Pembangkit Tenaga Listrik (Bagian 3 - Tamat)

Pada bagian 2 telah ditulis mengenai PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU dan PLTD maka pada Bagian 3 ini merupakan lanjutannya yang menulis PLTP, PLTN dsb.

 

6.  PLTP (Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi)

Panas bumi merupakan sumber tenaga listrik untuk pembangkit Pusat Listrik Tenaga Panas (PLTP). Sesungguhnya, prinsip kerja PLTP sama saja dengan PLTU. Hanya saja uap yang digunakan adalah uap panas bumi yang berasal langsung dari perut bumi.

Lokasi : biasanya dibangun di daerah pegunungan dekat gunung berapi.

Kelebihan : Biaya operasional lebih murah daripada PLTU, karena tidak perlu membeli bahan bakar,

Kekurangan : memerlukan biaya investasi yang besar terutama untuk biaya eksplorasi dan pengeboran perut bumi.

Prinsip kerja

Ilustrasi siklus perubahan energi pada PLTP :Uap panas bumi didapatkan dari suatu kantong uap di perut bumi. Tepatnya di atas lapisan batuan yang keras di atas magma dan mendapat air dari lapisan humus di bawah hutan penahan air hujan.

Pengeboran dilakukan di atas permukaan bumi menuju kantong uap tersebut, hingga uap dalam kantong akan menyembur keluar. Semburan uap dialirkan ke turbin uap penggerak generator. Setelah menggerakkan turbin, uap akan diembunkan dalam kondensor menjadi air dan disuntikkan kembali ke dalam perut bumi menuju kantong uap. Jumlah kandungan uap dalam kantong uap ini terbatas, karenanya daya PLTP yang sudah maupun yang akan dibangun harus disesuaikan dengan perkiraan jumlah kandungan tersebut. Melihat siklus dari PLTP ini maka PLTP termasuk pada pusat pembangkit yang menggunakan energi terbarukan.

7.  Pembangkit listrik tenaga nuklir

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. 

Keuntungan dan kekurangan PLTN

Keuntungan : (a).  Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) - gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas) (b).  Tidak mencemari udara - tidak menghasilkan gas-gas berbahaya seperti karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida, partikulate atau asap fotokimia.  (c).  Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal) (d). Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan. (e).  Ketersedian bahan bakar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat sedikit bahan bakar yang diperlukan

Kekurangan : (a).  Risiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building). (b).  Limbah nuklir - limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan tahun

Kebocoran PLTN Fukushima Jepang (Maret 2011)

Prinsip kerja

Meski reaktor nuklir generasi awal berjenis reaktor cepat, tetapi perkembangan reaktor nuklir jenis ini kalah dibandingkan dengan reaktor thermal.

Ilustrasi

Adapun prisdip kerja yaitu : (a).  Reaktor cepat diantaranya adalah siklus bahan bakar nuklir yang dimilikinya dapat menggunakan semua uranium yang terdapat dalam urainum alam, dan juga dapat mentransmutasikan radioisotop yang tergantung di dalam limbahnya menjadi material luruh cepat. Dengan alasan ini, sebenarnya reaktor cepat secara inheren lebih menjamin kelangsungan ketersedian energi ketimbang reaktor thermal. Lihat juga reaktor fast breeder. Karena sebagian besar reaktor cepat digunakan untuk menghasilkan plutonium, maka reaktor jenis ini terkait erat dengan proliferasi nuklir.

(b).  Lebih dari 20 purwarupa (prototype) reaktor cepat sudah dibangun di Amerika Serikat, Inggris, Uni Sovyet, Perancis, Jerman, Jepang, India, dan hingga 2004 1 unit reaktor sedang dibangun di China.

Fusi nuklir menawarkan kemungkinan pelepasan energi yang besar dengan hanya sedikit limbah

radioaktif yang dihasilkan serta dengan tingkat keamanan yang lebih baik. Namun demikian, saat ini masih terdapat kendal-kendala bidang keilmuan, teknik dan ekonomi yang menghambat penggunaanenergi fusi guna pembangkitan listrik. Hal ini masih menjadi bidang penelitian aktif dengan skala besar seperti dapat dilihat di JET, HER, dan Z machine. (c). Dilihat dari proses berlangsungnya, ada dua jenis reaksi nuklir, yaitu reaksi nuklir berantai tak terkendali dan reaksi nuklir berantai terkendali. Reaksi nuklir tak terkendali terjadi misal pada ledakan bom nuklir. Dalam peristiwa ini reaksi nuklir sengaja tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa besarnya sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Agar reaksi nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang dibebaskan dari reaksi nuklir tersebut dapat dimanfaatkan, maka manusia berusaha untuk membuat suatu sarana reaksi yang dikenal sebagai reaktor nuklir. Jadi reaktor nuklir sebetulnya hanyalah tempat dimana reaksi nuklir berantai terkendali dapat dilangsungkan. Reaksi berantai di dalam reaktor nuklir ini tentu sangat berbeda dengan reaksi berantai pada ledakan bom nuklir.

Perkembangan

Hingga tahun 2005 terdapat 443 PLTN berlisensi di dunia, dengan 441 diantaranya beroperasi di 31 negara yang berbeda. Keseluruhan reaktor tersebut menyuplai 17% daya listrik dunia.

Sejarah pemanfaatan energi nuklir melalui Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dimulai beberapa saat setelah tim yang dipimpin Enrico Fermi berhasil memperoleh reaksi nuklir berantai terkendali yang pertama pada tahun 1942. Reaktor nuklirnya sendiri sangat dirahasiakan dan dibangun di bawah stadion olah raga Universitas Chicago. Mulai saat itu manusia berusaha mengembangkan pemanfaatan sumber tenaga baru tersebut. Namun pada mulanya, pengembangan pemanfaatan energi nuklir masih sangat terbatas, yaitu baru dilakukan di Amerika Serikat dan Jerman. Tidak lama kemudian, Inggris, Perancis, Kanada dan Rusia juga mulai menjalankan program energi nuklirnya.
Listrik pertama yang dihasilkan dari PLTN terjadi di Idaho, Amerika Serikat, pada tahun 1951. Selanjutnya pada tahun 1954 PLTN skala kecil juga mulai dioperasikan di Rusia. PLTN pertama di dunia yang memenuhi syarat komersial dioperasikan pertama kali pada bulan Oktober 1956 di Calder Hall, Cumberland. Sistim PLTN di Calder Hall ini terdiri atas dua reaktor nuklir yang mampu memproduksi sekitar 80 juta Watt tenaga listrik. Sukses pengoperasian PLTN tersebut telah mengilhami munculnya beberapa PLTN dengan model yang sama di berbagai tempat.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir di Dunia (Harian Kompas, 15/3/2011)

Beroperasi  (Jumlah dan Kapasitas) dan Dalam pembangunan  (Jumlah dan Kapasitas)

Arnerika Serikat                   (104) 100.747 MW             (1) 1.165

Perancis                                 (58) 63.130 MW               (1) 1.600

Korea Selatan                        (21) 18.665 MW               (5) 5.560

Rusia                                      (32) 22.693 MW               (11) 9.155

India                                      (20) 4.391 MW                  (5) 3.564

Lainnya                                 (207) 165332 MW             (42) 41.820

Total                                      (442) 374.958 MW           (65) 62.862

Sumber: Litbang Kompas, diolah dari The Federation of Electric Power Companies of Japan (FEPC) dan European Nuclear Society (ENS)

8.  Pembangkit Listrik Tenaga angin

Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.

Pembangkit listrik tenaga angin sebagai jenis pembangkitan energi dengan laju pertumbuhan tercepat di dunia dewasa ini.

Prinsip kerja

Saat ini kapasitas total pembangkit listrik yang berasal dari tenaga angin untuk Indonesia dengan estimasi kecepatan angin rata-rata sekitar 3 m/s / 12 Km/jam, 6.7 knot/jam turbin skala kecil lebih cocok digunakan, di daerah pesisir, pegunungan, dataran.
Perlu diketahui bahwa kecepatan angin bersifat fluktuatif, sehingga pada daerah yang memiliki kecepatan angin rata-rata 3 m/s, akan terdapat pada saat-saat dimana kecepatan anginnya lebih besar dari 3 m/s - pada saat inilah turbin angin dengan cut-in win speed 3 m/s akan bekerja.
Selain untuk pembangkitan listrik, turbin angin sangat cocok untuk mendukung kegiatan pertanian dan perikanan, seperti untuk keperluan irigasi, aerasi tambak ikan, dsb.

Keuntungan : angin merupakan energy yang sifatnya terbarukan sehingga tidak akan berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil. tenaga angin dapat berkontribusi dalam ketahanan energi dunia di masa depan. merupakan sumber energi yang ramah lingkungan, dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti ke lingkungan.

Kekurangan : Penetapan sumber daya angin dan persetujuan untuk pengadaan ladang angin merupakan proses yang paling lama untuk pengembangan proyek energi angin, dapat memakan waktu hingga 4 tahun dalam kasus ladang angin yang besar yang membutuhkan studi dampak lingkungan yang luas. Memerlukan lapangan yang luas dan terbuka (mengurangi areal pertanian dan bangunan). mengganggu penerimaan sinyal televisi atau transmisi gelombang mikro untuk perkomunikasian. Derau aerodinamis merupakan masalah lingkungan, oleh karena itu kecepatan perputaran rotor perlu dibatasi di bawah 70m/s.

Prinsip kerja

Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.  Jenis turbin angin ada 2, yaitu : 1. Turbin angin sumbu horizontal(Darrieus wind turbine), 2. Turbin angin sumbu tegak
Peralatan untuk meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu : 1. Gearbox (Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. 2.Brake system, digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar, apabila putaran berlebih bisa berakibat diantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.  3.Generator. Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik.  4.Penyimpan energy, karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Prinsipnya seperti  alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Untuk diketahui bahwa Aki mobil 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt. 5.Rectifier-inverter, untuk menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

Perkembangan

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensonal(Co: PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (Co : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

9.  Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO?)

            

Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak yang merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung, merupakan energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang.

Energi ombak dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak (PLTO) di Yogyakarta, yaitu model Oscillating Water Column.

Kelebihan : energi bisa diperoleh secara gratis, tidak butuh bahan bakar, tidak menghasilkan limbah, mudah dioperasikan dan biaya perawatan rendah, serta dapat menghasilkan energi dalam jumlah yang memadai

Kekurangan : (a). Bergantung pada ombak; kadang dapat energi, kadang pula tidak, (b). Perlu menemukan lokasi yang sesuai dimana ombaknya kuat dan muncul secara konsisten.

Prinsip kerja

Dalam PLTO ini proses masuk dan keluarnya aliran ombak pada suatu ruangan tertentu (khusus) dapat menyebabkan terdorongnya udara keluar dan masuk melalui sebuah saluran di atas ruang khusus tersebut. Apabila diletakkan sebuah turbin di ujung saluran tersebut, maka aliran udara yang keluar masuk akan memutar turbin yang menggerakkan generator.

10.  Tenaga Pasang Surut

Energi pasang surut (tidal energy) merupakan energi yang terbarukan. Prinsip kerja nya sama dengan pembangkit listrik tenaga air, dimana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan mengahasilkan energi listrik.

Keuntungan

Setelah dibangun energi listrik yang dihasilkan bisa dimanfaatkan secara gratis, tidak membutuhkan bahan bakar, tidak menimbulkan efek rumah kaca, produksi listrik stabil karena pasang surut air laut bisa diprediksi.
Kekurangan
bukan energi masa depan karena memiliki berbagai kelemahan. Biaya pembuatan dam mahal dan merusak ekosistem dipesisr pantai.

Perkembangan :

Energi pasang surut diperkirakan sekitar 500 sampai 1000 m kWh pertahun. Pembangkit listrik tenaga pasang surut (PLTPs) terbesar di dunia terdapat di muara sungai Rance di sebelah utara Perancis. Pembangkit listrik ini dibangun pada tahun 1966 dan berkapasitas 240 MW. PLTPs yang terbesar nanti akan dibangun di Korea Selatan dengan kapasitas 300 MV yang mampu untuk mengaliri listrik untuk 200.000 rumah. Proyek ini akan selesai tahun 2015.

Energi pasang surut memanfaatkan pergerakan air laut dalam jumlah besar (pasang surut). Seperti yang kita ketahui pasang terjadi dua kali sehari, diperkirakan sekitar 12,5 jam sekali.Karena siklusnya bisa diprediksi, maka sangat mudah untuk memanfaat kan energi pasang surut ini.

Prinsip kerja energi pasang surut sangat sederhana. Saat pasang datang air laut masuk melewati dam melalui katup yang bisa membuka secara otomatis. Saat pasang surut, katup yang ada di dam tertutup sehingga air laut terjebak didalam dam. Air laut yang terjebak inilah yang dimanfaatkan untuk memutar turbin.

11.  Pusat Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Pada prisipnya panel surya Solar Cell mengubah sinar matahari menjadi energi listrik yang kemudia disimpan dalam batterei atau aki untuk digunakan setiap saat.  Digunakan secara besar-besaran, untuk lingkungan tertentu atau satu unit rumah atau bangunan.

Kelebihannya : 

Memanfaatkan sinar matahari tanpa biaya, cocok sekali untuk daerah tropika

Praktis dan hemat

Kekurangan :

Ketergantungan oleh sinar matahari, tetapi untuk hal ini diatasi dengan kekuatan penyimpanan aki/baterei

Biaya awal relatif mahal

Perkembangan

Digunakan dengan skala besar, juga untuk rumah-rumah dan bisa menjangkau pedesaan

SELESAI 

Keterangan Gambar : diambil dari internet

Sumber bacaan a.l :

id.wikipedia.org,  fikirjernih.blogspot.com/2010/02,  konversi.wordpress.com/2009/03/01,  ardyprasetyo.wordpress.com/2008/03/20, berita-iptek.blogspot.com/2008/05

Bacaan sebelumnya : Bagian 2