< Previous220Pembangkitan Tenaga Listrikpenyalaanhidrokarbon aromatic memerlukan suhuyanglebih tinggidalam ruang bakar dibanding dengan penyalaan hidrokarbonaliphatic.Di sampinghidrokarbonyang normal, ada jugahidrokarbonyangmempunyai cabang berupa rantai dari tai terbuka (isomer) dan cabang berupa rantai dari ring.Contoh darihidrokarbon dengan struktur rantai ukayang bercabang adalah isooctane C5H18yang mempunyai kelompok methyl (CH3).Molekul isooctane secara termal lebih stabil daripada molekul dengan struktur atom berupa rantai terbuka, isooctane normal C8H18+ Contoh dari hidrokarbon dengan cabang struktur ring adalah toluena, yaitu sebuah ionhidrogen yang diganti oleh kelompok methyl CH3+ Molekul toluena secaratermal lebih stabil daripada, molekul benzene.Tabel III.3 menggambarkan komposisi BBM Diesel yang diproduksi di Soviet.Sumber Djiteng Marsudi, hal. 137Gambar III.59.Isooctane C8H18 dengan cabang methyl CH3+Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik221Sumber Djiteng Marsudi, hal. 137Gambar III.60Struktur molekul toluene di mana salah satu atom H diganti dengan rantai methyl CH3+Waktuyang diperlukan untuk membakar habis BBM dieseldalam ruang bakar silinder mesin diesel N cepat bagi BBM yang mempunyai berat molekuljuga berat jenisnya) kecil dibanding denganyang mempunyaiberat molekul besar. Oleh sebab itu, untuk mesindiesel putaran tinggi diperlukan BBM yang lebih ringan daripada untuk mesin diesel dengan putaran rendah.Pembakaran BBM dalam silinder mesindiesel terjadi karena adapenyalaan sendiri (self ignition) BBM yang disemprotkan ke dalam ruang silinderyang berisi udara mampat bersuhu tinggi. Suhu penyalaan sendiriini, ialah suhu minimum yangdapat menyalakan suatu BBM. Suhu ini harus tercapai sewaktu lang kompresi mesin diesel mendekati titik mata atas saat BBM disemprotkan ke dalamsilinder.BBMyang akandibakardalam silinder mesindiesel perlu disaringterlebih dahulu agar tidak menyumbat pengabut dan juga tidak membawa zat-zatyang tidak dapat terbakar, yang akan menimbulkan kerak dalam silinder.Kerak berupa endapan karbon disebabkan karena pembakaranyang tidak sempurna terhadap karbon ini.222Pembangkitan Tenaga ListrikSumber Djiteng Marsudi, hal. 138Kandungan Hidrokarbon (%)Minyak MentahAromatisNephthaneMethaneBasis KimiaMinyak Solar (Destilasi)1.Minyak Mentah dari Dossor12,462,125,5Methane-Nephthane2.Minyak Parafin dari Grozny13,547,638,9Methane-Nephthane3.Minyak Ringan dari Bibi Eibat27,458.2114,4Aromatic-NephthaneSumber Djiteng Marsudi, hal. 1383.Bahan Bakar GasBahan bakar gas (1313G) yangdigunakan untuk pembangkitan tenaga listrik umumnya gas bumi, yaitu gas yangdidapat dari dalambumiyangberasal dari kantong gas yanghanya berisi gas yangdalam bahasa Inggris disebut natural gas, atau dari kantong gas yang ada di atas kantong minyak yangdalam bahasa Inggris disebut petroleum gas (lihat GambarIII.61 A dan Gambar III.61 B).Tabel III.3 Struktur molekulhydrocarbon aliphaticTabel III.4.Komposisi BBM Diesel Produk Soviet (Menurut Tolstov)Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik223Bahan bakar cair dan bahan bakar gas adalah sama-samapersenyawaanhidrokarbon. Hanya saja gasdalam keadaan normalartinya pada sulm dan tekanan udara bebas berada dalam fase gas karena titik didihnya (yangjuga titik embunnya) berada jauh di bawah O0C.Agar dapat dengan mudah diangkut dalam jarak yangjauh, ada gas yangdicairkan dalam bejana bertekanan finggi seperti liquefied natural gas(LNG) dan elpiji (liquefied petroleum gas /LPG). Gas elpiji dalam tabung banyak digunakan sebagai bahan bakar keperluan rumah tangga diIndonesia. Gas LNG dari Indonesia diekspor, antara lain ke Jepang di mana di Jepang digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik.Di Indonesia, pusat-pusat listrikyang menggunakanBBG umumnyadipasok melalui pipa. Pipa pemasok gas adalah milik perusahaan gas atau milik PERTAMINA. Instalasi pipa pemasok gas harus dilengkapi dengan pengatur tekanan, katup penyetop pasokan, pengukurpemakaian gas, saringan serta penangkap air dan kotoran. Pasokan gas bagi pusat listrik, misalnya bagi PLTU dan PUG, tekanannya sedikitmungkin harus konstan agar tidak menyebabkan nyala gas (lidah api gas) dalam ruang bakar tergangguyang selanjutnya dapat menimbulkangangguan penyediaan tenaga listrik.Berbeda dengan pada pemakaian bahan bakar padat dan bahan bakar cair, pada pemakaian bahan bakar gas, tidak ada tempat penimbunan. Tetapi pada pemakaian gas, bahaya terjadinya kebakaran paling besar. Hal ini disebabkan oleh kebocoran gas tidak terlihat oleh mata.Pemakaian bahan bakar gas umumnya dinyatakan dalamstandardcubiefoot (SCF), di mana yang dimaksud dengan standard di sini adalah dalam keadaan suhu 60T (Fahrenheit) dan tekanan 30 inci air raksa (Hg). Dalam pembangkitan tenaga listrik, sering digunakan besaran MMSCF, yaitu juta standard cubic foot. Karena keadaan di lapangan seringkalitidak sama dengan keadaan standard tersebut di atas, maka diperlukan rumus untuk mengkonversikan keadaan lapangan ke keadaan standard:pm- pn x 520 x Vm (3-4)30tm + 460Keterangan:Vm=volume gas pada tekanan pm dan suhu tm [cubic foot = ft3]pm=tekanan absolut gas pada alat pengukur [inci Hg]pn=tekanan uap air yang diambil dari tabel standar tekanan uap [inci Hg]tm.=suhu gas pada alat ukur [Fahrenheit]224Pembangkitan Tenaga ListrikNilai pn bisa didapat dari Tabel III.5 yang menggambarkan sifat termodinamika dari uap. Tabel III.5Hubungan Tekanan Uap dengan SuhuSuhu (derajat F)Tekanan(inch Hg)Keterangan400,2478450,3004500,3626550,4359600,5218650.6222700,7392750,8750801,0321851,2133901,4215951,66001001,93251052,24291102,59551.Hubungan antara derajat Fahrenheit dan derajatCelcius: °C = (°F-32)x5/92.1inch = 2,54cm Hg3.30inci Hg praktis = 76inch Hg, yaitu tekananudara (barometer) di tepi pantai.Gambar III.61 AKantong Gas Berisi Gas Saja (Natural Gas)Gambar III.61 B Kantong Gas Berada diatas Kantong Minyak (Petroleum Gas)Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik225Komposisidalam % volume Kcal/kgAsalDensiTyKg/m3COH2 CH4C2H6C2H8C2H4 H2SCO2N2Ho HuCalifomia (USA)0,850--86,87.24.30,5-10.9009.860Texas (USA)0,775--89,82,3-a,27,78.9308.030Jerman (Bentheim)0,754--93.20.6--6,28.9608.060Austria0,751--0,794.71.80,2--1,29.3808.440Mali (Cortemaggiore)0,766--94,71,80.2--1,41,29.3808.440Perancis (Lacq. Raw)1,034--69,523.21.42-15,309.60-8.7407.900Perancis (Lacq. Pure)0,746--95,93,20.5---0,49.7808.800Sahara (Hassi WWI)0,928--81,36,82,3--0,54,811.0409.990USSR (Saratow)0,772--93,12,51,5--0,62,39.6408.680Sumber Djiteng Marsudi, hal. 143Dari uraian di atas, terlihat bahwa kebutuhan oksigenO2 untukpembakaran gas alam tergantung pada komposisinya. Seperti halnya pada bahan bakar minyak, komponen terbesar pada gas alam seperti terlihat pada Tabel III.6 adalah CH4 (methane) dan gas ini akan terbakar.Dibandingkan dengan batubara dan bahan bakar minyak, sebagai bahan bakar, gas alam relatif lebih bersih karena tidak membawa banyak unsur yang berasal dari dalam tanahyang dapat merusak alat-alat unitpembangkit, seperti silika, belerang, vanadium, kalium, dan natrium. Oleh karena. itu, unit pembangkit termal yang memakai gas bisa mempunyaiselang waktu pemeliharaan yang lebih lama dibanding apabila memakai batubara atau memakai BBM.K.TurbinCross FlowTurbincrossflow adalah turbin airyang akhir-akhir ini dikembangkan untuk tinggi terjun antara 3-10 meter dengan debit air yang besarnya mencapai 30 m3/detik. Konstruksi turbin ini digambarkan oleh Gambar III.63 dan tampak bahwa roda air turbin crossflowpanjangyang berfungsimenangkap airyang tedun dari sungai.panjangnya roda air initergantung pada banyak sedikitnya air yang akan ditangkap.Dengan konstruksi yangpanjang ini, maka bangunan sipil pengarah air menjadi sederhana, tetapi pengaturan daya sulit dilakukan. Oleh karena Tabel III.6. Komposisi Gas Alam dari Berbagai Tempat226Pembangkitan Tenaga Listrikitu, turbin ini hanya baik untuk beban konstan, misalnya menggerakkan generator asinkron dan paralel dengan sistem besar.Dayayang dihasilkan turbin cross flow terbesar baru berkisar di sekitar 400 M, cocok untuk listrik pedesaan karena konstruksinya yang relatifsederhana.L.Perlindungan Katodik (Cathodic Protection)Masalah perlindungan katodik terutama timbul pada instalasi PLTU, yaitu di kondensor, di pipa masuk air pendingin (water intake) dan di dermagatempat membongkar bahan bakar. Perlindungan katodik ini diperlukan untuk mencegah efek elektrolisis yang terjadi yang bisa menyebabkan bagian-bagian instalasi menjadi keropos. Efek elektrolisis ini terjadikarena adanya zat yang dalam hal ini air (pendingin)yang menempel pada bagianbagian instalasi dengan suhu yang berbeda sehingga timbul beda potensial antara bagian-bagian instalasiyang selanjutnyamenimbulkan arus listrik.GambarIII.64 menggambarkan efek elektrolisisyang timbul dalamsebuah kondensor PLTU. Air pendinginyang keluar dari kondensormempunyai suhu t2yang lebih tinggi daripada suhu air pendingin yangmasuk kondensor, yaitu t1. Dinding kondensor yang kanan, yaitu bagian yang terkena air yang bersuhu t2 akan lebih banyak melepas elektronbebasnya daripada dinding kiri yang bersentuhan dengan. air masuk yang bersuhu t1. Akibatnya, dinding kanan mempunyai potensial listrik yanglebih positif daripada dinding kiri. Selanjutnya arus listrik akan mengalir dari dinding kanan ke dinding kirimelalui dinding atas dan bawah kondensor. Di dalam air (pendingin) yangada dalam kondensor, arus listrik mengalir dari kiri ke kanan. Hal ini menyebabkan ionion Fe+ mengalir dari dinding kiri ke dinding kanan. sehingga timbul efek elektrolisis. Ion-ionFe+ ini sebagian adayangmengalir dan menempel pada pipa-pipa kondensoryang terbuat dari tembaga, karena tembaga lebih banyak melepas elektron bebas ke dalam air daripada besi sehingga potensial listriknya menjadi lebih positif daripada besi.Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik227Efek elektrolisis tersebut di atas lama kelamaan menyebabkanmenipisnya dinding kiri dan menebalnya dinding kanan. Begitu pula pipa-pipa tembaga akan menebal karena ditempeli besi yang berasal dari aliran ionion Fe+.Penipisan dinding kiridari kondensor lama kelamaan dapat merusakdinding tersebut karena menjadi keropos. Di lain pihak,penebalan/pelapisan pipa-pipa kondensoryang terbuat dari tembaga dengan besi akan mengurangi daya hantar panasnya karena besimempunyai daya hantar yang lebih rendah daripada tembaga. Hal ini selanjutnya akan menurunkan kapasitas pendinginan dari kondensortersebut.GambarIII.62Turbin Cross Flow Buatan ToshibaGambarIII.63Aliran Air Pendingin dan Uap Dalam Kondensor PLTU228Pembangkitan Tenaga ListrikUntuk mencegah terjadinya efek elektrolisis yang tidak menguntungkan seperti tersebut di atas, maka dipasang rangkaian listrik perlindungan katodik seperti ditunjukkan oleh Gambar III.64.Prinsip keda rangkaian ini adalah menyuntikkan arus listrik searah yangarahnya berlawanan dengan arah arus listrik yang menyebabkan timbul efek elektrolisis. Rangkaian ini menggunakan pelat pelindung katodik yang dikorbankan karena akan terimakan dalam proses elektrolisa yangterjadi. Jika pelat pelindung katodik ini habis terelektrolisis, pelat ini dapat diganti dengan yang baru.Selain gaya gerak listrik (GGL)yang timbul antara dinding kanan dan kiri dalam kondensor seperti uraian tersebut di atas, masih ada gaya gerak listrik lain yang terjadi, yaitu GGLkontak antara pipa tembaga dengan dinding besi tempat pipa tembaga tersebut dipasang. GGL kontak ini lebih besar di sebelah kanan daripada di sebelah kiri, karena suhu di sebelah kanan (t2) lebih besar dari pada suhu di sebelah kiri (t1).GGIkontak ini akan menimbulkan arus listrik yang bersirkulasi dari ujung pipa tembaga kanan ke dinding besi kanan tempat pipa ini dipasang, kedinding besi atas dan bawah, ke dinding kiri tempat pipa tembaga ini dipasang, ke ujung pipa tembaga di tempat di mana dipasang, yaitu di dinding kiri terus melalui pipa tembaga kembali ke ujung kanan dari pipa tembaga tempat di mana menempel pada dinding besi.Gambar III.64 Pelindung Katodik pada Instalasi Air PendinginMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik229Persoalan proteksi katodik juga timbul pada instalasipemasukan airpendingin(water intaketempat pembongkaran bahan bakar.Pada pipa yangpanjang dan ditanam dalam tanah serta mengalirkan air masalah efek elektrolisis seperti tersebut diatasbisa juga tejadi,mengingat suhu dan situasi kimia di sepanjangpipa tidak sama sehingga bisa timbul beda potensial listrik antara bagian-bagian pipa.P adalah pelat pelindung katodik. Suhu t2 > t1 dapat terjadi apabila aliran air pendingin atau karena posisi tiangyang berbeda terhadap sinarmatahari.M.Pemadam KebakaranBahaya kebakaran pada pusat-pusat listrik termis relatif besar, karena adanya bahan bakar dalam jumlah besaryang mudah terbakar.Kebakaran pada dasarnya adalah suatu reaksi kimia dengan oksigen(O2).Kebakaran hanya bisa terjadi kalau:1.Ada bahan yang bisa terbakar (fuel)2.Tercapai suhu yang cukup tinggi, yaitu suhu titik nyala dari bahan yang akan terbakar (ignition source).3.Ada oksigen yang cukup untuk terjadinya kebakaran (oxygen).Untuk mencegah terjadinya kebakaran, maka tiga unsur tersebut di atas (yang sering disebut "segitiga bahaya" (hazard triangel) harus dicegah agar tidak timbul secara bersamaan.Apabila sampai terjadi kebakaran, maka alat pemadam kebakaranumumnya berfungsi menghilangkan unsur b dan unsur c. Menghilangkan unsurb, yaitu suhu yang tinggi, dilakukan dengan cara menyemprotkan air.Sedangkan untuk menghilangkan oksigen, dapat dilakukan dengan cara, menyemprotkan serbuk kimia yang akan mengisolir (mengurung) api terhadap oksigen, atau dapat juga dilakukan dengan menyemprotkan gas CO2 untuk mengusir oksigen yang bertemu dengan api.Pada pusat-pusat listrik, umunmya dipasang instalasi pemadamkebakaran yang akan menyemprotkan air atau menyemprotkan gas CO2+Next >