PLTU Suralaya adalah pembangkit listrik tenaga uap

BAB I PENDAHULUAN
1.1 PLTU Suralaya
PLTU Suralaya adalah pembangkit listrik tenaga uap yang terletak
di Kecamatan Pulo Merak, Kota Cilegon, Banten, Indonesia. Letaknya 7 km ke arah
utara dari Pelabuhan Penyeberangan Merak. Luas lahan yang digunakan untuk
membangun PLTU Suralaya berikut sarana dan fasilitas penunjang lainnya adalah
240,65 hektare. Lahan yang dipergunakan untuk PLTU Suralaya merupakan lembah
yang dikelilingi oleh bukit/hutan lindung.
Sebelumnya ada 4 (empat) lokasi alternatif yang dipilih untuk lokasi PLTU dengan
bahan bakar utama batu bara, yaitu:
1. Cigading, Anyer
2. Suralaya, Merak
3. Gorenjang, Balaraja
4. Tanjung Pasir, Tangerang.
Dari hasil studi kelayakan, Suralaya telah dipilih sebagai lokasi yang paling baik,
karena adanya beberapa faktor sebagai berikut:

Tersedianya tanah dataran yang cukup luas, di mana tanah tersebut dipandang
tidak produktif untuk pertanian.

Tersedianya pantai dan laut yang cukup dalam, tenang dan bersih. Hal ini baik
untuk pelabuhan dan air pendingin.

Adanya faktor nomer 2 tersebut di atas, maka akan membantu/memperlancar
pengangkutan peralatan berat dan bahan bakar.

Jalan masuk lokasi tidak terlalu jauh, dan sebelumnya sudah ada jalan namun
belum terlalu baik.

Jumlah penduduk di sekitar lokasi masih relatif sedikit, sehingga tidak perlu
pembebasan penduduk guna pemasangan saluran transmisi.

Tanah yang memungkinkan untuk didirikan bangunan yang besar dan bertingkat.

Tersedianya tempat yang cukup untuk penimbunan limbah abu dari sisa
pembakaran batubara.

Tersedianya tenaga kerja yang cukup memperlancar pelaksanaan pembangunan.

Dampak lingkungannya baik karena terletak di antara perbukitan dan laut.

Menimbang data monitoring beban listrik se-Indonesia, bahwa kebutuhan akan
tenaga listrik di pulau Jawa merupakan yang terbesar, maka tepat apabila
dibangun pembangkit yang besar di Pulau Jawa.
Pembangunan PLTU Suralaya dilakukan dalam 3 (tiga) tahap yang seluruhnya
berjumlah 7 unit:
Tahap I = 2x400 MW beroperasi tahun 1984
Tahap II = 2x400 MW beroperasi tahun 1989
Tahap III = 3x600 MW beroperasi tahun 1997
Dalam pembangunannya secara keseluruhan dibangun oleh PLN Proyek Induk
Pembangkit Therma Jawa Barat dan Jakarta Raya dengan konsultan asing dari
Montreal Engeneering Company (Monenco) Canada untuk unit 1 s.d. 4 sedangkan
untuk unit 5 s.d. 7 dari Black & Veatch International (BVI) Amerika Serikat.
Pembangunan Proyek PLTU Suralaya juga dibantu oleh beberapa kontraktor lokal
dan kontraktor asing.
1.2 Kondisi Geografis Cilegon
Berdasarkan letak geografisnya, Kota Cilegon berada dibagian paling ujung
sebelah Barat Pulau Jawa dan terletak pada posisi : 5°52'24" - 6°04'07" Lintang
Selatan (LS), 105°54'05" - 106°05'11" Bujur Timur (BT). Secara administratif
wilayah berdasarkan UU No.15 Tahun 1999 tentang terbentuknya Kotamadya Daerah
Tingkat II Depok dan Kotamadya Daerah Tingkat II Cilegon pada tanggal 27 April
1999, Kota Cilegon mempunyai batas-batas wilayah sebagai berikut:

Sebelah Utara: berbatasan dengan Kecamatan Bojonegara (Kabupaten Serang)

Sebelah Barat: berbatasan dengan Selat Sunda

Seblah Selatan: berbatasan dengan Kecamatan Anyer dan Kecamatan Mancak
(Kabupaten Serang)

Sebelah Timur: berbatasan dengan Kecamatan Kramatwatu tepat di wilayah
serdang (Kabupaten Serang.
Cilegon memiliki wilayah yang relatif landai di daerah tengah dan pesisir barat
hingga timur kota, tetapi di wilayah utara cilegon topografi menjadi berlereng karena
berbatasan langsung gunung batur, sedangkan di wilayah selatan topografi menjadi
sedikit berbukit-bukit terutama wilayah yang berbatasan langsung dengan Kecamatan
Mancak.
Kota ini memiliki wilayah strategis yang berhubungan langsung dengan selat sunda,
dan terhubung dengan jalan tol Jakarta - Merak. Selain itu rencana
pembangunan Jembatan Selat Sunda yang nantinya akan terkoneksi dengan jalan
lingkar selatan Kota Cilegon menambah tingkat konektivitas Kota ini dengan daerah
lain di sekitarnya.
1.3 BATUBARA
Batubara terdiri dari beberapa komponen utama yaitu:
1. Moisture / uap air
2. Volatile matter / mis: atom oksigen dan hidrogen
3. Carbon
4. Ash
Batubara yang dikatakan baik adalah batubara yang mengandung moisture/uap air
yang kecil dan kandungan karbon yang besar.
1.4 KALORI
Pada awal mulanya, kalori adalah satuan energi yang digunakan untuk menyatakan
panas. Namun kemudian meluas menjadi satuan food energy.
Mis: di label pembungkus makanan, sering ditemui tulisan Calories : 150
Kalau kalori yang merupakan satuan panas ada beberapa definisi yang serupa, antara
lain:
1. Energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air dari suhu 14,5 deg C –
15,5 deg C pada tekanan standar atmosfir.
2. Energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air dari suhu 19,5 deg C –
20,5 deg C pada tekanan standar atmosfir.
3. Energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air dari suhu 3,5 deg C –
4,5 deg C pada tekanan standar atmosfir.
Energi 1 kalori diatas kira-kira sama dengan 4,1852 – 4,1858 J (point 1 & 2) dan
4,204 J (point 3).
SFC (specific fuel consumption)adalah konsumsi/pemakaian batubara per jam.
PLTU dengan boiler PC, lebih sensitif terhadap pemilihan batubara sehingga desain
PLTU sebisa mungkin sesuai dengan spesifikasi batubara yang digunakan.
PLTU dengan boiler CFB, lebih fleksibel dengan macam-macam batubara yang
digunakan.
Nilai kalori coal yang digunakan di PLN berbeda-beda.
Di PLTU Asam –asam KALSEL, menggunakan batubara dengan kalori 4425
kkal/Kg (kalau tidak salah).
Proyek percepatan 10.000 MW, menggunakan batubara dengan kalori 3700 – 4300
kkal/Kg.
PLTU Suralaya, standard designnya menggunakan batubara 5100 kkal/Kg.
Nilai kalori ini menyatakan berapa besar nilai energi panas yang bisa dihasilkan
dalam 1 kg batubara. Semakin besar nilai kalori, semakin baik batubara tersebut dan
semakin mahal pula lah harganya.
BAB II ISI
I. Turbin
Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran
fluida.Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak, "asembli rotorblade".Fluida yang bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan
energi untuk menggerakkan rotor.Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda
air.Sebuah turbin yang bekerja terbalik disebut kompresor atau pompa turbo.Turbin
gas, uap dan air biasanya memiliki "casing" sekitar baling-baling yang memfokus dan
mengontrol fluid."Casing" dan baling-baling mungkin memiliki geometri variabel
yang dapat membuat operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluid. Energi
diperoleh dalam bentuk tenaga "shaft" berputar.
Turbin dapat memiliki kepadatan tenaga ("power density") yang luar biasa
(berbanding dengan volume dan beratnya).Ini karena kemampuan mereka beroperasi
pada kecepatan sangat tinggi.Mesin utama dari Space Shuttle menggunakan
turbopumps (mesin yang terdiri dari sebuah pompa yang didorong oleh sebuah mesin
turbin) untuk memberikan propellant (oksigen cair dan hidrogen cair) ke ruang
pembakaran mesin.
Turbin Uap termasuk mesin – mesin konversi energi yang mengubah energi
potensial uap menjadi energi kinetis pada nozel dan selanjutnya diubah menjadi
energi mekanis pada sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros turbin. Energi
mekanis yang dihasilkan dalam bentuk putaran poros turbin dapat secara langsung
atau dengan bantuan roda gigi reduksi dihubungkan dengan mekanisme yang
digerakkan. Untuk menghasilkan energi listrik, mekanisme yang digerakkan adalah
poros generator jika dibandingkan dengan penggerak dengan tenaga listrik lain
seperti diesel, turbin memiliki kelebihan antara lain:
1. penggunaan panas yang lebih baik
2. pengontrolan putaran yang lebih mudah.
3. tidak menghasilkan loncatan bunga api listrik.
4. tidak terpengaruh lingkungan sekeliling yang panas
5. uap bekasnya dapat digunkan kembali atau untuk proses
Pada umunya turbin mempunyai bagian – bagian turbin sebagai berikut
dengan penjelasanya :
1. CASSING, adalah sebagai penutup bagian-bagian utama turbin.
2. ROTOR, adalah bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros, sudu
turbin atau deretan sudu yaitu Stasionary Blade dan Moving Blade. Untuk
turbin bertekanan tinggi atau ukuran besar, khususnya unuk turbin jenis
reaksi maka motor ini perlu di Balanceuntuk mengimbagi gaya reaksi
yang timbul secara aksial terhadap poros.
3. BEARING PENDESTAL, adalah merupakan kekdudukan dari poros rotor.
4. JOURNAL BEARING , adalah Turbine Part yang berfungsi untuk
menahan Gaya Radial atau Gaya Tegak Lurus Rotor.
5. THRUST BEARING, adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan
atau untuk menerima gaya aksial atau gaya sejajar terhadap poros yang
merupakan gerakan maju mundurnya poros rotor.
6. MAIN OLI PUMP, berfungsi untuk mempompa oli dari tangki untuk
disalurkan pada bagian – bagian turbin yang berputar.
7. GLAND PACKING, sebagai Penyekat untuk menahan kebocoran baik
kebocoran Uap maupun kebocoran oli.
8. LABIRINTH RING , mempunyai fungsi yang sam dengan gland packing.
9. STASIONARY BLADE, adalah sudu-sudu yang berfingsi untuk
menerima dan mengarahkan steam yang masuk.
10. MOVING BLADE, adalah sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima
dan merubah Energi Steam menjadi Energi Kinetik yang akan memutar
generator.
11. CONTROL VALVE, adalah merupakan katup yang berfungsi untuk
mengatur steam yang masuk kedalam turbin sesuai dengan jumlah Steam
yang diperlukan.
Gambar turbin yang digunakan pada makalah ini adalah dengan menggunakan turbin
tipe pertama. Pada turbin ini terdapat perbedaan hanya pada bilih – bilih turbin yang
digunakan, namun pada komponen lain dari turbin tetap sama.
GAMBAR
TURBIN
II. Prinsip Kerja Umum Turbin Uap
Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah enrgi potensial
uap menjadi energi kinetik yang selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam
bentuk putaran poros turbin.poros turbin langsung atau dengan bantuan roda gigi
reduksi dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung kepada jenis
mekanisme yang digerakann, turbi uap dapat digunaakkan pada berbagai bidang
industri, untuk pembangkit tenaga listrik, dan untuk transportasi. Dalam perancangan
ini, turbin uap digunakan untuk menggerakan genrator listrik pada PLTU.
Untuk mengubah energi potensial uap menjadi energi mekanis dalam bentuk
putaran poros dilakukan dengan berbagai macam cara, sehingga turbin uap secara
umum terdiri dari tiga jenis yaitu turbin uap inpuls, reaksi dan gabungan. Selama
proses ekspansi uap didalam turbin juga terjadi beberapa kerugian utama yaitu
kerugian dalam dan luar. Hal ini akan menyebabkan tyerjadinya kehilangan energi,
penurunan kecepatan, dan penurunan tekanan dari uap tersaebut yang ada akhirnya
akan mengurangi efisiensi siklus dan penurunan daya generator yang akan dihasilkan
oleh generator listrik.
III.
Prinsip Kerja Mesin Uap
Prinsip kerja pada mesin uap sampai menghasilkan listrik, batubara di
crushing untuk membentuk tepung batubara. Selanjutnya, batubara masuk ke furnace
untuk dibakar. Setelah dibakar, pemanasan batubara digunakan untuk memanaskan
air pada boiler dan menghasilkan uap panas, namun pada boiler uap yang dihasilkan
panasnya dan tekanan dari uap tersebut belum cukup untuk memutar turbin, karena
untuk memutar turbin dibutuhkan uap air dalam kondisi superheat.. Oleh karena itu
setelah itu, dimasukkan kepada super heater atau pemanas lanjutan untuk
menghasilkan uap dengan kondisi super heat yang bersifat temperatur tinggi dan
tekanan tinggi. Uap tersebut digunakan untuk memutar turbin. Turbin dihubungkan
dengan belt conveyor untuk memutar generator listrik. Sistem air pada boiler
merupakan sistem sirkulasi, jadi ketika air sudah menjadi uap dan digunakan untuk
memutar turbin dari situ uap akan masuk kedalam kondensor yang biasanya
menggunakan air laut sehingga berubah kembali menjadi air dingin kembali yang
siap diubah lagi menjadi uap panas. Generator listrik akan menghasilkan ggl induksi,
induksi
yang
menghasilkan
listrik.
Dari ggl induksi yang dihasilkan oleh rotasi pada dinamo akan menghasilkan
listrik dari perubahan fluks magnetik. Listrik yang dihasilkan dihubungkan ke step up
transformator untuk menaikan tegangan yang dihasilkan oleh generator listrik agar
tidak hilang pada saat pendistribusian melaui sutet, lalu dihubungkan lagi ke gardu
induk. Setelah dari gardu induk, dihubungkan kembali pada sutet. Pada sutet,
dihubungkan pada step down tranformator digunakan step down transformator untuk
menurunkan tegangan listrik karena listrik yang digunakan dalam keperluan rumah
tangga tidak dapat melebihi dari 240 volt, lalu dialiri ke rumah-rumah yang
membutuhkan sumber energi listrik.
IV.
Kerugian Energi pada Turbin Uap
Kerugian energi pada turbin adalah pertambahan enewrgi kalor yang
dibutuhkan untukl melakukan kerja mekanis pada praktek aktual dibandingfkan
dengan niulai teoritis yang proses ekspansinya terjadi benar-benar sesuai dengan
proses adiabatik. Kerugian itu terdapat pada:
1. Kerugian kalor pada kutub pengatur
2. Kerugian kalor pada nozel
3. Kerugian kalor pada sudut kerja
Kerugian tersebut dipengaruhi oleh akibat adanya tolakan pada ujung
belakang sudut, akibat tubrukan, akibat kebocoran uap melalui uap
melingkar, akibat gesekan, akibat pembelokan semburan pada sudut
4. Kerugian akibat kecepatan keluar
5. Kerugian akibat kebebasan uap yaitu karna terjadinya titikan air.