< Previous210Pembangkitan Tenaga ListrikDalam operasi PLTN, bebannya sebaiknya konstan, karena perubahan beban PLTN memerlukan perub proses fissionydilakukan.Dari segi lingkungan, perlu perhatian khusus terhadap kebocoran reaktor nukliryang pancaran sinar radio aktif yang membahayakan keselamatan manusia. Selain itu, perlu pemikirantempatpembuangan limbah nuklir. Karena adanya bahaya terhadap lingkungan seperti tersebut di dalam perkembangannya banyak tuntutan di negara maju yang menghendakiagar PLTN ditutup.H.Unit Pembangkit KhususAda beberapa macam pemakai tenagalistrik yang sangattergantung/memerlukan pasokan dayayang kontinyu/andal. Suatuinterupsi pasokan daya akan merusak proses produksi, seperti halnya pada pengecoran baja, proses kimia, atau pemintalan.Demikian pulahalnya untuk gedung-gedung tertentu yang sering digunakanperistiwakenegaraan, sangat tidak dikehendaki terjadinya interupsi pasokan daya listrik.Untuk mendapatkan pasokan daya yang tinggi keandalannya, digunakan unit pembangkit khusus yang berupa:1.Uninterrupted Power Supply Electronic.GambarIII.53 menggambarkan rangkaian dariuninterrupted powersupply electronicyang mengambil daya dari jaringanumum (PLN).Kemudian digunakan untuk mengisi baterai aki melalui penyearah. Dari baterai aki, daya dialirkan melalui inverter yang mengubah arus searah Gambar III.52Reaktordengan Air Bertekanandan MendidihMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik211menjadi arus bolak-balik ke instalasi pemakaiyang memerlukankeandalan tinggi.2.No Break Diesel Generating Set.GambarIII.54 menggambarkan rangkaian dari no breakdiesel generating set.Dalam keadaan pasokan daya dari PLN normal, generator yang memasok pemakai diputar oleh motor sinkron yang mengambil daya dari jaringan PLN. Kalau pasokan daya dari jaringan PLN hilang, makakopling mekanis antara roda gila yang diputar motor sinkron dan mesin Diesel masuk sehingga mesin Diesel tersebut diputar oleh roda gila dan kemudian mesin diesel ini hidup, untuk selanjutnya memutar generator sinkron menggantikan fungsi motor sinkron pemutar generator sinkron.3.Short Break Diesel Generating Set.GambarIII.55 menggambarkan rangkaian darishort breakdieselgenerating set. Apabila pasokan daya dari PLN hilang, maka dalam waktu tertentu, unit pembangkit diesel ini di-start secara otomatis oleh baterai aki. Setelah putaran (frekuensi) dan tegangannya mencapai nilai nominal,saklar S berpindah posisinya dari PLN ke unit pembangkit diesel sehingga pemakai mendapat pasokan dari unitpembangkit Dieselbersangkutan. Proses ini membutuhkan interupsi pasokan daya kepemakai dalam waktu kurang dari satu menit (short break). Sewaktupasokan daya dari PLN normal kembali, saklar S sebaiknya dikembalikan ke posisi PLN secara manual sambil mematikan unit pembangkitdieselnya.Keterangan:B : Baterai aki; I : Inverter; pengubah arus searah menjadi bolak-balik; K : Keluaranberupa tegangan bolak-balik; M Masukan berupa pasokan teganganbolak-balik; P Penyearah.Gambar III.53Sirkuit Dasar Uninterupted Power Supply Masukan dari PLN212Pembangkitan Tenaga ListrikI.Pembangkit Listrik NonkonvensionalPembangkit listrik non-konvensional umumnya masih dalam tahap riset sehingga belum merupakan pusatlistrik. Khusus untuk pembangkit listrik tenaga surya, sudah banyak dibangun di tempat-tempat yang jauh dari jaringan PLN dengan memanfaatkan energi matahari. Pembangkit-pembangkit listrik nonkonvensional ini adalah:1.Pembangkit Listrik Tenaga Surya.Pada prinsipnya, pembangkit listrik tenaga surya terdiri dari sekelompok foto sel, sinar matahari menjadi gaya gerak listrik (GGL) untuk mengisi baterai aki (B). Dari baterai aki (B), energi listrik dialirkan ke pemakai. Pada waktu banyak sinar matahari (siang hari), baterai aki (B) diisi oleh fotosel.Tetapi pada saat malam hari, foto sel fidak menghasilkan energilistrik, maka energi listrik diambil dari baterai aki (B) tersebut.Gambar III.54 Skemadan Prinsip Kerja Short Break Diesel Generating SetGambar III.55Skemadan Prinsip Kerja Short Break SwitchMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik2132.Pembangkit Listrik Tenaga Angin.Energi angin diubah oleh baling-baling (turbin angin) menjadi energipemutar generator arus searah. Apabila tegangan generator cukup tinggi, relai tegangan akan menutupsaklar pengisi baterai aki sehingga baterai aki diisi oleh generator. Apabila angin berkurang dan agar tidak terjadi aliran daya balik dari baterai aki ke generator, maka relai daya balik akan membukasaklar tadi. Pasokan daya untuk pemakai diambil dari baterai aki.Sesungguhnya, tenaga angin ini termasuk tenaga surya secara tidak langsung karena baik angin lokal (misalnya angin darat dan angin laut) maupun angin planet terjadi akibat pemanasan ke bumi oleh matahari (secara langsung)yang selanjutnya menimbulkan perbedaan suhu diantara tempat di permukaan bumi ini.3.Fuel Cell (Sel Bahan Bakar)GambarIII.57 menunjukkan prinsipkerjafuel cell (sel bahan bakar). Sebagai bahan bakar adalah H2 dan 02yang masing-masingdimasukkan ke kutub negatif (anoda) dan kutub positif (katoda). Setiap kutub, sifatnya berpori (berlubang-lubang) dan di antara anoda dankatoda ini terdapatlarutan KOH. Larutan KOH menghasilkan ion negatif OH-pada kutub negatif anoda berpori dengan gas hidrogen H2, akan bereaksi menjadi H20 dan melepas elektron e sehingga anoda menjadielektronyang bermuatan negatif. Elektron-elektron ini kemudian mengalir ke beban dan sampai ke kutub positif katoda. Di katoda, elektron tersebut bertemu dengan oksigen 02 yang dimasukkan ke kutub positif katoda sehingga elektron bersama 02 dan H20 (dari larutan KOH) menghasilkan ion negatif OH-yang selanjutnya akan digunakan untuk menghasilkanelektron pada kutub negatif anoda seperti tersebut di atas.GambarIII.56Skema Unit Pembangkit Tenaga AnginBb : Baling-baling; Pr : Poros; B : Baterai Aki; K : Kopling Permanen; S : SakelarOtomatis; G : Generator214Pembangkitan Tenaga ListrikLarutan KOH tidak ikut bereaksi, larutan tersebut hanya menjadikatalisator penghasil ion OH-. Sebagai elektroda dapat digunakan logamnikel atau platina, sedangkan untuk larutan, selain KOH, bisa jugadigunakan larutan H2S04 atau larutan H3PO4. Fuel cell telah digunakan dalam kendaraan ruang angkasa dan sedang dalam pengembangan agar pemakaiannya dapat diperluas, dan diharapkan di masayang akandatang dapat digunakan secara komersial sebagai sumber energi.J.Bahan BakarBahan bakar yang digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik ada yangberbentuk padat, cair, maupun gas. Bahan bakar padat yangbanyakdigunakan adalah batubara. Untuk bahan bakar cair dan gas,pembangkitan tenaga listrik banyak menggunakan minyak bumi dan gas bumi.1.Bahan Bakar PadatDi Filipina,pernah direncanakan PLTU menggunakan kayu (danturunannya yang disebut juga biomassa) sebagai bahan bakar dengan harapan agar didapatsumber energi terbarukan (renewableenergi).Jenis kayu yang digunakan dalam bahasa Filipina disebut ipil-ipil, yakni sejenis kayu lamtoro. Untuk penyediaan bahan bakar kayu ini diperlukan lahanyang luas bagi penanaman kayu ipil-ipil ini untuk dapat memasokkayu bagi PLTU secara kontinudengan daya terpasang tertentu.Gambar III.57Prinsip Kerja Fuel CellMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik215Penggunaan kayu ini dapat juga dianggap sebagai energi surya tidak langsung karena kayu adalah hasil fotosintesisyang terjadi denganbantuan energi suryalangsung.Bahan bakar yang lain adalah sampah kota. Di negara-negara maju,sampah kota dijadikan bahan bakar PLTU, tetapi yang menjadi sasaran utama bukanlahpembangkitan listriknya, melainkan menyelesaikanmasalah sampah kota. Batubara berasal dari hutan (kayu) yang tertimbun dalam tanah, di mana makin tuaumumya, maka makin tinggi nilaikalorinya.Batubara pada dasarnya adalah Karbon (C) yangdidapat dari tambangdengan kualitas berbeda-beda, karena tercampur dengan bahan-bahanlainyang tergantung pada. kondisitambangnya.Hal-halyangmenentukan mutu batubara, antara lain adalah nilai kalorinya. Nilai kalori ini ada 2 macam, yaitu nilai atas (Ho) dan nilai bawah (Hu).Nilai atas kalori bahan bakar didapat dengan cara membakar bahan bakar tersebut sebanyak satu kilogram dan mengukur kalori yang didapat dengan menggunakan kalorimeter pada suhu 15oC sehingga uap air yangdidapat daripembakaran ini (hasilpembakaran) mengembun danmelepaskan kalori pengembunannya. Sedangkan nilai bawah kaloribahan bakar didapat dengan cara mengurangi nilai atasnya dengan kalori pengembunan yang dikandung. Pembakaran bahan bakar pada pembangkit listrik termal mengeluarkan gas buang pada suhu yang jauh di atas titik embun air, perhitungan neraca energi didasarkan pada nilai bawah kalori karena pada suhu gas buang setinggi itu air berada pada fase uap.Selain oleh nilai kalori yang dimilikinya, mutu batubara juga ditentukan olehkemurniannya. Batubara selalu ditempeli zat-zat lain, seperti airserta unsur H, 0, N, dan S. Tingkatkemurnian batu bara selainmenyangkutumumya, juga dipengaruhi oleh tambang asal tempat batu bara diambil. Tabel III.1 di bawah ini menunjukkan klasifikasi batubara secarasingkat.Bahan bakar padat seperti batubara dibakar dalam ruang bakar ketel uap PLTU untuk mendapatkan energi. Pembakaran itu sendiri sesungguhnyaadalah reaksi kimia dengan oksigen 02 yang ada dalam udara.Karena batubara tercampur dengan unsur-unsur H, 0, N, dan S, maka pada proses pembakaran batu timbul reaksi kimia antara unsur-unsurtersebut dengan oksigen yang ada di udara.216Pembangkitan Tenaga ListrikYang selanjutnya dengan H20 yang ada di udara dapat bereaksi menjadi bermacam-macamasam nitrat (HNOx).Kandungan(%)Nilai kalori Kcal/KgNo.Jenis batu baraCH0NSHoHu1.Lignite63,6-72,55,0-5,617,5-27,50,5-17,50,3-6,5202.Bituminus Coal73,95,515,01,44,2567153893.Open Burning-Coal77,0-85,05.2-5,47.2-11,91,2-2,10,7-5,75864-73425579-77034.Gas Coal82,3-87,85,2-5,34,6-8,01,4-1,60,8-1,569865.Fat Coal86,9-88.74,8-4,94,1-5,81,58-1,600,66-0,927168-76506901-73986.Forge Coal90,24,33,21.580.67769474637.Hard Coal90,7-90,93.8-4.02,5-2-71.50-1.740.84-1,307150-77636929-75228.Anthracite91,8-93.72.3-3,623-2.60.80-1.380,71-0.897183-76767061-7482Sumber: Djiteng Marsudi hal. 134Apabila batubaralignite adaunsur kandungan airnya melebihi 60% sedangkan padaenergidalam bentuk batubarayang banyakmengandung air dan abu, serta rendah nilai kalorinya lebih mahaldaripada mengangkut energi dalam bentuk listrik yang dihasilkan di dekat tambang bersangkutan.Selain hal tersebut di atas, penggunaan batubara dengan nilai kalori yangrelatif rendah memerlukan ketel uap yang lebih besar daripada apabila digunakan batubara dengan nilai kalori yang relatif tinggi karena jumlah kilogram batubara yang harus dibakar per satuan waktu menjadi lebih besar untuk mencapai daya bangkitan yang sama.Dalam menyediakan batubara untuk PLTU juga harus diperhatikan ada tidaknya unsuryangdapat merusak ketel uapyang terbawa olehbatubara seperti silika yang dapat menyebabkan korosi suhu tinggi. Di lain pihak, kandungan unsur S yangdapat menimbulkan asam sulfat (H2SO4) sesuai reaksi (3.9) pada bagian PLTUyangsuhunya relatif dingin (di bawah 180oC), yaitu di pemanas udara, bisa mengembun dan menimbulkan korosi suhu rendah.Dalam penyediaan batubara untuk PLTU juga harus diperhatikan tingkat kekerasan batubara.Hal ini berkaitan degan kekuatan mesin gilingpembuat serbuk batubara dari PLTU bersangkutan.Unsur-unsur tersebut di atas dapat terbakar, bereaksi dengan 02 yangmenghasilkan energi panas. Tetapi ada juga zat-zatyang tidak bisaTabel III.1.Klasifikasi serta data batubaraMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik217terbakar, seperti air dan abuyang dikandung batubara. Karena hasil pembakaran batubara menimbulkan gas-gas ikutanyangmembuatpencemaran, makadikembangkan berbagai teknik untuk mengurangi pencemaran. Salah satu cara untuk mengurangi pencemaran oleh gas buang hasil pembakaran batubara ialah dengan menggunakan fluedizedbed combustion, di mana batu bara dialirkan bersarna air pencuci ruang bakar.2.Bahan Bakar CairBahan bakar cair dan gas adalah persenyawaan hidrokarbon, artinya molekulnya terdiri dari atom-atom C-H. Mengenai bentuknya (cair atau gas) disebabkan karena suhu pengembunannya yang berbeda. Bahan cair, suhu pengembunannya ada di atas suhu ruangan (ambienttemperature), sedangkan bahan bakar gas mempunyai suhupengembunan di bawah suhu ruangan.Bahan bakar cair yang banyak digunakan adalah minyak bumi, dan biasa disebut bahan bakar minyak (BBM),yang didapat dari tambang darat maupuntambang lepas pantaidalam bentuk minyak mentah (crude oil).Minyakbumi ini berasal dari binatang-binatang laut yang tertimbun dalamtanah selama berjuta-juta tahun. Oleh karena itu, minyak bumi selalu didapat di dataran rendah dekat pantai yang diduga dulunya adalah lautatau di lepas pantai.Minyak mentahyangdidapat dari tambang,kemudian diolahdalam kilang minyak. Dalam kilang minyak, minyak mentah ini didestilasi sehingga produk dari kilang ada yang berupa minyak hasil destilasi dan minyak sisa destilasi (residu). Minyak hasil destilasi sifatnya ringan, sedangkan yang hasil residu berat. Tabel III.2 menggambarkan data teknis utama dari BBM.Kandungan(%)Nilai Kalor (Kcal/Kg)Jenis BBMBeratJenisCH0NSHoHuEkstraRingan0,84085,913,00,40,40,710.88010.200Ringan0,88085,512,50,80,81,210.70010.050Medium0,92085,311,60,60,62,510.359.725Berat0,977084,011,00,390,393,510.2009.600EkstraBerat-------9.200Ter (Coal Tar)1,02-1,1089,86,51,71,20,89.3009.000Sumber: Djiteng Marsudi, hal. 136TabelIII.2. Data Teknis Bahan Bakar Minyak218Pembangkitan Tenaga ListrikDi Indonesia, BBM yang disediakan oleh PERTAMINAyang tergolongekstra ringan adalah bensin, yang tergolong ringan adalah solar (High Speed DieseLIHSD), yang tergolong medium adalah Intermediate dieselOil/IDO dan kerosin (minyak tanah), yang tergolong berat adalah marinefuel oilLIMFO, dan yang tergolong ekstra berat adalah parafin (wax).Bahan bakar minyak terdiri dari beberapa persenyawaan hidrokarbon.PersenyawaanHidrokarbonyang terdapatdalam BBMterdiri dari 3kelompok:a.Aliphaticsb.Naphthenes (Cydanes)c.AromaticsTabelIII.3 menggambarkan susunan atom pada molekul aliphatics, ada yang jenuh dengan atom hidrogen dan ada yang tidak jenuh. Tergantung kepada tingkat kejenuhan ini, kelompok aliphatics dibagi atas sub-kelompok:a.Parafin atau alkanes dengan rumus CH2n+2b.Olefin (alkenes) dengan rumus CH2,-2c.Acetylenes dengan rumus C112n-2Sub-kelompok parafin adalah jenuh dengan atom H. Atom H di sinimempunyai ikatan tunggal (singlebonded). Bentuk yang paling sederhana dari sub-kelompok parafin adalah methane dengan rumus C114yangberbentuk gas karena titik didihnya = -1640C.Sub-kelompok olefin tidak jenuh dengan atom H. Susunan atomnya berbentuk rantai terbuka, tetapi ikatannya merupakan ikatan ganda(double bond) antara dua atom C. Bentuk yangpaling sederhana dari sub-kelompok ini adalah ethylene dengan rumus CA Yang berbentuk gas karena titik didihnya = -1030C.Sub-kelompokacetylenes juga tidak jenuh dengan atom H. Susunan atomnya berbentuk rantai terbuka dengan ikatan rangkap tiga (triplebond) antara dua atom C. Bentukyang paling sederhana dari sub-kelompok ini adalah acetylene dengan rumus C2H2 berbentuk gas karena titik didihnya = -82,50C.Kestabilan termis dari kelompok aliphaticsmenjadi lebih tinggi apabila rantai molekulnya lebih pendek.Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik219Kelompok Naphthenes mempunyai molekul dengan susunan atomberbentuk rantai tertutup (ring). Apabila Rantai tertutup ini hanyamengandung ikatan tunggal,hidrokarbon ini disebutcyclicsaturatedhidrokarbon dengan rumus umum CA.yang mempunyai satu ikatan ganda disebut cyclictidak jenuh CnH2.-21yang mempunyi dua ikatan ganda disebut cyclic tidak jenuh C.Fl2n-4, dan seterusnya. Bahan bakar minyak (BBM) dari kelompokNapthanes bisa mengandung CycloPentane C5HIO dan Cyclohexance C6H12. Molekul Cyclo Pentane dengan buah atom C dapat mengikat 10 atom H apabila hanya ada ikatan tunggal antar atom C yaitu C5HIO, tetapi bila ada ikatan ganda antara atom C, maka hanya 8 atom Hyang dapat diikat menjadiC5H8. Hal inidigambarkan oleh Gambar III.58.Molekulyang mempunyai ikatan atom berupa rantai tertutup (ring) secara kimia lebih stabil dibandingkan gas yang strukturnya rantai terbuka. Olehkarena itu, kelompok naphthenes lebih stabil dibanding kelompok parafin. Pada perubahan suhu, susunan kimianya tidak mudah berubah.Kelompok aromatics mempunyai susunan molekul berupa rantai tertutup (ring), tetapi lain daripada kelompokthenes, kelompok aromatics ini mengandung ikatan ganda antara atom-atom C-nya.Molekul dengan struktur atom berbentuk rantai tertutup (ring) dengan inti molekul benzene secara termal Iebih stabil daripadayang strukturatomnya berbentukring sederhana (uaphthenics). Oleh karena itu, AB CSumber Djiteng Marsudi, hal. 137Gambar III.58A. Struktur molekul cyclopentane C5HIO.Gambar III.58B. Struktur molekul cyclopentene C5H8. Gambar III.58C. Struktur molekul, benzene C6H6.Next >