PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK ³PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS´
Di susun oleh : 1. 2. 3. 4. 5.
UNIVERSITAS
Ahmad Najiullah Taufik Ryadi Aditya Efendi M. Ar ifian ifian Fauzi Henr i
SULTAN AGENG TIRTAYASA
CILEGON ± BANTEN 2010
BAB I PENDAHULUAN
Ber samaan dengan ber kembangnya teknologi didunia, listr ik pun menjadi kebutuhan pokok manusia untuk melakukan kegiatan sehar i-har i. Istilah list r ik yang sudah tidak asing lagi ditelinga kita, ber ikut akan diur aikan dalam kalimat yang seder hana agar lebih mudah dicer na, dimana ter dapat beber apa pokok bahasan didalamnya. Pada dasar nya, ener gi list r ik adalah salah satu bentuk ener gi yang paling banyak dimanfaatkan. Mulai dar i pener angan di r umah maupun di jalan ser ta alat-alat elektr onik yang ada dan mesin-mesin pabr ik pun dijalankan menggunakan ener gi listr ik. Maka, dapat dikatakan bahwa aktivitas sehar i-har i sangat dipengar uhi oleh ener gi listr ik. Apabila tidak ter dapat ener gi listr ik, tentu banyak sekali aktivitas yang tidak dapat dilakukan dalam kegelapan. Kita tidak dapat menyaksikan televisi, mendengar kan r adio hingga membaca buku pun tidak dapat dilakukan dengan sempur na. Begitu pentingnya ener gi listr ik dalam kehidupan kita menyebabkan kita ber tanya lebih jauh tentang listr ik. Kali ini akan dibahas beber apa mater i list r ik yang dapat membawa kita agar cukup mengenal dasar -dasar dar i list r ik. Sistem Tenaga Listrik
Teknik tenaga listr ik adalah ilmu yang mempelajar i bentuk tenaga yang dapat dikir im dar i satu tempat ke tempat lain dengan mudah. Dalam pembelajar an teknik tenaga listr ik akan dijelaskan jenis-jenis pembangkit tenaga listr ik, yaitu: 1. PLTU (Pusat Listr ik Tenaga Uap) PLTU
memanfaatkan
minyak,
gas
alam
sebagai
bahan
bakar untuk
membangkitkan panas dan uap pada boiler . Uap akan memutar tur bin dengan sebuah gener ato r . Uap dalam tur bin dilewatkan melalui kondenser yang menyer ap panas uap
sehingga uap ber ubah menjadi air yang dalam pr oses selanjutnya akan dipompakan kembali menuju boiler .
2. PLTG (Pusat Listr ik Tenaga Gas) PLTG adalah mesin melalui pr oses pembakar an dalam dengan Bahan bakar ber upa minyak atau gas alam dibakar dalam r uang pembakar . Udar a yang masuk kedalam kompr esor setelah mengalami tekanan dengan bahan bakar kemudian disempr otkan ke r uang bakar untuk melakukan pr oses pembakar an. Gas yang r dihasilkan oleh pembakar an ini kemudian memutar oda tur bin dengan gener ator .
3. PLTN (Pusat Listr ik Tenaga Nuklir ). Pada r eaktor air tekan ter dapat dua r angkaian yang seakan-akan ter pisah. Rangkaian per tama ter susun dalam pipa ber kelompok yang ber guna untuk menghasilkan panas dalam r eaktor . Kemudian tidak ter jadi pembentukan uap kar ena air dalam bejana penuh dan air menjadi panas dan ber tekanan. Air ter sebut mengalir ke r angkaian kedua melalui suatu gener ato r uap. Gener ator uap kemudian menghasilkan
uap
dan
memutar tur bin
lalu
mengikuti
Gambar 1. Diagr am Sistem Tenaga Listr ik
siklus
ter tutup.
BAB II PERMASALAHAN
Pembangkit mempunyai dua per masalahan,per tama efisiensinya r endah kedua mengeluar kan gas buang yang mengandung bahan pencemar . Penur unan efisiensi ini disebabkan kar ena banyaknya panas yang ter kandung dalam gas buang pada per alatan ( kondensor ) pembangkit. Peningkatan efisiensi itu ter jadi pada pembangkit yang menggunakan bahan bakar gas ( gas fir ed cogener ation ), hal ini kar ena ada kombinasi antar a panas dan daya listr ik. Untuk
mengetahui gas fir ed cogener ation secar a detail bisa digunakan metode analisis
exer gy. Kar ena dengan metoda ini pengukur an secar a detail dan akur at bisa dilakukan pada bagian power plant yang tidak efisien. Sehingga besar nya ener gi yang hilang atau yang dibuang ke atmosfer bisa diketahui, kemudian kualitas dar i ener gi bisa ditentukan dengan akur at. Exer gy adalah potensi dar i ener gi untuk melakukan ker ja dan ker ja itu diper oleh dar i sejumlah zat yang dibawa ke keadaan kesetimbangan ter mo dynamic. Sehingga ter bentuklah ter mo mechanical exer gy yang bisa diklasifikasikan sebagai exer gy kinetik, exer gy potensial,dan physical exer gy. Sementar a itu pembangkit listr ik yang menggunakan bahan bakar gas banyak digunakan di pabr ik ( pelebur an besi dan tekstil ) dan hotel. Ber ar ti ener gi panas yang dibutuhkan di kedua tempat itu bisa diambil dar i panas gas buang dengan menggunakan teknologi gas fir ed cogener ation.
BAB III DASAR TEORI
Pada pembangkit, dua komponen yang paling utama dalam menghasilkan listr ik adalah dua, mesin pengger ak (biasanya ber upa tur bin atau motor pada pembangkit diesel) dan gener ator . Di semua jenis pembangkit listr ik mulai dar i PLTU, PLTA, PLTG, PLTP, PLT Angin, PLT Matahar i, dll mempunyai tur bin dan gener ator . Gener ato r adalah penghasil listr ik. Gener ato r menghasilkan listr ik kar ena ber putar sehingga menghasilkan beda potensial pada medan magnetnya. Gener ator ber putar kar ena Tur bin ber putar . Tur bin dan gener ator adalah dua benda dengan satu por os yang sama, jadi jika tur bin ber putar otomatis gener ato r ber putar . Gas yang dimaksud disini, yang memutar tur bin PLTG bukanlah mur ni gas alam, melainkan
gas hasil sebuah pr oses pembakar an. Per lu diketahui, bahan bakar PLTG tidak hanya gas alam saja, tetapi bisa menggunakan BBM misalnya HSD (High Speed Diesel) ataupun MFO (Mar ine Fuel Oil). Penjelasan lebih lengkap ada pada siklus PLTG dibawah ini.
Siklus PLTG dimulai dar i pengambilan udar a oleh compr essor . Dalam compr essor ini udar a diolah sehingga tekanannya naik.
Udar a ini
dimasukkan kedalam Combustion atau r uang bakar
ber sama dengan bahan bakar (gas / bbm). Pembakar an menghasilkan gas ber tekanan dan ber suhu tinggi (Suhu sekitar 2000 der ajat celcius). Gas ber tekanan inilah yang memutar tur bin gas. Tur bin ber putar , gener ato r ikut ber putar dan listr ik pun dihasilakn. Setelah memutar tur bin, gas ter sebut dibuang di atmosfer . Siklus selesai. Siklus PLTG memang seder hana. Selain seder hana, satu unit PLTG juga tidak memakan tempat ter lalu luas. Pr oses pembangunannya juga r elatif lebih cepat dar ipada unit pembangkit lain. Biaya pembangunannya pun r elatif juga lebih mur ah. Hanya saja kar ena beker ja pada suhu dan tekanan tinggi, komponen-komponen dar i PLTG yang disebut Hot Par ts menjadi cepat r usak sehingga memer lukan per hatian yang ser ius. Belum lagi hot par ts ter sebut kebanyakan ber har ga sangat mahal sehingga biaya pemelihar aan PLTG sangat besar . Kembali pada siklus PLTG, siklus PLTG yang seper ti ini ser ing disebut Open Cycle. Gas hasil pembakar an, masuk tur bin, lalu dibuang. Suhu dan tekanan gas yang dibuang biasanya masih cukup tinggi. Ber kisar antar a 500 der ajat celcius sehingga sebenar nya sayang jika langsung dibuang. Har usnya gas sepanas itu bisa untuk menguapkan air , lalu uapnya bisa digunakan untuk memutar tur bin.
BAB IV PEMBAHASAN
AM PLTG (Pusat Listr FLOW DIAGR ik Tenaga Gas)
Energi Udara &
Energi Gas
Bahan Bakar
Energi
Energi
Mekanik
Listrik
BAHAN BAKAR
COMBUSTER
COMPRESSOR
GAS TURBIN
STACK
Penjelasan Komponen Utama dar i PLTG 1. Kompr esor . 2. Ruang baker (combuster ) 3. Tur bin. 4. Gener ato r .
GENERATOR
Secar a gar is besar diagr am ini dimulai dar i ener gi udar a dan bahan bakar diubah menjadi ener gi gas. Ener gi gas yang dihasilkan dar i pr oses pembakar an digunakan untuk memutar Tur bin sehingga pada step ini ada per ubahan ener gi dar i ener gi gas menjadi ener gi mekanik. Kar ena Tur bin dan Gener ator satu por os maka pada saat Tur bin ber putar maka Gener ato r juga ikut ber putar sehingga menghasilkan ener gi listr ik, pada step ini ter jadi per ubahan ener gi yaitu dar i ener gi mekanik menjadi ener gi list r ik. Udar a luar dihisap
oleh compr essor dan dialir kan ke combuster , demikian juga dengan bahan
bakar yang dipompa oleh pompa bahan bakar menuju combuster juga. Pada combuster ter jadi per temuan antar a udar a, bahan bakar , dan panas yang ditimbulkan oleh ignitor sehingga ter jadi pembakar an. Dar i hasil pembakar an menghasilkan gas yang kemudian gas ter sebut memutar Gener Tur bin dan juga memutar ator kar ena satu por os sehingga timbulah listr ik. Sisa gas yang
digunakan untuk memutar Tur bin sebagian keluar menuju Stack. Dar i flow Diagr am diatas dapat dimbil kesimpulan bahwa pada PLTG menggunakan Siklus Ter buka (Open Cycle) kar ena gas yang telah digunakan untuk memutar Tur bin lanmgsung dibuang ke Stack atau dimanfaatkan sebagai pemanas awal pada PLTGU. Dengan menggunakan analisa ter modinamika dapat digunakan siklus br ayton, pada siklus ini ada 2 pr soses isobar ic dan 2 pr oses isentr opic.
Proses kerja turbin gas
Dengan system ini udar a atmosfer masuk ke dalam kompr esor dengan car a dihisap dan di kompr esikan melalui r angkaian bar is sudu kompr esor tekanan dan temper atur e udar a keluar kompr esor naik menjadi 10 sampai dengan 14 kalinya. Kemudian udar a yang ber tekanan dan ber temper atur tinggi itu masuk ke dalam r uang bakar . Di dalam r uang bakar disempr otkan bahan bakar melalui penyalaan awal 2 atau 3 ignition. Pr oses pembakar an langsung ter jadi pada tekanan konstan. Adapun per alatan pendukung, yaitu : y
Air Intake
Ber fungsi mensuplai udar a ber sih ke dalam kompr esor .
y
Blow off Valve Ber fungsi mengur angi besar nya alir an udar a yang masuk ke dalam kompr essor utama atau membuang sebagian udar a dar i tingkat ter tentu untuk menghindar i ter jadinya stall (tekanan udar a yang besar dan tiba-tiba ter hadap sudu kompr esor yang menyebabkan patahnya sudu kompr esor )
y
VIGV ( Var iable Inlet Guide Fan ) Ber fungsi untuk mengatur jumlah volume udar a yang akan di kompr esikan sesuai kebutuhan.
y
Ignitor Ber fungsi penyalaan awal atau star t up. Campur an bahan bakar dengan udar a dapat menyala oleh per cikan bunga api dar i ignitor yang ter pasang di dekat fuel nozzle bur ner dan campur an bahan bakar menggunakan bahan bakar pr opane atau LPG.
y
Lube
oil system
Ber fungsi member ikan pelumasan dan juga sebagai pendingin bear ing-bear ing seper ti bear ing tur bin, kompr essor , gener ator . Member ikan minyak pelumas ke jacking oil system. Member ikan supply minyak pelumas ke power oil system. Sistem pelumas di dinginkan oleh air pendingin siklus ter tutup.
y
Hydr aulic r otor barr ing Rotor bear ing system ter dir i dar i : DC pump, Manual pump, Constant pr essur e valve, pilot valve, hydr aulic piston r otor barr ing. Rotor barr ing ber oper asi pada saat unit stand by dan unit shutdown ( selesai oper asi ). Rotor barr ing on < 1 r pm. Akibat yang timbul apabila r otor barr ing ber masalah ialah r otor bengkok dan saat
r sta t up akan timbul vibr asi yang
tinggi dan dapat menyebabkan gas tur bin tr ip. y
Exhaust fan oil vapour Ber fungsi utama membuang gas-gas yang tidak ter pakai yang ter bawa oleh minyak pelumas setelah melumasi bear ing-bear ing tur bin, compr essor dan gener ato r . Fungsi lain adalah membuat vaccum di lube oil tank yang tujuannya agar pr oses minyak kembali lebih cepat dan untuk menjaga ker apatan minyak pelumas di bear ing-bear ing ( seal oil ) sehingga tidak ter jadi kebocor an minyak pelumas di sisi bear ing.
y
Power oil system Ber fungsi mensupply minyak pelumas ke : 1. Hydr aulic piston untuk mengger akkan VIGV 2. Contr ol-contr ol valve ( CV untuk bahan bakar dan CV untuk air ) 3. Pr otection dan safety system ( tr ip valve staging valve ) AC. Ter dir i dar i 2 buah pompa yang diger akkan oleh 2 motor
y
Jacking
oil system
Ber fungsi mensupply minyak ke jour nal bear ing saat unit shut down atau stand by dengan tekanan yang tinggi dan membentuk lapisan film di bear ing. Ter dir i dar i 6 cylinder pistonpiston yang mensupply ke line-line : 1. 2 line mensupply minyak pelumas ke jour nal bear ing. 2. 2 line mensupply minyak pelumas ke compr essor jour nal bear ing. 3. 1 line mensupply minyak pelumas ke dr ive end gener ato r jour nal bear ing. 4. 1 line mensupply minyak pelumas ke non dr ive end gener ator jour nal bear ing.
BAB V KESIMPULAN
Pembangkit
mempunyai
dua
per masalahan,per tama
efisiensinya
r endah
kedua
mengeluar kan gas buang yang mengandung bahan pencemar . Penur unan efisiensi ini disebabkan kar ena banyaknya panas yang ter kandung dalam gas buang pada per alatan ( kondensor ) pembangkit. Peningkatan efisiensi itu ter jadi pada pembangkit yang menggunakan bahan bakar gas ( gas fir ed cogener ation ), hal ini kar ena ada kombinasi antar a panas dan daya listr ik. Untuk
mengetahui gas fir ed cogener ation secar a detail bias digunakan metoda analisis exer gy.
Kar ena dengan metoda ini pengukur an secar a detail dan akur at bias dilakukan pada bagian power plant yang tidak efisien. Sehingga besar nya ener gi yang hilang atau yang dibuang ke atmosfer bisa diketahui, kemudian kualitas dar i ener gi bisa ditentukan dengan akur at. Exer gy adalah potensi dar i ener gi untuk melakukan ker ja dan ker ja itu diper oleh dar i sejumlah zat yang dibawa ke keadaan kesetimbangan ter mo dynamic. Sehingga ter bentuklah ter mo mechanical exer gy yang bisa diklasifikasikan sebagai exer gy kinetik, exer gy potensial,dan physical exer gy. Sementar a itu pembangkit listr ik yang menggunakan bahan bakar gas banyak digunakan di pabr ik ( pelebur an besi dan tekstil ) dan hotel. Ber ar ti ener gi panas yang dibutuhkan di kedua tempat itu bisa diambil dar i panas gas buang dengan menggunakan teknologi gas fir ed cogener ation. Tipe Cogener ation Ber dasar kan sumber panasnya,cogener ation dibagi menjadi dua yaitu : ation Siklus Topping 1. Cogener Ter jadi bila bahan bakar dipakai langsung untuk mempr oduksi enr gy listr ik, kemudian gas panasnya digunakan untuk panas/uap pr oses. Jadi ener gi listr iknya
ter lebih
dahulu
dipr oduksi
kemudian
bar u panas
buangnya
dimanfaatkan. Bila cogener ation siklus topping digunakan pada PLTG, maka gas panas yang digunakan untuk menghasilkan ener gi list r ik pada tur bin har us mempunyai suhu 1600-1700 0F. Hal ini kar ena akan menghasilkan gas buang dengan suhu 800-900 0F dan gas buang itu akan dimanfaatkan dengan
menggunakan Heat Recover y Steam Gener ation atau panas pr oses dengan exchenger yang ber fungsi untuk membangkitkan uap pr oses. 2.
Siklus Bottoming Yaitu
pemanfaatan
gas
buang
melalui
hear t r ecover y sehingga
menghasilkan panas/uap pr oses. Selanjutnya digunakan untuk mengger akan tur bin uap sehingga dihasilkan ener gi listr ik. Bila PLTG menggunakan bahan r bakar ber mutu tinggi seper ti bahan bakar sulfur endah, maka gas buang yang
dihasilkannya ber sih sehingga bisa digunakan langsung untuk panas pr oses. Bila pada pengolahan gas buang ditambah bahan bakar , sementar a bila kapasitas ter pasang PLTG tur un maka efisiensinya juga tur un dengan demikian volume gas buang meningkatkan hal ini ber ar ti banyak gas buang tak ter pakai.
BAB VI STUDY KASUS SIMULASI PEMBAKARAN DALAM RUANG BAKAR SISTEM PLTG MIKRO BERBASIS TURBOCHARGER DENGAN METODE CFD r Pener apan Computational Fluid Dynamics (CFD) dalam penelitian PLTG mik o ber basis tur bochar ger dilakukan pada r uang bakar PLTG untuk mengoptimalkan kiner janya yang meliputi efisiensi pembakar an, intensitas pembakar an, ker ugian tekanan, dan pr ofil temper atur gas keluar . CFD digunakan untuk mensimulasikan dinamika fluida dalam r uang bakar sehingga analisis ter hadap kiner ja r uang bakar dapat dilakukan ber dasar kan data hasil simulasi.
Simulasi pembakar an dilakukan pada dua r uang bakar yang dimiliki (r uang bakar ukur an GT1548 dan kecil dan besar ) dengan dua kondisi input yang ber beda, yaitu pada tur bochar ger GT3776 atau TD07. Kiner ja r uang bakar yang diper oleh dibandingkan dan didapat kombinasi r uang bakar dan tur bochar ger yang optimal adalah r uang bakar kecil dan GT1548 ser ta r uang bakar besar dan GT3776 atau TD07. Beber apa modifikasi r uang bakar kecil juga telah disimulasikan, yaitu penambahan lubang pada liner ber por i, penambahan sir ip pengar ah pada jet pr imer , dan penambahan lubang nosel pada bagian tengah injektor . Penambahan lubang pada liner ber por i menur unkan ker ugian tekanan sebesar 0,37%. Penambahan sir ip pada jet pr imer memper baiki pr ofil temper atur gas keluar tetapi menaikkan ker ugian tekanan sebesar 1,11%. Penambahan lubang nosel di tengah r injektor mengur angi ker ugian tekanan statik uang bakar sebesar 1,32% tetapi menaikkan pr ofil temper atur gas keluar .
DAFTAR PUSTAKA
http://science.howstuffwor ks.com/power .htm http://people.howstuffwor ks.com/hydr opower -plant.htm http://en.wikipedia.or g/wiki/Hoover_ Dam http://en.wikipedia.or g/wiki/Gas_ tur bine http://en.wikipedia.or g/wiki/Base_ load_ power_ plant http://punyaanggigie.blogspot.com/2009/12/teor i-dasar -teknik-tenaga-listr ik.html http://wongkentir .blogspot.com/2008/03/siklus-pltg.html http://www.scr ibd.com/doc/16679412/Dasar -PLTG-Pembangki-Listr ik-Tenaga-Gas http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=br owse&op=r ead&id=jbptitbpp-gdl-jonatannim 32221&q=pltg
