PEMBAHASAN
Defenisi
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. Sistem PLTG menggunakan
prinsip siklus Brayton yang dibagi atas siklus terbuka dan siklus tertutup.
Pada siklus terbuka, fluida kerja adalah udara atmosfer dan pengeluaran panas
di atmosfer karena gas buang dari turbin dibuang ke atmosfer. 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
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 – 30000F. Gas hasil pembakaran yang merupakan energi termal dengan
temperature dan tekanan yang tinggi yang suhunya kira-kira 9000C .
Komponen utama:
1.Kompresor
2.Ruang Bakar
3.Turbin
Udara
atmosfir masuk ke dalam kompresor yang berfungsi mengisap dan menaikkan tekanan
udara sehingga temperaturnya akan naik. Udara yang bertekanan dan bertemperatur
tinggi masuk ke dalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar disemprotkan bahan
bakar ke dalam arus udara tersebut, sehingga terjadi proses pembakaran. Proses
pembakaran tersebut berlangsung pada tekanan konstan, sehingga ruang bakar
digunakan untuk menaikkan temperatur udara. Gas pembakaran yang bertemperatur
tinggi kemudian masuk ke dalam turbin gas dan menghasilkan kerja,
sebagian kerja tersebut digunakan untuk menggerakkan kompresor.
Pada
turbin gas dengan siklus tertutup, sejumlah fluida kerja tetap dipergunakan
terus menerus. Berbeda dengan pembangkit daya siklus terbuka, fluida kerja
melewati sebuah alat pemindah kalor yang mendinginkan fluida kerja tersebut
untuk mencapai suhu awal. Kompresor dan turbin dikopel, sehingga
kompresor dapat menerima daya langsung dari turbin.
Pada
saat dihidupkan, kompresor mula-mula dihidupkan dengan sebuah motor starter
yang terpisah, dan bila turbin telah mulai beroperasi, motor starter tersebut
diputus.
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 (pendingin)
Siklus Brayton Ideal
Hubungan antara perbandingan tekanan
dan perbandingan temperatur dalam kompresi atau ekspansi isentropik diberikan
oleh persamaan:
Gabungan Sistem Turbin Gas dan Uap
Gas
buang yang keluar dari turbin gas bertemperatur antara 400-700°C, oleh karena
itu masih dapat dimanfaatkan sebagai fluida pemanas pada ketel uap. Dengan
sistem gabungan ini, diharapkan dapat diperoleh efisiensi termal yang lebih
tinggi, yaitu gabungan antara sistem turbin gas dan sistem turbin uap.
Keunggulan
PLTG
1.Pemasangan lebih cepat.
2.Biaya modal lebih kecil.
4.Tingkat pemanasan dari dingin
sampai beban penuh sangat singkat.
5.Peralatan kontrol dan alat bantu
sangat minim dan sederhana.
Perbandingan
Contoh Soal:
Berapakah
besarnya daya berguna teoritis tanpa kerugian dari suatu siklus turbin gas bila
temperatur masuk turbin yang diijinkan maksimum 850°C dan perbandingan tekanan
kompresor sebesar 6. Berapa daya yang dihasilkan turbin teoritis bila laju
aliran masa yang mengalir 20 kg/s.
Diketahui : Cp=1.004 kJ/kgK
k = 1.4 untuk udara
T1= 15 °C
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 :
· Sistem Pelumas
· Sistem Bahan Bakar
· Sistem Pendingin
· Sistem Udara Kontrol
· Sistem Hidrolik
· Sistem Udara Tekan
· Sistem Udara Pengkabutan
Komponen
PLTG
A. Kompresor Utama
Kompresor utama adalah kompesor
aksial yang berguna untuk memasok udara bertekanan ke dalam ruang bakar yang
sesuai dengan kebutuhan. Kapasitas kompresor harus cukup besar karena pasokan
udara lebih (excess air) untuk turbin gas dapat mencapai 350 %. Disamping untuk
mendapatkan pembakaran yang sempurna, udara lebih ini digunakan untuk pendingin
dan menurunkan suhu gas hasil pembakaran.
B. Inlet Guide Vanes (IGV)
Pada kompresor berkapasitas besar,
diisi udara masuk kompresor, yaitu pada inlet guide vanes dipasang variabel
IGV, sedangkan pada kompresor berukuran kecil umumnya dipasang Fixed Guide
Vanes. Variabel IGV berfungsi untuk mengatur volume udara yang dikompresikan
sesuai dengan kebutuhan atau beban turbin. Pada saat Start Up, IGV juga
berfungsi untuk mengurangi surge. Pada saat stop dan selama start up, IGV
tertutup ( pada unit tertentu, posisi IGV 34-48% ), kemudian secara bertahap
membuka seiring dengan meningkatnya beban turbin. Pada beban turbin tertentu,
IGV terbuka penuh (83-92%). Selama stop normal IGV perlahan-lahan ditutup
bersamaan dengan turunnya beban, sedangkan pada stop emergency, IGV tertutup
bersamaan dengan tertutupnya katup bahan bakar.
C. Combustion Chamber
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: Fuel Nozzle, Combustion Liner, Transition Piece,
Igniter, Flame Detektor
D. Turbin Gas
Turbin Gas berfungsi untuk
membangkitkan energi mekanis dari sumber energi panas yang dihasilkan pada
proses pembakaran. Selanjutnya energi mekanis ini akan digunakan untuk memutar
generator listrik baik melalui perantaraan Load Gear atau tidak, sehingga
diperoleh energi listrik. Bagian-bagian utama Turbin Gas adalah: Sudu Tetap,
Sudu Jalan, Saluran Gas Buang, Saluran Udara Pendingin, Batalan, Auxiallary
Gear
E. Load Gear
Load Gear atau main Gear adalah roda
gigi penurun kecepatan putaran yang dipasang diantara poros Turbin Compressor
dengan poros Generator. Jaringan listrik di Indonesia. Memilii frekwensi 50 Hz,
sehngga putaran tertinggi generator adalah 3000 RPM, sedangkan putaran turbin
ada yang 4800 RPM atau lebih.
F. Alat Bantu
Pada saat muai start up, belum
tersedia udara untuk pembakaran. Udara pembakaran disuplai oleh kompresor
aksial, sedangkan kompresor aksial harus diputar oleh turbin yang pada saat
start up belum menghasilkan tenaga bahkan belum berputar. Oleh karenanya,
pada saat start up perlu ada tenaga penggerak lain yang dapat diperoleh dari :
Motor generator, Motor Listrik, Mesin Diesel
Kelebihan dan Kekurangan
PLTG
a. Kelebihan PLTG
1. Ringan
2. Waktu Start yang relatif singkat
3. Tidak memerlukan air pendingin
4. Masa pembangunan yang 1-2 tahun
5. Murah
6. Dapat ditempatkan disegala lokasi
7. Keandalan tinggi, karena alat
bantunya sedikit sehingga kemungkinan kerusakan juga kecil.
8. Bisa diremote (dikendalikan dari
jauh)
9. Memungkinkan dipasang secara
mobile
b. Kekurangan PLTG
kendala utama perkembangan
pembangkit ini di Indonesia adalah pada proses penyediaan bahan bakar gas itu
sendiri. Pemeriksaan BPK menemukan bahwa jumlah kebutuhan gas bumi untuk
sejumlah pembangkit PLN di Jawa dan Sumatera sebanyak 1.459 juta kaki kubik per
hari, sedangkan pasokan gas yang disediakan oleh para pemasok sebanyak 590 juta
kaki kubik per hari. Dengan demikian terjadi kekurangan pasokan gas sebanyak
869 juta kaki kubik per hari.
1. Efisiensi rendah, 25 –
32 %
2. Umurnya pendek.
3. Daya mampunya sangat
dipengaruhi oleh kondisi udara atmofer.
4. Biaya pemeliharaan
mahal, karena harga sudu-sudunya tinggi atau mahal
5. Kapasitas kecil,
maksimum sekitar 200 MW
6. Harga bahan bakar
tinggi, karena memerlukan bahan bakar kualitas tinggi
