BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini kebutuhan akan listrik sangat meningkat pesat. Listrik

merupakan kebutuhan utama bagi manusia selain kebutuhan terhadap air, bisa di

bayangkan bagaimana kehidupan kita tanpa adanya listrik. Seluruh wilayah

maupun daerah harus mendapatkan pasokan listrik yang mencukupi, guna

meningkatkan kesejahteraan masyarakatnnya. Di Bali sendiri, kita mendapat

suplai listrik dari pulau Jawa dengan cara menginterkoneksi dengan menggunakan

kabel bawah laut. Saat ini kabel bawah laut yang berfungsi untuk mensuplai listrik

ke Bali hanya satu yang masih berfungsi. Bisa kita bayangkan bagaimana kalau

sampai kabel itu putus maka Bali akan mengalami pemadaman total. Suplai daya

listik yang sudah masuk bali hanya sebesar 150 kV, dan dari rencana pemerintah

sekitar tahun 2015 dengan jaringan yang terinterkoneksi secara udara yang disebut

GITET (Gardu Induk Transmisi Ekstra Tinggi) maka pulau Jawa akan

meningkatkan suplai daya listrik ke pulau Bali sebesar 500 kV.

Listrik diciptakan dari suatu pembangkit, diamana pada proses ini listrik

akan di bangkitkan dari energi mekanik (motor) yang kemudian akan memutar

turbin generator yang akan menghasilkan energi listrik. Pembangkit itu banyak

macamnya, antara lain : Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit

Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG),

Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB), dan masih banyak jenis Pembangkit

Listrik yang lain.

Salah satu pembangkit listrik yang ada di Bali adalah Pembangkit Listrik

tenaga Gas (PLTG). Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) merupakan sebuah

pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai

penggerak generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja

yang sederhana dimana energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran

bahan bakar diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya diubah menjadi

energi listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya. Pada makalah kali

1

ini, penulis khusus membahas mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG),

baik dari prinsip kerja, maupun permasalahan selama pengembangannya.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang diangkat dalam makalah ini, adalah

sebagai berikut :

1. Apakah yang dimaksud dengan Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) ?

2. Apa saja jenis-jenis turbin gas yang digunakan pada Pembangkit listrik tenaga

gas (PLTG) ?

3. Bagaimanakah gambaran umum sistem dan cara kerja dari Pembangkit listrik

tenaga gas (PLTG) ?

4. Bagaimana model matematis perhitungan daya dari Pembangkit listrik tenaga

gas (PLTG) ?

5. Apa saja permasalahan yang terjadi selama pengembangan Pembangkit listrik

tenaga gas (PLTG) ?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah, sebagai berikut :

1. Mampu mendefinisikan pengertian dari Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG).

2. Mampu menjelaskan jenis-jenis turbin gas yang digunakan pada Pembangkit

listrik tenaga gas (PLTG)

3. Mampu memberikan penjelasan mengenai gambaran umum sistem dan cara

kerja dari Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG)

4. Mampu menjelaskan mengenai model matematis perhitungan daya dari

Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG)

5. Mampu menjelaskan mengenai permasalahan yang terjadi selama

pengembangan Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG)

1.4 Ruang Lingkup Materi

Dalam makalah ini, ruang lingkup yang dibahas oleh penulis hanya

sebatas mengenai permasalahan yang di bahas, yaitu sebatas Pembangkit listrik

2

tenaga gas (PLTG), dan juga untuk memberikan gambaran kepada para pembaca

mengenai cara kerja dari pembangkit tersebut.

3

BAB II

GAMBARAN UMUM DAN PRINSIP KERJA

2.1 Definisi Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) merupakan sebuah pembangkit

energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak

generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja yang

sederhana dimana energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan

bakar diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya diubah menjadi energi

listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya.

Adapun kekurangan dari turbin gas adalah sifat korosif pada material yang

digunakan untuk komponen-komponen turbinnya karena harus bekerja pada

temperature tinggi dan adanya unsur kimia bahan bakar minyak yang korosif

(sulfur, vanadium dll), tetapi dalam perkembangannya pengetahuan material yang

terus berkembang hal tersebut mulai dapat dikurangi meskipun tidak dapat secara

keseluruhan dihilangkan. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan

salah satu dari kekurangan sebuah turbin gas juga dan pada perkembangannya

untuk menaikkan efisiensi dapat diatur/diperbaiki temperature kerja siklus dengan

menggunakan material turbin yang mampu bekerja pada temperature tinggi dan

dapat juga untuk menaikkan efisiensinya dengan menggabungkan antara

pembangkit turbin gas dengan pembangkit turbin uap dan hal ini biasa disebut

dengan combined cycle.

Sebuah pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) terdiri atas sebuah

kompresor, ruang pembakaran, dan turbin gas dengan generator listrik separti

yang terlihat pada gambar 2.1.

4

Gagasan tentang sistem turbin gas bukanlah suatu yang baru. Menurut Dr.

J.T. Retalliata sistem turbin gas sudah dikenal pada zaman Hero of Alexandria.

Disain pertama yang penting dibuat oleh John Barber, dari Inggris, pada tahun

1791. Sistem tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau

minyak bakar. Kompresor digerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda

gigi.

Pada tahun 1872 Dr. E. Stolze merancang sistem turbin gas dengan

kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkan langsung oleh turbin reaksi

bertingkat ganda. Udara yang keluar dari kompresor kemudian masuk ke dalam

alat pemanas, yaitu sebuah alat untuk menaikkan temperatur udara sebelum

masuk ke dalam turbin. Sebagai fluida pemanas di gunakan gas hasil pembakaran

yang berasal dari sebuah ruang bakar khusus. Jadi, dalam hal tersebut terakhir

turbin bekerja dengan udara panas sebagai fluida kerjanya. Pengujian terhadap

sistem turbin gas tersebut dilaksanakan dalam tahun 1900 dan 1904, tetapi tidak

menunjukkan hasil yang memuaskan. Hal ini disebabkan terutama karena pada

waktu itu efisiensi kompresornya sangat rendah.

Dalam tahap awal pengembangan gagasan sistem turbin gas telah pula di

coba penggunaan proses pembakaran pada volume konstan. Sistem tersebut untuk

pertama kalinya dibuat di Hanover pada tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H.

5

Gambar 2.1 Diagram Sistem Turbin Gas Sederhana

Holzworth. Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada banyaknya

masalah konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah

dengan besarnya beban, meskipun menurut teori dapat diharapkan diperoleh

efisiensi siklus yang lebih tinggi dari pada penggunaan proses pembakaran

tekanan konstan. Sistem turbin gas dengan proses pembakaran tekanan konstan

yang bekerja serupa dengan siklus sistem turbin gas modern dibuat oleh Societe

des Turbomoteurs di Paris pada tahun 1904. Konstruksinya dibuat sesuai dengan

desain Armengaud dan Lemale yang menggunakan bahan bakar cair.

Selanjutnya perkembangan sistem turbin gas tidak berlangsung secepat

harapan orang. Hal tersebut disebabkan karena masih kurangnya pengetahuan

tentang aerotermodinamika, material serta teknologi pembuatan. Dengan

demikian efisiensi turbin maupun kompresor sangat rendah sehingga efisiensi

total dari system turbin gas hanya dapat mencapai beberapa persen saja.

Boleh dikatakan baru sekitar tahun 1935 sistem turbin gas mengalami

kemajuan pesat dimana dapat diperoleh efisiensi total sebesar ± 15%. Usaha untuk

memperbaiki konstruksi dan efisiensi berjalan terus, terutama menjelang

berakhirnya perang dunia II. Pada waktu tersebut penelitian yang dilakukan

ditekankan pada kemungkinan penggunaan sistem turbin gas sebagai mesin

penggerak pesawat terbang pancar gas. Pesawat pancar gas yang pertama

diselesaikan pada awal tahun 1937, oleh Brithis Thomson Houston Co, untuk

Power Jets LTD. (Inggris), sesuai dengan konsepsi Frank Whittle tahun 1930.

Pengetahuan dan teknologi yang diperoleh dari usaha tersebut diatas

diterapkan untuk mengembankan sistem turbin gas, untuk berbagai tujuan

penggunaan; misalnya: sebagai mesin penggerak generator listrik dan mesin

industri lainnya, kendaraan darat, kapal laut, pesawat terbang, dan sebagainya.

Pada waktu ini sistem turbin gas dibuat untuk menghasilkan daya rendah sampai

sebesar 100.000 kW. Sedangkan sebagai bahan bakar dapat diunakan bahan bakar

gas sampai dengan minyak berat. Serbuk batu bara pun dapat digunakan, tetapi

masih dalam taraf percobaan. Efisiensi kompresor dan turbin sudah mencapai

bilangan 80-95% dan temperatur kerjanya dapat mencapai 1.100 °C efisiensi total

dapat mencapai 25-35%.

6

Sistem turbin gas dapat dipasang dengan cepat dan biaya investasinya

relatif rendah, jika dibandingkan dengan instalasi turbin uap dan motor Diesel

untuk pusat tenaga listrik. Di samping itu dapat distart dari keadaan dingin sampai

dapat dibebani penuh, dalam waktu yang sangat singkat (dalam dua menit atau

lebih sedikit). Hal tersebut terakhir membuat mesin ini begitu ideal untuk

mengatasi keadaan darurat dan melayani beban puncak.

2.2 Jenis – Jenis Turbin Gas

Turbin gas adalah turbin dengan gas sebagai fluida kerjanya. Sebenarnya

turbin gas hanyalah merupakan komponen dari suatu sistem turbin gas. Sistem

turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama, yaitu:

kompresor, ruang bakar, dan turbin. Sebuah turbin gas pada umumnya memiliki

suatu tingkat efisiensi yang rendah, pemakaian bahan bakarnya tinggi dan gas

buang yang meninggalkan turbin masih memiliki suhu yang tinggi sekali. Oleh

sebab itu pemakaian spesifik bahan baker turbin gas adalah tinggi, dan sebuah

PLTG karenanya sering dipakai khusus sebagai pembangkit tenaga listrik beban

puncak. Adapun prinsip kerja turbin adalah mesin penggerak, dimana energi

7

Gambar 2.2 Sebuah Turbin Gas

fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin. Jadi berbeda yang

terjadi pada mesin torak, pada turbin tidak terdapat bagian mesin yang bergerak

translasi. Bagian turbin yang berputar dinamai rotor atau roda turbin. Sedangkan

bagian yang tidak bergerak dinamai stator atau rumah turbin. Roda turbin terletak

di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan

atau memutar bebannya. Pada PLTG ini beban turbin berupa generator listrik.

Pada roda turbin terdapat sudu dan fluida kerja yang mengalir melalui

ruang diantara sudu tersebut. Apabila kemudian ternyata bahwa roda turbin dapat

berputar, maka tentu ada gaya yang bekerja pada sudu. Gaya tersebut timbul

karena terjadinya perubahan momentum dari fluida kerja yang mengalir diantara

sudu. Jadi sudu gerak haruslah dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat terjadi

perubahan momentum pada fluida kerja tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat kita

lihat pada gambar di bawah ini.

8

Gambar 2.3 DiagramTurbin Gas Sederhana

9

Gambar 2.4 Roda Turbin

Gambar 2.5 Pandangan Muka dan Irisan Memanjang Sebuah Roda Turbin

2.3 Gambaran Umum dan Prinsip Kerja PLTG

Secara garis besar diagram ini dimulai dari energi udara dan bahan bakar

diubah menjadi energi thermal. Energi thermal yang dihasilkan dari proses

pembakaran digunakan untuk memutar turbin sehingga pada step ini ada

perubahan energi dari energi thermal menjadi energi mekanik. Karena turbin dan

generator satu poros maka pada saat turbin berputar maka generator juga ikut

berputar sehingga menghasilkan energi listrik, pada step ini terjadi perubahan

energi yaitu dari energi mekanik menjadi energi listrik.

Penjelasan Komponen Utama dari PLTG

2.3.1 Kompresor (compressor)

Kompresor adalah alat yang digunakan untuk mengkompresikan udara

dengan jumlah yang besar untuk keperluan pembakaran, pendinginan dan lain-

lain. Kompresor yang digunakan adalah jenis aksial dengan 17 tingkat yang

seporos dengan turbin. Untuk melakukan proses kompresi, kompresor

memerlukan tenaga yang sangat besar. Tenaga untuk memutar kompresor ¾ dari

10

Gambar 2.6 Proses Perubahan Energi di PLTG

Gambar 2.7 Diagram Alir PLTG

gaya yang dihasilkan oleh turbin. Karena pembebanan pada PLTG bervariasi

maka jumlah udara yang masuk melalui filter diatur oleh Inlet Guide Vanes

(IGV).

2.3.2 Ruang bakar (combuster)

Combustion Chamber adalah ruangan tempat proses terjadinya

pembakaran. Ada turbin gas yang mempunyai satu atau dua Combustion Chamber

yang letaknya terpisah dari casing turbin, akan tetapi yang lebih banyak dijumpai

adalah memiliki Combustion Chamber dengan beberapa buah Combustion basket,

mengelilingi sisi masuk (inlet) turbin. Di dalam Combustion Chamber dipasang

komponen-komponen untuk proses pembakaran beserta sarana penunjangnya,

diantaranya:

1. Fuel Nozzle

2. Combustion Liner

3. Transition Piece

4. Igniter

5. Flame Detector

2.3.3 Turbin

Turbin gas adalah turbin dengan gas sebagai fluida kerjanya gas diperoleh

dapembakaran bahan bakar cair yang mudaterbakar. Sistem turbin gas yang

palingsederhana terdiri dari tiga komponen utamayaitu kompresor, ruang bakar

dan turbin, yangdisusun menjadi sistem yang kompak.

2.2.4 Generator

Generator adalah alat untuk mengubah energi mekanik menjadi energi

listrik. Generator menghasilkan energi listrik dengan digerakkan atau diputar oleh

suatu penggerak mula (prime mover). Penggerak mula dari pada Generator dapat

berupa turbin gas (PLTG), turbin uap Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU),

mesin diesel Pembangkit Listrik tenaga Diesel (PLTD), dan lain-lain. Generator

mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik yang kemudian dapat

11

dipergunakan untuk melayani kebutuhan rumah tangga, industri dan lain-lain.

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber

energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Dalam

instalasi yang dijaga oleh operator seperti Pusat Listrik dan gardu induk ada

gangguan yang tidak atau belum dilihatoleh relai, tapi dilihat oleh operator yang

kemudian berinisiatif men-trip-kan atau membuka Pemutus Tenaga

(PMT)/circuit breaker (CB) demi keselamatan instalasi, maka dalam hal ini

operator bertindak sebagai relai.

Udara luar dihisap oleh compressor dan dialirkan ke combuster, demikian

juga dengan bahan bakar yang dipompa oleh pompa bahan bakar menuju

combuster juga. Pada combuster terjadi pertemuan antara udara, bahan bakar, dan

panas yang ditimbulkan oleh ignitor sehingga terjadi pembakaran. Dari hasil

pembakaran menghasilkan gas yang kemudian gas tersebut memutar turbin dan

juga memutar generator karena satu poros sehingga menimbulkan listrik. Sisa gas

yang digunakan untuk memutar turbin sebagian keluar menuju stack/cerobong

atau yang dinamakan exhaust.

2.2.5 Prinsip Kerja PLTG

Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) mempunyai beberapa peralatan

utama seperti : Turbin Gas (Gas Turbine), Kompresor (Compressor), Ruang

Bakar (Combustor).

Udara dengan tekanan atmosfir ditarik masuk ke dalam compressor

melalui pintu, udara ditekan masuk ke dalam compressor. Udara ditekan masuk ke

dalam ruang bakar dengan tekanan 250 Psi dicampur dengan bahan bakar dan di

bakar dalam ruang bakar dengan temperatur 2000 – 3000 0F. Gas hasil

pembakaran yang merupakan energi termal dengan temperature dan tekanan yang

tinggi yang suhunya kira-kira 900 0C .

12

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.

Adapun sebagai pendukung pusat listrik tenaga gas ini digunakan beberapa

alat bantu (auxiliary equipments) untuk membantu proses siklus turbin gas

berjalan dengan baik, seperti :

1. Sistem Pelumas

2. Sistem Bahan Bakar

3. Sistem Pendingin

4. Sistem Udara Kontrol

5. Sistem Hidrolik

6. Sistem Udara Tekan

7. Sistem Udara Pengkabutan

13

Gambar 2.8 Pembangkit Listrik Tenaga Gas

BAB III

MODEL MATEMATIS PERHITUNGAN DAYA

Dalam generator, terdapat beberapa siklus yang terjadi. Adapun siklus

yang terjadi tersebut, adalah : Siklus Brayton, Siklus Turbin Gas Regeneratif, dan

Siklus Kombinasi.

3.1 Siklus Brayton

Siklus ideal dari sistem turbin gas sederhana adalah siklus Brayton. Sistem

turbin gas sederhana dengan siklus terbuka menggunakan ruang terbuka

menggunakan ruang bakar sedangkan sistem turbin gas sederhana dengan siklus

tertutup menggunakan alat-alat penukar kalor.

Turbin gas bekerja atas dasar prinsip siklus tenaga gas Brayton atau joule

yang merupakan suatu standar siklus udara. Proses-proses yang terjadi terdiri atas:

14

Gambar 3.1 Siklus Brayton

Siklus ideal dari sistem turbin gas sederhana adalah siklus Brayton. Siklus

Brayton terdiri dari proses :

1 - 2  : Proses kompresi isentropik dalam kompresor

2 - 3  : Proses pemasukan kalor pada tekanan P konstan

3 – 4 : Proses ekspansi isentropik dalam turbin

4 - 1  : Proses pembuangan kalor tekanan konstan dalam alat pemindah kalor

Energi yang diperlukan oleh kompresor :

Energi yang dihasilkan :

Energi yang dimasukkan :

Sehingga,

Diamana :

T = Temperatur (0C)

15

Cp = Konstanta Kalor

Untuk Siklus Brayton Ideal, hubungan antara perbandingan tekanan dan

perbandingan temperatur dalam kompresi atau ekspansi isentropik diberikan oleh

persamaan :

Efisiensi teoritis siklus Brayton :

Daya yang berguna (daya efektif) diberikan oleh persamaan :

Perbandingan PLTG dan jenis pembangkit lainnya :

16

Gambar 3.2 Perbandingan PLTG dengan Pembangkit Lain

Dari gambar diatas dapat disimpulkan :

1. Untuk waktu operasi 0 – T1 : Operasi PLTG adalah termurah

2. Untuk waktu operasi T1 – T2 : Operasi PLTN adalah termurah

3. Untuk waktu operasi T2 – : Operasi PLTN adalah termurah

Dari kurva lama beban disimpulkan bahwa :

1. Opersi PLTG cocok untuk beban antara L1 dan Lp (Beban Puncak)

2. Opersi PLTN cocok untuk beban antara L1 dan L2

3. Opersi PLTN cocok untuk beban antara 0 dan L2

Sehingga :

1. PLTG cocok digunakan untuk operasi beban punck

2. PLTU dan PLTN cocok digunakan untuk beban dasar

3. Bila tersedia waku yang besar maka PLTA cocok digunakan untuk beban dasa,

dan bila waktu yang tersedia sedikit, maka PLTA cocok digunkan sebagai

beban puncak.

3.2 Siklus Turbin Gas Regeneratif

Efesiensi turbin gas dapat ditingkatkan dengan memanfaatkan gas buang

yang meninggalkan turbin dan yang masih memiliki suhu tinggi untuk

memanaskan udara sebelum dimasukkan kedalam ruang pembakaran (gambar

3.7). Hal itu dilakukan dengan sebuah pemanas udara. Setelah meningalkan

kompresor, pada titik 2 udara memasuki pemanas udara, dan dipanaskan dengan

gas buang yang meninggalkan turbin. Dengan demikian sebagian dari energi yang

terkandung dalam gas buang masih dapat dimanfatkan. Udara dimasukkan

kedalam ruang pembakaran setelah dipanaskan dalam ruang pemanas udara, yang

juga disebut regenerator. Namun demikian, sebuah PLTG pada umumnya masih

memiliki efisiensi yang rendah.

17

3.3 Siklus Kombinasi

Peningkatan efisiensi sebuah pembangkit tenaga listrik dapat diperoleh

dengan menggabungkan siklus tenaga uap Rankine dengan siklus tenaga gas

Brayton. Hal ini dilakukan dalam pembangkit tenaga listrik siklus kombinasi,

Karena merupakan suatu kombinasi anatra PLTG dan PLTU, pusat tenaga listrik

ini juga disebut Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU). Gas buang yang

meninggalkan turbin gas mempunyai suhu yang masih tinggi, sehingga memiliki

jumlah energi yang cukup besar. Suhu yang tinggi ini dimanfaatkan dengan

memasukkannya ke dalam boiler pada titik 4, untuk memproduksi uap bagi turbin

uap. Dapat terjadi, bahwa boiler memperoleh tambahan bahan baker pada titik 5

untuk mendapatkan daya yang lebih besar bagi siklus uap pusat tenaga listrik ini.

18

Gambar 3.3 Siklus Turbin Gas Regeneratif

3.4 Contoh Soal

Berapakah besarnya daya yang berguna (daya effektif) teoritis tanpa

kerugian dari suatu proses siklus turbin gas, bila temperatur sebelum turbin yang

diizinkan maksimum T3 = 850oC dan kompresornya mempunyai perbandingan

tekanan rp =P2/P1 = 6

Berapakah daya yang dihasilkan turbin teoritis bila banyaknya udara yang

bekerja didalam instalasi turbin ms = 20 kg/detik ?

Penyelesaian :

Perhitungan menurut persamaan w yang berguna,

Dimana :

Cp = 1,004 kJ / kg K = Kapasitas panas spesifik

T1 = T1 + 273 = 15 °C + 273 °C = 288 °K

T3 = 850 oC + 273 oC = 1123 oK

rp = 6

k = 1,4 untuk udara dan (k-1)/k = 0,285

W yang berguna = 0,90 1,004 288 = 270 KJ/Kg

Bila kapasitas udara yang bekerja ms = 20 Kg/detik, maka daya yang

dihasilkan instalasi turbin gas teoritis adalah

19

P = 270 kJ/kg . 20 kg/det = 5400 kJ/det

= 5400 kW

Jadi, dari perhitungan daya terotis diatas didapat nilai dayanya sebesar

5400 kW.

20

BAB IV

PERMASALAHAN DALAM PENGEMBANGAN PLTG

4.1 Permasalahan dalam Pengembangan PLTG

Dari segi operasi, unit PLTG tergolong unit yang masa start-nya pendek,

yaitu antara 15-30 menit, dan kebanyakan dapat di-start tanpa pasokan daya dari

luar (black start), yaitu menggunakan mesin diesel sebagai motor start.

Dari segi pemeliharaan, unit PLTG mempunyai selang waktu

pemeliharaan (time between overhaul) yang pendek, yaitu sekitar 4.000 - 5.000

jam operasi. Makin sering unit mengalami start-stop, makin pendek selang waktu

pemeliharaannya. Walaupun jam operasi unit belum mencapai 4.000 jam, tetapi

jika jumlah startnya telah mencapai 300 kali, maka unit PLTG tersebut harus

mengalami pemeriksaan (inspeksi) dan pemeliharaan. Saat dilakukan

pemeriksaan, hal-hal yang perlu mendapat perhatian khusus adalah bagian-bagian

yang terkena aliran gas hasil pembakaran yang suhunya mencapai 1.300 0C,

seperti: ruang bakar, saluran gas panas (hot gas path), dan sudu-sudu turbin.

Bagian-bagian ini umumnya mengalami kerusakan (retak) sehingga perlu

diperbaiki (dilas) atau diganti. Proses start-stop akan mempercepat proses

kerusakan (keretakan) ini, karena proses start-stop menyebabkan proses pemuaian

dan pengerutan yang tidak kecil. Hal ini disebabkan sewaktu unit dingin, suhunya

sama dengan suhu ruangan (sekitar 30 0C sedangkan sewaktu operasi, akibat

terkena gas hasil pernbakaran dengan suhu sekitar 1.300 0C).

Dari segi efisiensi pemakaian bahan bakar, unit PLTG tergolong unit

termal yang efisiensinya paling rendah, yaitu berkisar antara 15-25%. Dalam

perkembangan penggunaan unit PLTG di PLN, akhir-akhir ini digunakan unit

turbin gas aero derivative, yaitu turbin gas pesawat terbang yang dimodifikasi

menjadi turbin gas penggerak generator.

Secara umum ada beberapa permasalahan yang sering terjadi pada PLTG :

21

1. Pengoperasian pembangkit PLTG dalam waktu yang lama secara terus

menerus, dengan kondisi lingkungan yang berdebu (lingkungan tropis)

semakin mempercepat penurunan kinerja kompresor ditandai dengan

menurunnya tekanan. Kinerja kompresor dapat menerun dikaranakan adnya

kontaminan deposit yang menempel pada kompresor dan inlet guide vane.

Semakin tebal deposit yang menempel semakin menurun unjuk kerja

kompresor.

2. Penurunan kinerja kompresor mengakibatkan penurunan output turbin gas,

yang mana menjadikan kinerja turbin gas mejadi menurun. Dengan

menurunnya kinerja kompresor dan turbin gas sangat mempegaruhi efisiensi

pembangkit.

4.2 Pemeliharaan PLTG

Pemeliharaan dibagi atas pemeliharaan rutin dan pemeliharaan periodik

tahunan. Pemeliharaan rutin pada umumnya tidak terlalu banyak mengingat

bentuk unit yang kompak. Pemeliharaan rutin hanya sekitar penggantian filter

bahan bakar dan filter udara serta koreksi karakteristik peralatan control yang

dicapai menyimpang serta pembetulan lainnya yang tidak memerlukan biaya

tinggi. Pemeliharaan periodic tahunan ditentukan oleh antara gabungan jumlah

jam kerja dan jumlah start yang telah dicapai. Secara sederhana dapat ditetapkan

angka periodic tersebut adalah 400 jam operasi untuk unit gahan bakar HSD,

6000 jam untuk unit yang beoperasi dengan bahan bakar gas alam atau 300 jam

start. Terdapat 4 kali pemeliharaan periodic tahunan dalam satu siklus

pemeliharaan yaitu:

1. Combustion Inspection berupa ruang bakar serta penggantian

komponenkomponennya yang didapat di rusak. Pemeliharaan ini dilakukan

pada 6.000 jam operasi yang pertama

2. Hot Gas Path Inspectioan berupa pemeriksaan sudu-sudu tetap dan jalan turbin

dan ruang bakarnya disertai penggantian seperlunya, dilakukan pada operasi

12.000 jam

3. Cobution Inspection kedua pada operasi 18.000 jam.

22

4.3 Pendinginan

Pendinginan sudu-sudu turbin dan poros turbin dilakukan dengan udara

dari kompresor. Untuk keperluan ini, ada lubang pendingin dalam sudusudu dan

dalam poros turbin yang pembuatannya memerlukan teknologi canggih.

Sedangkan pendinginan minyak pelumas dilakukan dengan menggunakan

penukar panas (heat exchanger) konvensional.

4.3.1 Penentuan Lokasi untuk Pembangunan PLTG

Faktor lokasi dalam pembangunan suatu PLTG adalah sangat penting,

karena hal ini dapat menyangkut masalah pembangunannya dan

pengoperasiannya sedangka faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam

pemilihan lkasi Pembangkit adalah :

1. Faktor Pusat Beban

Pembanguan suatu PLTG sebaiknya di dekat pusat beban, hal ini bertujuan

untuk mengurangi biaya saluran transmisi tenaga listriknya. Dan juga

23

Gambar 4.1 Konstruksi Ruang Bakar Gas, dimana Kompresor berada di sebelah kanan

sedangkan turbin di sebelah kiri

sebaiknya ditempatkan pada suatu daerah yang direncanakan sebagai daerah

industri atau beban berkapasitas besar.

2. Faktor Transportasi (Untuk Komponen-Komponennya)

Faktor transportasi ini juga mendukung selama pengoprasiannya, misalnya

menjamin kontiyuitas suplai dari bahan bakarnya. Juga dalam masa

pembangunannya dimana untuk mengangkut komponen-komponen PLTG

diperlukan transportasi yang cukup memadai mengingat beratnya masing-

masing komponen PLTG tersebut. Dengan mengingat hal ini maka

diusahakan agar PLTG dipilih pada suatu daerah yang sudah ada sarana dan

prasarana transportasinya.

3. Faktor Penyaluran Bahan Bakar

Dasar pemilihan PLTG terhadap penyaluran bahan bakar yang relatif mudah

dan murah, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut :

a. Jenis dan jumlah kebutuhan bahan bakar PLTG;

b. Fasilitas dan kapasitas alat pengangkut;

c. Biaya pengangkutan;

d. Kepadatan lalu lintas, dll

24

BAB V

SIMPULAN

5.1 Simpulan

Adapun simpulan yang dapat ditarik dari makalah ini, adalah sebagai

berikut :

1. Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) merupakan sebuah pembangkit energi

listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak

generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja yang

sederhana dimana energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan

bakar diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya diubah menjadi energi

listrik.

2. Turbin gas adalah turbin dengan gas sebagai fluida kerjanya. Sebenarnya

turbin gas hanyalah merupakan komponen dari suatu sistem turbin gas. Sistem

turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama, yaitu:

kompresor, ruang bakar, dan turbin.

3. Dalam proses generator, tedapat beberapa siklus, diantaranya : Siklus Brayton,

Siklus Turbin Gas Regeneratif, dan Siklus Kombinasi.

4. Prinsip keja PLTG adalah udara dengan tekanan atmosfir ditarik masuk ke

dalam compressor melalui pintu, udara ditekan masuk ke dalam compressor,

dengan tekanan 250 Psi dicampur dengan bahan bakar dan di bakar dalam

ruang bakar dengan temperatur 2000 – 3000 0F. Gas hasil pembakaran yang

merupakan energi termal dengan temperature suhunya kira-kira 900 0C.

Kemudian dimanfaatkan untuk memutar turbin dimana didalam sudu-sudu,

gas panas temperature dan tekanan mengalami penurunan. Selanjutnya energi

mekanis yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk memutar generator

hingga menghasilkan energi listrik

5. Dari segi operasi, unit PLTG tergolong unit yang masa start-nya pendek, yaitu

antara 15-30 menit, dan kebanyakan dapat di-start tanpa pasokan daya dari

luar (black start), yaitu menggunakan mesin diesel sebagai motor start.

25

6. Dari segi pemeliharaan, unit PLTG mempunyai selang waktu pemeliharaan

(time between overhaul) yang pendek, yaitu sekitar 4.000 - 5.000 jam operasi.

Makin sering unit mengalami start-stop, makin pendek selang waktu

pemeliharaannya.

7. Dari segi efisiensi pemakaian bahan bakar, unit PLTG tergolong unit termal

yang efisiensinya paling rendah, yaitu berkisar antara 15-25%.

5.2 Saran

Setelah penulis membuat makalah ini, maka usul dan saran yang dapat

penulis sarankan adalah sebagai berikut :

1. Cara menanggulangi krisis listrik yang terjadi sekarang ini adalah dengan cara

menghemat dalam penggunaan listrik untuk kehidupan sehari-hari serta

menggunakan listrik dengan seefisien mungkin.

2. Untuk lebih dapat memahami prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga

Gas (PLTG), perlu kiranya diadakan kunjungan ke tempat Pembangkit Listrik

Tenaga Gas.

26

DAFTAR PUSTAKA

Mulia, Kata Sembiring, 2004. Turbin Gas Dan Instalasi Turbin Gas. Terdapat di

repository.usu.ac.id/bitstream (diakses tanggal 19 Oktober 2012)

Bahari, Latief. 2005. Makalah Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG). Terdapat

di http://elektrojiwaku.blogspot.com/ (diakses tanggal 19 Oktober 2012).

….., 2009. Pembangkit Pusat Tenaga Listrik (PLTG). Terdapat di

http://yanooturbine.wordpress.com/ (diakses tanggal 19 Oktober 2012)

….., 2010. Sistem PLTG. Terdapat di

http://teknikelektro05.blogspot.com/2010/09/sistem-pltg.html (diakses

tanggal 19 Oktober 2012)

….., 2011. PLTG. Terdapat di http://kuliah.andifajar.com/pltg/ (diakses tanggal

19 Oktober 2012)

….., 2012. Pembangkit Listrik Tenaga Thermal. Terdapat di

http://www.unhas.ac.id/lkpp/teknik/bab%20iv%20plt%20thermal-naja

(diakses tanggal 20 Oktober 2012)

27