Sumber daya energy (air, fosil, angin, sinar matahari, nuklir dsb.) diolah melalui alat pembangkit menjadi energy listrik yang selanjutnya dialirkan ke satu atau berbagai tempat untuk dapat dimanfaatkan dalam membantu kehidupan manusia.
Bahan bakar
Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil menggunakan generator turbin uap seperti dalam pembangkit berbahan bakar gas alam yaitu turbin gas.
Pembangkit listrik tenaga batubara (PLTB) menghasilkan listrik dengan membakar batubara untuk menguapkan air, dan memiliki dampak samping buangan karbon dioksida yang cukup besar, yang dilepaskan dari pembakaran batubara dan berperan bagi pemanasan global. Kira-kira 50% pembangkitan listrik di Amerika Serikat dihasilkan dari PLTB.
Pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) menggunakan uap yang disarikan dari bebatuan yang panas dari bawah tanah.
Energi terbarukan atau Pembangkit listrik tenaga biomassa dapat dibahan bakari oleh ampas tebu, sampah kota. metana dari peternakan, atau bentuk biomassa lainnya.
Panas buangan dari proses industri kadang-kadang cukup ekonomis untuk digunakan sebagai sumber pembangkit, biasanya di dalam turbin dan pendidih uap, misalnya gas buang tanur tinggi dalam industri peleburan baja sehingga biaya yang relative rendah.
Pembangkit listrik tenaga surya menggunakan cahaya matahari untuk mendidihkan air, yang kemudian uapnya menggerakkan turbin.
Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) menggunakan panas sebuah reaktor nuklir untuk menggerakkan generator turbin uap. Kira-kira 20% pembangkitan listrik di Amerika Serikat dihasilkan oleh PLTN.
Jenis pembangkit listrik
1. PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)
Air adalah sumber daya alam yang merupakan energi primer potensial untuk Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA), dengan jumlah cukup besar banyak tersebar di seluruh Indonesia.
Lokasi : Sumber air potensial didapat dari hasil pembelokkan arah arus air sungai di daerah pegunungan tinggi oleh sebuah bendungan/waduk yang memotong arah aliran sungai dan mengubah arah arus menuju PLTA. Dari cara membendung air,
Kelebihan : PLTA: (a). Dengan pemanfaatan air sebagai energi primer, terjadi penghematan penggunaan bahan bakar minyak, sehingga biaya lebih murah (b). ramah lingkungan karena tanpa melalui proses pembakaran sehingga tidak menghasilkan limbah bekas pembakaran. (c). untuk pengembangan pariwisata, perikanan dan pertanian.
Kekurangan : Sangat tergantung pada volume aliran dan tingginya air yang dijatuhkan.
Prinsip kerja
Pada prinsipnya energy dari air sendiri tidak efektif apabila dibiarkan begitu saja, namun dengan berbagai tehnik dan pengolahan maka tersimpan energy tersebut dapat dikeluarkan dengan cara jatuhan dari tempat tinggi ke rendah atau diuraikan berupa uap.
PLTA terbagi atas 2 jenis, yaitu: PLTA Run-Off River (Memotong Aliran Sungai) dan PLTA Kolam Tando (waduk atau danau).
Kedua PLTA tersebut memiliki kesamaan, yaitu membendung aliran air sungai dan mengubah arahnya ke PLTA. Bedanya, pada PLTA Kolam Tando sebelum aliran air sampai ke PLTA, debit air ditampung dalam suatu kolam yang biasa disebut kolam tando. Sedangkan pada PLTA Run-Off River tidak. Kolam Tando ini berguna menjadi sumber cadangan air, ketika debit air sungai menurun akibat musim kemarau yang panjang.Memang dari segi biaya pembangunan, PLTA Run-Off River akan menelan biaya yang lebih rendah daripada PLTA Kolam Tando karena PLTA Kolam Tando memerlukan waduk yang besar dan daerah genangan yang luas. Tetapi jika terdapat sungai yang mengalir keluar dari sebuah danau, danau ini dapat dipergunakan sebagai kolam tando alami, seperti pada PLTA Asahan di Danau Toba, Sumatra Utara.Air yang terbendung dalam waduk akan dialirkan melalui saluran/terowongan tertutup/pipa pesat sampai ke turbin, dengan melalui katup pengaman di Intake dan katup pengatur turbin sebelum turbin.
Pada saluran pipa pesat terdapat tabung peredam (surge tank), yang berfungsi sebagai pengaman tekanan yang tiba-tiba naik, saat katup pengatur ditutup. Air mengenai sudu-sudu turbin yang merubah energi potensial air menjadi energi gerak/mekanik yang memutar roda turbin, yang pada gilirannya generator akan merubah energi gerak/mekanik tersebut menjadi energi listrik. Katup pengatur turbin akan mengatur banyaknya air yang akan dialirkan ke sudu-sudu turbin sesuai kebutuhan energi listrik yang akan dibangkitkan pada putaran turbin yang tertentu. Putaran turbin yang terlalu cepat dapat menimbulkan kerusakan pada turbin dan generator, dimana hal ini dapat terjadi pada saat beban listrik tiba-tiba lepas/ hilang. Untuk mengatasi putaran yang berlebihan maka katup pengatur turbin harus segera ditutup. Katup pengatur turbin yang tiba-tiba menutup akan mengakibatkan terjadinya goncangan tekanan arus balik air ke pipa pesat, dimana goncangan ini diredam dalam tabung peredam.
2. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)
2. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)
Uap Uap yang terjadi dari hasil pemanasan boiler/ketel uap pada Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) digunakan untuk memutar turbin yang kemudian oleh generator diubah menjadi energi listrik. Energi primer yang digunakan oleh PLTU adalah bahan bakar yang dapat berwujud padat, cair maupun gas. Batubara adalah wujud padat bahan bakar dan minyak merupakan wujud cairnya. Terkadang dalam satu PLTU dapat digunakan beberapa macam bahan bakar.PLTU menggunakan siklus uap dan air dalam pembangkitannya.
Lokasi : bisa dimana saja sesuai dengan ketersediaan alat, tempat dan bahan bakar.
Kelebihan : lokasi bisa dimana saja (pantai sampai pegunungan), kapasitas bisa disesuaikan
Kekurangan : kebanyakan menggunakan sumber daya alam terbatas/tak terbaharukan (fosil).
Prinsip kerja
Mula-mula air dipompakan ke dalam pipa air yang mengelilingi ruang bakar ketel. Lalu bahan bakar dan udara yang sudah tercampur disemprotkan ke dalam ruang bakar dan dinyalakan, sehingga terjadi pembakaran yang mengubah bahan bakar menjadi energi panas/ kalor. Udara untuk pembakaran yang dihasilkan kipas tekan/force draf fan akan dipanasi dahulu oleh pemanas udara/heater. Setelah itu, energi panas akan dialirkan ke dalam air di pipa melalui proses radiasi, konduksi dan konveksi, sehingga air berubah menjadi uap bertekanan tinggi.
Drum ketel akan berisi air di bagian bawah dan uap di bagian atasnya. Gas sisa setelah dialirkan ke air masih memiliki cukup banyak energi panas, tidak dibuang begitu saja melalui cerobong, tetapi akan digunakan kembali untuk memanasi Pemanas Lanjut ( Super Heater), Pemanas Ulang (Reheater), Economizer dan Pemanas Udara.Dari drum ketel, uap akan dialirkan menuju turbin uap.
Pada PLTU besar (di atas 150 MW), turbin yang digunakan ada 3 jenis yaitu turbin tekanan tinggi, menengah dan rendah. Sebelum ke turbin uap tekanan tinggi, uap dari ketel akan dialirkan menuju Pemanas Lanjut, hingga uap akan mengalami kenaikan suhu dan menjadi kering.
Setelah keluar dari turbin tekanan tinggi, uap akan masuk ke dalam Pemanas Ulang yang akan menaikkan suhu uap sekali lagi dengan proses yang sama seperti di Pemanas Lanjut. Selanjutnya uap baru akan dialirkan ke dalam turbin tekanan menengah dan langsung dialirkan kembali ke turbin tekanan rendah. Energi gerak yang dihasilkan turbin tekanan tinggi, menengah dan rendah inilah yang akan diubah wujudnya dalam generator menjadi energi listrik.
Dari turbin tekanan rendah uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan menjadi air kembali. Pada kondensor diperlukan air pendingin dalam jumlah besar. Inilah yang menyebabkan banyak PLTU dibangun di daerah pantai atau sungai. Jika jumlah air pendingin tidak mencukupi, maka dapat digunakan cooling tower yang mempunyai siklus tertutup. Air dari kondensor dipompa ke tangki air/deareator untuk mendapat tambahan air akibat kebocoran dan juga diolah agar memenuhi mutu air ketel berkandungan NaCl, Cl,O2 dan derajat keasaman (pH). Setelah itu, air akan melalui Economizer untuk kembali dipanaskan dari energi gas sisa dan dipompakan kembali ke dalam ketel.
3. PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)
Gas Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada pusat 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).
Kelebihan : (a). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya. (b). lokasi bisa dimana saja (pantai sampai pegunungan) dengan kapasitas bisa disesuaikan (bagi yang bahan bakar BBM),
Kekurangan : menggunakan sumber daya alam terbatas/tak terbaharukan/fosil (bagi yang bahan bakar BBM), sedangkan yang bahan bakar gas alam terbatas lokasi sumber gas.
Prinsip kerja
Prinsip kerja PLTG adalah sebagai berikut, mula-mula udara dimasukkan dalam kompresor dengan melalui air filter/penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk dalam kompresor tersebut. Pada kompresor tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan ke ruang bakar untuk dibakar bersama bahan bakar.
Di sini, penggunaan bahan bakar menentukan apakah bisa langsung dibakar dengan udara atau tidak. Jika menggunakan BBG, gas bisa langsung dicampur dengan udara untuk dibakar. Tapi jika menggunakan BBM, harus dilakukan proses pengabutan dahulu pada burner baru dicampur udara dan dibakar. Pembakaran bahan bakar dan udara ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi yang berenergi (enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy gas diubah oleh turbin menjadi energi gerak yang memutar generator untuk menghasilkan listrik. Setelah melalui turbin sisa gas panas tersebut dibuang melalui cerobong/stack. Karena gas yang disemprotkan ke turbin bersuhu tinggi, maka pada saat yang sama dilakukan pendinginan turbin dengan udara pendingin dari lubang pada turbin. Untuk mencegah korosi turbin akibat gas bersuhu tinggi ini, maka bahan bakar yang digunakan tidak boleh mengandung logam Potasium, Vanadium dan Sodium yang melampaui 1 part per mill (ppm).
4. PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap)
Gas dan Uap Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) merupakan kombinasi antara PLTG dan PLTU. Gas buang PLTG bersuhu tinggi akan dimanfaatkan kembali sebagai pemanas uap di ketel penghasil uap bertekanan tinggi.
4. PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap)
Gas dan Uap Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) merupakan kombinasi antara PLTG dan PLTU. Gas buang PLTG bersuhu tinggi akan dimanfaatkan kembali sebagai pemanas uap di ketel penghasil uap bertekanan tinggi.
Kelebihan : Sama dengan PLTG atau PLTU, ditambahkan yaitu dengan adanya kombinasi maka efisiensi bisa ditingkatkan dengan cara pengaturan keduanya
Kekurangan : Sama dengan PLTG atau PLTU, ditambahkan dalam system pengelolaan lebih rumit (jenis tenaga ahli).
Prinsip kerja
Ketel uap PLTU yang memanfaatkan gas buang PLTG dikenal dengan sebutan Heat Recovery Steam Generator (HRSG). Umumnya 1 blok PLTGU terdiri dari 3 unit PLTG, 3 unit HRSG dan 1 unit PLTU. Daya listrik yang dihasilkan unit PLTU sebesar 50% dari daya unit PLTG, karena daya turbin uap unit PLTU tergantung dari banyaknya gas buang unit PLTG. Dalam pengoperasian PLTGU, daya PLTG yang diatur dan daya PLTU akan mengikuti saja. PLTGU merupakan pembangkit yang paling efisien dalam penggunaan bahan bakarnya.Secara umum HRSG tersebut adalah pengganti boiler pada PLTU, yang bekerja untuk menghasilkan uap. Setelah uap dalam ketel cukup banyak, uap tersebut akan dialirkan ke turbin uap dan memutar generator untuk menghasilkan daya listrik. Dan efisiensi PLTGU lebih baik dari pusat listrik termal lainnya mengingat listrik yang dihasilkan merupakan penjumlahan yang dihasilkan PLTG ditambah PLTU tanpa bahan bakar.
5. PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel).
5. PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel).
Diesel Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) berbahan bakar BBM (solar), biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru yang terpencil atau untuk listrik pedesaan. Di dalam perkembangannya PLTD dapat juga menggunakan bahan bakar gas (BBG).
Kelebihan : (a). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya. (b). lokasi bisa dimana saja (pantai sampai pegunungan) dengan kapasitas bisa disesuaikan, malahan di desa terpencil dengan pengguna sedikit,
Kekurangan : menggunakan sumber daya alam terbatas/tak terbaharukan/fosil
Prinsip kerja
Mesin diesel ini menggunakan ruang bakar dimana ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi putar.
Energi putar ini digunakan untuk memutar generator yang merubahnya menjadi energi listrik. Untuk meningkatkan efisiensi udara yang dicampur dengan bahan bakar dinaikkan tekanan dan temperaturnya dahulu pada turbo charger. turbo charger ini digerakkan oleh gas buang hasil pembakaran dari ruang bakar. Mesin diesel terdiri dari 2 macam mesin, yaitu mesin diesel 2 langkah dan 4 langkah. Perbedaannya terletak pada langkah penghasil tenaga dalam putaran toraknya. Pada mesin 2 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 2 langkah atau 1 kali putaran. Sedang pada mesin 4 langkah, tenaga akan dihasilkan pada tiap 4 langkah atau 2 putaran. Seharusnya mesin 2 langkah dapat menghasilkan daya 2 kali lebih besar dari mesin 4 langkah, namun karena proses pembilasan ruang bakar silindernya tidak sesempurna mesin 4 langkah, tenaga yang dihasilkan hanya sampai 1,8 kalinya saja. Ilustrasi siklus perubahan energi pada PLTD :Selain kedua jenis mesin di atas, mesin diesel yang digunakan di PLTD ada yang berputaran tinggi (high speed) dengan bentuk yang lebih kompak atau berputaran rendah (low speed) dengan bentuk yang lebih besar.
Keterangan Gambar : sebagai ilustrasi yang diambil dari internet
Sumber : Sumber bacaan a,l : http : technoku.blogspot.com/2009/01, dan catatan-faisal.blogspot.com/2010/03
Bacaan sebelumnya Bagian 1 >> Bacaan selanjutnya Bagian 3
Tidak ada komentar:
Posting Komentar