MAKALAH PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS (PLTG) Di Susun Oleh: 1. VENDRO HARI SANDI 2013110057 2. YOFANDI AGUNG YULIO 2013110052 3. RANDA MARDEL YUSRA 2013110061 4. RAHMAT SURYADI 2013110063 5. SYAFLIWANUR 2013110050 JURUSAN TEKNIK MESIN S1 FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI PADANG 2015
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sejalan dengan berlangsungnya waktu, sumber daya manusia yang terus bertambah ini akan menyebabkan suatu peristiwa kebutuhan sumber daya alam yang semakin meningkat. Salah satu dari kebutuhan yang sangat penting di dunia ini adalah sumber energi listrik, Di mana pada jaman modern ini bisa dikatakan bahwa segala sesuatu selalu berhubungan dengan yang namanya listrik. Tidak dapat dipungkiri bahwa semakin sulitnya menyalurkan energi listrik ini dalam jumlah banyak, terbukti adanya jadwal pemadaman listrik secara bergilir untuk beberapa wilayah guna mengurangi pemakaian listrik. Di negara Indonesia sedang dalam proses pemenuhan kebutuhan dari pasokan listrik, sehingga para ilmuwan dan pihak pemerintah sedang menjalankan suatu solusi dimana akan membangun Pembangkit Listrik dengan bahan baku yang tidak hanya minyak. Kita tahu bahwa Pembangkit listrik yang jumlahnya sangat banyak di Indonesia dan mungkin seluruh dunia ialah menggunakan bahan bakar solar, mengingat bahwa ironisnya solar merupakan SDM yang tidak dapat diperbaharui dan mulai sedikit keberadaannya. Oleh karena itu, dalam bab selanjutnya akan dibahas mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan beberapa kelebihan dan kekurangannya. B. TUJUAN 1. Meningkatkan pengetahuan mahasiswa tentang PLTG. 2. Menambah cara berfikir mahasiswa untuk menganalisis suatu permasalahan. 3. Agar mahasiswa bisa mengaplikasikan dalam kehidupan bermasyarakat.
C. RUMUSAN MASALAH Dalam penulisan makalah ini ada beberapa permasalahan yang perlu dibahas antara lain: 1. Bagaimana prinsip kerja dari PLTG? 2. Bagaimana proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di dalam PLTG? 3. Keuntungan dan kerugian dari PLTG?
BAB II PERALATAN UTAMA BAGIAN-BAGIAN UTAMA Pembangkit listrik Tenaga Gas terdiri atas beberapa bagian-bagian penting yang harus ada. Adapun bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas adalah sebagai berikut : 1. Natural Gas Line Merupakan saluran masuknya udara alami dari luar yang membantu proses pembakaran. 2. Oil Storage Merupakan tangki yang digunakan untuk menampung bahan bakar. 3. Air Intake Merupakan saluran masuknya udara dari atmosfer yang akan ditekan kedalam ruang pembakaran menggunakan kompressor. 4. Compressor Merupakan alat yang digunakan untuk menekan udara yang masuk dari air intake menuju ke ruang pembakaran. Didalam kompressor terjadi proses kompresi, yaitu menaikkan temperatur dan tekanan dari udara agar terjadi proses pembakaran yang sempurna. 5. Combustion Chambers Merupakan tempat yang digunakan untuk proses pembakaran. Bahan bakar dicampurkan dengan udara yang telah terkompresi dengan temperatur dan tekanan yang sangat tinggi sehingga menghasilkan tenaga mekanik untuk menggerakkan turbin. 6. Turbin Berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Air yang jatuh akan mendorong baling-baling sehingga menyebabkan turbin berputar. Putaran turbin dipengaruhi oleh besarnya laju aliran air. Semakin besar laju aliran maka putaran turbin semakin cepat dan bila laju aliran kecil
maka putaran turbin akan lambat. Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator. Turbin air kebanyakan bentuknya seperti kincir angin. 7. Generator Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk pasangan kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin dan dihubungkan melalui gigi-gigi putar, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil" yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik. Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu: 1. Putaran. Putaran dari generator dipengaruhi oleh putaran dari turbin. 2. Kumparan. Banyak dan besarnya kumparan dari stator akan mempengaruhi besarnya daya listrik yang dihasilkan. 3. Magnet. Magnet dihasilkan dari putaran rotor. 8. Transformator Berfungsi untuk mentransmisikan dan mengubah energi dari ukuran satu ke ukuran yang lain. Transformator yang digunakan adalah transformator step up. Karena digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan generator menjadi energi yang lebih besar ukuranya. 9. Jalur Transmisi Berfungsi untuk mengalirkan energi listrik dari PLTA menuju konsumen listrik yaitu rumah-rumah dan pusat industri. 10. Exhaust Merupakan saluran pembuangan udara-udara sisa yang tidak terpakai lagi setelah digunakan untuk memutar turbin.
BAB III PRINSIP KERJA Pusat listrik tenaga gas (PLTG) mempunyai beberapa peralatan utama seperti: Turbin gas (Gas Turbine). Kompresor (Compressor). Ruang Bakar (Combustor). Prinsip kerja dari sebuah PLTG didasarkan pada siklus Brayton seperti pada diagram (p, v dan t, s) dibawahini :
Mula-mula udara dari atmosfir ditekan didalam kompresor hingga temperature dan tekanannya naik dan proses ini biasa disebut dengan proses kompresi dimana sebagian udara yang dihasilkan ini digunakan sebagai udara pembakaran dan sebagiannya digunakan untuk mendinginkan bagian-bagian turbin gas. Didalam ruang bakar sebagian udara pembakaran tersebut akan bercampur dengan bahan bakar yang diinjeksikan kedalamnya dan dipicu dengan spark plugakan menghasilkan proses pembakaran hingga menghasilkan gas panas (energi panas) dengan temperature dan tekanan yang tinggi, dari energi panas yang dihasilkan inilah kemudian akan dimanfaatkan untuk memutar turbin dimana didalam sudu-sudu gerak dan sudu-sudu diam turbin, gas panas tersebut temperature dan tekanan mengalami penurunan dan proses ini biasa disebut dengan proses ekspansi. Selanjutnya energi mekanis yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk memutar generator hingga menghasilkan energi listrik. Ada beberapa macam siklus kerja turbin gas sebagai berikut : Turbin gas siklus terbuka (open cycle). Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan temperature yang masih cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini dibuang atau dialirkan ke udara luar, yang ditunjukkan seperti pada gambar dibawah. Turbin gas siklus tertutup (closed cycle). Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan temperature yang masih cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini dialirkan ke kedalam penukar panas (heat rejected) untuk didinginkan dengan menggunakan media pendingin air atau udara hingga temperaturnya turun
dan dialirkan lagi kedalam sisi masuk (suction) kompresor untuk dikompresi lagi, yang ditunjukkan seperti pada gambar dibawah. Turbin gas siklus terbuka dilengkapi dengan regenerator. Seperti pada kedua proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan temperature yang masih cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas (flue gas) ini dialirkan kedalam heat exchanger yang dikenal dengan istilah regenerator dimana didalamnya gas bekas ini digunakan untuk memanaskan udara keluar kompresor sebelum digunakan sebagai udara pembakaran didalam ruang bakar (combustion chamber), seperti ditunjukkan pada gambar dibawah. Turbin gas siklus terbuka dilengkapi dengan intercooler, regenerator dan reheater.
Pada siklus ini baik kompresor maupun turbin gas masing-masing terdiri dari 2 (dua) bagian yang terpisah dan biasa disebut dengan kompresor tekanan rendah dan kompresor tekanan tinggi serta turbin gas tekanan rendah dan turbin gas tekanan tinggi. Aliran udara dan gas-gas yang dihasilkan dapat dijelaskan sebagai berikut, mula-mula udara atmosfir masuk kedalam kompresor tekanan rendah untuk dikompresi, dari udara tekan yang dihasilkan dialirkan kedalamintercooler untuk didinginkan hingga menghasilkan temperature dan kelembaban serta tekanan yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin air atau media pendingin lainnya, dari sini udara tersebut dialirkan kedalam kompresor tekanan tinggi untuk dikompresi lagi hingga menghasilkan temperature yang tinggi dan tekanan dengan kepadatan yang lebih tinggi. Dari keluaran kompresor tekanan tinggi udara tersebut dialirkan kedalam regenerator untuk mendapatkan temperature yang lebih tinggi lagi yang bertujuan untuk memudahkan terjadinya proses pembakaran dengan melalui media pemanas gas bekas/buang (flue gas) yang memanfaatkan gas bekas hasil dari turbin tekanan rendah. Selanjutnya udara keluaran dari regenerator dialirkan kedalam ruang bakar utama (primary combustion chamber) yang menghasilkan proses pembakaran dan dari proses ini dihasilkan gas panas yang digunakan untuk memutar turbin tekanan tinggi, hasil ekspansi gas panas dari turbin tekanan tinggi ini berupa gas bekas (flue gas)dialirkan kedalam ruang bakar kedua (secondary combustion chamber) dan biasa disebut juga dengan reheater chamberyang selanjutnya gas bekas tersebut digunakan untuk udara pembakaran didalamnya yang mampu menghasilkan gas panas lagi dan digunakan untuk memutar turbin tekanan rendah, siklus tersebut diatas seperti ditunjukkan pada gambar dibawah. Dari ketiga terakhir siklus turbin gas diatas secara keseluruhan dimaksudkan untuk menghasilkan sebuah pusat listrik tenaga gas (PLTG) dengan tingkat efisiensi yang diharapkan lebih tinggi dari turbin gas siklus terbuka.
Adapun sebagai pendukung pusat listrik tenaga gas ini digunakan beberapa alat bantu (auxiliary equipments) untuk membantu proses siklus turbin gas berjalan dengan baik, seperti : Sistem pelumas (lube oil system). Sistem bahan bakar (fuel system). Sistem pendingin (cooler system). Sistem udara kontrol (air control system). Sistem hidrolik (hydraulic system). Sistem udara tekan (air pressure system). Sistem udara pengkabutan (atomizing air system). Keuntungan dan kerugian penggunaan PLTG Berdasarkan pembahasan dari subbab 2.1 sampai 2.5 tersebut, dapat disimpulkan beberapa kelebihan dan kekurangan pembangunan PLTG berbahan baku gas Alam ini. Untuk kelebihannya adalah sebagai berikut: 1. Pembakaran dengan gas alam akan berlangsung lebih sempurna dibanding dengan minyak bakar ataupun bahan bakar padat. 2. Peralatan pembakar yang lebih sederhana, sehingga pelayanan dan perawatan menjadi lebih sederhana. 3. Gas alam diperkirakan tidak mengandung belerang maka temperatur cerobong dapat diturunkan, sehingga pembakaran tidak menyebabkan asap hitam yang dapat mencemari lingungan sekitar. 4. Peralatan pembakaran untuk gas alam jauh lebih sederhana dibandingkan dengan peralatan pembakar dari minyak bakar ataupun bahan bakar padat lainnya, yang tidak memerlukan pengabut dan tidak memerlukan pemanasan, sehingga akan lebih ringan biaya investasinya. 5. Harga bahan baku gas alam rata-rata lebih murah dibanding dengan minyak bakar. 6. Menggunakan bahan bakar dengan gas alam akan lebih awet, karena gas alam tidak mengandung belerang (S), natrium (Na) dan Vanadium (Va), serta tidak berjelaga, sehingga tidak membawa banyak kesukarankesukaran.
Sedangkan kekurangan daripada pembangunan PLTG ini adalah sebagai berikut: 1. Dari penjelasan subbab 2.1, akan didapatkan suatu tingkat efisiensi rendah. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan salah satu dari kekurangan sebuah turbin gas dan perkembangannya. 2. Diperlukan investasi yang lebih besar untuk peralatan pengaturan dan instalsi pengamanannya karena gas alam jauh lebih berbahaya dibanding dengan minyak bakar. 3. Terkadang sukar untuk mendapatkan air pengisian yang baik kualitasnya. 4. Jaringan setelah keluar dari gardu induk biasa disebut jaringan distribusi, sedangkan jaringan antara pusat listrik dan gardu induk biasa disebut jaringan transmisi, baik saluran transmisi atau pun saluran distribusi ada yang berupa saluran udara dan ada yang berupa kabel tanah. Sehingga terdapat kerugian saluran transmisi menggunakan kabel udara adalah adanya gangguan petir, mengenai pohon dan habitat lain menyebabkan kerusakan ekosistem. 5. Sulitnya mencari lokasi penambangan gas alam, atau setidak-tidaknya dalam jangkauan ekonomis untuk transmisi pipa-pipa gas alam.
BAB IV KESIMPULAN 1. Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) merupakan salah satu dari instansi pembangkit listrik oleh PLN dengan bahan baku gas alam. 2. PLTG adalah sebuah pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak generatornya. 3. Generator utamanya terdiri dari Turbin gas (Gas Turbine), Kompresor (Compressor), dan Ruang Bakar (Combustor). 4. PLTG menggunakan prinsip kerja dengan siklus Brayton. 5. Terdapat 4 jenis Turbin yang digunakan pada PLTG, yaitu Turbin Gas siklus terbuka, Turbin gas siklus tertutup, Turbin gas siklus terbuka dengan regenerator, serta Turbin gas siklus terbuka dengan intercooler, regenerator, dan reheater.