PAPER TEKNIK TENAGA LISTRIK

“PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS (PLTG)”Dosen : Drs. Ta’ali, M.T

Disusun Oleh :

AL ANHAR HARDIANTO

NIM. 1203144

TEKNIK PERTAMBANGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2014

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat

rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan paper dengan

pokok bahasan "Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)” sesuai waktu

yang ditentukan. Paper ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah

teknik tenaga listrik.

Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada dosen pengajar

yang telah mengarahkan materi kepada penulis. Dan terima kasih kepada

pihak-pihak yang tulisannya penulis kutip dalam pembahasan paper ini.

Penulis juga menyadari bahwa dalam proses penulisan, paper ini

masih belum sempurna baik materi maupun tulisannya. Oleh karena itu,

penulis mohon kritik dan saran yang sifatnya membangun dalam

penyempurnaan paper ini.

Akhir kata, penulis berharap semoga paper ini dapat bermanfaat

bagi pembaca dan komponen yang terkait dalam kependidikan untuk

kemajuan ilmu pengetahuan.

Padang, Oktober 2014

Penulis

i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................................iDAFTAR ISI................................................................................................ ii

A. Pendahuluan ...................................................................................... 1

B. Peralatan Utama ............................................................................... 2-6

C. Prinsip Kerja PLTG ............................................................................ 6-8

D. Kelemahan PLTG ................................................................................ 9

D. Kelebihan PLTG ................................................................................. 10

F. Kesimpulan......................................................................................... 11

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................. 12

1

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS (PLTG) OLEH : AL ANHAR HARDIANTO

A. PENDAHULUANIndonesia merupakan negara yang kaya akan potensi sumber

daya alam, baik itu sumber daya terbarukan (renewable resources)

maupun sumber daya tidak terbarukan (unrenewable resources).

Seiring dengan meningkatnya kegiatan ekonomi masyarakat,

kebutuhan akan sumber energi juga mengalami peningkatan yang

signifikan setiap tahunnya. Oleh karena itu, upaya optimalisasi

pemanfaatan sumber daya alam sebagai bahan baku dalam suatu

proses pembangkitan energi terus dilakukan. Salah satunya adalah

dengan memanfaatkan gas bumi.

Gas Bumi adalah hasil proses alami berupa hidrokarbon yang

dalam kondisi tekanan dan temperatur atmosfer berupa fasa gas yang

diperoleh dari proses penambangan Minyak dan Gas Burni. Menurut

peraturan menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 3 Tahun 2010,

gas bumi merupakan sumber daya alam yang tak terbarukan sehingga

perlu diatur pemanfaatannya secara berkesinambungan untuk sebesar-

besarnya kemakmuran rakyat dan berorientasi pada asas kemanfaatan

yang implementasi kebijakannya ditujukan untuk mendukung

ketahanan dan kemandirian energi nasional.

Salah satu pemanfaatan gas bumi adalah sebagai bahan bakar

dalam suatu pembangkit tenaga listrik, yaitu Pembangkit Listrik Tenaga

Gas (PLTG). PLTG bekerja dengan memanfaatkan panas yang

dihasilkan dari pembakaran menjadi energi mekanis yang dikonversi

menjadi energi listrik.

Dalam menghasilkan energi listrik, PLTG didukung oleh

beberapa komponen alat utama, yaitu air inlet section,kompresor

(compressor), ruang bakar (combuster), turbin dan generator.

2

B. PERALATAN UTAMADibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya, turbin gas

merupakan pembangkit yang cukup sederhana yang terdiri atas lima

komponen utama yaitu:

1. Air Inlet SectionBagian komponen ini berfungsi untuk menyaring kotoran dan

debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor.

Bagian ini terdiri dari:

a. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana

didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.

b. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau

partikel yang terbawa bersama udara masuk.

c. Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang

pada inlet house.

d. Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada

bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini

masuk ke dalam kompresor aksial.

e. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada

saat memasuki ruang kompresor.

f. Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai

pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang

diperlukan.

2. KompresorKompresor adalah alat yang digunakan untuk

mengkompresikan udara dengan jumlah yang besar untuk keperluan

pembakaran, pendinginan dan lain-lain. Untuk melakukan proses

kompresi, kompresor memerlukan tenaga yang sangat besar.

Tenaga untuk memutar kompresor ¾ dari gaya yang dihasilkan oleh

turbin. Karena pembebanan pada PLTG bervariasi maka jumlah

udara yang masuk melalui filter diatur oleh Inlet Guide Vanes (IGV).

3

Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow

compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal

dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat

terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan

tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial

flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu:

a. Compressor Rotor AssemblyMerupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar

pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang

mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17

kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian

ini tersusun dari wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang

disusun kosentris di sekeliling sumbu rotor.

b. Compressor StatorMerupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:

1) Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan

udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet

guide vane.

2) Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya

terdapat empat stage kompresor blade.

3) Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat

compressor blade tingkat 5-10.

4) Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi

sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi. Pada

bagian ini terdapat compressor blade tingkat 11 sampai 17.

3. Ruang Bakar (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

4

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:

a. Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya

pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan

bakar yang masuk.

b. Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang

berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.

c. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke

dalam combustion liner.

d. Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke

dalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan

udara dapat terbakar.

e. Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk

aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-

sudu turbin gas.

f. Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada

semua combustion chamber.

g. Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi

proses pembakaran yang terjadi.

Gambar 1. Combustion Chamber

5

4. TurbinTurbin merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik

menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak

kompresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang

dihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar kompresornya

sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan. Sistem

turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama,

yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin, yang disusun menjadi

sistem yang kompak.

Gambar 2. Turbin

Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :

a. Turbin Rotor Case

b. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas

ke first stage turbine wheel.

c. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan

energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi

energi mekanik berupa putaran rotor.

d. Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur

aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan

diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbine wheel.

e. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi

kinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk

menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.

6

5. GeneratorGenerator adalah alat untuk mengubah energi mekanik

menjadi energi listrik. Generator menghasilkan energi listrik dengan

digerakkan atau diputar oleh suatu penggerak mula (prime mover)

yang dapat berupa turbin gas (PLTG), turbin uap Pembangkit Listrik

Tenaga Uap (PLTU), mesin diesel Pembangkit Listrik tenaga Diesel

(PLTD), dan lain-lain. Generator mengkonversi energi mekanik

menjadi energi listrik yang kemudian dapat dipergunakan untuk

melayani kebutuhan rumah tangga, industri dan lain-lain.

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi

listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan

induksi elektromagnetik.

Dalam instalasi yang dijaga oleh operator seperti Pusat Listrik

dan gardu induk ada gangguan yang tidak atau belum dilihat oleh

relai, tapi dilihat oleh operator yang kemudian berinisiatif men-trip-

kan atau membuka Pemutus Tenaga (PMT)/ circuit breaker (CB)

demi keselamatan instalasi, maka dalam hal ini operator bertindak

sebagai relai.

C. PRINSIP KERJA PLTGTurbin gas bekerja atas dasar siklus Brayton yang merupakan

suatu standar siklus udara. Menurut Supari (2009), prinsip kerja PLTG

dapat dijelaskan dalam prosedur berikut:

1. Pemampatan (compression) udara dihisap dan dimampatkan. Udara

masuk ke kompresor untuk dinaikkan tekanannya menjadi kira-kira

13 kg/cm2, kemudian udara tersebut dialirkan ke ruang bakar.

2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam

ruang bakar dengan udara kemudian dibakar. Karena PLTG

menggunakan gas sebagai bahan bakarnya, maka dalam ruang

7

pembakaran gas dapat langsung dicampur dengan udara untuk

dibakar. Prosedur akan berbeda jika menggunakan bahan bakar

minyak (BBM), karena BBM ini harus dijadikan kabut terlebih dahulu

kemudian baru dicampur dengan udara untuk dibakar. Proses

pembakaran dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu tinggi

sampai kira-kira 1.3000C dengan tekanan 13 kg/cm2.

3. Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin untuk

disemprotkan kepada sudu-sudu turbin sehingga energi (enthalpy)

gas ini dikonversikan menjadi energi mekanik dalam turbin

penggerak generator (dan kompresor udara) dan akhirnya generator

menghasilkan tenaga listrik.

Gambar 3. Prinsip Kerja PLTG (Supari, 2008)

8

9

D. KELEMAHAN PLTGPembangkit listrik tenaga gas memiliki beberapa kelemahan

dalam hal pengoperasian, sebagai berikut:

1. Suhu penggunaan gas hasil pembakaran dengan suhu sekitar

1.3000C memberi resiko korosi suhu tinggi, yaitu bereaksinya logam

kalium, vanadium dan natrium. Oleh karena itu bahan bakar gas

yang tidak memenuhi standar dapat memicu korosi suhu tinggi.

2. Dari segi pemeliharaan, unit PLTG mempunyai selang waktu

pemeliharaan (time between overhaul) yang pendek, yaitu sekitar

4.000 - 5.000 jam operasi. Makin sering unit mengalami start-stop,

makin pendek selang waktu pemeliharaannya. Walaupun jam

operasi unit belum mencapai 4.000 jam, tetapi jika jumlah startnya

telah mencapai 300 kali, maka unit PLTG tersebut harus mengalami

pemeriksaan (inspeksi) dan pemeliharaan.

3. Proses start-stop akan mempercepat proses kerusakan (keretakan)

ini, karena proses start-stop menyebabkan proses pemuaian dan

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

suhunya sama dengan suhu ruangan (sekitar 300C sedangkan

sewaktu operasi, akibat terkena gas hasil pernbakaran dengan suhu

sekitar 1.3000C.

4. Dari segi efisiensi pemakaian bahan bakar, unit PLTG tergolong unit

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

10

E. KELEBIHAN PLTGMeskipun memiliki berbagai kekurangan, pembangkit listrik

tenaga gas juga memiliki beberapa kelebihan, antara lain:

1. Instrumen dan komponen utama PLTG merupakan rangkaian sistem

kerja yang sederhana.

2. Satu unit pembangkit listrik tenaga gas tidak memakan tempat

produksi yang terlalu luas, karena sistem kerja dan komponen alat

yang digunakan merupakan sistem dan komponen yang sederhana.

3. Proses pembangunan relatif lebih cepat daripada unit pembangkit

lain. Sebagai contohnya, pembangkit listrik tenaga panas bumi

memerlukan proses pembangunan infrastruktur dan tahapan

eksplorasi yang lama dan kompleks karena harus memperhatikan

aspek dan variabilitas yang banyak.

4. Biaya pembangunan sistem pembangkit relatif lebih murah.

11F. KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan yang telah dituliskan, dapat

disimpulkan beberapa hal, antara lain:

1. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) merupakan pembangkit

tenaga listik yang mempergunakan turbin gas sebagai penggerak

atau pemutar yang kemudian mengkonversi energi mekanik menjadi

energi listrik.

2. Peralatan utama pembangkit listrik tenaga gas adalah:

a. Air inlet section;

b. Kompresor;

c. Ruang bakar;

d. Turbin; dan

e. Generator.

3. Secara singkat, prinsip kerja PLTG adalah dengan memompa udara

bertekanan dan bahan bakar gas menuju ruang bakar sehingga

menghasilkan gas panas yang kemudian memutar turbin dan juga

generator sehingga menimbulkan listrik.

4. PLTG memiliki kekurangan dan kelebihan yang seimbang. Meski

memiliki masalah pada maintenance alat yang memiliki jam operasi

yang pendek dan masalah pada korosi, PLTG lebih efisien dalam hal

lokasi dan biaya. PLTG tidak memerlukan lokasi pembangkit yang

terlalu luas dan biaya pembangunan yang relatif lebih murah

dibandingkan pembangkit listrik tenaga lainnya.

12

DAFTAR PUSTAKA

Nadjamuddin Harun. (2011). Perancangan Pembangkitan Tenaga Listrik.

Makassar : UNHAS Press

Poppy Dewi Lestari dan Rino Eldika. Keandalan Sistem Instrumentasi PLTG di PT. PLN Teluk Lembu Pekanbaru. Pekanbaru : UIN Syarif Kasim Riau. Jurnal

Supari Muslim. (2008). Teknik Pembangkit Tenaga Listrik. Jakarta : DPSMK

PT. PLN (PERSERO) Daerah Jaringan Bali. Penjelasan Singkat Pembangunan Puasat Listrik

Tenaga Gas (PLTG) GILIMANUK. 1997