Komponen PLTA

PLTA yang paling konvensional mempunyai empat komponen utama sebagai berikut :

1. Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.

2. Turbine, gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kenetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik.

3. Generator, dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika baling-baling turbin berputar maka generator juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi elektrik. Generator di PLTA bekerja seperti halnya generator pembangkit listrik lainnya.

4. Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri.

Besarnya listrik yang dihasilkan PLTA tergantung dua factor sebagai berikut :

1. Seberapa tinggi air yang jatuh.

Semakin tinggi air yang jatuh, maka semakin besar tenaga yang dihasilkan. Biasanya, tinggi air jatuh tergantung tinggi dari suatu bendungan. Semakin tinggi suatu bendungan, semakin tinggi air jatuh maka semakin besar tanaga yang dihasilkan. Ilmuwan mengatakan bahwa tinggi jatuh air berbanding lurus dengan jarak jatuh. Dengan kata lain, air jatuh dengan jarak dua satuan maka akan menghasilkan dua satuan energi lebih banyak.

2. Jumlah air yang jatuh.

Semakin banyak air yang jatuh menyebabkan turbin akan menghasilkan tenaga yang lebih banyak. Jumlah air yang tersedia tergantung kepada jumlah air yang mengalir di sungai. Semakin besar sungai akan mempunyai aliran yang lebih besar dan dapat menghasilkan energi yang banyak. Tenaga juga berbanding lurus dengan aliran sungai. Dua kali sungai lebih besar dalam mengalirkan air akan menghasilkan dua kali lebih banyak energi.

Jenis-jenis Turbin air Turbin atau kincir adalah komponen utama dalam proses pembangkitan tenaga listrik, turbin berfungsi sebagai pemutar generator.

a. Turbin Impuls : Merupakan turbin yang bekerja karena aliran air. Salah satu contoh turbin yang bekerja oleh karena aliran air ialah Turbin pelton. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu

dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.

Jenis-Jenis PLTA

1. Berdasarkan Tinggi Terjun PLTA

a. PLTA jenis terusan air (water way) Adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.

b. PLTA jenis DAM /bendungan Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang disungai, pembuatan bendungan ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik.

c. PLTA jenis terusan dan DAM (campuran) Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.

2. PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

a. PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river) Banyak dipakai dalam PLTA saluran air/terusan, jenis ini membangkitkan listrik dengan memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

b. PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond) Mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan listrik sesuai dengan beban. Disamping itu juga dibangun kolam pengatur di hilir untuk dipakai pada waktu beban puncak (peaking power plant) dengan suatu waduk yang mempunyai kapasitas besar yang akan mengatur perubahan air pada waktu beban puncak sehingga energi yang dihasilkan lebih maksimal.

c. Pusat listrik jenis waduk (reservoir) Dibuat dengan cara membangun suatu waduk yang melintang sungai, sehingga terbentuk seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan sebagai cadangan untuk musim kemarau.

d. PLTA Jenis Pompa (pumped storage) adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan ketika musim hujan atau pada saat pemakaian tenaga listrik berkurang saat tengah malam, pada waktu ini sebagian turbin berfungsi sebagai pompa untuk memompa air yang di hilir ke hulu, jadi pembangkit ini memanfaatkan kembali air yang dipakai saat beban puncak dan dipompa ke atas lagi saat beban puncak terlewati.

Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu dibentuk sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke

1

kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil. Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.

b. Turbin Reaksi

Merupakan turbin yang bekerja karena ketinggian dari jatuhnya air. Salah satu contoh dari Turbin Reaksi ialah Turbin Francis. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah pada turbin Francis dapat merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan yang tepat.

a. Diversion Weir dan Intake (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake)Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin).

b. Settling Basin (Bak Pengendap)Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

c. Headrace (Saluran Pembawa)Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

d. Headtank (Bak Penenang)Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.

e. Penstock (Pipa Pesat/Penstock)Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.

f. Turbine dan Generator (Turbin dan Generator)Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk memutar sebuah alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak, mesin bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh skema hidro, disebut dengan ‘Beban’ (Load).Dalam Gambar 2. bebannya adalah sebuah penggergajian kayu.

Keunggulan: Beberapa kelebihan dari PLTMH antara lain : 

a. Potensi energi air yang melimpah;b. Teknologi yang handal dan kokoh sehingga mampu

beroperasi lebih dari 15 tahun;c. Teknologi PLTMH merupakan teknologi ramah

lingkungan dan terbarukan;d. Effisiensi tinggi (70-85 persen).

Spesifikasi teknis : Dengan memakai rumus di bawah ini, bisa dihitung kapasitas PLTMH sesuai dengan spesifikasinya :P = r x g x Q x H x eff (Watt)

Cara KerjaCara kerja PLTMH secara sederhana adalah :

1. Air dalam jumlah tertentu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu menggerakkan kincir yang ada pada Turbin PLTMH, kemudian putaran Turbin tersebut digunakan untuk menggerakkan Generator (dinamo penghasil listrik)”.

2. Listrik yang dihasilkan akan dialirkan melalui kabel ke rumah-rumah.

3. Cara kerja PLTMH hampir sama dengan cara kerja dinamo lampu sepeda. Putaran roda memutar dinamo dan dinamo menghasilkan listrik untuk menyalakan lampu sepeda. Jadi PLTMH mengubah tenaga gerak yang berasal dari air menjadi listrik.

4. PLTMH tentu saja harus menggunakan peralatan yang tepat dan tidak seadanya karena Listrik berbahaya.

5. PLTMH mempunyai beberapa bagian penting yang mendukung kemampuan kerajanya.Peralatan penting yang ada antara lain :- Saluran Pengambilan (Intake)

dan Bendung/weir.Biasanya berada dibibir sungai kearah hulu sungai. Pada pintu air air biasanya terdapat perangkap sampah.

- Saluran Pembawa/ headrace.Membawa air dari saluran Pemasukan (Intake) ke`arah Bak Pengendap.

- Bak Pengendap/ Bak Penenang (Forebay).Mengendapkan tanah yang terbawa dalam air sehingga tidak masuk ke pipa pesatBak pengendap sama dengan Bak penenang pada PLTMH kecil.

- Pipa pesat (Penstock).Adalah pipa yang membawa air jatuh kearah mesin Turbin.Di samping itu, pipa pesat juga mempertahankan tekanan air jatuh sehingga energiDi dalam gerakan air tidak terbuang. Air di dalam pipa pesat tidak boleh bocor karena mengakibatkan hilangnya tekanan air.

- Rumah Pembangkit/ Power House.Adalah rumah tempat semua peralatan mekanik dan elektrik PLTMH. PeralatanMekanik seperti Turbin dan Generator berada dalam Rumah Pembangkit, demikian pula peralatan elektrik seperti kontroler.

- Mesin PLTMH atau Turbin.Berada dalam rumah pembangkit. Mesin ini mengubah tenaga air menjadi Mekanik (tenaga putar/gerak). Turbin termasuk alat mekanik.

- Turbin dengan bantuan sabuk pemutar memutar Generator (dinamo besar penghasil listrik) untuk mengubah tenaga putar/ gerak menjadi listrik. Generator termasuk alat mekanik.

- Panel atau Peralatan Pengontrol Listrik.Biasanya berbentuk kotak yang ditempel di dinding. Berisi peralatan elektronik untuk mengatur listrik yang dihasilkan Generator. Panel termasuk alat elektrik.

- Jaringan Kabel Listrik.Biasanya kabel yang menyalurkan listrik dari rumah pembangkit ke pelanggan.

2

Keterbatasan PLTMH.Dengan peralatan- peralatan yang disebut diatas, pengoperasian PLTMH dapat dilakukan. Namun PLTMH tetap memiliki keterbatasan yang antara lain di sebabkan oleh :

1. A i r.Besarnya listrik yang dihasilkan PLTMH tergantung pd tinggi jatuh air dan jumlah air. Pada musim kemarau kemampuan PLTMH akan menurun karena jumlah air biasanyaBerkurang.

2. Ukuran Generator.Ukuran Generator tidak menunjukkan kemampuan produksi listriknya karena semuanya tergantung pada jumlah air dan ketinggian jatuh air sehingga ukuran generator bukanpenentu utama kapasitas PLTMH.

3. Jumlah Pelanggan.Jika pelanggan melebihi kemampuan PLTMH, maka kualitas listrik akan menurun. Jikapelanggan sudah berlebih, maka penggunaan listrik harus diatur. Aturan umum adalah 1 pelanggan paling sedikit mengkonsumsi 50 Watt listrik (3 buah lampu neon/ 3 buah

lampu bohlam 10-15 Watt).4. Jarak.

Semakin dekat jarak Pelanggan ke Pembangkit, maka kualitas listrik juga lebih baik.Semakin jauh jarak pelanggan, maka listrik yang hilang juga semakin banyak. Jarakpelanggan terjauh yang dianjurkan adalah antara 1-2 km. dari PLTMH.

5. Penggunaan Listrik Oleh Pelanggan.Jika pelanggan menggunakan listrik secara berlebih, maka kualitas listrik menurun danmembahayakan peralatan Satu pelanggan melanggar, maka yang rugi adalah seluruh pelanggan.

Komponen-komponen utama dalam PLTU bisa dilihat pada gambar dibawah ini.Keterangan :

1. Boiler2. Drum3. Turbin Tekanan Tinggi4. Turbin Tekanan Menengah5. Turbin Tekanan Rendah6. Kondensor7. Pemanas Awal8. Pembakar Batubara9. Kipas Udara Masuk

10. Kipas Udara Buang11. Generator

P : PompaQ1 : Pipa-pipa BoilerQ2 : SuperhiterQ3 : Pemanas Ulang

Sebuah drum berisi air dan uap bertekanan dan suhu tinggi menghasilkan uap yang diperlukan turbin. Drum itu juga menerima air pengisi yang diterima dari kondensor. Air pengisi boiler dipompakan dari luar masuk ke dalam boiler dengan mengunakan pompa air pengisian boiler (Boiler Feed Water Pump) dari tekanan 1 bar hingga mencapai tekanan kerja p bar di dalam boiler. Air yang digunakan untuk mengisi boiler adalah air hasil destilasi/penyulingan (air distiler) yang telah bebas dari zat-zat pencemar yang terkandung dalam air pada umumnya seperti debu padat, zat-zat terapung, garam, gas-gas terlarut, mapun koloid-koloid.

Air dalam tersebut kemudian dipanaskan dengan menggunakan bahan bakar konvensioanl yang ada sehingga terbentuklan uap bertekanan dan bertemperatur tinggi, uap tersebut kemudian mengalir ke turbin tekanan tinggi setelah melewati superheater guna meningkatkan suhu uap sampai dengan kira-kira 500°C – 600°C dengan demikian uap juga menjadi kering dan efisiensi seluruh PLTU meningkat, menurut Djokosetyoardjo (2003:304) “superheater ialah alat untuk memanaskan uap kenyang menjadi uap yang dipanaskan lebih lanjut (steam superheater). Uap yang dipanaskan lebih lanjut bila digunakan untuk melaukan kerja dengan jalan ekspansi di dalam turbin uap tidak akan cepat mengembun, sehingga mengurangi kemungkinan timbulnya bahaya yang disebabkan oleh terjadinya pukulan balik (back stroke) yang diakibatkan mengembunnya uap belum pada waktunya sehingga menimbulkan vakum di tempat yang tidak semestinya di daerah ekspansi.” Adapun istilah uap kenyang ialah uap yang dalam keadaan seimbang dengan air yang dibawahnya, maksudnya ialah uap yang mempunyai tekanan dan temperatur mendidih yang sama dengan tekanan dan temperatur mendidih air yang ada dibawahnya dan apabila didingingkan akan segera mengembun menjadi air.

Uap yang mengalir pada Turbin tekanan tinggi mengakibatkan Turbin tersebut berputar sehingga merubah energi panas menjadi energi mekanikal putaran Turbin tersebut dikopel pada sebuah generator sinkron yang merubah energi mekanik pada turbin menjadi energi listrik. Setelah melewati turbin, uap bertekanan dan bertemperatur tinggi tersebut mengalami penurunan suhu sehingga menjadi uap bertekanan dan bertemperatur rendah. Untuk meningkatkan efisiensi panas dan menghindari terjadinya kondensasi terlampau dini, uap ini kemudian dilewatkan kembali pada sebuah pemanas ulang (superheater), yang juga terdiri atas barisan-barisan pipa yang dipanaskan.

Uap yang meninggalkan pemanas ulang (hasil pemanasan ulang) dialirkan ke turbin tekanan menengah, sehingga memutar turbin tekanan menengah, turbin ini juga dikopel pada generator sinkron yang sama dengan turbin tekanan tinggi. Turbin tekanan menengah ini ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi, karena dengan, menurunnya tekanan uap, volume akan menjadi naik. Setelah melewati turbin tekanan menengah uap kemudian dialirkan ke turbin tekanan rendah dan memutar turbin tekanan rendah yang dikopel pada generator yang sama dengan kedua turbin sebelumnya, turbin tekanan rendah ini memiliki ukuran yang lebih besar lagi, uap yang telah melewati turbin tekanan rendah lalu dialirkan ke dalam kondensor.

3

Uap yang telah melewati turbin tekanan rendah kemudian memasuki kondensor dan didinginkan oleh air pendingin sehingga terjadi kondensasi yang menyebabkan uap tersebut menjadi air. Air pendinginnya biasanya berasal dari air laut, sungai atau danau terdekat. Air hangat yang meninggalkan kondensor kemudian dipompa ke sebuah pemanas awal sebelum kembali ke drum boiler. Pemanas awal memperoleh panas dari uap yang diambil dari turbin tekanan tinggi. Menurut berbagai literatur, hal demikian meningkatkan efisiensi keseluruhan PLTU.

Bahan bakar yang dipakai bisanya terdiri atas bautbara, minyak bumi, atau gas alam. Sebelum memasukkan ke pembakar boiler, batubara digiling terlebih dahulu. Demikian pula minyak bakar perlu dipanaskan, sebelum dapat dialirkan ke pembakar boiler. Sebuah kipas digunakan untuk mengatur masuknya udara ke dalam boiler dalam jumlah besar sebagaimana diperlukan guna pembakaran dan sebuah kipas lain mengatur agar semua gas buangan melewati berbagai alat pembersih sebelum dialirkan ke cerobong dan dilepaskan di udara bebas, kipas ini menciptakan isapan cerobong paksa sehingga terjadi perbedaan berat jenis yang cukup besar antara udara dan gas asap.

Cerobong digunakan untuk mengalirkan gas asap ke luar dari boiler dengan kecepatan tertentu, dan digunkan untuk mnegatasi geseran yang terjadi terhadapa aliran gas asap, mulai dari rangka bakar atau pembakar (burner), hingga keluar dari cerobong. Dengan kata lain : untuk menimbulkan isapan cerobong atau stack Draught, selain itu untuk membunag gas asap setinggi mungkin sehingga tidak mengganggu lingkungan sekitarnya. Timbulnya isapan ceobong asap disebabkan oleh perbedaan Berat Jenis, antara Berat jenis udara dengan berat jenis gas asap. Generator listrik terpasang pada poros sama dengan ketiga turbin.

SIKLUS RANKINE

Siklus Rankine, atau siklus tenaga uap, merupakan siklus teoritis paling sederhana yang mempergunakan uap sebagai medium kerja sebagaimana pada sebuah pusat listrik tenaga uap. Gambar 2 memperlihatkan skema dari pusat listrik tenaga uap (PLTU) yang terdiri atas komponen-komponen terpenting yaitu : boiler, turbin uap, dan kondensor. Jumlah energi masuk sebagai

bahan bakar melalui boiler adalah , sedangkan energi efektif

yang tersedia pada poros turbin adalah energi kerja . energi yang

terbuang melalui kondensor adalah . dengan menganggap semua

rugi-rugi lainnya termasuk ,maka dapat disimpulkan bahwa :

= +

Sedangkan untuk efisiensi kerja dapat ditulis :

Ada empat proses dalam siklus Rankine, masing-masing mengubah keadaan bekerja cairan. Keadaan ini ditunjukkan oleh nomor dalam diagram di sebelah kanan.

Proses 1-2: Cara kerjanya adalah cairan dipompa dari tekanan rendah sampai tinggi, karena cairan yang cair pada tahap ini yang memerlukan sedikit input pompa energi.

Proses 2-3: Tingginya tekanan cairan yang masuk boiler adalah air panas di mana pada tekanan konstan oleh sumber panas eksternal menjadi uap jenuh kering.

Proses 3-4: Uap kering jenuh memperluas melalui turbin, menghasilkan listrik. Ini menurun suhu dan tekanan dari uap, dan beberapa kondensasi dapat terjadi.

Proses 4-1: uap basah yang kemudian memasuki sebuah kondensator tempat itu kental pada suhu dan tekanan konstan untuk menjadi cair jenuh. Tekanan dan suhu yang ditetapkan oleh kondensator adalah suhu dari cooling coils cairan sebagai proses yang tahap-ubah.

KEUNGGULAN DAN KELEMAHAN PLTU

Keunggulan PLTU

Dapat melayani beban dasar karena waktu start dan stop nya yang lama.Biaya operasional relatif lebih rendah dibanding pembangkit listrik lainnya.

Tidak bergantung pada alam seperti halnya PLTA sehingga dapat beroperasi sepajang waktu selama tersedianya bahan bakar konvensional.

Dapat dibangun pada tempat yang memang memiliki potensi beban yang tinggi.

Kemungkinan bahaya pencemaran lingkungan relatif kecil.

Kelemahan PLTU

Dengan digunkannya bahan bakar konvensional, maka adanya kemungkinan PLTU akan sulit dioperasikan dimasa depan karena persedian bahan bakar konvensional yang semakin menipis.

Tidak mampu melayani beban puncak dengan baik karena waktu start nya yang lama.

A. BOILER UAP

Boiler atau ketel uap, juga disebut sebagai generator uap, merupakan komponen utama dalam siklus pembangkitan listrik tenaga uap. Komponen ini merupakan sebuah wadah yang tertutup yang memanfaatkan panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar untuk mengubah air ke uap secara efisien. Efisiensi adalah karakteristik paling penting dari boiler karena ia memiliki kaitan langsung pada produksi listrik. Boiler diklasifikasi menjadi dua jenis yaitu boiler tipe drum dan boiler tipe sekali-lewat (once-through). Gambaran dari prinsip kerja boiler dapat dilihat pada gambar 1.1 di bawah. Komponen utama dari boiler antara lain economizer, superheater, reheater, dan spray attemperator.

4

Gambar 2(a)

Prinsip Kerja boiler

1) Boiler Tipe DrumBoiler tipe drum tergantung pada resirkulasi konstan dari air yang melalui beberapa komponen dari rangkaian uap air untuk menghasilkan uap dan menjaga komponen dari overheating. Tipe boiler ini mengedarkan / menyirkulasi air secara alami atau secara terkontrol. Boiler dengan sirkulasi alami menggunakan kerapatan yang berbeda diantara air di bagian downcomers dan uap di bagian waterwall tabung untuk sirkulasi. Boiler dengan sirkulasi terkontrol. Boiler dengan sirkulasi terkontrol menggunakan ketel-pompa air yang beredar untuk mengedarkan air melalui rangkaian uap air.

2) Boiler Tipe Sekali-Lewat (Once-Through)Boiler tipe sekali lewat mengkonversi air menjadi uap dalam satu melalui sistem daripada kembali beredar melalui drum. desain yang sekarang banyak digunakan untuk Boiler tipe sekali lewat menggunakan tungku pembakaran spiral-wound untuk menjamin terjadinya distribusi panas di seluruh tabung.

3) Komponen Utama Boiler Economizer

Alat yang merupakan bagian dari boiler tabung yang pertama adalah feedwater diperkenalkan ke dalam boiler dan cerobong gas yang digunakan untuk meningkatkan suhu air.

Uap drumUap drum yang memisahkan uap dari uap air campuran dan tetap memisahkan uap kering.

SuperheaterSuperheater adalah kumpulan boiler sistem pipa-pipa yang terletak di jalur arus panas dari gas yang dibuat oleh pembakaran bahan bakar boiler diperapian. Panas akan ditransfer dari pembakaran gas ke dalam uap di dalam tabung superheater. Superheater diklasifikasi sebagai dasar dan menengah. Uap pertama lolos melalui superheater utama (terletak relatif sejuk di bagian boiler) setelah keluar dari drum uap. Di sana uap menerima pecahan dari superheater terakhirnya dan kemudian melewati superheater sekunder untuk yang lainnya.

ReheaterReheater adalah kumpulan tabung boiler yang dihadapkan dengan pembakaran gas yang sama dengan cara kerja superheaters.

Spray attemperatorAttemperator, juga dikenal sebagai desuperheater, adalah spray nozzle (alat penyemprot) dalam boiler tabung antara dua superheaters. Spray nozzles ini menyediakan pasokan butiran-butiran air murni ke dalam aliran kecil dari uap untuk mencegah kerusakan tabung dari overheating. Attemperator disediakan untuk superheater dan reheater.

Di seluruh dunia, sekarang kecenderungan untuk menggunakan suhu tinggi dan tekanan untuk meningkatkan

efisiensi pabrik, yang pada nantinya akan mengurangi emisi. Peningkatan suhu tinggi bahan-bahan seperti sistem pipa-pipa T-91 memberikan kekuatan suhu tinggi dan meningkatkan daya tahan korosi memungkinkan operasi yang handal dilanjutan siklus uap. Selain itu, pengembangan boiler tipe sekali lewat Benson yang lebih handal telah menyelesaikan sebagian besar masalah kritis operasional pembangkit listrik dengan mempelajari pengalaman saat generasi pertama dan generasi kedua .

Boiler pembangkit listrik tenaga uap yang membakar batu bara membutuhkan pembersihan gas buangan tingkat lanjut untuk memenuhi kebutuhan batas emisi lingkungan yang diperbolehkan. Pada pembangkit tenaga listrik yang khusus, pembakaran batubara timur yang kaya akan belerang akan memiliki SCR untuk mengontrol NOx, sebuah presipitator untuk mengontrol partikel, dan batu gamping basah untuk mengurangi SOX. Pada pembangkit listrik yang khusus, pembakaran batubara barat mungkin termasuk SCR, sebuah penyaring baghouse untuk mengontrol partikel, dan sebuah sikat kering untuk mereduksi SOX.

B. TURBIN UAP1) Turbin Uap Secara Umum

Setiap produsen turbin memiliki fitur unik dalam desain yang dapat mempengaruhi efisiensi, kehandalan, dan biaya pengeluaran. Namun, muncul desain mirip dengan non-turbin uap. Seperti ditunjukan pada gambar dibawah, generator steam turbin modern seperti yang digunakan dalam pembangkit listrik tenaga batubara uap.

Turbin uap untuk pembangkit tenaga listrik berbeda dari penggerak paling utama di setidaknya tiga cara:

1. Semua sangat bertenaga tinggi, bervariasi dari sekitar 70.000-2juta hp, dan memerlukan investasi modal yang sama sangat besarnya, yang menempatkan premi pada keandalan.

2. Daya tahan turbin biasanya antara 30 sampai 40 tahun dengan sedikit pemeliharaan.

3. Turbines menghabiskan sebagian besar masa aktifnya di kecepatan konstan, biasanya sampai 3600 atau 1800 rpm untuk operasi 60 Hz.

Ketiga poin diatas mendominasi desain dari seluruh pembangkit tenaga listrik, terutama dari pengaturan turbin uap dan material.

Gambar diatas menunjukkan peningkatan dramatis turbin uap keluaran daya untuk satu pabrik selama 50 tahun. Hal ini cukup khusus pada industri. Dalam pembahasan yang lebih awal menunjukkan bahwa pasokan suhu-uap tinggi untuk membuat

5

turbin lebih efisien. Di Eropa dan Jepang, kecendrungan yang sedang terjadi adalah dengan menggunakan pasokan suhu uap yang meningkat dengan tinggi untuk mengurangi biaya bahan bakar dan emisi.

2) Pisau baling-baling (Blade)

Komponen yang paling penting untuk turbine uap adalah pisau baling-baling. Pisau baling-baling menerapkan gaya sentrifugal dan pengendalian uap dan juga eksitasi harmonik (dari gangguan tak seragam pada bagian pisau baling-baling). Semua pisau baling-baling diisi oleh beban sentrifugal dan pegendalian uap, dan pisau baling-baling yang lebih kecil dirancang untuk berputar jika eksitasi harmonik adalah sejalan (resonan) dengan mode getaran alami dari pisau baling-baling. Jika eksitasi harmonik diijinkan pada pisau baling-baling yang sangat panjang, namun blades menjadi besar dengan tak berguna. Untungnya, karena turbin berjalan pada kecepatan konstan, blade mode yang dapat disetel (tune) dari kondisi resonan sehingga beban harmoniknya dapat berkurang secara signifikan. Bentuk perpecahan (split) diblade desain ini, sering disebut sebagai disetel dan tak disetel blading (tuned and untuned blading). Blades memandu uap sepanjang turbin secara halus dan tanpa tumbukan (collision).

Tumbukan dengan pisau (insiden) dan pemuaian secara tiba-tiba mengurangi energi yang tersedia untuk melakukan pekerjaan. Hingga baru-baru ini, desainer harus mencocokkan kondisi aliran pisau radial yang lurus (disebut parallel-sided blades). Turbin fisik tidak mengenal kenyamanan ini untuk beberapa alasan. Visual yang paling jelas adalah perbedaan antara kecepatan tangensial antara pisau hub dan tip. Pisau paling baru mengatasi secara penuh tiga dimensi sifat arus oleh curving dalam tiga dimensi (tertunduk blades). Tiga dimensi desain teknik digunakan untuk pencocokan yang lebih baik dari arus (dan daerah) dan kondisi sekarang, dengan menggunakan alat mesin kontrol numerik agar biaya lebih kompetitif, tiga dimensi blading digunakan secara luas di berbagai turbines modern. Contoh dari tiga dimensi dan paralel-sided blades akan ditampilkan pada gambar dibawah.

3) Rotor

Setelah pisau baling-baling, rotor turbin uap adalah komponen penting selanjutnya dalam mesin uap. Desain rotor haruslah memperhitungkan:

Baja lentur yang besar yang memiliki ketahanan sangat baik dan di tempa dengan tambahan bahan kimia dan bahan lain.

Gaya sentrifugal dari badan rotor dan peningkatan gaya sentrifugal tarik dari pisau-pisau yang ada.

Memiliki daya tahan yang tinggi terhadap material yang dapat merusak dan mungkin terjadi pada saat mesin berkerja dengan kecepatan tinggi dan material yang belum sampai temperature operasi.

Perubahan bentuk secara perlahan dari tekanan tinggi (HP) dan tekanan intermediate (IP) rotor harus stabil dengan beban dan suhu yang sangat tinggi.

Siklus kerja rotor akan jauh lebih rumit oleh beban kelelahan sementara yang terjadi selama perubahan tenaga dan awal mesin menyala. Ada dua peristiwa yang lebih jauh dalam desain rotor: lateral dan torsional getaran; yang disebabkan oleh uap harmonika dan beban listrik. Seperti dengan pisau-pisau yang

disetel (tuned), ini biasanya ditunjukan dengan menyetel mode utama jauh dari resonansi pada saat berputar dengan kecepatan penuh.

4) Persyaratan Memilih Turbin

Karena tangkai turbin akan terlalu panjang dan fleksibel jika dibangun di satu sisi semua mata pisau secara berurutan, baling-baling terpisah ke dalam bagian-bagian yang dapat disokong. Pemotongan pada tangkai silinder HP (tekanan tinggi), IP (tekanan intermediate), dan LP (tekanan rendah). Produsen pabrik menanggapi pengelompokkan silinder dengan banyak cara yang berbeda, bergantung dengan kondisi uap. Ini hal yang biasa untuk menggabungkan tekanan tinggi (HP) dan tekanan intermediate (IP) ke dalam satu silinder unit-unit subkritis pada range daya sekitar 250 sampai 600 MW. Salah satu pengelompokan yang dilakkukan manufaktur, yang ditunjukkan dalam gambar, di bawah cukup untuk mewakili industri.

Sejauh ini, banyak yang mendiskusikan bahwa uap mengalir seolah-olah ia diperluas secara monoton melalui turbin. Hal ini biasanya tidak terjadi karena dua alasan. Pertama, kondisi uap yang paling biasa akan menyebabkan uap keluar dari baris terakhir dari pisau-pisau menjadi sangat basah, mengakibatkan erosi (pengikisan) berlebihan. Kedua, efisiensi panas dapat di sebabkan karena mengeluarkan uap dari turbin, reheating, kemudian kembali ke jalur pisau ini meningkatkan "rata-rata" muatan bersuhu panas dan mengurangi tingkat kelembaban di turbin. Posisi turbin untuk memanasi kembali biasanya antara turbin bertekanan tinggi dan turbin bertekanan intermediate.

Ada satu lagi susunan geometris lebih lanjut. Silinder tidak perlu dalam satu batang dengan satu generator di akhir. Halaman silang yang tertutup ada di garis edar uap dibagi ke dalam dua bagian yang memisahkan jalur sejajar dengan pembangkit tenaga listrik di atas masing-masing jalur. Biasanya, yang akan memisahkan dengan jalan dari generator High Pressure ke Low Pressure dan IP-LP generator. Torsional dan getaran lateral lebih mudah dianalisis dengan pemendekan yang berantai, yang membuat pondasi lebih padat. Kekurangan utama adalah membutuhkan dua generator, dua sistem kontrol, dan rumah tenaga yang lebih besar yang semuanya dapat meningkatkan keseluruhan biaya pembangkit.

Secara historis, turbin uap telah terbagi menjadi dua kelas, reaksi dan impuls. Perbedaan dalam sebuah rancangan terlihat perbedaan antara mesin. Impuls turbin memiliki lebih sedikit, lebih luas daripada tahap reaksi mesin. Sebagai desain yang telah disempurnakan, maka efisiensi dan durasi dari mesin sekarang adalah sama. Untuk berbagai alasan, pisau-pisau yang lebih panjang di akhir LP (low pressure) adalah desain reaksi normal. Karena setiap tahap mungkin dirancang secara terpisah, batas antara impuls dan reaksi turbin karena kebanyakan pabrik berkurang dengan

6

menyediakan blading yang memiliki karakteristik dari kedua teknologi tersebut. Turbin blading adalah secara luas dipisah antara mesin seperti terlihat pada tabel berikut.

5) Material

Material mencakup sebagian besar dari semua variabel bagian turbin, dengan masing-masing produsen berusaha untuk meningkatkan kinerja dengan menggunakan campuran logam dan teknik perawatan panas (heat-treatment). Hal ini menunjukan bahwa generalisasi yang akurat adalah sulit. Meskipun begitu, table dibawah ini layak untuk menggambarkan turbin uap dengan ceruk suhu (inlet temperature) 1000oF-1050 oF.

6) Silinder dan Palang (Bolting)

Item yang relatif mudah, kecuali untuk ukuran yang sangat besar dan yang memerlukan presisi untuk casting dan fabrikasi. Dalam silider HP-IP yang besar, suhu dan tekanan yang dibebebankan memisahkan antara inner dan outer silinder. Dalam hal ini, mencari ruang dan kekuatan yang diperlukan untuk palang, menyajikan tantangan bagi para perancang.

7) Katup Turbin

Turbin memerlukan banyak katup untuk kontrol kecepatan, kontrol darurat, mengeringkan, hidrolika, melewatkan, dan fungsi lainnya. Dari itu, empat katup dibedakan berdasarkan ukuran dan kerjanya : throttle atau berhenti; pengatur atau kontrol; reheater stop, dan penghalang reheater. Katup-katup throttle, reheater stop, dan penghalang reheater katup biasanya beroperasi secara terbuka, kecuali di beberapa kontrol dan kondisi darurat. Nomor dan desainnya yang dipilih untuk kombinasi redundansi dan kecepatan tindakan yang tepat. Kontrol terus menerus dari turbin adalah yang dilakukan oleh throttling uap melalui pengaturan katup. Proses yang tidak dapat diubah ini mengurangi efisiensi siklus. Dalam unit yang lebih modern, efisiensi kerugian dapat dikurangi dengan mengurangi tekanan boiler (biasanya disebut tekanan geser) daripada melakukan throttling katup saat mengurangi output.

Komponen-Komponen PLTG

1. Kompresor Utama

 Kompresor utama adalah kompesor aksial yang berguna untuk memasok udara bertekanan ke dalam ruang bakar yang sesuai dengan kebutuhan. Kapasitas kompresor harus cukup besar karena pasokan udara lebih (excess air) untuk turbin gas dapat mencapai 350 %. Disamping untuk

mendapatkan pembakaran yang sempurna, udara lebih ini digunakan untuk pendingin dan menurunkan suhu gas hasil pembakaran.

2. Combustion Chamber3. Turbin Gas (gas turbine)4. Load Gear5. Generator dan Exciter6. Alat Bantu7. Kontrol, Instrumentasi, dan Pengaman8. Peralatan listrik, dll

Prinsip Operasi PLTG

Prinsip kerja PLTG adalah sebagai berikut. Mula-mula udara dimasukkan ke dalam kompresor dengan melalui air filter/penyaring udara agar partikel debu tidak ikut masuk ke dalam kompresor tersebut. Pada kompresor, tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan ke ruang bakar untuk dibakar bersama bahan bakar. Disini, 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 udara pada turbin.Untuk mencegah korosi 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).

Turbin gas suatu PLTG berfungsi untuk mengubah energi yang terkandung di dalam bahan bakar menjadi mekanis. Fluida kerja untuk memutar Turbin Gas adalah gas panas yang diperoleh dari proses pembakaran.

Proses pembakaran memerlukan tiga unsur utama yaitu :

1. Bahan Bakar2. Udara

3. Panas

Dalam proses pembakaran ini bahan bakar disuplai oeh pompa bahan bakar (fuel oil pump) apabila digunakan bahan bakar minyak, atau oleh kompresor gas apabila menggunakan bahan bakar gas alam. Pada umumnya kompresor gas disediakan oleh pemasok gas tersebut. Udara untuk pembakaran diperoleh dari kompresor utama, sedangkan panas untuk awal pembakaran dihasilkan oleh ignitor (busi). Proses pembakaran dilaksanakan didalam Combustion Chamber (ruang bakar). Energi mekanis yang dihasilkan oleh turbin gas digunakan untuk memutar generator listrik, sehingga diperoleh energi listrik. Tentu saja untuk dapat berjalannya operasi PLTG dengan baik perlu dilengkapi

7

dengan alat-alat bantu, kontrol, instrumentasi, proteksi, dan sebagainya.

 Persiapan Pengoperasian PLTG

 Parameter PLTG yang perlu dipersiapkan meliputi :

Sistem Kontrol dan Pengaman Sistem Bahan Bakar Sistem Hidrolik Sistem Pelumas Sistem air Pendingin

Sistem Pendingin Udara Generator dan Hidrogen

Sistem Eksitasi Sistem Penggerak Mula Kondisi Lingkungan Trafo dan pemutus Tenaga

 Sinkronisasi

Untuk melakukan sinkronisasi PLTG harus sudah FSNL dan persyaratan berikut harus sudah terpenuhi :

Tegangan Frekuensi Sudut/Urutan Fasa

Antara generator dan jaringan harus sudah sama. 

Pembebanan

 PLTG dapat dibebani denagn beberpa macam beban yaitu :

Beban Minimum Beban dasar Beban Puncak

 Macam Start Ada beberapa macam start PLTG :

Star Normal adalah Start dengan waktu yang normal Start Darurat/Cepat adalah Start dengan waktu yang

dipercepat Start Dengan Remote Control adalah Start ini

memerlukan Data Log dan VDU ( Video Display Unit )

Komponen PLTN

Berikut ini merupakan komponen komponen reaktor nuklir, yaitu:

1. Tangki Reaktor

Tangki ini berupa tabung (silinder) atau bola yang dibuat dar logam campuran dengan ketebalan sekitar 25 cm. Fungsi dari tangki adalah sebagai wadah untuk menempatkan komponen-komponen reaktor lainnya dan sebagai tempat berlangsungnya reaksi nuklir. Tangki yang berdinding tebal ini juga berfungsi sebagai penahan radiasi agar tidak keluar dariseistem reaktor.

2. Teras Reaktor

Komponen ini berfungsi sebagai tempat bahan bakar, teras reaktor dibuat berlubang untuk menempatkan bahan bakar reatkor yang berbentuk batang. Reaktor dibuat dari logam yang tahan panas dan tahan korosi.

3. Bahan Bakar Nuklir

Bahan bakar merupakan komponen utama yang memegang peranan penting untuk berlangsungnya reaksi nuklir. Bahan bakar dibuat dari isotop alam seperti uranium, thorium yang mempunyai sifat dapat membelah apabila bereaksi dengan neutron.

4. Bahan Pendingin

Bahan pendingin digunakan untuk mencegah agar tidak terjadi akumulasi panas tyang berlebihan pada teras reaktor, maka dapat dipergunakan bahan pendingin untuk pertukaran panasnya. Bahan pendingin ini bisa berupa air atau gas.

5. Elemen Kendali

Reaksi nuklir bisa tidak terkendali apabila partikel-partikel neutron yang dihasilkan dari reaksi sebelumnya sebagian tidak ditangkap atau diserap, untuk mengendalikan reaksi ini reaktor dilengkapi dengan elemen kendali yang dibuat dari bahan yang dapat menangkap atau menyerap neutron. Elemen kendali juga berfungsi untuk menghentikan operasi reaktr sewaktu0waktu apabila terjadi kecelakaan.

6. Moderator

Fungsi dari moderator adalah untuk memperlambat laju neutron cepat yang dihasilkan dari reaksi inti hinga mencapai kecepatan neutron thermal untuk memperbesar kemungkinan terjadinya reaksi nuklir selanjutnya. Bahan yang digunakan untuk moderator adalah air atau grafit.

Prinsip Operasi PLTN

Proses kerja PLTN sebenarnya hampir sama dengan proses kerja pembangkit listrik konvensional seperti pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), yang umumnya sudah dikenal secara luas. Yang membedakan antara dua jenis pembangkit listrik itu adalah sumber panas yang digunakan. PLTU mendapatkan suplai panas dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi. Sedangkan PLTN mendapatkan suplai panas dari dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium) dalam suatu reaktor nuklir reaksi nuklir, tetapi.tenaga panas tersebut digunakan untuk membangkitkan uap di dalam sistem pembangkit uap ( Steam Generator) dan selanjutnya sama seperti pada PLK, uap digunakan untuk menggerakkan turbingenerator sebagai pembangkit tenaga listrik. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi.

Proses pembangkitan listrik ini tidak membebaskan asap atau debu yang mengandung logam berat yang dibuang ke lingkungan atau melepaskan partikel yang berbahaya seperti CO2, SO2, NOx ke lingkungan, sehingga PLTN ini merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.

8

Reaktor daya dirancang untuk memproduksi energi listrik melalui PLTN. Reaktor daya hanya memanfaatkan energi panas yang timbul dari reaksi fisi, sedang kelebihan neutron dalam teras reaktor akan dibuang atau diserap menggunakan batang kendali. Karena memanfaatkan panas hasil fisi, maka reaktor daya dirancang berdaya thermal tinggi dari orde ratusan hingga ribuan MW. Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di dalam PLTN adalah sebagai berikut : 

Bahan bakar nuklir melakukan reaksi fisi sehingga dilepaskan energi dalam bentuk panas yang sangat besar. 

Panas hasil reaksi nuklir tersebut dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bisa pendingin primer maupun sekunder bergantung pada tipe reaktor nuklir yang digunakan. 

Uap air yang dihasilkan dipakai untuk memutar turbin sehingga dihasilkan energi gerak (kinetik). 

Energi kinetik dari turbin ini selanjutnya dipakai untuk memutar generator sehingga dihasilkan arus listrik. 

Berikut adalah klasifikasi reaktor yang dibedakan berdasarkan kegunaan, tenaga neutron dan nama komponen serta parameter operasinya:

1. Menurut kegunaannya reaktor dibedakan menjadi: Reaktor daya Reaktor riset termasuk uji material dan latihan Reaktor produksi isotop yang kadang-kadang

digolongkan juga kedalam reaktor riset

2. Ditinjau dari tenaga neutron yang melangsungkan reaksi pembelahan, reaktor dibedakan menjadi: Reaktor cepat: GCFBR, LMFBR, SCFBR Reaktor thermal: PWR, BWR, PHWR, GCR.

3. Berdasarkan parameter dibedakan menjadi: Reaktor berreflektor grafit: GCR, AGCR Reaktor berpendingin air ringan: PWR, BWR Reaktor suhu tinggi: HTGR

Berikut adalah beberapa reaktor nuklir yang digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir di dunia:

1. Pressurized Water Reactor (PWR)

PWR adalah jenis reaktor daya nuklir yang menggunakan air ringan biasa sebagai pendingin maupun moderator neutron. Reaktor ini pertama sekali dirancang oleh Westinghouse Bettis Atomic Power Laboratory untuk kepentingan kapal perang, tetapi kemudian rancangan ini dijadikan komersial oleh Westinghouse Nuclear Power Division. Reaktor PWR komersial pertama dibangun di Shippingport, Amerika Serikat yang beroperasi sampai tahun 1982.

Selain Westinghouse, banyak perusahaan lain seperti Asea Brown Boveri-Combustion Engineering (ABB-CE), Framatome, Kraftwerk Union, Siemens, and Mitsubishi yang mengembangkan dan membangun reaktor PWR ini. Reaktor jenis ini merupakan jenis reaktor yang paling umum. Lebih dari 230 buah reaktor digunakan untuk menghasilkan listrik, dan beberapa ratus lainnya digunakan sebagai tenaga penggerak kapal.

Pada reaktor jenis PWR, aliran pendingin utama yang berada di teras reaktor bersuhu mencapai 325oC sehingga perlu diberi tekanan tertentu (sekitar 155 atm) oleh perangkat pressurizer sehingga air tidak dapat mendidih. Pemindah panas, generator uap, digunakan untuk memindahkan panas ke aliran pendingin sekunder yang kemudian mendidih menjadi uap air dan menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik. Uap kemudian diembunkan di dalam kondenser menjadi aliran pendingin sekunder. Aliran ini kembali memasuki generator uap dan menjadi uap kembali, memasuki turbin, dan demikian seterusnya.

2. Boiling Water Reactor (BWR)

Reaktor jenis BWR merupakan rancangan reaktor jenis air ringan sebagai pendingin dan moderator, yang juga digunakan di beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor BWR pertama sekali dirancang oleh Allis-Chambers dan General Electric (GE). Sampai saat ini, hanya rancangan General Electric yang masih bertahan. Reaktor BWR rancangan General Electric dibangun di Humboldt Bay di California. Perusahaan lain yang mengembangkan dan membangun reaktor BWR ini adalah ASEA-Atom, Kraftwerk Union, Hitachi. Reaktor ini mempunyai banyak persamaan dengan reaktor PWR; perbedaan yang paling kentara ialah pada reaktor BWR, uap yang digunakan untuk memutar turbin dihasilkan langsung oleh teras reaktor.

Pada reaktor BWR hanya terdapat satu sirkuit aliran pendingin yang bertekanan rendah (sekitar 75 atm) sehingga aliran pendingin tersebut dapat mendidih di dalam teras mencapai suhu 285oC. Uap yang dihasilkan tersebut mengalir menuju perangkat pemisah dan pengering uap yang terletak di atas teras kemudian menuju turbin. Karena air yang berada di sekitar teras selalu mengalami kontaminasi oleh peluruhan radionuklida, maka turbin harus diberi perisai dan perlindungan radiasi sewaktu masa pemeliharaan. Kebanyakan zat radioaktif yang terdapat pada air tersebut beumur paro sangat singkat, misalnya N-16 dengan umur paro 7 detik sehingga ruang turbin dapat dimasuki sesaat setelah reaktor dipadamkan. Uap tersebut kemudian memasuki turbin-generator. Setelah turbin digerakkan, uap diembunkan di kondenser menjadi aliran pendingin, kemudian dipompa ke reaktor dan memulai siklus kembali seperti di atas.

3. Reaktor Air Didih Lanjut (Advanced Boiling Water Reactor, ABWR)

ABWR adalah reaktor air didih lanjut, yaitu tipe modifikasi dari reaktor air didih yang ada pada saat ini. Perbaikan ditekankan pada keandalan, keselamatan, limbah yang rendah, kemudahan operasi dan faktor ekonomi. Perlengkapan khas ABWR yang mengalami perbaikan desain adalah (1) pompa internal, (2) penggerak batang kendali, (3) alat pengatur aliran uap, (4) sistem

9

pendinginan teras darurat, (5) sungkup reaktor dari beton pra-tekan, (6) turbin, (7) alat pemanas untuk pemisah uap (penurun kelembaban), (8) sistem kendali dijital dan lain-lain.

4. Reaktor CANDU

Reaktor CANDU atau CANada Deuterium Uranium adalah jenis reaktor air berat bertekanan yang menggunakan Uranium alam oksida sebagai bahan bakar. Reaktor ini dirancang oleh Atomic Energy Canada Limited (AECL) semenjak tahun 1950 di Kanada. Karena menggunakan bahan bakar Uranium alam, maka reaktor ini membuthkan moderator yang lebih efisien seperti air berat.

Moderator reaktor CANDU terletak pada tangki besar yang disebut calandria, yang disusun oleh tabung-tabung bertekanan horisontal yang digunakan sebagai tempat bahan bakar, didinginkan oleh aliran air berat bertekanan tinggi yang mengalir melewati tangki calandria ini sampai mencapai suhu 290oC. Sama seperti Reaktor PWR, uap dihasilkan oleh aliran pendingin sekunder yang mendapat panas dari aliran pendingin utama. Dengan digunakannya tabung-tabung bertekanan sebagai tempat bahan bakar, memungkinkan untuk mengisi bahan bakar tanpa memadamkan reaktor dengan memisahkan tabung bahan bakar yang akan diisi dari aliran pendingin.

5. Reaktor Tabung Tekan

Reaktor tabung tekan merupakan reaktor yang terasnya tersusun atas pendingin air ringan (ada juga air berat) dan moderator air berat atau pendingin air ringan dan moderator grafit dalam pipa kalandria. Bahan pendingin dan bahan moderator dipisahkan oleh pipa tekan, sehingga bahan pendingin dan bahan moderator dapat dipilih secara terpisah. Pada kenyataannya terdapat variasi gabungan misalnya pendingin air ringan moderator air berat (Steam-Generating Heavy Water Reactor, SGHWR), pendingin air berat moderator air berat (Canadian Deuterium Uranium, CANDU), pendingin air ringan moderator grafit (Channel Type Graphite-moderated Water-cooled Reactor, RBMK). Teras reaktor terdiri dari banyak kanal bahan bakar dan dideretkan berbentuk kisi kubus di dalam tangki kalandria, bahan pendingin mengalir masing-masing di dalam pipa tekan, energi panas yang timbul pada kanal bahan bakar diubah menjadi energi penggerak turbin dan digunakan pada pembangkit listrik. Disebut juga rektor nuklir tipe kanal.

6. Pebble Bed Modular Reactor (PBMR)

Reaktor PBMR menawarkan tingkat keamanan yang baik. Proyek PBMR masa kini merupakan lanjutan dari usaha masa lalu dan dipiloti oleh konglomerat internasional USA berbasis Exelon Corporation (Commonwealth Edison PECO Energy), British Nuclear Fuels Limited dan South African based ESKOM sebagai perusahaan reaktor. PBMR menggunakan helium sebagai pendingin reaktor, berbahan bakar partikel uranium dioksida yang diperkaya, yang dilapisi dengan Silikon Karbida berdiameter kurang dari 1mm, dirangkai dalam matriks grafit. Bahan bakar ini terbukti tahan hingga suhu 1600 derajat C dan tidak akan meleleh di bawah 3500 derajat C. Bahan bakar dalam bola grafit akan bersirkulasi melalui inti reaktor karena itu disebut sistem pebble-bed.

7. Reaktor Magnox

Reaktor Magnox merupakan reaktor tipe lama dengan siklus bahan bakar yang sangat singkat (tidak ekonomis), dan dapat menghasilkan plutonium untuk senjata nuklir. Reaktor ini dikembangkan pertama sekali di Inggris dan di Inggris terdapat 11 PLTN dengan menggunakan 26 buah reaktor Magnox ini. Sampai

tahun 2005 ini, hanya tinggal 4 buah reaktor Magnox yang beroperasi di Inggris dan akan didekomisioning pada tahun 2010.

Reaktor Magnox menggunakan CO2 bertekanan sebagai pendingin, grafit sebagai moderator dan berbahan bakar Uranium alam dengan logam Magnox sebagai pengungkung bahan bakarnya. Magnox merupakan nama dari logam campuran yaitu dengan logam utama Magnesium dengan sedikit Aluminium dan logam lainnya, yang digunakan sebagai pengungkung bahan bakar logam Uranium alam dengan penutup yang tidak mudah teroksidasi untuk menampung hasil fisi.

8. Advanced Gas-cooled Reactor (AGR)

Advanced Gas-Cooled Reactor (AGR) merupakan reaktor generasi kedua dari reaktor berpendingin gas yang dikembangkan Inggris. AGR merupakan pengembangan dari reaktor Magnox. Reaktor ini menggunakan grafit sebagai moderator netron, CO2 sebagai pendingin dan bahan bakarnya adalah pelet Uranium oksida yang diperkaya 2,5%-3,5% yang dikungkung di dalam tabung stainless steel. Gas CO2 yang mengalir di teras mencapai suhu 650°C dan kemudian memasuki tabung generator uap. Kemudian uap yang memasuki turbin akan diambil panasnya untuk menggerakkan turbin. Gas telah kehilangan panas masuk kembali ke teras.

9. Russian Reaktor Bolshoi Moshchnosty

RBMK merupakan singkatan dari Russian Reaktor Bolshoi Moshchnosty Kanalny yang berari reaktor Rusia dengan saluran daya yang besar. Pada tahun 2004 masih terdapat beberapa reaktor RMBK yang masih beroperasi, namun tidak ada rencana untuk membangun reaktor jenis ini lagi. Keunikan reaktor RBMK terdapat pada moderator grafitnya yang dilengkapi dengan tabung untuk bahan bakar dan tabung untuk aliran pendingin.

Pada rancangan reaktor RBMK, terjadi pendidihan aliran pendingin di teras samapi mencapai suhu 290°C. Uap yang dihasilkan kemudian masuk ke perangkat pemisah uap yang memisahkan air dari uap. Uap yang telah dipisahkan kemudian mengalir menuju turbin, seperti pada rancangan reaktor BWR. Masalah yang dihadapi pada BWR yaitu uap yang dihasilkan bersifat radioaktif juga terjadi pada reaktor ini. Namun, dengan adanya pemisahan uap, maka terdapat waktu jeda yang menurunkan radiasi di sekitar turbin. Dengan menggunakan moderasi netron yang sangat bergantung pada grafit, apabila terjadi pendidihan yang berlebihan, maka aliran pendingin akan berkurang sehingga penyerapan netron juga berkurang, tetapi reaksi fisi akan semakin cepat sehingga dapat menimbulkan kecelakaan.

Secara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik (GGL) pada sebuah sel surya adalah sebagai berikut:

1. Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya kemudian diserap oleh material semikonduktor seperti silikon.

2. Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari atomnya, sehingga mengalir melalui material semikonduktor untuk menghasilkan listrik. Muatan positif yang disebut hole (lubang) mengalir dengan arah yang berlawanan dengan elektron pada panel surya silikon.

3. Gabungan/susunan beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi sumber daya listrik DC.

Ketika sebuah foton menumbuk sebuah lempeng silikon, salah satu dari tiga proses kemungkinan terjadi, yaitu:

1. Foton dapat melewati silikon; biasanya terjadi pada foton dengan energi rendah.

2. Foton dapat terpantulkan dari permukaan. 3. Foton tersebut dapat diserap oleh silikon yang kemudian: a. Menghasilkan panas, atau

10

b. Menghasilkan pasangan elektron-lubang, jika energi foton lebih besar daripada nilai celah pita silikon.

Beberapa sifat penting yang terjadi pada efek foto listrik adalah sebagai berikut :

1. Besarnya energi kinetik maksimum elektron foto tidak tergantung pada intensitas cahaya.

2. Permukaan dari sel surya membutuhkan frekuensi minimum tertentu yang disebut frekuensi ambang (f0) untuk dapat menghasilkan elektron foto.

3. Elektron-elektron dapat terbebas dari permukaan sel surya hampir tanpa selang waktu, yaitu kurang dari 10-9 detik setelah penyinaran.

4. Energi kinetik maksimum elektron foto bertambah jika frekuensi cahaya diperbesar.

5. Semua foton memiliki energi yang sama sebesar hf, sehingga apabila intensitas cahaya dinaikkan namun dengan frekuensi yang tetap akan menambah jumlah foton, tetapi tidak menambah energi yang dipancarkan.

6 Komponen PLTS

PLTS terdiri dari tiga komponen utama:

Modul Surya; berfungsi merubah cahaya matahari menjadi listrik arus searah (DC), inverter dapat dengan mudah merubahnya menjadi listrik arus bolak balik (AC) apabila diperlukan. Bentuk moduler dari modul surya memberikan kemudahan pemenuhan kebutuhan listrik untuk berbagai skala kebutuhan. Kebutuhan kecil dapat dicukupi dengan satu modul atau dua modul, dan kebutuhan besar dapat dicatu oleh bahkan ribuan modul surya yang dirangkai menjadi satu. Satu buah modul surya umumnya terdiri dari 36 buah solar cell.

Alat Pengatur; berfungsi mengatur lalu lintas listrik dari modul surya ke battery dan beban. Alat elektronik ini juga memiliki banyak fungsi yang pada dasarnya ditujukan untuk melindungibattery.

Baterai / Accu; berfungsi menyimpan arus litrik yang dihasilkan oleh modul surya sebelumdimanfaatkan untuk menggerakkan beban. Beban dapat berupa lampu penerangan atau peralatan elektronik dan peralatan lainnya yang membutuhkan listrik.

Pembangkit listrik yang memanfaatkan energi surya atau lebih umum dikenal dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) mempunyai beberapa keuntungan yaitu:1. Sumber energi yang digunakan sangat melimpah dan cuma -

cuma2. Sistem yang dikembangkan bersifat modular sehingga dapat

dengan mudah diinstalasi dan diperbesar kapasitasnya.3. Perawatannya mudah4. Tidak menimbulkan polusi 5. Dirancang bekerja secara otomatis sehingga dapat diterapkan

ditempat terpencil.6. Relatif aman7. Keandalannya semakin baik8. Adanya aspek masyarakat pemakai yang mengendalikan

sistem itu sendiri9. Mudah untuk diinstalasi10. Radiasi matahari sebagai sumber energi tak terbatas

11. Tidak menghasilkan CO2 serta emisi gas buang lainnya

Dibawah ini adalah beragam paket aplikasi PLTS yang dirancang untuk memenuhi beragamkebutuhan PLTS:

Solar Home System untuk Penerangan RumahDirancang untuk memenuhi kebutuhan listrik minimum untuk rumah tangga pedesaan meliputi penerangan, catu daya untuk TV dan radio.

TVRO untuk TV UmumAplikasi ini digunakan untuk daerah-daerah yang tidak dapat menangkap siaran televisidengan baik (daerah “blank spot”). Dilengkapi dengan parabola TVRO dapat digunakansebagai TV Umum yang dapat membantu penyebaran informasi & pengetahuan dan memberikan hiburan hingga ke daerah terpencil sekalipun.

Lampu BagangLampu Bagang dirancang untuk memecahkan masalah yang dihadapi para nelayan untukmeningkatkan produktifitas. Lampu dapat dinyalakan kapan saja sesuai dengan pola kerjanelayan.

Telpon Satelit Pedesaan/Wartel Pedesaan/Base Camp Terpencil

Dirancang dengan menggunakan telepon satelit Pasti yang mudah digunakan olehmasyarakat pedesaan/daerah terpencil dimana saja

PLTS untuk Puskesmas Pedesaan ( Vaccine Refrigerator, Lampu Bidan danPenerangan)

Digunakan untuk mengoperasikan Vaccine storage (alat penyimpan vaksin), LampuPenerangan untuk Bidan Desa , Puskesmas dan Rumah Dokter

Sound System untuk Rumah IbadahPengembangan dari SHS ini disamping memberikan penerangan juga dilengkapi denganfasilitas sound system yang sangat bermanfaat untuk rumah ibadah. Sehingga aktifitaskeagamaan tidak hanya dapat berlangsung siang hari namun juga hingga malam hari.

Lampu Jalan/Lampu Lingkungan PedesaanDirancang untuk menerangi fasilitas umum, jalan lingkungan di pedesaan, penerangan dilingkungan wisata alam, penerangan di pelabuhan nelayan tradisional dll.

Pompa Air Bersih / IrigasiProduk pompa tenaga surya dapat juga dikombinasikan dengan teknologi irigasi terkini,seperti irigasi splinker dan Irigasi tetes (Drip Irrigation). Tersedia juga pompa AC yangdigerakkan dengan listrik PLN atau di couple langsung dengan mesin diesel/bensin.Informasi umum tentang Pompa Air Tenaga Surya (PATS)

Pemanfaatan energi panas bumi secara umum dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu :

11

1. Pemanfaatan tidak langsung yaitu memanfaatkan energi panas bumi untuk pembangkit listrik.

2. Pemanfaatan langsung yaitu memanfaatkan secara langsung panas yang terkandung pada fluida panas bumi untuk berbagai 1 / 6

Keperluan.Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP) secara prinsipnya sama dengan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya uap pada PLTU diproduksi di permukaan dengan menggunakan boiler, sedangkan uap pada PLTP berasal dari reservoir panas bumi. Pada dasarnya uap ini dihasilkan dari fluida di dalam reservoir panas bumi yang mempunyai 2 karakteristik utama, yaitu:

1. Uap KeringJika fluida yang dihasilkan di kepala sumur adalah uap kering, maka uap ini akan dialirkan langsung ke turbin yang dikopel dengan generator untuk menghasilkan listrik (Direct Dry Steam Cycle ).Contoh lapangan panas bumi yang menghasilkan uap kering a.l. adalah Kamojang dan Darajat.

2. Fluida Dua FasaJika fluida yang dihasilkan di kepala sumur adalah campuran air dan uap (fluida 2 fasa), maka fluida ini harus dialirkan dulu ke dalam sebuah separator untuk memisahkan uap dan air panasnya (brine). Uap hasil separasi ini kemudian dialirkan ke turbin yang dikopel dengan generator untuk menghasilkan listrik (Separated Steam Cycle).Contoh lapangan panas bumi yang menghasilkan fluida 2 fasa adalah Wayang Windu, Gn.Salak, Lahendong, Dieng dan Sibayak.

Ketiga macam teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi yang berbeda-beda.

1. Dry Steam Power Plants

Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Pada tipe ini uap panas (steam) lang-sung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Sisa panas yang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam reservoir melalui injection well. Pembangkit tipe tertua ini per-tama kali digunakan di Lardarello, Italia, pada 1904 dimana saat ini masih berfungsi dengan baik. Di Amerika Serikat pun dry steam power masih digunakan seperti yang ada di Geysers, California Utara.

2. Flash Steam Power Plants

Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebut dialir-kan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk meng-aktifkan generator yang kemudian menghasil-kan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai ma-suk kembali ke reservoir

melalui injection well. Con-toh dari Flash Steam Power Plants adalah Cal-Energy Navy I flash geothermal power plants di Coso Geothermal field, California, USA.

3. Binary Cycle Power Plants (BCPP)

BCPP menggunakan teknologi yang berbe-da dengan kedua teknologi sebelumnya yaitu dry steam dan flash steam. Pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur pro-duksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid kemu-dian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan genera-tor untuk menghasilkan sumber daya listrik. Uap panas yang dihasilkan di heat exchanger inilah yang disebut sebagai secondary (binary) fluid. Binary Cycle Power Plants ini sebetulnya merupakan sistem tertutup. Jadi tidak ada yang dilepas ke atmosfer.

Teknologi sistem pembangkitan listrik dari fluida panas bumi yang telah diterapkan di Indonesia antara lain adalah:

1. PLTP dengan Back Pressure TurbineIni merupakan teknologi PLTP yang paling sederhana. Uap (baik yang berupa uap kering ataupun uap hasil separasi) yang keluar dari turbin dibuang langsung ke atmosfer. PLTP dengan sistem ini tidak efisien karena mengkonsumsi uap dalam jumlah yang lebih besar, dan biasanya diterapkan pada awal pengembangan lapangan panas bumi dengan kapasitas kecil (<5MW).

2. PLTP dengan Condensing TurbineIni merupakan teknologi PLTP yang paling banyak diterapkan di Indonesia. Uap (baik yang berupa uap kering ataupun uap hasil separasi) yang keluar dari turbin dimasukkan ke dalam kondensor dengan tekanan vakum sehingga power output yang dihasilkan menjadi lebih tinggi dan menjadi lebih efisien. PLTP dengan condensing turbine ini memerlukan banyak komponen pendukung seperti kondensor, cooling tower, pompa, dsb.

3. PLTP Binary CycleBinary Cycle adalah sistem pembangkitan listrik yang mana fluida panas bumi, baik berupa uap maupun air panas, dimanfaatkan sebagai sumber panas primer untuk memanaskan fluida sekunder (atau disebut juga fluida kerja / working fluid) dengan menggunakan alat heatexchanger. Uap fluida kerja ini di alir kan ke dalam turbin yang dikopel dengan generator untuk membangkitkan listrik, dan bekerja pada siklus tertutup. Teknologi binary cycle dikembangkan untuk memanfaatkan sumber panas bumi yang mempunyai kondisi dan karakteristik yang tidak efisien jika diterapkan dengan system pembangkitan konvensional, seperti misalnya sumber panas bumi dengan enthalpy rendah-

12

menengah, atau mempunyai dissolved solid atau non-condensable gas (NCG) tinggi.

13