan untuk menggunakan bahan bakar alternatif lain. PLTGU 5 2.2 Bagian-bagian PLTGU Secara garis besar komponen yang terdapat pada PLTGU adalah sebagai berikut : 1. Alat Bantu pada Boiler Boiler atau ketel uap adalah suatu alat yang digunakan untuk memproduksi uap dengan tekanan dan temperature tertentu.Uap yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan turbin uap sehingga dari turbin uap tersebut akan didapatkan energi mekanis. Selanjutnya, energi mekanis ini akan diubah menjadi energi listrik didalam generator .Adapun boiler sendiri mempunyai alat-alat bantu seperti berikut : a. Economizer Economizer adalah alat yang digunakan untuk memanaskan air pengisi ketel dengan media pemanas energi kalor yang terkandung didalam gas bekas. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan air pengisi ketel yang suhunya tidak jauh berbeda dengan air yang terdapat pada boiler drum, serta untuk menaikkan efisiensi boiler. b. Drum Uap / Steam Drum Steam drum adalah alat yang digunakan untuk memisahkan bagian air, uap basah dan uap kering karena didalam boiler terjadi pemanasan bertingkat. Setiap unit boiler dilengkapi oleh sebuah steam drum dan dipasang pada bagian atas dari boiler. c. Super Heater. Uap yang dihasilkan boiler drum ada yang masih berupa uap basah , dan untuk mendapatkan uap yang betul-betul kering. Uap basah yang berasal dari boiler drum perlu dipanaskan lagi pada super heater sehingga uap kering yang dihasilkkan naik ke steam drum dan memutar sudu – sudu turbin uap. Setiap boiler biasanya dilengkapi dengan dua buah super heater yaitu primary dan secondary super heater yang dipasang pada bagian atas dari ruang pembakarn (furnace). 6 d. Desuper Heater Desuper Heater merupakan spray water yang digunakan untuk mengatur temperatur uap yang dialirkan ke turbin. Alat sudah dibuat sedemikian rupa sehingga bila temperatur uap melebihi ketentuan, maka desuper heater ini akan menyemprotkan air yang berasal dari discharge boiler feed pump sampai temperaturnya normal kembali. e. Soot Blower Soot Blower merupakan alat pembersih pipa di dalam boiler yang diakibatkan menempelnya sisa-sisa pembakaran, dengan media pembersih auxiliary steam. f. Boiler Feed Pump ( BFP ) Boiler Feed Pump merupakan pompa pengisi air boiler. Pompa tersebut memompakan deaerator storage tank ke boiler. 2. Secara garis besar komponen yang terdapat pada PLTGU adalah sebagai berikut : 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. Air Filter Air Filter merupakan filter yang berfungsi untuk menyaring udara bebas agar udara yang mengalir menuju ke compressor merupakan udara yang bersih. 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 7 untuk sebagian kecil pembakaran dan sebagian besar sebagai pendingin turbin. 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. 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. Selector Valve Selector Valve merupakan valve yang berfungsi untuk mengatur gas buangan dari turbin gas, apakah akan dibuang langsung ke udara ataukah akan dialirkan menuju ke HRSG. GTG GTG (Gas Turbine Generator) 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 3 Gas Turbine generator dengan kapasitas masing-masing adalah 100 MW. 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 ). STG STG (Steam Turbine Generator) merupakan generator berfungsi sebagai alat pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga putaran yang diperoleh dari turbin uap. Tenaga penggeraknya berasal dari 8 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 1 buah steam turbine generator untuk bagian PLTGU-nya. HRSG HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ). HRSG ini didesain untuk beroperasi pada turbin gas dengan pembakaran natural gas dan destilate oil. 514 oC (HSD) pada outlet flow gas Untuk masingmasing HRSG akan membangkitkan uap sebesar 194,29 ton/jam total flow, pada inlet flow gas. 2.3 Cara kerja PLTGU PLTGU merupakan pembangkit listrik gabungan antara PLTG dengan PLTU. PLTG disebut siklus Brayton sedangkan PLTU disebut siklus Rankine. Dari hasil gabungan tersebut biasa diebut dengan combined cycle. 1. Siklus PLTG Prinsip kerja PLTG dapat dijelaskan melalui gambar dibawah ini : Proses yang terjadi pada PLTG adalah sebagai berikut : 9 Pertama, Turbin gas berfungsi menghasilkan energi mekanik untuk memutar kompresor dan rotor generator yang terpasang satu poros tetapi pada saat start up fungsi ini terlebih dahulu dijalankan oleh penggerak mula (prime mover). Kedua, Proses selanjutnya pada ruang bakar, jika start up menggunakan bahan bakar cair (fuel oil) maka terjadi proses pengabutan (atomizing) setelah itu terjadi proses pembakaran dengan penyala awal dari busi, yang kemudian dihasilkan api dan gas panas yang bertekanan. Gas panas tersebut dialirkan ke turbin sehingga turbin dapat menghasilkan tenaga mekanik berupa putaran. Selanjutnya gas panas dibuang ke atmosfir dengan temperatur yang masih tinggi. Proses seperti tersebut diatas merupakan siklus turbin gas, yang merupakan penerapan Siklus Brayton. Siklus tersebut dapat digambarkan sebagai berikut : Siklus seperti gambar diatas terdapat empat langkah: Langkah 1-2 : Udara luar dihisap dan ditekan di dalam kompresor, menghasilkan udara bertekanan (langkah kompresi) Langkah 2-3 : Udara bertekanan dari kompresor dicampur dengan bahan bakar, terjadi reaksi pembakaran yang menghasilkan gas panas (langkah pemberian panas) 10 Langkah 3-4 : Gas panas hasil pembakaran dialirkan untuk memutar turbin (langkah ekspansi) Langkah 4-1 : Gas panas dari turbin dibuang ke udara luar (langkah pembuangan). 2. Siklus Kombinasi (Combined Cycle) Siklus PLTGU terdiri dari gabungan siklus PLTG dan siklus PLTU. Siklus PLTG menerapkan siklus Brayton, sedangkan siklus PLTU menerapkan siklus ideal Rankine sseperti gambar di bawah : 11 Siklus Kombinasi Siklus Brayton, Siklus Rankine dan Siklus kombinasi Penggabungan siklus turbin gas dengan siklus turbin uap dilakukan melalui peralatan pemindah panas berupa boiler atau umum disebut “Heat Recovery Steam Generator” (HRSG). Siklus kombinasi ini selain meningkatkan efisiensi termal juga akan mengurangi pencemaran udara. Skema siklus PLTGU dapat dilihat pada gambar di bawah ini : 12 Diagram Combined cycle Diagram Cogeneration Cycle 13 HRSG 2.4 Kelebihan PLTGU Dengan menggabungkan siklus tunggal PLTG menjadi unit pembangkit siklus kombinasi (PLTGU) maka dapat diperoleh beberapa keuntungan, diantaranya adalah : 1. Efisiensi termalnya tinggi, sehingga biaya operasi (Rp/kWh) lebih rendah dibandingkan dengan pembangkit thermal lainnya. 2. Biaya pemakaian bahan bakar (konsumsi energi) lebih rendah 3. Pembangunannya relatif cepat 4. Kapasitas dayanya bervariasi dari kecil hingga besar 5. Fleksibilitasnya tinggi 6. Tempat yang diperlukan tidak terlalu luas, sehingga biaya investasi lahan lebih sedikit. 7. Pengoperasian PLTGU yang menggunakan komputerisasi memudahkan pengoperasian. 8. Waktu yang dibutuhkan: untuk membangkitkan beban maksimum 1 blok PLTGU relatif singkat yaitu 150 menit. 14 2.5 Kekurangan PLTGU 1. Prosedur pemeiliharaan lebih sering dilakukan karena beroperasi pada suhu yang sangat tinggi. 2. Tidak ramah ingkungan meskipun leih rendah jika dibandingkan dengan pembangkt termal lainnya 15 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Pembangkit listrik tenaga uap merupakan pembangkit listrik yang energy penggeraknya adalah uap hasil pemanasan air. PLTU disebut juga dengan siklus Rankine. Pembangkit listrik tenaga gas adalah pembangkit listrik yang energy penggeraknya berasal dari gas bertemperatu tinggi dari hasil pembakaran capuran bahan bakar dengan udara bertekanan tinggi. PLTG memiliki efiiensi yan lebih rendah karena bersifa siklus terbuka (open cycle). PLTG disebut juga dengan siklus Brayton. Pembangkit listrik tenaga gas uap merupakan pembangkit listrik gabungan dari PLTU dan PLTG yang biasa disebut Combine cycle. PLTGU ini merupakan pembangkit listrik yang memiliki efisiensi yang tinggi karena gas exhaust dari PLTG digunakan untuk memanaskan air pada HRSG yang akan menggerakkan steam turbin. Kesamaan dari ketiga jenis pembangkit tersebut adalah beroperasi pada temperature yang tinggi dan bertekanan tinggi sehingga memiliki konstuksi khusus yang kuat tahan panas dan tekanan. 16 DAFTAR PUSTAKA 1. http://taufikkiilham.blogspot.com/2012/09/ Proses -Pembangkit – Listrik- Tenaga -Gas Uap.html 2. http://pembangkitanlistrik.wordpress.com/ 3. http://p3mb4ngk1t.blogspot.com/2013/02/pltg.html 4. http://www.kqlima.com/ Bagian- Cara -Kerja –PLTU/ 17
