PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan pembangkit tenaga listrik yang mengubah energi potensial air (energi gravitas air) menjadi energi listrik. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis poros  yang akan memutar rotor generator untuk menghasilkan energi listrik.

Gb 1. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air

Air sebagai  bahan baku PLTA dapat diperoleh dari sungai secara langsung disalurkan untuk  memutar turbin, atau dengan cara  ditampung dahulu (bersamaan dengan air hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin.

Daya listrik yang dibangkitkan dapat dihitung menggunakan  pendekatan rumus  :

P          =          9,8  Q  X H   X   ή t  x  ή g            (  kW )

Dimana :

P          = Daya yang dihasilkan   (kW)

Q         = Debit air  dalam  (m3/detik)

H          = Tinggi terjun   (m)

ή t        = Efisiensi turbin  (%)

ή g       = Efisiensi Generator (%)

Perencanaan pengoperasian PLTA yang dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi yang meliputi :

•  Tahun Basah Sekali
•  Tahun Basah
•  Tahun Normal
•  Tahun Kering
•  Tahun Kering Sekali

Untuk mendapatkan hasil yang optimum dan memudahkan untuk perencanaan operasional tahunan, maka perencanaan operasi dilakukan berdasarkan pada  kondisi hydrologi tahun normal dan tahun kering, yang kemudian dilakukan penyesuaian tiap bulan berdasarkan kondisi air  masuk.

Indonesia hanya mengenal dua musim yaitu musim hujan biasa dimulai bulan Nopember s.d Maret dan musim kemarau pada bulan April s.d Oktober, sehingga kondisi ini dipergunakan untuk proses pengisian dan penggunaan air

Tipe Dan Jenis PLTA Berdasarkan Sumber Air dan Hidrologi

PLTA Aliran sungai Langsung tanpa kolam tando

Aliran sungai dialirkan langsung melalui saluran terbuka atau tertutup dengan memasang di ujung saluran tersebut (ujung masuk air). Air dimasukkan melalui pipa pesat/saluran terbuka

Gb 2. PLTA dengan aliran sungai langsung

Keterangan:

1. Sungai                                                        7. Power house
2. Saringan                                                    8. Bendung
3. Bak pengendapan pasir                         9. Saluran pembersih
4. Pressure tunel                                        10. Saluran pengelak
5. Surge tank                                               11. Sungai
6. Penstock valve

PLTA Aliran sungai langsung dengan kolam tando

Air sungai dialirkan ke kolam melalui saluran terbuka atau tertutup dengan disaring terlebih dahulu dan ditampung di suatu kolam yang berfungsi untuk :

1. Mengendapkan pasir
2. Mengendapkan lumpur
3. Sebagai reservoir

Air dari kolam tersebut dialirkan melalui pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga listrik. Kolam tando dilengkapi dengan beberapa pintu air gunanya untuk pengisian / pengosongan bila kolam tando diadakan pemeliharaan.

Gb 3. PLTA dengan kolam Tando

PLTA Aliran sungai Langsung dengan waduk (Reservoir)

Air dari satu sungai atau lebih ditampung di suatu tempat untuk mendapatkan ketinggian tertentu dengan jalan dibendung. Air dari waduk tersebut dialirkan melalui saluran terbuka, melalui pintu air ke saluran tertutup yang selanjutnya melalui pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga listrik.

Gb 4. PLTA dengan waduk

PLTA aliran Danau

Sumber air dari PLTA ini adalah sebuah danau yang potensinya cukup besar. Untuk pengambilan air yang masuk ke PLTA dilaksanakan dengan:

1. Pembuatan bendungan yang berfungsi juga sebagai pelimpas yang berlokasi pada mulut sungai.
2. Perubahan duga muka air (DMA) + 4 meter
3. Intake

Gb 5. Lay Out PLTA Danau

PLTA Pasang surut

Air laut Pasang: Air laut memasuki teluk (sebagai kolam) melewati bangunan sentral, sehingga air laut mendorong sudu-sudu jalan (runner) dari turbin. Turbin memutarkan generator sehingga menghasilkan energi listrik. ama kelamaan kolam akan terisi oleh air laut sehingga permukaan air laut menjadi sama, berarti tenaga penggeraknya tidak ada dan turbin berhenti berputar.

Air Laut Surut: Pada saat air laut surut, permukaan air kolam lebih tinggi dari permukaan air laut. Air kolam akan mengalir ke Laut melalui bangunan sentral dan akan memutar sudu-sudu turbin yang seporos dengan generator sehingga didapat energi listrik kembali sampai terjadi air pasang lagi.

Gb 6. (a) Keadaan pasang (b) Keadaan surut

PLTA pompa

PLTA pompa dibangun dan dioperasikan untuk PLTA beban puncak. Air waduk bagian atas dan air waduk bagian bawah diatur untuk operasi harian akan mingguan.

PLTA pompa digunakan untuk mengatur / menunjang beban puncak sistem. Danau bagian atas biasanya mempunyai kapasitas tampung yang besar tetapi mempunyai daerah tangkapan hujan yang sempit, sedangkan danau bagian bawah mempunyai daerah tangkapan hujan yang luas

1. Generator berfungsi sebagai motor
2. Turbin berdiri sendiri terpisah dari pompanya
3. Generator, turbin dan pompa terletak di dalam satu poros (pompa terletak paling bawah)

Gb 7. PLTA Pompa

PLTU

 Siklus Rankine

PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga termal yang banyak digunakan, karena efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis.  PLTU merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik.

Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu :

• Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.
• Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran.
• Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

Gb 1 Proses konversi energi pada PLTU

PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :

• Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap.
• Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.
• Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik  sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator
• Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.
• Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.

Gb 2 Siklus fluida kerja sederhana pada PLTU

Siklus kerja PLTU yang merupakan siklus tertutup dapat digambarkan dengan diagram T – s (Temperatur – entropi). Siklus ini adalah penerapan siklus rankine ideal. Adapun urutan langkahnya adalah sebagai berikut :

Gb 3 Diagram T – s Siklus PLTU (Siklus Rankine)

1. a – b   : Air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah langkah kompresi isentropis, dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.
2. b – c   : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik didih. Terjadi di LPheater, HP heater dan Economiser. .
3. c – d   : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising (penguapan) dengan proses isobar isothermis, terjadi di boiler yaitu di wall tube (riser) dan steam drum.
4. d – e   : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur kerjanya menjadi uap panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini terjadi di superheater boiler dengan prosesisobar.
5. e – f    : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperaturnya turun. Langkah ini adalah langkah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.
6. f – a    : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat. Langkah ini adalah isobar isothermis, dan terjadi didalam kondensor.

Bagian-Bagian PLTU

Bagian Utama

Bagian utama yang terdapat pada suatu PLTU yaitu :

Boiler

Boiler berfungsi untuk mengubah air (feed water) menjadi uap panas lanjut (superheated steam) yang akan digunakan untuk memutar turbin.

Turbin uap

Turbin uap berfungsi untuk mengkonversi energi panas yang dikandung oleh uap menjadi energi putar (energi mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros generator sehingga ketika turbin berputar generator juga ikut berputar.

Kondensor

Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin (uap yang telah digunakan untuk memutar turbin).

Generator

Generator berfungsi untuk mengubah energi putar dari turbin menjadi energi listrik.

Peralatan Penunjang

Peralatan penunjang yang terdapat dalam suatu PLTU pada umumnya adalah :

Desalination Plant (Unit Desal)

Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi air tawar (fresh water) dengan metode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Hal ini dikarenakan sifat air laut yang korosif, sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung masuk ke dalam unit utama, maka dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU.

Reverse Osmosis (RO)

Mempunyai fungsi yang sama seperti desalination plant namun metode yang digunakan berbeda. Pada peralatan ini digunakan membran semi permeable yang dapat menyaring garam-garam yang terkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar seperti pada desalination plant.

Pre Treatment pada unit yang menggunakan pendingin air tanah / sungai

Untuk PLTU yang menggunakan air tanah/air sungai, pre-treatment berfungsi untuk menghilangkan endapan,kotoran dan mineral yang terkandung di dalam air tersebut.

Demineralizer Plant (Unit Demin)

Berfungsi untuk menghilangkan kadar mineral (ion) yang terkandung dalam air tawar. Air sebagai fluida kerja PLTU harus bebas dari mineral, karena jika air masih mengandung mineral berarti konduktivitasnya masih tinggi sehingga dapat menyebabkan terjadinya GGL induksi pada saat air tersebut melewati jalur perpipaan di dalam PLTU. Hal ini dapat menimbulkan korosi pada peralatan PLTU.

Hidrogen Plant (Unit Hidrogen)

Pada PLTU digunakan hydrogen (H2) sebagai pendingin Generator.

Chlorination Plant (Unit Chlorin)

Berfungsi untuk menghasilkan senyawa natrium hipoclorit (NaOCl) yang digunakan untuk memabukkan/melemahkan mikro organisme laut pada area water intake. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya pengerakkan (scaling) pada pipa-pipa kondensor maupun unit desal akibat perkembangbiakan mikro organisme laut tersebut.

Auxiliary Boiler (Boiler Bantu)

Pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak (fuel oil), yang berfungsi untuk menghasilkan uap (steam) yang digunakan pada saat boiler utama start up maupun sebagai uap bantu (auxiliary steam).

Coal Handling (Unit Pelayanan Batubara)

Merupakan unit yang melayani pengolahan batubara yaitu dari proses bongkar muat kapal (ship unloading) di dermaga, penyaluran ke stock area sampai penyaluran ke bunker unit.

Ash Handling (Unit Pelayanan Abu)

Merupakan unit yang melayani pengolahan abu baik itu abu jatuh (bottom ash) maupun abu terbang (fly ash) dari Electrostatic Precipitator hopper dan SDCC (Submerged Drag Chain Conveyor) pada unit utama sampai ke tempat penampungan abu (ash valley)

Tiap-tiap komponen utama dan peralatan penunjang dilengkapi dengan sistem-sistem dan alat bantu yang mendukung kerja komponen tersebut. Gangguan atau malfunction dari salah satu bagian komponen utama akan dapat menyebabkan terganggunya seluruh sistem PLTU.

Prinsip Generator

Prinsip Kerja Generator

Prinsip kerja generator akan lebih mudah dimengerti apabila kita mengetahui terlebih dahulu apa itu generator. Generator merupakan alat yang mampu menghasilkan energi listrik yang bersumber kepada energi mekanik dan umumnya menggunakan induksi elektromagnetik. Proses tersebut dikenal dengan nama pembangkit listrik. Sumber energi mekanik sendiri bisa berasal dari resiprokat ataupun turbin.

Generator listrik pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh seseorng yang bernama Faraday. Saat itu generator listrik mempunyai bentuk gulungan kawat yang  dililitkan pada besi yang berukuran U. Generator tersebut dikenal dengan nama Generator Cakram Faraday.

Cara Kerja Generator

Cara kerja generator adalah melalui pergerakan medan magnet yang ada di rotor terhadap kumparan tetap yang terdapat di stator. Medan magnet tersebut dihasilkan dengan cara memberikan tegangan DC (Direct Current) pada kumparan penguat medan yang ada di rotor yang dapat dihasilkan melalui penguat sendiri maupun penguat terpisah. Sumber tegangan DC sendiri bisa didapat dari aki (accumulator). Setelah itu pemotong medan magnet bisa menggunakan bahan konduktor untuk memotong medan magnet yang ada, karena apabila tidak memotong maka prinsip kerja generator tidak akan timbul yang berupa gaya gerak listrik.

Generator listrik mempunyai 2 macam jenis yaitu generator listrik AC dan generator listrik DC. Generator listrik AC mempunyai dua kutub stator sehingga apabila kutub-kutub magnet yang berlawanan dihadapkan maka akan menimbulkan sebuah medan magnet. Sedangkan generator listrik DC mempunyai komulator sehingga arus listrik yang akan dihasilkan berupa arus listrik DC sekalipun sumbernya berupa arus listrik AC. Adapun alat yang mampu mengkonverter arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik AC yaitu inverter listrik.

Manfaat Generator Listrik

Manfaat generator listrik adalah sebagai salah satu elemen mesin pembangkit listrik yang mana berasal dari energi mekanik dan semua pembangkit listrik menggunakan komponen generator di dalamnya. Manfaat generator listrik pun sangat banyak baik itu untuk kalangan pribadi ataupun industri. Untuk industri prinsip kerja generator sangat terasa pada pusat listrik tenaga uap yang berjenis medan tutup dan menggunakan system udara yang terbuka. Disini putaranturbin yang berasal dari air yang dibendung dalam waduk mampu menghasilkan listrik.

Selain mengetahui tentang prinsip kerja generator itu seperti apa, tentunya tidak ada salahnya anda mempelajari jenis-jenis genset yang ada berikut estimasi harganya. Ada baiknya anda membeli genset untuk di rumah atau kantor anda sebagai penunjang kegiatan sehari-hari anda mengingat pelayanan listrik di Indonesia yang terkadang mati secara tiba-tiba tanpa pemberitahuan. Sekaligus anda juga harus ikut dalam kegiatan menghemat listrik karena seringnya PLN memberikan pelayanan listrik yang kurang memuaskan diakibatkan tidak mencukupinya daya untuk menyuplai aliran listrik ke semua daerah secara merata.

piston pesawat

- Piston Engine

Piston engine atau biasa di sebut dengan mesin torak, merupakan mesin yang menggunakan piston (torak) sebagai tenaga penggerak. Piston yang bergerak naik turun di hubungkan dengan crankshaft melalui connecting rod untuk memutar propeller atau baling-baling. Piston dapat bergerak naik turun karena adanya pembakaran antara campuran udara dengan bahan bakar (fuel) di dalam ruang bakar (combustion chamber). Pembakaran di dalam combustion chamber menghasilkan expansion gas panas yang dapat menggerakkan piston bergerak naik turun.

Spoiler for Piston Engine: 

Pesawat yang menggunakan mesin piston umumnya menggunakan propeller sebagai tenaga pendorong untuk menghasulkan thrust. Bentuk penampang dari propeller itu sendiri sama seperti sayap, yaitu juga berbentuk airfoil. Sehingga pada saat propeller berputar maka akan menghasilkan gaya dorong atau thrust sehingga pesawat dapat bergerak ke depan. Pesawat dengan mesin piston ini merupakan jenis pesawat ringan atau biasa di sebut dengan light aircraft. Pesawat ini mempunyai daya jelajah yang kecil dan ketinggian terbang yang tidak terlalu tinggi.

Pada dasarnya, prinsip kerja dari semua engine pesawat sama. Yaitu memanfaatkan energi pembakaran antara campuran bahan bakar dengan udara yang menghasilkan expansion gas yang terjadi di dalam ruang bakar cc (combustion chamber).

- Turbojet Engine

Dinamakan turbojet engine karena mesin ini menggunakan turbin dalam membangkitkan tenaga, dan jet yang artinya semburan/pancaran. Yaitu semburan hasil pembakaran di dalam cc keluar menuju turbin dan memutar turbin, lalu turbin memutar compressor dan menggerakkan komponen engine lainnya.

Spoiler for Turboprop Engine: 

Prinsip kerja dari Turboprop engine sama dengan proses kerja dari turbojet engine. Yang membedakannya adalah terdapat propeller pada engine ini. Propeller terhubung dengan turbin dan compressor melalui shaft.

Spoiler for Cara Kerja Turboprop Engine: 

- Turbofan

Sama dengan turboprop, prinsip kerja turbofan sama dengan turbojet engine. Perbedaannya adalah pada turbofan engine terdapat fan di depan compressor. Fan berfungsi untuk menghisap udara masuk ke dalam compressor.

Spoiler for Turbofan: 

- Turboshaft Engine

Prinsip kerja dari turboshaft engine juga hampir sama deng an turbojet engine. Engine ini di gunakan pada helikopter. Pada turboshaft engine, terdapat shaft yang terhubung dengan turbin. Shaft ini menghubungkan ke main rotor atau baling-baling pada helikopter. Rotor pada helikopter mempunyai penampang berbentuk airfoil.

Spoiler for Turboshaft Engine: 

- Bidang Kendali (Flight Control Surface)

Untuk menggerakkan pesawat (berbelok, menukik, dan rolling atau berbalik), seorang pilot memerlukan bidang kendali atau control surface .

Primary control surface

Primary control surface atau bidang kendali utama adalah bidang kendali pesawat yang dapat mengatur pergerakan pesawat pada saat terbang di udara.
Aileron, elevator, dan rudder merupakan bidang kendali utama pada pesawat.

1). Aileron terletak pada sayap, digunakan pesawat pada saat melakukan rolling (berbalik) di udara dan pergerakannya berada pada sumbu longitudinal pesawat, aileron dikendalikan dengan menggunakan stick control yang berada pada cockpit.

2). Elevator terletak pada bagian ekor (empenage) atau bagian horizontal stabilizer, digunakan pesawat untuk melakukan piching (mengangguk) dan pergerakannya pada sumbu lateral pesawat, elevator di kendalikan dengan menggunakan stick control yang berada di ruangan cockpit.

3). Rudder terletak di pada bagian ekor tepatnya di bagian vertical stabilizer, di gunakan pesawat untuk melakukan yawing (berbelok) diudara dan pergerakannya pada sumbu vertical pesawat, rudder di kendalikan dengan menggunakan rudder pedal yang terletak pada ruang cockpit.

Spoiler for Spoiler untuk Bidang kendali pesawat dengan sumbu dan arah pergerakannya: 

Spoiler for Spoiler untuk Bidang kendali pesawat dengan sumbu dan arah pergerakannya: 

Spoiler for Spoiler untuk Bidang kendali pesawat dengan sumbu dan arah pergerakannya: