1. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

              Tenaga air bahasa Inggris: 'hydropower' adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air (Hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai.

Sejak awal abad 18 kincir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil. Memasuki abad 19 turbin air mulai dikembangkan.

Macam- macam pembangkit tenaga air.

PLTA

•   Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit yang memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian energi listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya energi listrik tersebut sampai ke rumahmu.

Beberapa bagian dari PLTA

1.      Bendungan, berfungsi menampung air dalam jumlah besar untuk menciptakan tinggi jatuh air agar tenaga yang dihasilkan juga besar. Selain itu bendungan juga berfungsi untuk pengendalian banjir.

2.      Turbin, berfungsi mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Air yang jatuh akan mendorong baling-baling sehingga menyebabkan turbin berputar. Perputaran turbin ini dihubungkan kegenerator. Turbinair kebanyakan bentuknya seperti kincir angin.

3.      Generator, dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika baling-baling turbin berputar makagenerator juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik.

4.      Jalur Transmisi, berfungsi mengalirkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri. 

                                                         

Kelebihan PLTA :

      Respon beban cepat sehingga bagus buat beban puncak (18.00-22.00), start up cepat, ramah lingkungan, kapasitas bisa sampai ratusan MW, effisiensi tinggi, cocok jg untukbase load (beban dasar/harian). 

Kekurangan PLTA  :

      membutuhkan investasi yang mahal dan konstruksi pembangunan yang lama.

Mikrohidro

•     Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listri skala kecil yang   menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air.

Komponen mikrohidro sebagai berikut 

1.      Air : (sebagai sumber energi).

2.      Turbin: mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.

3.      Generator : menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

4.      Saluran Pembawa (Headrace): Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga

5.      elevasi dari air yang disalurkan.

6.      Panel kontrol : panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan.

7.      Kincir air : sebagai pengerak dinamo.

                                                 

Kelebihan PLMTH 

PLMTH cukup murah dalam pengembangannya

Konstruksinya sederhana.

Tidak menyebabkan pencemaran

Sedangkan kekurangannya

Kurangnya sosiali mengenai pemanfaatan PLMTH

2. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL

A.     Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator.

Motor diesel dinamai juga motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) oleh karena cara penyalaan bahan bakarnya dilakukan dengan menyemprotkan bahan baker kedalam udara bertekanan dan temperature tinggi, sebagai akibat dari proses didalam ruang baker kepala silinder.

Selain motor diesel dikenal juga jenis motor baker lainnya yaitu motor bensin yang biasanya dinamai motor penyalaan bunga api (spark ignition engine) oleh karena cara penyalaan bahan bakarnya dengan pertolongan bunga api (listrik).

B.      Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru yang terpencil atau untuk listrik pedesaan dan untuk memasok kebutuhan listrik suatu pabrik.

C.      Bentuk dan Bagian-bagian Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Perhatikan gambar Dibawah ini :

Gbr. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Dari gambar di atas dapat kita lihat bagian-bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Diesel, yaitu :

1. Tangki penyimpanan bahan baker.

2. Penyaring bahan bakar.

3. Tangki penyimpanan bahan bakar sementara (bahan bakar yang disaring).

4. Pengabut (nozel)

5. Mesin diesel.

6. Turbo charger.

7. Penyaring gas pembuangan.

8. Tempat pembuangan gas (bahan bakar yang disaring).

9. Generator.

10. Trafo.

11. Saluran transmisi.

D.     Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

1. Bahan bakar di dalam tangki penyimpanan bahan bakar dipompakan ke dalam penyimpanan sementara namun sebelumnya disaring terlebih dahulu. Kemudian disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara (daily tank).

Jika bahan bakar adalah bahan bakar minyak (BBM) maka bahan bakar dari daily tank dipompakan ke Pengabut (nozzel), di sini bahan bakar dinaikan temperaturnya hingga manjadi kabut. Sedangkan jika bahan bakar adalah bahan bakar gas (BBG) maka dari daily tank dipompakan ke convertion kit (pengatur tekanan gas) untuk diatur tekanannya.

2. Menggunakan kompresor udara bersih dimasukan ke dalam tangki udara start melalui saluran masuk (intake manifold) kemudian dialirkan ke turbocharger. Di dalam turbocharger tekanan dan temperatur udara dinaikan terlebih dahulu. Udara yang dialirkan pada umumnya sebesar 500 psi dengan suhu mencapai ±600°C.

3. Udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi dimasukan ke dalam ruang bakar (combustion chamber).

4. Bahan bakar dari convertion kit (untuk BBG) atau nozzel (untuk BBM) kemudian diinjeksikan ke dalam ruang bakar (combustion chamber).

·         Di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (35 - 50 atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis yang menimbulkan ledakan bahan bakar.

2.      Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating).

            Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank          shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-     balik torak pada langkah kompresi.

3.      Poros engkol mesin diesel digunakan untuk menggerakan poros rotor generator. Pada generator energi mekanis ini dirubah menjadi energi listrik sehingga terjadi gaya gerak listrik (ggl). Ggl terbentuk berdasarkan hukum faraday. “Hukum faraday menyatakan bahwa jika suatu penghantar berada dalam suatu medan magnet yang  berubah-ubah dan penghantar tersebut memotong gais-garis gaya magnet yang dihasilkan maka pada penghantar tersebut akan diinduksikan gaya gerak listrik.”

4.      Tegangan yang dihasilkan generator dinaikan tegangannya menggunakan trafo step up agar energi listrik yang dihasilkan sampai ke beban. Prinsip kerja trafo berdasarkan hukum ampere dan hukum faraday yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik.

            Jika pada salah satu sisi kumparan pada trafo dialiri arus bolak-balik maka timbul            garis gaya magnet berubah-ubah pada kumparan terjadi induksi. Kumparan sekunder            satu inti dengan kumparan primer akan menerima garis gaya magnet dari primer yang       besarnya berubah-ubah pula, maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya       antara dua ujung kumparan terdapat beda tegangan.

·         Menggunakan saluran transmisi energi listrik dihasilkan/dikirim ke beban. Di sisi beban tegangan listrik diturunkan kembali menggunakan trafo step down (jumlah lilitan sisi primer lebih banyak dari jumlah lilitan sisi sekunder).

Pembangkit Listrik tenaga diesel adalah pembangkit tenaga listrik dengan penggerak utama (prime mover) mesin diesel, untuk memutar generator.

E.      Skema Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Berikut ini adalah skema dasar dalam pembangkit listrik tenaga diesel.

Secara umum, skema di atas dapat dijelaskan sebagai berikut:

a) Untuk melakukan pembakaran opmtimal pada diesel engine, maka diperlukan Oksigen dari udara di sekitar. Disinilah peran air filter yang fungsinya untuk menyaring udara yang masuk ke turbocharger dan enginer.

b) Di dalam diesel engine, solar yang dipakai sebagai bahan bakar, menghasilkan energi untuk memutar generator yang kemudian menghasilkan listrik yang dihubungkan ke trafo dan gardu listrik.

c) Pada proses PLTD satu hal yang sangat perlu diperhatikan adalah sistem pendingin pada minyak pelumasan mesin (sistem yang sama dipakai pada kendaraan bermotor). Sistem pendingin yang dipakai biasanya adalah sistem heat exchanger dan sistem radiator atau kedua sistem ini digabungkan.

d) Heat exchanger adalah sistem pendingin minyak pelumas, dimana air digunakan sebagai sarana pendingin. Proses heat exchanger ini memiliki konsep yaitu, air pendingin dialirkan terus dari sumber air terdekat seperti danau, sungai ataupun kolam buatan.

Air terus dialirkan secara konstan melalui pipa-pipa yang kemudian dihubungkan dengan pipa minyak pelumas. Pada aplikasi tertentu, pipa air pendingin ini akan ‘menyelimuti’ pipa minyak pelumas, sehingga terjadi perpindahan suhu tinggi dari minyak ke suhu rendah (heat exchanging) dari air, yang menyebabkan suhu minyak menjadi berkurang.

Sedangkan air yang memiliki suhu yang lebih tinggi akan dialirkan kembali menuju sumber air. Berikut seterusnya sistem ini bekerja.

e) Sedangkan untuk sistem pendingin radiator (aplikasi yang sama pada kendaraan bermotor), minyak pelumas didinginkan dengan menggunakan kipas radiator.

Dimana pada sistem ini mengaplikasikan konsep perpindahan suhu melalui radiasi, kipas radiator yang terus berputar akan menghasilkan angin untuk mendinginkan minyak pelumas.

Kelebihan :

·         Jika dibandingkan dengan motor bensin, gas buang motor diesel tidak banyak mengandung komponen beracun yang dapat mencemari udara.

·         Selain dari pada itu pemakaian bahan bakr motor diesel lebih rendah (-/+ 25 %) dari pada motor bensin

·          harganyapun lebih murah sehingga penggunaan motor diesel umumnya lebih hemat dari pada motor bensin sebagai penggerak mesin industri.

Kekurangan :

·         Ditinjau dari sisi investasi harga, motor diesel umumnya lebih mahal dari motor bensin karena untuk kapasitas mesin yang sama motor diesel harus dibuat dengan konstruksi dan berat yang lebih besar

3. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR

Sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. Reaktor nuklir di kungkung dalam containment building silindris.

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.

PLTN termasuk dalam pembangkit daya base load, yang dapat bekerja dengan baik ketika daya keluarannya konstan (meskipun boiling water reactor dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam hari). Daya yang dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga 1000 MWe. Unit baru yang sedang dibangun pada tahun 2005 mempunyai daya 600-1200 MWe.

Hingga saat ini, terdapat 442 PLTN berlisensi di dunia ^[1] dengan 441 diantaranya beroperasi di 31 negara yang berbeda. Keseluruhan reaktor tersebut menyuplai 17% daya listrik dunia.

Keuntungan PLTN dibandingkan dengan pembangkit daya utama lainnya adalah:

• Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca (selama operasi normal) - gas rumah kaca hanya dikeluarkan ketika Generator Diesel Darurat dinyalakan dan hanya sedikit menghasilkan gas)
• Tidak mencemari udara - tidak menghasilkan gas-gas berbahaya sepert karbon monoksida, sulfur dioksida, aerosol, mercury, nitrogen oksida, partikulate atau asap fotokimia
• Sedikit menghasilkan limbah padat (selama operasi normal)
• Biaya bahan bakar rendah - hanya sedikit bahan bakar yang diperlukan
• Ketersedian bahan bakar yang melimpah - sekali lagi, karena sangat sedikit bahan bakar yang diperlukan
• Baterai nuklir - (lihat SSTAR)

Berikut ini berberapa hal yang menjadi kekurangan PLTN:

• Risiko kecelakaan nuklir - kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building)
• Limbah nuklir - limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan tahun. AS siap menampung limbah ex PLTN dan Reaktor Riset. Limbah tidak harus disimpan di negara pemilik PLTN dan Reaktor Riset. Untuk limbah dari industri pengguna zat radioaktif, bisa diolah di Instalasi Pengolahan Limbah Zat Radioaktif, misal yang dimiliki oleh BATAN Serpong.

4. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GEOTERMAL / PANAS BUMI

Energi Geo (Bumi) thermal (panas) berarti memanfaatkan panas dari dalam bumi. Inti planet kita sangat panas- estimasi saat ini adalah 5,500 celcius (9,932 F)- jadi tidak mengherankan jika tiga meter teratas permukaan bumi tetap konstan mendekati 10-16 Celcius (50-60 F) setiap tahun. Berkat berbagai macam proses geologi, pada beberapa tempat temperatur yang lebih tinggi dapat ditemukan di beberapa tempat.

Menempatkan panas untuk bekerja

Dimana ada sumber air panas geothermal dekat permukaan, air panas itu dapat langsung dipipakan ke tempat yang membutuhkan panas. Ini adalah salah satu cara geothermal digunakan untuk menenuhi kebutuhan air panas, menghangatkan rumah, untuk menghangatkan rumah kaca dan bahkan mencairkan salju di jalan.

Bahkan di tempat dimana penyimpanan panas bumi tidak mudah diakses, pompa pemanas tanah dapat membahwa kehangatan ke permukaan dan kedalam gedung. Cara ini bekerja dimana saja karena temparatur di bawah tanah tetap konstan selama tahunan. Sistem yang sama dapat digunakan untuk menghangatkan gedung di musim dingin dan mendinginkan gedung di musim panas.

Pembangkit listrik

Pembangkit Listrik tenaga geothermal menggunakan sumur dengan kedalaman sampai 1.5 KM atau lebih untuk mencapai cadangan panas bumi yang sangat panas. Beberapa pembangkit listrik  ini menggunakan panas dari cadangan untuk secara langsung dialirkan guna menggerakan turbin. Yang lainnya memompa air panas bertekanan tinggi ke dalam tangki bertekanan rendah. Hal ini menyebabkan "kilatan panas" yang digunakan untuk menjalankan generator turbin. Pembangkit listrik paling baru menggunakan air panas dari tanah untuk memanaskan cairan lain, seperti isobutene, yang dipanaskan pada temperatur rendah yang lebih rendah dari air. Ketika cairan ini menguap dan mengembang, maka cairan ini akan menggerakan turbin generator.

Potensi PLTPB di Indonesia

• Di Indonesia terdapat potensi lokasi sebanyak 257 lokasi yang dapat menghasilkan daya sebesar 28,5 GW (40 % potensi dunia), yang dimanfaatkan baru 4 %.
• Pengembangan listrik panas bumi saat ini baru mencapai 3,967 MW. Pada tahun 2014 memerlukan investasi sebesar US $ 12 Milyar.
• Rencana PLTP 12.000 MW sampai tahun 2025
• Pertumbuhan konsumsi energi rata-rata 7 % /th masih didominasi energi fosil.

Keunggulan dan Kerugian

Keunggulan

Seperti diketahui, energi panas bumi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan sumber energi terbarukan yang lain, diantaranya: 

• Area yang diperlukan lebih kecil sehingga hemat ruang dan pengaruh dampak visual yang minimal
• Sumber daya bersifat terbarukan dan berkelanjutan. Mampu berproduksi secara terus menerus selama 24 jam.
• Energi yang dihasilkan stabil dan kontinu. Dipakai sebagai (base load power).
• Tingkat ketersediaan (availability) yang sangat tinggi yaitu diatas 95%. Namun demikian, pemulihan energi (energy recovery) panas bumi memakan waktu yang relatif lama yaitu hingga beberapa ratus tahun. Secara teknis-ekonomis, suatu lokasi sumber panas bumi mampu menyediakan energi untuk jangka waktu antara 30-50 tahun, sebelum ditemukan lokasi pengganti yang baru.
• Penghematan bahan bakar fosil
• Dapat dimanfaatkan ditempat (on the spot)
• Teknologi produksinya relatif sederhana

Kerugian

Potensi panas bumi terdapat di kawasan pegunungan yang biasanya dijadikan kawasan konservasi sebagai hutan lindung. Dengan adanya kegiatan eksplorasi dan eksploitasi sumber-sumber panas bumi di kawasan tersebut dapat mengganggu daerah konservasi tersebut. Serta kemungkinan terjadi pencemaran air tanah oleh kontaminan yang terbawa naik fluida panas bumi. 

 

5. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

             Pembangkit listrik tenaga angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Sistem pembangkitan listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif yang sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu energi yang tidak terbatas di alam.

. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energi Association), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93,85 GW dan menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin. Diharapkan pada tahun 2010, total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara global mencapai 170 GigaWatt.

Indonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah. Sungguh ironis, disaat Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi dunia mengenai pemanasan global di Nusa Dua, Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru akan membangun pembangkit listrik berbahan bakar batubara yang merupakan penyebab nomor 1 pemanasan global.

Namun, pada akhir tahun 2007 telah dibangun kincir angin pembangkit dengan kapasitas kurang dari 800 watt dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Kemudian, di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) mulai dibangun. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.

 Komponen pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin

 
Sistem pembangkit listrik tenaga angin ini merupakan pembangkit listrik yang menggunakan turbin angin (wind turbine) sebagai peralatan utamanya. 

Turbin angin terbagi dalam dua kelompok yaitu turbin sumbu horisontal, turbin angin sumbu horisontal biasanya baik memiliki dua atau tiga modul. Jenis lain yaitu turbin sumbu vertikal. Turbin ini berbilah tiga dioperasikan melawan angin, dengan modul menghadap ke angin.

Turbin skala utility memiliki berbagai ukuran, dari 100 kilowatt sampa dengan beberapa megawatt. Turbin besar dikelompokkan bersama-sama ke arah angin,yang memberikan kekuatan massal ke jaringan listrik. turbin kecil tunggal, di bawah 100 kilowatt dan digunakan pada rumah, telekomunikasi, atau pemompaan air. Turbin kecil kadang-kadang digunakan dalam kaitannya dengan generator diesel, baterai dan sistem fotovoltaik. Sistem ini disebut sistem angin hibrid dan sering digunakan di lokasi terpencil di luar jaringan, di mana tidak tersedia koneksi ke jaringan utilitas.

Komponen-komponen yang ada di dalam turbin angin yaitu :

Tampak isi dari wind turbine

a.            Anemometer

Mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke pengontrol.

b.            Blades
Kebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin bertiup di atas menyebabkan pisau pisau untuk mengangkat dan berputar.

c.        :    Brake
Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.

Komponen pembangkit listrik tenaga angin

d.            Controller
Pengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph) dan menutup mesin turbin sekitar 55 mph. tidak beroperasi pada kecepatan angin sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak karena angin yang kencang.

e.            Gear box

Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan rendah dan meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rotasi per menit (rpm), sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi yang diperlukan oleh sebagian besar generator untuk menghasilkan listrik. gearbox adalah bagian mahal (dan berat) dari turbin angin dan insinyur generator mengeksplorasi direct-drive yang beroperasi pada kecepatan rotasi yang lebih rendah dan tidak perlu kotak gigi.

f.          Generator
Biasanya standar induksi generator yang menghasilkan listrik dari 60 siklus listrik AC.

g.         High-speed shaft

Drive generator.

h.         Low-speed shaft

Mengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit.

i.           Nacelle
Nacelle berada di atas menara dan berisi gear box, poros kecepatan rendah dan tinggi, generator, kontrol, dan rem.

j.           Pitch
Blades yang berbalik, atau nada, dari angin untuk mengontrol kecepatan rotor dan menjaga rotor berputar dalam angin yang terlalu tinggi atau terlalu rendah untuk menghasilkan listrik.

k.         Rotor
Pisau dan terhubung bersama-sama disebut rotor

l.           Tower
Menara yang terbuat dari baja tabung (yang ditampilkan di sini), beton atau kisi baja. Karena kecepatan angin meningkat dengan tinggi, menara tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak.

m.       Wind direction

Ini adalah turbin pertama”yang disebut karena beroperasi melawan angin. turbin lainnya dirancang untuk menjalankan “melawan arah angin,” menghadap jauh dari angin.

n.         Wind vane

     Tindakan arah angin dan berkomunikasi dengan yaw drive untuk menggerakkan turbin         dengan koneksi yang benar dengan angin.

                                                     Rincian dalam turbin angin

o.         Yaw drive

Yaw drive yang digunakan untuk menjaga rotor menghadap ke arah angin sebagai perubahan arah angin.

p.       Yaw motor

          Kekuatan dari drive yaw.

q.       Penyimpan energi (Battery)

Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun.

Proses Pembangkitan Listrik Tenaga Angin

        Suatu pembangkit listrik dari energi angin merupakan hasil dari penggabungan dari bebrapa turbin angin sehingga akhirnya dapat menghasilkan listrik.

Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya energi angin memutar turbin angin. Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas angin (bukan menggunakan listrik untuk menghasilkan listrik, namun menggunakan angin untuk menghasilkan listrik).  Kemudian angin akan memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin. Generator mengubah energi gerak menjadi energi listrik dengan teori medan elektromagnetik, yaitu poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu di sekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC (alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

A.      Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Keuntungan utama adalah:

·         Eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya angin yang berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar fosil.

·         Tenaga angin juga merupakan sumber energi yang ramah lingkungan, dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang atau polusi yang berarti ke lingkungan.

Dampak visual:

·         Membutuhkan luas lahan yang tidak sedikit & tidak mungkin utk disembunyikan.

·         Mengganggu pandangan akibat pemasangan barisan pembangkit angin,

·         Penggunaan lahan untuk pembangkit angin dapat mengurangi lahan pertanian serta pemukiman.

·         Penggunaan tiang yang tinggi untuk turbin angin juga dapat menyebabkan terganggunya cahaya matahari yang masuk ke rumah-rumah penduduk. Perputaran sudu-sudu menyebabkan cahaya matahari yang berkelap-kelip dan dapat mengganggu pandangan penduduk setempat.

·         Terjadinya derau frekuensi rendah. Putaran dari sudu-sudu turbin angin dengan frekuensi konstan lebih mengganggu daripada suara angin pada ranting pohon. *  Penggunaan gearbox serta generator dapat menyebabkan derau suara mekanis dan juga derau suara listrik.

Meskipun dampak-dampak lingkungan ini menjadi ancaman dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga angin, namun jika dibandingkan dengan penggunaan energi fosil, dampaknya masih jauh lebih kecil. Selain itu penggunaan energi angin dalam kelistrikan telah turut serta dalam mengurangi emisi gas buang.

\

6. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Uap PLTU

 adalah jenis pembangkit listrik tenaga termal yang banyak digunakan, karena efisiensinya tinggi sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. PLTU merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik.

Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu :

①       Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.

②       Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran.

③       Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :

1.        Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap.

2.        Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.

3.        Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator

4.        Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.

5.        Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.

Pada PLTU Siklus kerja PLTU yang merupakan siklus tertutup dapat digambarkan dengan diagram T-s (Temperatur – entropi). Siklus ini adalah penerapan siklus rankine ideal.

Bagian-Bagian PLTU

Bagian utama yang terdapat pada suatu PLTU yaitu :

a.        Boiler

Boiler berfungsi untuk mengubah air (feed water) menjadi uap panas lanjut (superheated steam) yang akan digunakan untuk memutar turbin.

b.       Turbin uap

Turbin uap berfungsi untuk mengkonversi energi panas yang dikandung oleh uap menjadi energi putar (energi mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros generator sehingga ketika turbin berputar generator juga ikut berputar.

c.        Kondensor

Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin (uap yang telah digunakan untuk memutar turbin).

d.       Generator

Generator berfungsi untuk mengubah energi putar dari turbin menjadi energi listrik.

e.        Peralatan Penunjang

Peralatan penunjang yang terdapat dalam suatu PLTU pada umumnya adalah: Desalination Plant (Unit Desal) Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi air tawar (fresh water) dengan metode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Hal ini dikarenakan sifat air laut yang korosif, sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung masuk ke dalam unit utama, maka dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU.

f.        Reverse Osmosis (RO)

Mempunyai fungsi yang sama seperti desalination plant namun metode yang digunakan berbeda. Pada peralatan ini digunakan membran semi permeable yang dapat menyaring garam-garam yang terkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar seperti pada desalination plant.

g.       Pre Treatment

Pada unit yang menggunakan pendingin air tanah / sungai. Untuk PLTU yang menggunakan air tanah/air sungai, pre-treatment berfungsi untuk menghilangkan endapan,kotoran dan mineral yang terkandung di dalam air tersebut.

h.       Demineralizer Plant (Unit Demin)

Berfungsi untuk menghilangkan kadar mineral (ion) yang terkandung dalam air tawar. Air sebagai fluida kerja PLTU harus bebas dari mineral, karena jika air masih mengandung mineral berarti konduktivitasnya masih tinggi sehingga dapat menyebabkan terjadinya GGL induksi pada saat air tersebut melewati jalur perpipaan di dalam PLTU. Hal ini dapat menimbulkan korosi pada peralatan PLTU.

i.         Hidrogen Plant (Unit Hidrogen)

Pada PLTU digunakan hydrogen (H2) sebagai pendingin Generator.

j.         Chlorination Plant (Unit Chlorin)

Berfungsi untuk menghasilkan senyawa natrium hipoclorit (NaOCl) yang digunakan untuk memabukkan/melemahkan mikro organisme laut pada area water intake. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya ppengerakkan (scaling) pada pipa-pipa kondensor maupun unit desal akibat perkembangbiakan mikro organisme laut tersebut.

k.       Auxiliary Boiler (Boiler Bantu)

Pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak (fuel oil), yang berfungsi untuk menghasilkan uap (steam) yang digunakan pada saat boiler utama start up maupun sebagai uap bantu (auxiliary steam).

l.         Coal Handling (Unit Pelayanan Batubara)

Merupakan unit yang melayani pengolahan batubara yaitu dari proses bongkar muat kapal (ship unloading) di dermaga, penyaluran ke stock area sampai penyaluran ke bunker unit.

m.     Ash Handling (Unit Pelayanan Abu)

Merupakan unit yang melayani pengolahan abu baik itu abu jatuh (bottom ash) maupun abu terbang (fly ash) dari Electrostatic Precipitator hopper dan SDCC (Submerged Drag Chain Conveyor) pada unit utama sampai ke tempat penampungan abu (ash valley)

Tiap-tiap komponen utama dan peralatan penunjang dilengkapi dengan sistem-sistem dan alat bantu yang mendukung kerja komponen tersebut. Gangguan atau malfunction dari salah satu bagian komponen utama akan dapat menyebabkan terganggunya seluruh sistem PLTU

Komentar  :

 

7. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MATAHARI (SURYA)

Energi surya itu sendiri adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya melalui peralatan tertentu menjadi sumberdaya dalam bentuk lain.Konsep kerja dari sistem PLTS  yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik, matahari merupakan reaktor alami dibumi dan cahaya matahari juga merupakan salah satu bentuk energi dari sumberdaya alam, untuk memasok day listrik dari cahaya matahari digunakan alat sel surya, dimana sel surya bisa memasok energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas yang langsung diambil dari matahari dan tidak memerlukan bahan bakar.

Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), danaki(batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari

Contoh aplikasi PLTS

Dari aplikasi di atas pertama cahaya panas matahari diserap oleh modul dan diubah menjadi energi listrik  lalu dialirkan ke charge controller lalu didapat arus DC di battery dan dialirkan ke inverter untuk mengubah arus DC menjadi AC

panel surya biasanya diletakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Lihat gambar dibawah ini : 

Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. 

·         Bahan sel surya terdiri dari:

a.       kacapelindungdanmaterial adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan

b.      material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan

c.       semi-konduktorP-type dan N-type (terbuatdaricampuranSilikon) untuk menghasilkan  medan listrik

d.      saluran awal dan saluran akhir (tebuatdarilogamtipis) untuk mengirim ke perabot listrik.

·         Cara kerjasel surya :

 identik dengan piranti semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan listrik. Dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik.

Seperti yang telah diterangkan diatas module adalah komponen yang merubah energi cahaya

matahari menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan adalah DC. Untuk dapat dimanfaatkan

lebih banyak lagi biasanya listrik DC ini dirubah menjadi AC. Untuk diubah maka listrik DC dari

beberapa module digabungkan dan dikonversikan menjadi AC dengan alat yang disebut

power conditioner

·         Kelebihan panel surya

-Tidak memerlukan bahan bakar minyak(BBM), hanya menggunakan sinar matahari yang gratis, sehingga dapat dimanfaatkan didaerah terpencil.

- Dipasang secaraindividual (satu rumah satusystem) sehingga jika rumah berjauhan

sekalipun tidak memerlukan jaringan kabel distribusi, dan gangguan pada satusystem tidak   mengganggusystem lainnya. 

·         Kekuranganya

Komentar  :

Masih kurangnya sosialisasi mengenai pemanfaatan panel surya terhadap masyarakat.