Tuesday, 5 February 2019

Pengertian dan Prinsip Dasar PLTGU Pembangkit Listrik Tenaga Gas Dan Uap

Apa itu PLTGU ?

PLTGU adalah suatu pembangkit listrik atau sering juga disebut dengan Power Plant System, merupakan suatu sistem yang merubah energi panas (hasil pembakaran bahan bakar dan udara) menjadi sebuah energi listrik.

Pengertian dan Prinsip PLTGU Pembangkit Listrik Tenaga Gas Dan Uap

Pada dasarnya PLTGU adalah gabungan antara PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas) dengan menerapkan Siklus Brayton dan PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) dengan menerapkan Siklus Ideal Rankine, dimana gas buang dari PLTG dimanfaatkan kembali untuk memanaskan ketel uap yang disebut dengan HRSG (Heat Recovery Steam Generator) yang nantinya menghasilkan uap kering (Super Heater) yang berfungsi untuk memutar sudu (baling-baling turbine) dan generator pada Steam Turbine Generator (STG) untuk menghasilkan listrik.

Siklus Bryton PLTGU

Siklus Brayton pertama kali diajukan pada tahun 1870 oleh George Brayton seorang insinyur dari Boston. Sekarang siklus Brayton digunakan hanya pada turbin gas, yang merupakan cikal bakal dari PLTGU dengan proses kompresi dan ekspansi terjadi pada alat permesinan yang berputar. John Barber telah mempatenkan dasar turbin gas pada tahun 1791. Dua penggunaan utama mesin turbin gas adalah pendorong pesawat terbang dan pembangkit tenaga listrik.

Turbin gas digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik yang berdiri sendiri (simple/open cycle) atau dengan turbin uap (combined cycle) pada sisi suhu tingginya. Turbin uap (combined cycle) memanfaatkan gas buang turbin gas sebagai sumber panasnya. Turbin uap dianggap sebagai mesin pembakaran luar (external combustion), dimana pembakaran terjadi diluar mesin. Energi termal dipindah ke uap sebagai panas.

Turbine Gas nasional Swiss (Swiss National Exhibition) tahun 1939 di Zurich

Turbin gas pertama kali berhasil dioperasikan pada pameran nasional Swiss (Swiss National Exhibition) tahun 1939 di Zurich. Turbin gas yang dibangun antara tahun 1940-an hingga tahun 1950-an efisiensinya hanya sekitar 17 persen; hal ini disebabkan oleh rendahnya efisiensi kompresor dan turbin dan suhu masuk turbin yang rendah karena keterbatasan teknologi metalurgi pada saat itu. Turbin gas terpadu dengan turbin uap (combined cycle) yang pertama kali dipasang pada tahun 1949 di Oklahoma oleh General Electric menghasilkan daya 3,5 MW.

Sebelum ini, pembangkit daya ukuran besar berbahan bakar batu bara ataupun bertenaga nuklir telah mendominasi pembangkitan tenaga listrik. Tetapi sekarang, turbin gas berbahan baker gas alam yang telah mendominasinya karena kemampuan start (black start) yang cepat, efisiensi yang tinggi, biaya awal yang lebih rendah, waktu pemasangan yang lebih cepat, karakter gas buang yang lebih baik dan berlimpahnya persediaan gas alam. Biaya pembangunan pembangkit tenaga turbin gas kira-kira setengah kali biaya pembangunan pembangkit tenaga turbin uap berbahan bakar fosil yang merupakan pembangkit tenaga utama hingga awal tahun 1980-an. Lebih dari separoh dari seluruh pembangkit daya yang akan dipasang dimasa akan datang diperkirakan akan merupakan pembangkit daya turbin gas ataupun dikombinasikan dengan turbin uap (combined cycle).

Di awal tahun 1990-an, General Electric telah memasarkan turbin gas dengan ciri perbandingan tekanan (pressure ratio) 13,5 menghasilkan daya net 135,7 MW dengan efisiensi termal 33 persen pada operasi sendiri (simple cycle operation). Turbin gas terbaru yang dibuat General Electric bersuhu masuk 1425 OC (2600 OF) menghasilkan daya hingga 282 MW dengan efisiensi termal mencapai 39.5 persen pada operasi sendiri (simple cycle operation).

Dengan menggabungkan siklus tunggal PLTG menjadi unit pembangkit siklus kombinasi (PLTGU) maka dapat diperoleh beberapa keuntungan, diantaranya adalah:
  • Efisiensi termalnya tinggi, sehingga biaya operasi (Rp/kWh) lebih rendah dibandingkan dengan pembangkit thermal lainnya.
  • Biaya pemakaian bahan bakar (konsumsi energi) pada PLTGU lebih rendah.
  • Proses pembangunan PLTGU relatif lebih cepat.
  • Kapasitas daya PLTGU bervariasi dari kecil hingga besar.
  • Menggunakan bahan bakar gas yang bersih dan ramah lingkungan.
  • Fleksibilitas PLTGU tinggi.
  • Tempat yang diperlukan tidak terlalu luas, sehingga biaya investasi lahan lebih sedikit.
  • Pengoperasian PLTGU yang menggunakan komputerisasi memudahkan pengoperasian.
  • Waktu yang dibutuhkan: untuk membangkitkan beban maksimum 1 blok PLTGU relatif singkat yaitu 150 menit.
  • Prosedur pemeliharaan lebih mudah dilaksanakan dengan adanya fasilitas sistem diagnosa.

Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar dari PLTG bisa juga berwujud cair (BBM) maupun (gas alam), penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya, namun bahan bakar yang sering digunakan pada PLTG adalah (gas alam) dikarenakan biaya produksi dari (gas alam) cenderung lebih murah dibandingkan dengan (BBM), dan kelebihan lain dari bahan bakar (gas alam) ini jauh lebih efisien dari (BBM) dalam proses pembakaran di ruang bakar (Combustor Chamber), dikarenakan ketika pada Start Firing (pembakaran) bahan bakar (gas alam) ini hanya membutuhkan waktu sekitar 10 detik saja untuk mengisi ruang bakar dan melakukan Start Firing (pembakaran).

Berbeda dengan menggunakan (BBM) yang mana dalam proses Start Firing (pembakaran) menggunakan rentan waktu yang cukup lama, yaitu sekitar 1 menit untuk mengisi ruang bakar dan melakukan Start Firing, dikarenakan dalam pengoperasiannya (BBM) sebelumnya harus dikabutkan/spray terlebih dahulu ketika pengisian ruang bakar.

Komponen/Peralatan utama dari PLTGU adalah sebagai berikut :

  1. Turbine Gas Plant / Gas Turbine Generator (GTG), yang terdiri atas :
    - Motor Cranking
    - Compressor
    - Combustor Chamber
    - Turbine Gas
    - Generator
  2. Heat Recovery Steam Generator (HRSG)
    - LP. Economizer
    - LP. Evaporator
    - HP. Economizer
    - LP. Super Heater
    - HP. Evaporator
    - HP. Super Heater 1
    - HP. Super Heater 2
  3. Steam Turbine Generator (STG)
    - HP dan LP Turbine
    - Generator
    - Condensor

Prinsip Kerja PLTGU

  • Pertama saat gas turbine belum menghasilkan tenaga, Motor Cranking akan melakukan proses Start Up dengan menggunakan energi listrik yang diambil dari jaringan luar, kemudian Motor Cranking akan memutar poros yang terhubung dengan Compressor, Gas Turbine, dan Generator. (namun ketika turbine sudah memiliki tenaga/berdiri sendiri, Motor Cranking akan melepas kopling yang terhubung pada poros, dan mati)
  • Kemudian bahan bakar dialirkan beserta udara yang dihembuskan dengan menggunakan Kompressor menuju ruang bakar ( Combustor Chamber) dan kemudian dinyalakan oleh Igniter (pematik/busi) sehingga terjadi proses pembakaran pada Combustor Chamber, yang mana hasil pembakaran bahan bakar tersebut menghasilkan gas yang bersuhu dan bertekanan tinggi.
  • Selanjutnya gas ini dihembuskan ke turbin, yang mana di dalam turbine ini terdapat sebuah baling-baling atau sering disebut dengan (Blade), Gas bertekanan tinggi yang dihembuskan ke turbin tersebut akan memutar baling-baling (Blade), yang mana baling-baling (Blade) tersebut terhubung langsung ke poros yang juga terhubung dengan Generator.
  • Pada Generator energi gerak yang dihasilkan oleh Turbine gas diberi eksitasi (kemagnetan) pada stator sehingga dari putaran tersebut menghasilkan listrik.
  • Kemudian gas buang sisa dari turbine ini dimanfaatkan kembali untuk memanaskan air Make Up/Demin di HRSG (Heat Recovery Steam Boiler), untuk menghasilkan uap kering (LP Super Heater) dan (HP Super Heater).
  • Selanjutnya uap kering LP dan HP Super Heater tersebut akan memutar Turbine dan Generator pada STG (Steam Turbine Generator) untuk menghasilkan listrik, yang mana uap sisa dari Turbine tadi dialirkan ke Condensor untuk dikondensasikan menjadi air dan ditampung pada Hotwell, selanjutnya air kondensasi tersebut disirkulasikan kembali ke HRSG untuk dijadikan uap Super Heater kembali.

Oke sekiranya cukup sampai situ pemahaman tentang pengertian dan prinsip dasar PLTGU (Pembangkit Listrik Tegaga Gas Dan Uap) kali ini, sampai jumpa lagi di pembahasan spesifik selanjutnya tentang materi Pembangkit tentunya, silahkan berkomentar pada kolom komentar dibawah guna membahas apa yang perlu dipertanyakan dan perlu dibenarkan pada pembahasan tersebut.  
Jangan ragu untuk Share jika artikel ini bermanfaat untuk orang lain.. 😏 Terimakasih
Comments


EmoticonEmoticon