MAKALAH PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL BAB I PENDAHULUAN

Transkripsi

1 MAKALAH PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL BAB I PENDAHULUAN I.I. Latar Belakang Sesuai dengan motto PLN, listrik untuk hidup yang lebih baik. Tidak bisa dibayangkan bila kita hidup tanpa listrik. Pasti akan ada banyak kerepotan yang harus kita alami. Walaupun listrik menjadi kebutuhan vital bagi setiap manusia, ada kalanya kita menjadi tidak berdaya saat PLN sebagai perusahaan listrik negara, penguasa tunggal listrik di negeri ini memadamkan aliran listrik ke rumah/tempat kerja kita. Walaupun sempat tercetus ide beberapa energi alternatif pengganti listrik, namun paling tidak sampai saat ini listrik tetap belum tergantikan. Seperti Halnya Energi Lain, Listrik Juga perlu yang namanya pembangkit, apa itu pembangkit listrik? Pembangkit listrik adalah bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU, PLTN, PLTA, PLTS, PLTD, dan lain-lain. Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin berputar yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Mesin generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai sumber energi yang sangat bemanfaat dalam suatu pembangkit listrik. I.II. Rumusan Masalah 1. Apakah pengertian dari PLTD? 2. Bagaimanakah Prinsip Kerja PLTD? I.III. Tujuan Penulisan 1. Untuk mengetahui pengertian dari PLTD? 2. Untuk mengetahui Prinsip Kerja PLTD? 1

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.I. Pengertian PLTD Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator. II.II. Prinsip Kerja PLTD 1. Bahan bakar di dalam tangki penyimpanan bahan bakar dipompakan ke dalam tanki penyimpanan sementara namun sebelumnya disaring terlebih dahulu. Kemudian disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara (daily tank). Jika bahan bakar adalah bahan bakar minyak (BBM) maka bahan bakar dari daily tank dipompakan ke Pengabut (nozzel), di sini bahan bakar dinaikan temperaturnya hingga manjadi kabut. Sedangkan jika bahan bakar adalah bahan bakar gas (BBG) maka dari daily tank dipompakan ke convertion kit (pengatur tekanan gas) untuk diatur tekanannya. 2

3 2. Menggunakan kompresor udara bersih dimasukan ke dalam tangki udara start melalui saluran masuk (intake manifold) kemudian dialirkan ke turbocharger. Di dalam turbocharger tekanan dan temperatur udara dinaikan terlebih dahulu. Udara yang dialirkan pada umumnya sebesar 500 psi dengan suhu mencapai ±600 C. 3. Udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi dimasukan ke dalam ruang bakar (combustionchamber). 4. Bahan bakar dari convertion kit (untuk BBG) atau nozzel (untuk BBM) kemudian diinjeksikan ke dalam ruang bakar (combustion chamber). 3

4 5. Di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (35-50 atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis yang menimbulkan ledakan bahan bakar. 6. Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi. a) Poros engkol mesin diesel digunakan untuk menggerakan poros rotor generator. Oleh generator energi mekanis ini dirubah menjadi energi listrik sehingga terjadi gaya geral listrik (ggl). 4

5 Ggl terbentuk berdasarkan hukum faraday. Hukum faraday menyatakan bahwa jika suatu penghantar berada dalam suatu medan magnet yang berubah-ubah dan penghantar tersebut memotong gais-garis magnet yang dihasilkan maka pada penghantar tersebut akan diinduksikan gaya gerak listrik. 1. Tegangan yang dihasilkan generator dinaikan tegangannya menggunakan trafo step up agar energi listrik yang dihasilkan sampai ke beban. Prinsip kerja trafo berdasarkan hukum ampere dan hukum faraday yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu sisi kumparan pada trafo dialiri arus bolak-balik maka timbul garis gaya magnet berubah-ubah pada kumparan terjadi induksi. Kumparan sekunder satu inti dengan kumparan primer akan menerima garis gaya magnet dari primer yang besarnya berubah-ubah pula, maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung kumparan terdapat beda tegangan. 2. Menggunakan saluran transmisi energi listrik dihasilkan/dikirim ke beban. Di sisi beban tegangan listrik diturunkan kembali menggunakan trafo step down (jumlah lilitan sisi primer lebih banyak dari jumlah lilitan sisi sekunder). 5

6 BAB III KEADAAN UMUM III.I. Bagian-bagian Mesin Diesel Bagian-bagian utama dari mesin diesel ialah Kepala Silinder (cylinder head), Blok Mesin (engine Block), Karter (carter/oil pan), dan generator. Mesin diesel berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator. Adapun bagian-bagian mesin pada PLTD secara garis besar adalahsebagai berikut : 1. Cylinder Head ( Kepala Silinder) Penutup Silinder Menempatkan Rocker Arm Menempatkan Valve Starting (Katup Start) Tempat Saluran Udara Masuk dan Gas Buang Menempatkan Injector Menempatkan Katup Komponen yang terdapat pada kepala Silinder 1.1 Injector(Pengabut) Mengabutkan bahan bakar/ menyemburkan bahan bakar 6

7 1.2 Rocker Arm(pelatuk) Untuk menggerakkan Katup Buang dan Katup Isap 1.3 Valve(katup) Menutup dan Membuka saluran udara masuk dan saluran gas buang Konstruksi katup : sudut bidang kontak = 30 0 dan 45 0 (tanpa rotator dan dengan rotator) 1.4 Starting valve Membuka dan menutup saluran udara start mesin 7

8 2. Piston(torak) Merapatkan Ruang Bakar Menerima Tekanan Pembakaran Menyerap Panas Hasil Pembakaran Meneruskan Tekanan Hasil Pembakaran Meneruskan Panas Pembakaran ke liner Komponen yang terdapat pada piston 2.1.Piston Ring(ring torak) Merapatkan Torak dan Liner Memindahkan panas torak ke liner Mencoba Kebocoran tekanan diatas torak 2.2.Piston Pin(pena torak) Pena Penghubung Batang torak dengan torak 2.3.Connecting Rod(batang torak) Meneruskan tekanan torak ke poros engkol Meneruskan putaran poros engkol ke torak 8

9 3. Cylinder Liner(Silinder) & Engine Block Komponen yang terdapat pada Cylinder Liner & Engine Block 3.1.Cylinder Liner(Silinder) Tempat terjadinya pembakaran Tempat Pergerakan Torak Penghantar Panas Hasil Pembakaran 3.2.Liner(silinder) Liner Basah Liner bersinggungan langsung dengan air pendingin mesin Antara Liner dengan mesin menggunakan penyekat karet Tingkat korosi liner lebih tinggi Liner Kering Liner tidak bersinggungan langsung dengan air pendingin mesin Pemasangan liner lebih sulit Liner lebih tahan korosi 3.3.Engine Block(blok mesin) Tempat kedudukan liner dan poros engkel Tempat komponen disatukan Rangka utama mesin 3.4.Frame(Rangka) Untuk mendukung semua bagian-bagian mesin yang harus dapat menahan lendutan atau lengkungan akibat berat beban komponen mesin 9

10 4. Crank Shaft dan Cam Shaft Komponen yang terdapat pada Crank Shaft & Cam Shaft 4.1.Crank Shaft (poros engkol) Merubah gerak lurus menjadi gerak bolak-balik atau sebaliknya Tempat bertumpunya batang torak 4.2.Cam Shaft(poros bubungan) Merubah Gerak putar menjadi gerak lurus Mengatur dan buka tutup katup Penggerak pompa pengabutan bahan bakar 5. Bearing(Bantalan) Pelapis gerakan Logam Keras dan Logam Keras Memudahkan Pemeliharaan Komponen Mesin yang bergerak Memperkecil biaya pemeliharaan Komponen mesin yang bergerak Mencegah komponen utama yang bergesekan cepat rusak 10

11 6. Transmission Gear(Roda Gigi Pengatur) Mengatur Pergerakan membuka dan menutup katup Mengatur pergerakan pompa injeksi bahan bakar Mengatur Penyesuaian pergerakan langkah torak dengan pompa injeksi bahan bakar,pergerakan membuka dan menutup katup Menghubungkan putaran poros engkol dengan komponen yang memerlukan gerak putar 7. Bed Plate(Lantai Mesin) Sebagai Penyangga utama seluruh bagian mesin dan generator untuk memudahkan penempatan mesin dan generator 11

12 III.II. Peralatan Tambahan (Alat Bantu) Pada Instalasi Mesin Diesel (PLTD) 1. CamShaft, untuk mengatur gerakan membukanya katup, mengatur pemompaan bahan bakar ke injector oleh pompa injeksi 2. Pompa Injeksi, untuk memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan/disemprotkan oleh nozel. 3. Turbocharger, untuk menaikkan daya mesin dengan meniupkan udara ke dalam silinder dan mengeluarkan udara/gas buang ke cerobong buang. 4. Saringan(filter) : Membersihkan Oli dari kotoran-kotoran berupa karbon dan serbuk-serbuk logam yaitu terjadi pada glacier. Dimana glacier ini berfungsi untuk membersihkan oli dari serbuk-serbuk logam yang tercampu oli. Memisahkan air yang terbawa dalam aliran oli yaitu terjadi pada purifier. Dimana purifier ini berfungsi untuk memisahkan oli dan air yang tercampur. 12

13 BAB IV PEMBAHASAN IV.I. Komponen-komponen Penting Mesin PLTD 1. Mesin/Motor Merupakan Komponen dasar dari mesin yang memperkuat daya. Mesin Tersebut dirangkai dikopel langsung dengan generator. 2. Sistem bahan bakar Termasuk tangki bahan bakar, pompa pemindah bahan bakar, saringan alat pemanas dan sambungan pipa kerja. Pompa pemindah bahan bakar membutuhkan pemindahan bahan bakar dari ujung perantara ke tangki penyimpan dan dari tangki penyimpan ke mesin. Saringan membutuhkan jaminan kebersihan bahan bakar. Alat pemanas untuk minyak diperlukan untuk lokasi yang mempunyai temperatur yang dingin yang mengganggu aliran fluida. 3. Sistem Udara Masuk Termasuk saringan udara, saluran pompa kompressor (bagian Integral dari mesin) kegunaan saringan udara adalah untuk membersihakan debu dari udara yang disuplai ke mesin, juga semua ini dapat menimbulkan kenaikan daya keluaran. 4. Sistem Pembuangan Gas Termasuk peredam dan penyambungan saluran. Temperatur pembuangan gas panasnya cukup tinggi, gas ini merupakan pemanas minyak atau persediaanudara pada mesin. Peredam mengurangi kegaduhan suara. 13

14 5. Sistem Pendinginan(Cooler System) Termasuk pompa-pompa pendingin, menara pendingin, perawatan air ataumesin penyaring dan sambungan pipa kerja. Kegunaan system pendinginanadalah untuk meningkatkan panas dari mesin silinder yang menyimpantemperature sislinder dalam tempat yang aman. Pompa mengedarkan air melewati silinder dan kepala selubung mengangkut panas. Sistem pendinginan membutuhkan sumber air, sebuah pompa dan tempat untuk pembuangan air panas, penyebaran air oleh mesin pendingin ini seperti dalamalat radiator, pendingin uap, menara pendingin, penyemprot dan sebagainya. 6. Sistem Pelumasan Termasuk pompa minyak pelumas, tangki minyak, penyaring, pendingin, alat pembersih dan sambungan pipa kerja. Fungsi sistem pelumasan yaitu untuk mengurangi pergeseran dari bagian yang bergerak dan mengurangi pemakaiandan sobekan bagian-bagian mesin. 7. Sistem Penggerak mula Termasuk aki, tangki hampa udara, starter sendiri dan sebagainya. Fungsisistem penggerak mula adalah menjalankan mesin. Sistem ini memungkinkanmesin pada awalnya berputar dan berjalan sampai terjadi pembakaran dan unitmeninggalkannya untuk memperoleh daya. 14

15 IV.II. Gambar Lengkap PLTD Dari gambar di atas dapat kita lihat bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Diesel, yaitu : 1. Tangki penyimpanan bahan bakar. 2. Penyaring bahan bakar. 3. Tangki penyimpanan bahan bakar sementara (bahan bakar yang disaring). 4. Pengabut. 5. Mesin diesel. 6. Turbo charger. 7. Penyaring gas pembuangan. 8. Tempat pembuangan gas (bahan bakar yang disaring). 9. Generator. 10. Trafo. 11. Saluran transmisi. 15

16 IV.III. Prinsip Kerja Mesin Diesel 4 tak dan 2 tak IV.III.I. Mesin diesel 4 tak Empat kejadian utama mesin diesel ditunjukkan secara skematis dalam gambar 2-1. Selama kejadian pertama, atau langkah hisap mesin diesel(suction), torak bergerak turun, ditarik oleh batang engkol r, yang diujung bawahnya digerakkan oleh engkol c. Torak, yang bergerak menjauhi kepala silinder, menimbulkan vakuum dalam silinder, dan udara luar ditarik atau dihisap ke dalam silinder melalui katup pemasukan I yang terbuka disekitar awal langkah isap dan tetap terbuka sampai torak mencapai t.m.b. Gambar Kejadian dalam daur empat langkah. keterangan gambar prinsip kerja mesin diesel 4 langkah 1. langkah isap mesin diesel 2. langkah kompresi mesin diesel 3. langkah kerja mesin diesel 4. langkah buang mesin diesel Kalau torak telah melalui t.m.b, maka kejadian kedua, atau langkah kompresi, dimulai, katup pemasukan menutup dan torak yang didorong keatas oleh engkol dan batang engkol, menekan udara didalam silinder dan menaikkan suhunya. Segera sebelum torak mencapai t.m.a, maka nbahan bakar cair dalam bentuk semprotan kabut halus dimasukkan sedikit demi sedikit kedalam udara panas didalam silinder. Bahan bakar menyala dan terbakar selama bagian pertama dari langkah kerja, sehingga menaikkan tekanan didalam silinder. Selama langkah yang ketiga ini yang disebut langkah kerja atau langkah daya, gas panas mendorong torak turun atau maju. Gas mengembang dari volume silinder yang membesar dan melalui batang engkol dan engkol meneruskan energi yang ditimbulkan kepada poros engkol yang berputar. Segera sebelum torak mencapai t.m.b, katup buang e, membuka (gb.2-1d) dan hasil pembakaran yang panas dan masih bertekanan tinggi mulai lari melalui 16

17 lubang buang keluar. Selama kejadian keempat, atau langkah buang, torak bergerak keatas, di dorong oleh engkol dan batang engkol, mengusir hasil pembakaran yang tersisa. Didekat t.m.a katup buang ditutup, katup pemasukan dibuka dan daur dimulai kembali. Seperti dapat dilihat, keempat langkah memerlukan dua putaran dari poros engkol. Jadi dalam mesin empat langkah, satu langkah daya diperoleh untuk tiap dua putaran poros engkol, atau banyaknya impuls daya tiap menit adalah setengah putaran/ menit ternilai (rating) IV.III.II. Mesin Diesel 2 tak Sebuah daur dua langkah(kerja mesin diesel 2 tak) diselesaikan dalam dua(2) langkah, atau satu putaran poros engkol mesin diesel, sedangkan daur empat langkah memerlukan dua putaran. Perbedaan utama antara mesin diesel 2 tak dan mesin diesel 4 tak adalah metode pengeluaran gas yang telah dibakar dan pengisian silinder dengan udara segar. Dalam mesin diesel 4 tak operasi ini dilakukan oleh torak mesin selama langkag buang dan isap. Dalam mesin diesel 2 tak operasi ini dilakukan dekat t.m.b, oleh pompa atau penghembus udara yang terpisah. Kejadian kompresi, pembakaran dan ekspansi tidak berbeda dengan kejadian pada mesin diesel 4 tak. Pengeluaran gas sisa dan pengisian silinder dengan pengisian udara segar dilakukan sebagai berikut : Kalau torak telah menjalani 80 sampai 85 persen dari langkah ekspansi, katup buang,e, e (gb.2-2a) terbuka, gas buang dilepaskan dan mulai lari dari silinder dan tekanan dalam silinder mulai turun. Torak meneruskan gerak menuju t.m.b, dan akhirnya membuka lubang s,s, yaitu lubang tempat lewat udara yang agak 17

18 ditekan, sehingga udara mulai memasuku silinder, Udara ini tekananya agak lebih tinggi dari pada gas panas didalam silinder, sehingga mendorongnya keluar melalui katup e,e ( gb. 2-2b) ke udara luar. Operasi ini disebut membilas, udara yang dimasukan disebut udara bilas, dan lubang tempat udara masuk disebut lubang bilas. Kira-kira pada saat torak pada langkah naik menutup lubang s, s, maka katup buang e, e juga ditutup (gb. 2-2e) dan langkah kompresi dimulai. Keuntungan operasi mesin diesel 2 tak adalah penghilangan dua langkah pengisian yang diperlukan dalam operasi empat langkah. Jadi silinder memberikan satu langkah daya untuk tiap putaran mesin kalau dibandingkan dengan satu langkah daya untuk tiap dua putaran pada mesin daur empat langkah. Kalau semua kondisi yang lain misalnya lubang, langkah, kecepatan dan tekanan gas efektif rata-rata sama, maka mesin dua langkah akan membangkitkan daya dua kali lipat daripada mesin empat langkah. Ini berarti juga bahwa mesin dua langkah dalam garis besarnya mempunyai berat setengah dari mesin diesel 4 tak dari daya yang sama dan menghasilkan momen puntir yang lebih rata. 18

19 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.I. Kesimpulan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) adalah pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak pemula (Prime Mover). Prime mover merupakan alat yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin diesel, energi bahan bakar diubah menjadi energi mekanik dengan proses pembakaran di dalam mesin itu sendiri. PLTD mempunyai ukuran mulai dari 40 kw sampai dengan puluhan MW.Jika perkembangan pemakaian tenaga listrik telah melebihi 100 MW, penyediaan listrik yang menggunakan PLTD tidak lagi ekonomis sehingga harus di bangun pusat listrik lain. Unit PLTD yang terbesar di pasaran adalah 12,5 MW. Unit-unit pembangkit diesel di pasaran umumnya mempunyai putaran (untuk frekuensi 50Hertz) dari 300 putaran per menit sampai dengan putaran per menit (ppm).mesin-mesin yang mempunyai nilai ppm rendah, sampai dengan 500 ppm, dapat menggunakan bahan bakar minyak (BBM) kualitas No. 2 yaitu Intermediate Diesel Oil(IDO) dan kualitas No. 3 yaitu Marine Fuel Oil(MFO). Jika memakaimfo harus di panaskan terlebih dahulu agar tercapai viskositas yang cukup rendah. Apabila menggunakan IDO, maka tidak perlu pemanansan terlebih dahulu. Mesin diesel dengan ppm di atas 500 ppm harus menggunakan BBM kualitas No. 1 yaitu High Speed Oil(HSO). Dalam Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) umumnya terdapat 2 jenis mesin diesel yang di gunakan yaitu mesin 2 langkah dan mesin 4 langkah. Namun pada kenyataannya pada PLTD mesin yang di gunakan adalah mesin 4 langkah, karena pada proses kerja mesin ini untuk menghasilkan 1 kali pembakaran (usaha/kerja) torak bergerak 4 kali. Pada mesin 4 langkah pemakaian bahan bakarnya lebih hemat dan masalah ruangan pun tidak menjadi soal, proses pembakaran pun lebih sempurna di banding dengan mesin diesel 2 langkah 19

20 V.II. Saran Pada Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Sebaiknya menggunakan bahan bakar dari gas atau menggunakan biogas karena ramah lingkungan dan dari segi pembakarannya lebih sempurna. Di sisi lain karena pasokan BBM dari tahun ketahun semakin berkurang. Selain dari penggunaan biogas, model yang dipakai juga harus yang memiliki keuntungan murah secara ekonomis yaitu dengan menggunakan model Combustion Air Gas Integration. Model ini bekerja dengan mencampur udara-bahan bakar gas sebelum memasuki saluran isap atau sebelum memasuki kompresor-turbocharger, apabila mesin diesel yang digunakan adalah Turbo charged system. Model ini tergolong model yang murah karena tidak menggunakan injector maupun pompa bertekanan tinggi, tidak membutuhkan model yang rumit sehingga apabila suplai gas habis atau tersendat system akan langsung bekerja dengan 100% bahan bakar diesel. 20

21 Daftar Pustaka

22 L A M P I R A N 22

23 Keunggulan dan Kekurangan PLTD Keunggulan PLTD Dapat beroperasi sepanjang waktu selama masih tersediannya bahan bakar. Dalam operasinya tidak bergantung pada alam seperti halnya PLTA. Investasi awal pembangunan PLTD relatif murah dibanding pembangkit listrik lain. Kekurangan PLTD Ongkos bahan bakarnya tergolong mahal dan bergantung dengan perubahan harga minyak dunia yang cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Menimbulkan polusi udara yang ditimbulkan dari pembakaran bahan bakar konvensional yang kadang kurang sempurna. Memerlukan pemeliharaan rutin. Sistem operasi tidak efisien bahkan tergolong boros pada kondisi beban rendah 23

24 Gambar Gambar PLTD PLTD Timika PLTD BALI 24

25 PLTD APUNG, BANDA ACEH SKEMA PLTD 25