PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL (PLTD)

 

PLTD TELLO

Terminologi pembangkit listrik berbahan bakar minyak pada umumnya diidentikkan dengan

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD). Walau pada kenyataannya bahan bakar minyak

juga terkadang digunakan pada PLTG. Prinsip kerja PLTD adalah dengan menggunakan

mesin diesel yang berbahan bakar High Speed Diesel Oil (HSDO). Mesin diesel bekerja

berdasarkan siklus diesel. Mulanya udara dikompresi ke dalam piston, yang kemudian

diinjeksi dengan bahan bakar kedalam tempat yang sama. Kemudian pada tekanan tertentu

campuran bahan bakar dan udara akan terbakar dengan sendirinya. Proses pembakaran

seperti ini pada kenyataannya terkadang tidak menghasilkan pembakaran yang sempurna. Hal

inilah yang menyebabkan efisiensi pembangkit jenis ini rendah, lebih kecil dari 50 %. Namun

apabila dibandingkan dengan mesin bensin (otto), mesin diesel pada kapasitas daya yang

besar masih memiliki efisiensi yang lebih tinggi, hal ini dikarenakan rasio kompresi pada

mesin diesel jauh lebih besar daripada mesin bensin.

Keuntungan utama penggunaan pembangkit listrik berbahan bakar minyak atau sering

disebut dengan PLTD adalah dapat beroperasi sepanjang waktu selama masih tersediannya

bahan bakar. Kehandalan pembangkit ini tinggi karena dalam operasinya tidak bergantung

pada alam seperti halnya PLTA. Mengingat waktu start-nya yang cepat namun ongkos bahan

bakarnya tergolong mahal dan bergantung dengan perubahan harga minyak dunia yang

cenderung meningkat dari tahun ke tahun, PLTD disarankan hanya dipakai untuk melayani

konsumen pada saat beban puncak.

Investasi awal pembangunan PLTD yang relatif murah, kebutuhan energi di daerah-daerah

terisolasi yang mendesak dan kebutuhan energi daerah-daerah yang belum terlalu besar,

pemerintah Indonesia berinisiatif membangun PLTD yang berfungsi sebagai base-supply

untuk memenuhi kebutuhan listrik di daerah-daerah ini, untuk mengurangi biaya transmisi

dan rugi-rugi jaringan dalam menyalurkan energi listrik dari kota terdekat.

Dengan digunakannya bahan bakar konvensional maka adanya kemungkinan pembangkit ini

akan sulit dioperasikan di masa depan karena persediaan minyak bumi dunia yang semakin

menipis. Harga minyak yang terus meningkat menjadi pertimbangan utama dalam

menggunakan pembangkit ini. Harga minyak yang mahal diakibatkan karena pasar minyak

dunia yang tidak stabil dan ongkos transportasi untuk membawa minyak tersebut ke daerah

yang dituju. Padahal di sisi beban, PLN dipaksa menjual dengan harga murah. Inilah yang

menyebabkan PLN rugi besar.

Skema Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pembangkit Listrik Tenaga Uap, sebuah pembangkit listrik bertenagareaktor air didih uap.

Pembangkit Listrik Tenaga Uap Batubara adalah salah satu jenis instalasi pembangkit

tenaga listrik dimana tenaga listrik didapat dari mesin turbin yang diputar oleh uap yang

dihasilkan melalui pembakaran batubara.

Siklus di PLTU dapat dibedakan menjadi :

1. Siklus Udara, sebagai campuran bahan bakar

2. Siklus Air, sebagai media untuk menghasilkan uap air (steam)

3. Siklus Batubara, sebagai bahan bakar

Siklus Udara

Udara sebagai campuran bahan bakar masuk ke dalam Boiler melalui PA Fan, FD Fan dan ID

Fan. PA Fan mengalirkan udara awal masuk boiler dalam kondisi hangat, karena udara di PA

Fan telah dipanaskan dahulu oleh sisa panas pembakaran di Economizer.

PLTU batubara adalah sumber utama dari listrik dunia saat ini. Sekitar 60% listrik dunia

bergantung pada batubara, hal ini dikarenakan PLTU batubara bisa menyediakan listrik

dengan harga yang murah. Kelemahan utama dari PLTU batubara adalah pencemaran emisi

karbonnya sangat tinggi, paling tinggi dibanding bahan bakar lain.

Bagian & Cara Kerja PLTU : Sistem Pembakaran, Aliran Udara & Gas Buang

Pembakaran pulverized-coal dengan tangential burners yang dipasang pada empat sudut combustion

chamber

Coal & combustion system dalam PLTU terdiri dari coal silo, coal feeder, pulverizer, coal

pipes dan combustion burner. dari coal storage batu bara diangkut dengan belt conveyor

menuju boiler house dan disimpan di dalam coal silo. Dalam bangunan PLTU, coal silo

lokasinya ada di antara boiler house dan Turbine-Generator building.

Untuk menghasilkan pembakaran yang efisien, batu bara yang masuk ruang pembakaran

harus digiling terlebih dahulu hingga berbentuk serbuk (pulverized coal). Penggilingan batu

bara menjadi serbuk dilakukan pulverizer yang dikenal juga dengan nama bowl-mill. Disebut

demikian karena di dalamnya terdapat mangkuk (bowl) tempat batu bara ditumbuk dengan

grinder.

Pemasukan batu bara dari coal silo ke pulverizer diatur dengan coal feeder, sehingga jumlah

batu bara yang masuk ke pulverizer bisa diatur dari control room.

Batu bara yang sudah digiling menjadi serbuk ditiup dengan udara panas (primary air) dari

pulverizer menuju combustion burner melalui pipa-pipa coal piping.

Pada saat start up, pembakaran tidak langsung dilakukan dengan batu bara, tetapi

mempergunakan bahan bakar minyak. Baru setelah beban mencapai 10%-15% batu bara

pelan-pelan mulai masuk menggantikan minyak. Maka selain coal piping, burner juga

terhubung dengan oil pipe, atomizing air dan scavanging air pipe yang berfungsi untuk

mensuplai BBM.

Agar pembakaran dalam combustion chamber berlangsung dengan baik perlu didukung

dengan sistem suplai udara dan sitem pembuangan gas sisa pembakaran yang baik. Tugas ini

dilakukan oleh Air and Flue Gas System.

Air and Flue Gas System terdiri dari Primary Air (PA) Fans, Forced Draft (FD) Fans,

Induced Draft (ID) Fans, Air Heater, Primary Air Ducts, Secondary Air Ducts dan Flue Gas

Ducts.

Udara yang akan disuplai ke ruang pembakaran dipanaskan terlebih dahulu agar tercapai

efisiensi pembakaran yang baik. Pemanasan tersebut dilakukan oleh Air Heater dengan cara

konduksi dengan memanfaatkan panas dari gas buang sisa pembakaran di dalam furnace.

Ada 2 type Air Heater yang banyak dipakai di PLTU. Yang pertama air heater type tubular,

banyak dipakai di PLTU yang berkapasitas kecil. Sedangkan air heater type rotary lebih

dipilih untuk PLTU kapasitas besar.

Primary Air Fans berfungsi untuk menghasilkan primary air yang diperlukan untuk

mendorong batu bara serbuk dari pulverizer ke burner. Forced Draft Fans berfungsi untuk

menghasilkan secondary air untuk mensuplai udara ke ruang pembakaran. Sedangkan

Induced Draft Fans berfungsi untuk menyedot gas sisa pembakaran dari combustion chamber

untuk dikeluarkan ke cerobong asap.

Primary & Secondary Air Duct system (warna biru)

Flue Gas system adalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU tidak

menyebabkan polusi berlebihan kepada lingkungan. Bagian dari flue gas system yang umum

terdapat di semua PLTU adalah Electrostatic Precipitator (EP).

Electrostatic Precipitator adalah alat penangkap debu batu bara. Sebelum dilepas ke udara

bebas, gas buang sisa pembakaran batu bara terlebih dahulu melewati electrostatic

precipitator untuk dikurangi semaksimal mungkin kandungan debunya. Bagian utama dari EP

ini adalah housing (casing), internal parts yang terdiri dari discharge electrode, collecting

plates dan hammering system, dan ash hoppers yang terletak di bagian bawah untuk

menampung abu.

Pada beberapa PLTU modern ada lagi satu peralatan pengendali polusi yang terpasang antara

EP dan cerobong asap. Alat tersebut adalah Flue Gas Desulphurization (FGD) plant. Sesuai

dengan namanya FGD berfungsi untuk mengurangi kadar sulphur dari gas buang. Kadar

sulphur yang tinggi dikhawatirkan bisa menyebabkan terjadinya hujan asam yang berbahaya

bagi lingkungan.

Bagian terakhir dari flue gas system adalah stack/chimney/cerobong asap yang berfungsi

untuk membuang gas sisa pembakaran.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau yang lebih dikenal dengan singkatan PLTN, sudah

digunakan teknologinya lebih dari 50 tahun yang lalu. Keunggulan PLTN adalah tidak

menghasilkan emisi gas CO2 sama sekali. Selain itu PLTN juga mampu menghasilkan daya

stabil yang jauh lebih besar jika dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya. Perlu

diketahui juga bahwa bahan bakar uranium yang sudah habis dipakai dapat didaur ulang

kembali menghasilkan bahan bakar baru untuk teknologi di masa depan.

Indonesia sebenarnya sangat cocok mengembangkan pembangkit listrik ini, sebagai upaya

diversifikasi penggunaan pembangkit listrik primer berbahan bakar fosil, seperti batubara,

minyak bumi, dan gas alam. Dengan penanggulangan radiasi yang cermat dan berlapis,

PLTN dapat menjadi solusi kebutuhan energi listrik yang besar di Indonesia.

PRINSIP KERJA PLTN

Prinsip kerja PLTN hampir mirip dengan cara kerja pembangkit listrik tenaga uap (PLTU)

berbahan bakar fosil lainnya. Jika PLTU menggunakan boiler untuk menghasilkan energi

panasnya, PLTN menggantinya dengan menggunakan reaktor nuklir.

Seperti terlihat pada gambar 1, PLTU menggunakan bahan bakar batubara, minyak bumi, gas

alam dan sebagainya untuk menghasilkan panas dengan cara dibakar, kemudia panas yang

dihasilkan digunakan untuk memanaskan air di dalam boiler sehingga menghasilkan uap air,

uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin uap, dari sini generator dapat

menghasilkan listrik karena ikut berputar seporos dengan turbin uap.

PLTN juga memiliki prinsip kerja yang sama yaitu di dalam reaktor terjadi reaksi fisi bahan

bakar uranium sehingga menghasilkan energi panas, kemudian air di dalam reaktor

dididihkan, energi kinetik uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga

menghasilkan listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi,.

 

STRUKTUR ATOM URANIUM DAN REAKSI FISI

Agar dapat lebih mudah memahami bagaimana terjadinya reaksi fisi didalam reaktor PLTN,

pada sub-bab ini akan disampaikan tentang bagaimana strutur atom didalam uranium dan

apakah itu reaksi fisi.

Strukut Atom Uranium

Sejatinya segala unsur yang terdapat di alam terbentuk dari kumpulan atom-atom. Ada 92

jenis atom yang telah didefinisikan hingga saat ini. Inti dari suatu atom terdiri atas proton

yang bernilai positip dan neutron yang bersifat netral. Disekitar intinya terdapat elektron yang

mengelilingi, biasanya berjumlah sama dengan proton dan terikat dengan gaya

elektromagnetiknya. Jumlah proton pada atom menjadi ciri khas suatu jenis atom dan lebih

dikenal dengan sebutan nomer atom, yang menentukan unsur kimia atom tersebut.

Unsur uranium memiliki jumlah proton 92 buah atau dengan kata lain nomer atom Uranium

adalah 92. Namun di alam, terdapat 3 jenis unsur yang memiliki jumlah proton 92 buah,

masing-masing memiliki jumlah neutron sebanyak 142, 143, dan 148 buah. Unsur yang

memiliki 143 buah neutron ini disebut dengan Uranium-235, sedangkan yang memiliki 148

buah neutron disebut dengan Uranium-238. Suatu unsur yang memiliki nomer atom sama

namun jumlah neutron yang berbeda biasa disebut dengan isotop. Gambar berikut adalah

struktur dari atom Uranium dan tabel yang menjelaskan tentang isotopnya.

Uranium yang terdapat di alam bebas sebagian besar adalah Uranium yang sulit bereaksi,

yaitu Uranium-238. Hanya 0,7 persen saja Uranium yang mengandung isotop Uranium-235.

Sedangkan bahan bakar Uranium yang digunakan di PLTN adalah Uranium yang kandungan

Uranium-235 nya sudah ditingkatkan menjadi 3-5 %.

 

Gambar Struktur atom Uranium

Reaksi Fisi Uranium

Perlu diketahui bahwa reaksi fisi bisa terjadi disetiap inti atom dari suatu unsur tanpa

terkecuali. Namun reaksi fisi yang paling mudah terjadi adalah reaksi pada inti atom

Uranium. Uranium pun sama halnya, yang paling mudah terjadi reaksi adalah Uranium-235,

sedangkan Uranium-238 memerlukan energi yang lebih  besar agar dapat terjadi reaksi fisi

ini.

Reaksi fisi terjadi saat neutron menumbuk Uranium-235 dan saat itu pula atom Uranium akan

terbagi menjadi 2 buah atom Kr dan Br. Saat terjadi reaksi fisi juga akan dihasilkan energi

panas yang sangat besar. Dalam aplikasinya di PLTN, energi hasil reaksi fisi ini dijadikan

sumber panas untuk menghasilkan uap air. Uap air yang dihasilkan digunakan untuk memutar

turbin dan membuat generator menghasilkan listrik.

Pada saat Uranium-235 ditumbuk oleh neutron, akan muncul juga 2-3 neutron baru.

Kemudian neutron ini akan menumbuk lagi Uranium-235 lainnya dan muncul lagi 2-3

neutron baru lagi. Reaksi seperti ini akan terjadi terus menerus secara perlahan di dalam

reaktor nuklir.

Neutron yang terjadi akibat reaksi fisi sebenarnya bergerak terlalu cepat, sehingga untuk

menghasilkan reaksi fisi yang terjadi secara berantai kecepatan neutron ini harus diredam

dengan menggunakan suatu media khusus. Ada berbagai macam media yang digunakan

sampai saat ini antara lain air ringan/tawar, air berat, atau pun grafit.   Secara umum

kebanyakan teknologi PLTN di dunia menggunakan air ringan (Light Water Reactor, LWR).

Perlu diperhatikan disini bahwa di dalam reaktor nuklir, bahan bakar Uranium yang

digunakan dijaga agar tidak sampai terbakar atau mengeluarkan api. Sebisa mungkin posisi

bahan bakarnya diatur sedemikian hingga agar nantinya hasil reaksi fisi ini masih bisa diolah

kembali untuk dijadikan bahan bakar baru untuk digunakan pada teknologi PLTN di masa

yang akan datang.

 

Gambar Proses terjadinya reaksi fisi

Besarnya Energi Reaksi Fisi

Gambar berikut ini adalah data tentang jumlah bahan bakar yang diperlukan dalam 1 tahun

untuk masing-masing pembangkit listrik berkapasitas 1000 MW. Disini terlihat bahwa untuk

1 gram bahan bakar Uranium dapat menghasilkan energi listrik yang setara dengan 3 ton

bahan bakar batubara, atau 2000 liter minyak bumi. Oleh karena energi yang dihasilkan

Uranium sangat besar, bahan bakar PLTN juga dapat menghemat biaya di pengakutan dan

penyimpanan bahan bakar pembangkit listrik

Gambar Banyaknya bahan bakar yang diperlukan dalam 1 tahun

untuk masing-masing pembangkit listrik berkapasitas 1000 MW

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Tahukah kamu, bahwa air itu mempunyai banyak sekali manfaat bagi

manusia. Selain untuk mandi, minum, memasak, mencuci, dan sarana

pengairan bagi lahan pertanian ternyata aliran air juga dapat menghasilkan

energi listrik. Melihat manfaat yang sangat besar yang terkandung dalam

aliran air tersebut, maka para insinyur terinspirasi untuk membuat aliran air

ini bisa bermanfaat bagi masyarakat. Salah satu contohnya adalah dengan

dibangunnya Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Mau tahu lebih jauh

mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) ini? Yuk, simak penjelasan

dibawah ini.

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit yang

memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik. Energi listrik

yang dibangkitkan ini biasa disebut sebagai hidroelektrik. Pembangkit listrik

ini bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir (dari bendungan

atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari

energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian

energi listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat,

hingga akhirnya energi listrik tersebut sampai ke rumahmu.

PLTA ternyata bermacam-macam loh, mulai yang berbentuk mikro-hidro

dengan kemampuan memberikan energi listrik untuk beberapa rumah saja

sampai yang berbentuk raksasa seperti Bendungan Karangkates yang dapat

menyediakan listrik untuk berjuta-juta orang-orang. 

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) terdiri dari beberapa bagian

yaitu:

1. Bendungan, berfungsi menampung air dalam jumlah besar untuk

menciptakan tinggi jatuh air agar tenaga yang dihasilkan juga besar. Selain itu

bendungan juga berfungsi untuk pengendalian banjir. 

2. Turbin, berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Air yang

jatuh akan mendorong baling-baling sehingga menyebabkan turbin berputar.

Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator. Turbin air kebanyakan

bentuknya seperti kincir angin. 

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

listrik. 

4. Jalur Transmisi, berfungsi mengalirkan energi listrik dari PLTA menuju

rumah-rumah dan pusat industri. 

Tahukah kamu, berapa listrik yang bisa dihasilkan oleh PLTA? Besarnya

listrik yang dihasilkan oleh PLTA tergantung dua faktor yaitu,semakin tinggi

suatu bendungan, semakin tinggi air jatuh maka semakin besar tanaga yang

dihasilkan. Dan semakin banyak air yang jatuh maka turbin akan

menghasilkan tenaga yang lebih banyak. Oh iya, Jumlah air yang tersedia

tergantung kepada jumlah air yang mengalir di sungai. 

Di Indonesia terdapat banyak sekali sungai-sungai besar maupun kecil yang

terdapat di berbagai daerah. Hal ini merupakan peluang yang bagus untuk

pengembangan energi listrik di daerah khususnya daerah yang belum

terjangkau energi listrik. 

Pembangkit listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pusat 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.

PRINSIP KERJA PUSAT LISTRIK TENAGA GAS (PLTG)

Pusat listrik tenaga gas (PLTG) mempunyai beberapa peralatan utama seperti:

Turbin gas (Gas Turbine).

Kompresor (Compressor).

Ruang Bakar (Combustor).

Prinsip kerja dari sebuah PLTG didasarkan pada siklus Brayton seperti pada

diagram (p, v dan t, s) dibawah ini :

Mula-mula udara dari atmosfir ditekan didalam kompresor hingga temperature dan

tekanannya naik dan proses ini biasa disebut dengan proses kompresi dimana sebagian udara

yang dihasilkan ini digunakan sebagai udara pembakaran dan sebagiannya digunakan untuk

mendinginkan bagian-bagian turbin gas. Didalam ruang bakar sebagian udara pembakaran

tersebut akan bercampur dengan bahan bakar yang diinjeksikan kedalamnya dan dipicu

dengan spark plug akan menghasilkan proses pembakaran hingga menghasilkan gas panas

(energi panas) dengan temperature dan tekanan

yang tinggi, dari energi panas yang dihasilkan inilah kemudian  akan dimanfaatkan

untuk memutar turbin dimana didalam sudu-sudu gerak dan sudu-sudu diam turbin, gas panas

tersebut temperature dan tekanan mengalami penurunan dan proses ini biasa disebut dengan

proses ekspansi.

Selanjutnya energi mekanis yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk memutar

generator hingga menghasilkan energi listrik.

Ada beberapa macam siklus kerja turbin gas sebagai berikut :

Turbin gas siklus terbuka (open cycle).

Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang diekspansi

didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan temperature yang masih

cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini

dibuang atau dialirkan ke udara luar, yang ditunjukkan seperti pada gambar dibawah.

Turbin gas siklus tertutup (closed cycle).

Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang diekspansi

didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan temperature yang masih

cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini

dialirkan ke kedalam penukar panas (heat rejected) untuk didinginkan dengan menggunakan

media pendingin air atau udara hingga temperaturnya turun dan dialirkan lagi kedalam sisi

masuk (suction) kompresor untuk dikompresi lagi, yang ditunjukkan seperti pada gambar

dibawah.

Turbin gas siklus terbuka dilengkapi dengan regenerator.

Seperti pada kedua proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang diekspansi

didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan temperature yang masih

cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas (flue

gas) ini dialirkan kedalam heat exchanger yang dikenal dengan istilah regenerator dimana

didalamnya gas bekas ini digunakan untuk memanaskan udara keluar kompresor sebelum

digunakan sebagai udara pembakaran didalam ruang bakar (combustion chamber), seperti

ditunjukkan pada gambar dibawah.

Turbin gas siklus terbuka dilengkapi dengan intercooler, regenerator dan reheater.

 Pada siklus ini baik kompresor maupun turbin gas masing-masing terdiri dari 2 (dua)

bagian yang terpisah dan biasa disebut dengan kompresor tekanan rendah dan kompresor

tekanan tinggi serta turbin gas tekanan rendah dan turbin gas tekanan tinggi. Aliran udara dan

gas-gas yang dihasilkan dapat dijelaskan sebagai berikut, mula-mula udara atmosfir masuk

kedalam kompresor tekanan rendah untuk dikompresi, dari udara tekan yang dihasilkan

dialirkan kedalamintercooler untuk didinginkan hingga menghasilkan temperature dan

kelembaban serta tekanan yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin air atau

media pendingin lainnya, dari sini udara tersebut dialirkan kedalam kompresor tekanan tinggi

untuk dikompresi lagi hingga menghasilkan temperature yang tinggi dan tekanan dengan

kepadatan yang lebih tinggi. Dari keluaran kompresor tekanan tinggi udara tersebut dialirkan

kedalam regenerator untuk mendapatkan temperature yang lebih tinggi lagi yang bertujuan

untuk memudahkan terjadinya proses pembakaran dengan melalui media pemanas gas

bekas/buang (flue gas) yang memanfaatkan gas bekas hasil dari turbin tekanan rendah.

Selanjutnya udara keluaran dari regenerator dialirkan kedalam ruang bakar

utama (primary combustion chamber) yang menghasilkan proses pembakaran dan dari proses

ini dihasilkan gas panas yang digunakan untuk memutar turbin tekanan tinggi, hasil ekspansi

gas panas dari turbin tekanan tinggi ini berupa gas bekas (flue gas)dialirkan kedalam ruang

bakar kedua (secondary combustion chamber) dan biasa disebut juga dengan reheater

chamber yang selanjutnya gas bekas tersebut digunakan untuk udara pembakaran didalamnya

yang mampu menghasilkan gas panas lagi dan digunakan untuk memutar turbin tekanan

rendah, siklus tersebut diatas seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.

Dari ketiga terakhir siklus turbin gas diatas secara keseluruhan dimaksudkan untuk

menghasilkan sebuah pusat listrik tenaga gas (PLTG) dengan tingkat efisiensi yang diharapkan lebih

tinggi dari turbin gas siklus terbuka.

Adapun sebagai pendukung pusat listrik tenaga gas ini digunakan beberapa alat

bantu (auxiliary equipments) untuk membantu proses siklus turbin gas berjalan dengan baik,

seperti  :

1. Sistem pelumas (lube oil system).

2. Sistem bahan bakar (fuel system).

3. Sistem pendingin (cooler system).

4. Sistem udara kontrol (air control system).

5. Sistem hidrolik (hydraulic system).

6. Sistem udara tekan (air pressure system).

7. Sistem udara pengkabutan (atomizing air system).

Pembangkit Listrik Tenaga Matahari (PLTM)

Sel surya atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari

sebuah wilayah-besar dioda p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari

mampu menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek

photovoltaic. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal sebagai

photovoltaics.

Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila

tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit

[[bumi], kalkulator genggam, pompa air, dll. Sel surya (dalam bentuk modul atau

panel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka berhubungan dengan

inverter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan net metering.Tenaga surya dapat

digunakan untuk:

1. menghasilkan listrik menggunakan sel surya

2. menghasilkan listrik menggunakan pembangkit tenaga panas surya

3. menghasilkan listrik menggunakan menara surya

4. memanaskan gedung, secara langsung

5. memanaskan gedung, melalui pompa panas

6. memanaskan makanan, menggunakan oven surya.

Manfaat utama PLTS di desa/IKK terpencil adalah tersedianya mutu penerangan

yang lebih baik bagi masyarakat, dengan jumlah biaya pengeluaran yang terjangkau.

Keuntungan dari sisi ekonomi penggunaan listrik bertenaga Matahari, antara lain:

1. Hemat, karena tidak memerlukan bahan bakar, sehingga hampir tidak

memerlukan biaya operasi.

2. Dapat dipasang dimana saja dan dapat dipindahkan bilamana dibutuhkan.

3. Dapat diterapkan secara sentralisasi (PLTS ditetapkan di suatu area dan

listrik yang dihasilkan disalurkan melalui jaringan distribusi ke tempat-

tempat yang membutuhkan) maupun desentralisasi (setiap sistem berdiri

sendiri atau individual, tidak memerlukan jaringan distribusi).

4. Bersifat moduler yang berarti kapasitas listrik yang dihasilkan dapat

disesuaikan dengan kebutuhan dengan cara merangkai modul secara seri

dan paralel.

5. Dapat dioperasikan secara otomatis (unattendable) maupun menggunakan

operasi (attendable).

6. Tanpa suara dan tidak menimbulkan polusi lingkungan.

7. Tidak ada bagian yang bergerak, sehingga hampir tidak memerlukan biaya

pemeliharaan.

Yang diperlukan hanya membersihkan modul apabila kotor dan menambah air accu

(aquades).

Manfaat dari sisi sosial lebih lanjut:

1. Meningkatkan mutu sumberdaya manusia, karena proses belajar mengajar

bisa dilakukan pada malam hari. Selain itu, perkembangan teknologi

pedesaan dapat diikuti dengan cepat melalui radio atau televisi.

2. Penyampaian informasi tentang pembangunan dan hasil-hasilnya bisa

sampai dengan benar, sehingga manipulasi informasi dapat dicegah

3. Memperkokoh sistem pertahanan keamanan dilingkungan pedesaan

4. Dengan tersedianya beberapa pilihan kegiatan dimalam hari, keberhasilan

program KB bisa ditingkatkan

5. Menunjang usaha untuk mempercepat terwujudnya delapan jalur

pemerataan.

Berikut ini adalah gambar skema cara kerja pembangkit listrik tenaga surya.

Pada dasarnya prinsip kerja PLTM adalah:

1. Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari dan cahaya tersebut

kemudian diubah menjadi energi listrik oleh sel-sel kristal melalui proses

fotovoltaik.

2. Listrik yang dihasilkan oleh modul adalah listrik arus searah (DC), yang

dapat langsung disalurkanke beban ataupun disimpan dalam baterai sebelum

dikeluarkan ke beban; lampu, radio, dan lain-lain.

3. Tegangan yang dikeluarkan oleh modul surya bervariasi; 6VDC, 12 VDC, 24

VDC, 36 VDC dan 48 VDC per modul. Daya yang dihasilkan juga bervariasi

mulai dari 10 Wattpeak (Wp) sampai 100 Wp per modul dengan dimensi

modul yang berbeda sesuai dengan kapasitasnya.

4. Untuk melindungi sistem PLTS dari pengisian dan pemakaian yang

berlebihan, digunakan alat pengatur (controller), dimana seluruh energi

listrik yang dihasilkan dan dipakai oleh sistem PLTS harus melalui alat

pengatur ini.

5. Untuk peralatan yang membutuhkan listrik arus AC, digunakan inverter yaitu

alat pengubah arus DC-AC yang tersedia dalam berbagai kapasitas.

6. Listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk mencatu beban, seperti

lampu penerangan, berbagai alat elektronik dan alat mekanik yang

digerakkan oleh listrik

Permasalahan dan solusi pembangkit listrik

Masalah Utama dalam Pembangkitan Tenaga Listrik

Proses pembangkitan tenaga listrik dalam prinsipnya merupakan konversi energi primer

menjadi energi mekanik penggerak generator yang selanjutnya energi mekanik ini

dikonversi oleh generator menjadi tenaga listrik. Proses demikian menimbulkan masalah-

masalah sebagai berikut:

1. Penyediaan energi primer.

Energi primer untuk pusat listrik termal adalah bahan bakar. Penyediaan bahan bakar

meliputi : pengadaan, transfortasi dan penyimpangan, terutama yang memerlukan

perhatian terhadap resiko kebakaran.

2. Penyediaan air pendingin

Masalah penyediaan air pendingin timbul pada pusat termal seperti PLTU dan PLTD.

PLTU dan PLTD dengan daya terpasang di atas 25 MW banyak yang dibangun di

daerah pantai karena membutuhkan air pendingin dengan jumlah yang besar

sehingga pusat listrik ini dapat menggunakan air laut sebagai pendingin. Untuk unit-

unit PLTD yang kecil, di bawah 3 MW, pendinginnya dapat menggunakan udara

dengan menggunakan radiator.

3. Masalah limbah

PLTU batubara menghasilkan limbah berupa abu batu bara dengan asap yang

mengandung gas SO2, CO2 dan NOx. Semua PLTU mempunyai limbah bahan kimia

dari air ketel (blow down). PLTD dan PLTG mempunyai limbah berupa minyak

pelumas. PLTA tidak menghasilkan limbah, malah limbah dari masyarakat yang

masuk kesungai penggerak PLTA sering menimbulkan gangguan pada PLTA.

4. Masalah kebisingan Pemeliharaan peralatan diperlukan untuk :

- Mempertahankan efisiensi

- Mempertahankan keandalan

- Mempertahankan umur ekonomis

5. Bagian-bagian peralatan yang memerlukan pemeliharaan terutama adalah:

Bagian-bagian yang bergeser: seperti : bantalan, cincin pengisap (piston ring)

dan engsel-engsel.

Bagian-bagian yang mempertemukan zat-zat dengan suhu yang berbeda seperti :

penukar panas (heat exchanger) dan ketel uap

Kontak-kontak listrik dalam sakelar serta klem-klem penyambung listrik.

6. Gangguan dan kerusakan

Gangguan adalah peristiwa yang menyebabkan Pemutusan Tenaga (PMT) membuka

(trip) diluar kehendak operator sehingga terjadi pemutusan pasokan tenaga listrik.

Gangguan esungguhnya adalah peristiwa hubung singkat yang penyebabnya

kebanyakan petir, dan tanaman. Gangguan dapat juga disebabkan karena kerusakan

alat, sebaliknya gangguan ( misalnya yang disebabkan petir) yang terjadi berkali-kali

akhirnya mengakibatkan alat ( misalnya transformator ) menjadi rusak.

7. Pengembangan pembangkit

Pada umumnya, pusat lstrik yang berdiri sendiri maupun yang ada dalam sistem

interkoneksi memerlukan pengembangan. Hal ini disebabkan karena beban yang

dihadapi terus bertambah sedangkan di pihak lain pihak unit pembangkit yang ada

menjadi semakin tua dan perlu dikeluarkan dari operasi.

8. Perkembangan teknologi pembangkit

Perkembangan teknologi pembangkit umumnya mengarah pada perbaikan efisiensi

dan penemuan teknik konversi energi yang baru dan penemuan bahan bakar baru.

Perkembangan ini meliputi segi perangkat keras (hardware) seperti komputerisasi

dan juga meliputi segi perangkat lunak ( software) seperti pengembangan model-

model matematika untuk optimasi.

Lalu apa solusinya?

Berdasarkan uraian diatas, hendaknya pemerintah lebih proaktif untuk mencari sumber

energi baru dan terbaharukan. Ada beberapa langkah yang dapat menjadi bahan

pemikiran kita bersama. Pertama, diversifikasi penelitian dan pengembangan energi

matahari. Dana untuk penelitian dan pengembangan energi alternatif perlu ditingkatkan

tiap tahunnya. Kedua, dengan perkembangan teknologi, khususnya biaya produksi energi

surya dapat bersaing dengan energi fosil. Ketiga, kemauan politik dari semua pihak harus

tinggi. Sehingga apabila dilakukan produksi energi matahari secara masal, maka sumber

energi ini tereksplorasi sebagai energi utama di masa depan.

Yang pasti, kedepannya kita tidak akan meninggalkan krisis energi bagi anak cucu

bangsa Indonesia. Justru mewariskan teknolgi masa depan yang mutakhir. Teknologi

yang murah, ramah lingkungan dan efisien.

Artikel Tentang Sistem Interkoneksi

 

Sistem interkoneksi adalah beberapa sistem yang di gabungkan sehingga bisa

saling mengisi. Artinya apabila salah satu sistem kekurangan daya maka akan diisi

oleh sistem yang lain. Sistem interkoneksi dapat di kelompokkan atas 2 jenis :

1. Sistem yang terhubung

2. Sistem yang tidak terhubung.

Ke dua sistem di atas berbeda tingkat koordinasi nya. Suatu sistem saling

berhubungan atau terintegrasi beroperasi total pada suatu sistem, semua

pengoperasian seperti perencanaan peningkatan fasilitas, pemasangan peralatan

baru, peningkatan dalam penyediaan kapasitas yang di butuhkan generato,

koordinasi pembangunan dan pemeliharaan, peningkatan fasilitas transmisi

dilakukan dalam satu cara yang terkoordinasi. kontrak yang terjadi antara jaringan

yang terinterkoneksi masing masing kegunaan nya terutama untuk memenuhi

kebutuhan beban area yang di layani.

Artikel Generator Dan Akumulator

Generator DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah

energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah.

Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet

atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

a. Generator penguat terpisah

b. Generator shunt

c. Generator kompon

1. Konstruksi Generator DC

Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet

permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban

lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian

rotor. Gambar 1 menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.

Gambar Konstruksi Generator DC

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang

diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri

dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan

bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor. Bagian

yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang

akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus

dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang

mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda

bekas sikat arang.

2. Prinsip kerja Generator DC

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:

dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.

dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

Gambar Pembangkitan Tegangan Induksi.

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi

perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan

tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi

seperti Gambar (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara

maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar (b), akan

menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan

magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah

netral.

Gambar Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut

juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar (1), maka dihasilkan listrik

AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan

dengan komutator satu cincin Gambar dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik

DC dengan dua gelombang positip.

• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.

Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan

banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).

3. Jangkar Generator DC

Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan

tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar

terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas

yang cukup besar.

Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang

induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar.

Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar.

Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.

Gambar Jangkar Generator DC.

4. Reaksi Jangkar

Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat

tanpa beban disebut Fluks Medan Utama (Gambar 5). Fluks ini memotong lilitan

jangkar sehingga timbul tegangan induksi.

Gambar Medan Eksitasi Generator DC

Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus

jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa

disebut FIuks Medan Jangkar.

Gambar Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi Jangkar (b).

Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah

kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan

kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini

disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak

lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis

netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal

generator.

Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu

(interpole atau kutub bantu), seperti ditunjukkan pada Gambar (a).

Gambar Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan

Kompensasi (b).

Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil

dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada

permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika

sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan

bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya.

Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila

sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan

penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan

kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara

maupun kutub selatan, seperti ditunjukkan pada gambar 7 (a) dan (b), generator

dengan komutator dan lilitan kompensasinya.

Kini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu:

• lilitan magnet utama

• lilitan magnet bantu (interpole)

• lilitan magnet kompensasi

5. Jenis-Jenis Generator DC

Seperti telah disebutkan diawal, bahwa generator DC berdasarkan dari rangkaian

belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi 3

jenis, yaitu:

a. Generator penguat terpisah

b. Generator shunt

c. Generator kompon

• Generator Penguat Terpisah

Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung

menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:

1. Penguat elektromagnetik (Gambar a)

2. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar b)

Gambar Generator Penguat Terpisah.

Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui

pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau

magnetik. Generator ini bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan

melalui belitan F1-F2.Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan

output generator yang konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V

relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan

mendekati harga nominalnya.

Karakteristik Generator Penguat Terpisah

Gambar Karakteristik Generator Penguat Terpisah

Gambar Diatas menunjukkan:

a. karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%) dan saat

eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus eksitasi, I adalah arus

beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar.

b. Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar.

c. Perurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya

mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga

tegangan induksi menjadi kecil.

Generator Shunt

Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-

A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan

magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan

yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya.

Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan

geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang

dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.

Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar.

Gambar Diagram Rangkaian Generator Shunt

Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak

akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau

rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang

dihasilkan oleh generator tersebut.

Karakteristik Generator Shunt

Gambar Karakteristik Generator Shunt.

Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada Gambar.

Tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama,

dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah.

Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan generator

shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan

output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.

• Generator Kompon

Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang

sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan

penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan pada Gambar.

Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.

Gambar Diagram Rangkaian Generator Kompon

Karakteristik Generator Kompon

Gambar Karakteristik Generator Kompon

Gambar menunjukkan karakteristik generator kompon. Tegangan output generator

terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh

maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang

cenderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. Jadi ini merupakan

kompensasi dari generator shunt, yang cenderung tegangannya akan turun jika arus

bebannya naik.

Akumulator

KONTRUKSI AKUMULATOR

Gambar di bawah ini memperlihatkan konstruksi sebuah akumulator timah hitam.

Gambar Konstruksi Akumulator Timah Hitam

Bagian-bagian akumulator timah hitam dan fungsinya adalah sebagai berikut :

1. Rangka, berfungsi sebagai rumah akumulator.

2. Kepala kutub positif, berfungsi sebagai terminal kutub positif.

3. Penghubung sel, berfungsi untuk menghubungkan sel-sel.

4. Tutup Ventilasi, berfungsi menutup lubang sel..

5. Penutup, berfungsi untuk menutup bagian atas akumulator.

6. Plat-plat, berfungsi sebagai bidang pereaktor.

7. Plat negatif, terbuat dari Pb, berfungsi sebagai bahan aktif akumulator.

8. Plat positif, terbuat dari PbO2, berfungsi sebagai bahan aktif akumulator.

9. Ruang sedimen, berfungsi untuk menampung kotoran.

10. Plastik pemisah, berfungsi untuk memisahkan plat positif dan negatif.

11. Sel-sel.

Plat positif (PbO 2) berwarna coklat, sedangkan plat negatif berwarna abu-abu. Plat

positif berjumlah kurang satu dari jumlah plat-plat negatif.

Luas bidang reaksi plat positif

L = 2.p.l.n.

L = luas bidang plat positif (cm2)

p = panjang plat positif (cm)

l = lebar plat positif (cm)

n = jumlah plat positif tiap-tiap sel

Kapasitas tiap cm2 plat positif = 0,03 sampai dengan 0,05 AH (ampere jam). Tiap

sel akumulator timah hitam menghasilkan tegangan 2 volt.

PRINSIP KERJA AKUMULATOR TIMAH HITAM

Pada akumulator timah hitam terjadi proses elektrokimia yang bersifat reversible

(dapat berbalikan) yaitu proses pengisian dan proses pengosongan. Setiap molekul

cairan elektrolit asam sulfat (H2SO2) akan terurai menjadi ion positif hidrogen

(2H+) dan ion negatif sulfat (SO4--). Tiap ion negatif sulfat akan bereaksi dengan

katoda (Pb) menjadi timah sulfat (PbSO4) sambil melepaskan dua elektron. Dua ion

hidrogen (2H+) akan bereaksi dengan anoda (PbO2) menjadi timah sulfat (PbSO4)

sambil mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan atom oksigen membentuk

H2O (mokekul air). Pengambilan dan pelepasan elektron dalam proses kimia ini

akan menyebabkan timbulnya beda potensial antara katoda (kutub negatif) dan

anoda (kutub positif).

Proses kimia di atas dapat dirumuskan sebagai berikut :

PbO2 + Pb + 2H2SO4 > PbSO4 + PbSO4 + 2H2O

(sebelum pengosongan) (setelah pengosongan)

Proses kimia ini terjadi dalam proses pengosongan akumulator timah hitam atau

pada saat akumulator melayani beban. Setelah proses pengosongan, kedua plat

negatif dan plat positif menjadi timah sulfat (PbSO4) dan cairan elektrolitnya

menjadi cair (H2O), sehingga berat jenisnya akan berkurang.

Setelah mengalami pengosongan, agar dapat dipakai melayani beban maka

akumulator harus diisi lagi dengan dialiri arus listrik DC. Pada proses pengisian

akumulator dapat dirumuskan sebagai berikut :

PbSO2 + PbSO4 + 2H2O > PbO2 + Pb + 2H2SO4

Setelah proses pengisian, berat jenis cairan elektrolit akumulator akan

bertambah besar. Berat jenis larutan asam sulfat (asam belerang) H2SO4

sebelum pengisian adalah 1,190 gr/cm3 pada temperatur 15 oC (59 oF).

Setelah diisi penuh berat jenis elektrolitnya (asam sulfat) antara 1,205 – 1,215

gr/cm3.

Alat untuk mengukur berat jenis suatu larutan disebut hidrometer. Cara

menggunakan hidrometer adalah dengan mencelupkan ujung pipa kacanya ke

dalam larutan yang akan diukur berat jenisnya, kemudian dengan menekan bola

karet dan kemudian melepaskannya, maka sejumlah larutan akan masuk ke dalam

pipa kaca. Dengan demikian pelampung akan melayang dalam cairan dan besarnya

berat jenis larutan tersebut sama dengan angka yang tepat terlihat pada permukaan

larutan

LARUTAN ELEKTROLIT AKUMULATOR TIMAH HITAM

Larutan elektrolit adalah larutan senyawa dalam air yang dapat menghantarkan arus

listrik dan menghasilkan ion-ion positif dan negatif. Larutan asam belerang

(H2SO4) adalah elektrolit yang digunakan pada akumulator timah hitam. Larutan

H2SO4 di dalam air dapat menghasilkan ion positif hidrogen (2H+) dan ion negatif

sulfat (SO4 --).

Berat jenis larutan H2SO4 yang dibutuhkan untuk pengisian ke dalam sel

akumulator timah hitam adalah 1,190 gr/cm3 pada temperatur 15oC (59oF). Berat

jenis (BD) larutan H2SO4 dalam sel akumulator timah hitam kondisi terisi penuh

adalah antara 1,205 sampai dengan 1,215 gr/cm3 pada temperatur 15oC (59oF).

Untuk membuat larutan asam belerang dengan berat jenis tertentu adalah dengan

cara memasukkan air destilator (air akumulator) ke dalam bejana yang terbuat dari

kaca atau plastik dengan volume tertentu. Selanjutnya campuran tersebut diaduk

sampai larut dengan sempurna dengan menggunakan pengaduk plastik atau kayu

yang bersih. Sebagai perbandingan dapat dilihat perbandingan antara asam belerang

dan air akumulator untuk memperoleh larutan asam belerang dengan berat jenis

tertentu pada Tabel 3 di bawah ini.

Tabel 3. Perbandingan antara air murni dan larutan asam belerang dengan berat

jenis 1,400 gr/cm3 untuk memperoleh 1 liter elektrolit.

Berat jenis

elektrolit Banyaknya

air murni Banyaknya asam belerang

pada temperatur 15oC

(59oF)

(gr/cm3) (liter) (liter) (liter)

1,100 0,785 0,225 0,315

1,110 0,761 0,249 0,349

1,120 0,739 0,272 0,381

1,200 0,546 0,467 0,654

1,230 0,470 0,543 0,760

1,240 0,445 0,568 0,795

1,250 0,418 0,596 0,832

1,260 0,392 0,620 0,868

PENGISIAN AKUMULATOR TIMAH HITAM

Setelah mengalamai proses pengosongan (dipakai melayani beban) atau akumulator

yang masih baru, maka akumulator tersebut harus diisi lagi yaitu dialiri arus listrik

DC yang besarnya tertentu.

Pengisian akumulator timah hitam yang masih baru dilakukan setelah akumulator

diisi dengan larutan asam belerang (H2SO4) yang mempunyai berat jenis 1,19

gr/cm3 sampai batas maksimum. Cara pengisian dengan arus listrik DC terdiri dari

dua tahap, yaitu :

Tahap pertama dengan arus pengisian antara (0,07 s/d 0,14) x C selama 36 sampai

dengan 74 jam. C adalah besarnya kapasitas akumulator. Dalam tahap pertama ini

jika tegangan tiap sel mencapai 2,3 volt, maka arus pengisian diturunkan ke tahap

kedua.

• Tahap kedua dengan arus pengisian sebesar 0,07 x C ampere. Jika tegangan tiap

sel mencapai 2,65 volt sampai dengan 2,70 volt, maka proses pengisian dihentikan.

Temperatur elektrolit tidak melebihi 38oC.

Pengisian akumulator timah hitam yang sudah pernah dipakai dilakukan dengan

arus pengisian o,2 x C ampere selam a minimal 4 jam atau jika tegangan tiap sel

telah mencapai 2,35 volt sampai dengan 2,40 volt.

Pengisian akumulator yang terus menerus disambung ke beban dengan arus

pengisian 0,5 mA sampai dengan 1 mA x C. Besarnya tegangan larutan 2,15

volt/sel sampai dengan 2,20 volt/sel.

Akumulator dalam keadaan penuh (setelah diisi penuh), cairan elektrolitnya

mempunyai berat jenis 1,205 sampai dengan 1,215 gr/cm3. Arus pengisian selama

proses pengisian diusahakan tetap. Jika arus pengisian melebihi 0,5 x C ampere,

maka dapat merusakkan pekat akumulator, sebaliknya bila arus pengisian kurang

dari 0,1 x C ampere, maka proses pengisian membutuhkan waktu yang terlalu lama.

Artikel untuk Tranformator step up / step down

Gambar Tranformator/travo

Transformator atau transformer atau trafo adalah

komponenelektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf

yang lain. Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksielektromagnetik.

Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks

magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik

ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua

daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Jenis-Jenis Transformator

Step-Up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih

banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan.

Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik

tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam

transmisi jarak jauh.

 Step-Down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada

lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini

sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

Kerugian dalam transformator

1. Kerugian tembaga. Kerugian I2.R dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh

resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.

2. Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak

sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer

memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung

lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.

3. Kerugian kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang

terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat mempengaruhi

efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi

dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank

winding).

4. Kerugian histeresis. Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah.

Disebabkan karena inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks

magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat dikurangi dengan

menggunakan material inti reluktansi rendah.

5. Kerugian efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik,

arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini

memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan.

Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat

yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi

radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti

kawat biasa.

6. Kerugian arus eddy (arus olak). Kerugian yang disebabkan oleh GGL masukan

yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks

magnet yang membangkitkan GGL. Karena adanya fluks magnet yang

berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini

berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapisan.

Pemeriksaan Transformator

Untuk mengetahui sebuah trafo masih bagus atau sudah rusak adalah dengan

menggunakan AVO meter. Caranya posisikan AVO meter pada posisi Ohm meter,

lalu cek lilitan primernya harus terhubung. Demikian juga lilitan sekundernya juga

harus terhubung. Sedangkan antara lilitan primer dan skunder tidak boleh terhubung,

jika terhubung maka trafo tersebut konslet (kecuali untuk jenis trafo tertentu yang

memang didesain khusus untuk pemakaian tertentu). Begitu juga antara inti trafo

dan lilitan primer/skunder tidak boleh terhubung, jika terhubung maka trafo tersebut

akan mengalami kebocoran arus jika digunakan. Secara fisik trafo yang bagus adalah

trafo yang memiliki inti trafo yang rata dan rapat serta jika digunakan tidak bergetar,

sehingga efisiensi dayanya bagus. Dalam penggunaannya perhatikan baik2 tegangan

kerja trafo, tiap tep-nya biasanya ditulis tegangan kerjanya misalnya pada primernya

0V – 110V – 220V, untuk tegangan 220 volt gunakan tep 0V dan 220V, sedangkan

untuk tegangan 110 volt gunakan 0V dan 110V, jangan sampai salah atau trafo kita

bakal hangus! Dan pada skundernya misalnya 0V – 3V – 6V – 12V dsb, gunakan 0V

dan tegangan yang diperlukan. Ada juga jenis trafo yang menggunakan CT (Center

Tep) yang artinya adalah titik tengah. Contoh misalnya 12V – CT – 12V, artinya

jika kita gunakan tep CT dan 12V maka besarnya tegangan adalah 12 volt, tapi jika

kita gunakan 12V dan 12V besarnya tegangan adalah 24 volt.

Komponen-Komponen Transformator / Trafo

1. Inti Besi

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, magnetik yang

ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari

lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas

(sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus pusar atau arus eddy

(eddy current).

2. Kumparan Transformator

Kumparan transformator adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang

membentuk suatu kumparan atau gulungan. Kumparan tersebut terdiri dari

kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti

besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton,

pertinak dan lain-lain. Kumparan tersebut sebagai alat transformasi

tegangan dan arus.