Perancangan PLTB Pembangkit Bayu
-
Upload
ahmad-robby -
Category
Documents
-
view
115 -
download
6
description
Transcript of Perancangan PLTB Pembangkit Bayu
-
TUGAS UAS
PERENCANAAN PEMBANGKIT TENAGA BAYU HYBRID TENAGA
SURYA 20kW PANTAI KEPETINGAN KECAMATAN BUDURAN
KABUPATEN SIDOARJO PROPINSI JAWA TIMUR
DISUSUN OLEH :
ANGGAWA RUDRADIANTONO (2210100149)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2012
-
PENDAHULUAN
Kebutuhan akan listrik pada elemen masyarakat sangatlah besar baik dari kalangan
industri, rumah tanggga, dan kebutuhan-kebutuhan yang lain. Listrik merupakan salah satu
kebutuhan atau bisa dibilang konsumsi pokok yang tidak bisa dilepas dari kehidupan masyarakat
dan perkembangan dunia modern kini, aliran listrik memang tidak bisa dilihat secara kasat mata,
akan tetapi bias dirasakan manfaatnya oleh manusia untuk menunjang kelangsungan hidupnya.
Kebutuhan akan listrik pada masyarakat kini semakin meningkat, seiring kebutuhan dan
pertambahan penduduk yang semakin meningkat. Namun, peningkatan kebutuhan listrik ini tidak
diiringi oleh penambahan pasokan listrik untuk konsumen sehingga perusahan listrik di
Indonesia khususnya PLN (Perusahaan Listrik Negara) menghimbau kepada seluruh
konsumennya agar melakukan penghematan listrik dari pukul 17.00 22.00. Dengan cara ini diharapkan krisis ketenagalistrikan tidak terjadi atau paling tidak dapat diminimalisir sedini
mungkin. Selain itu krisis ketenagalistrikan terjadi karena pasokan bahan bakar utama seperti
batu bara pada PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) dan PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga
Gas dan Uap) pasokannya sudah mulai menipis karena sudah terlalu sering ditambang dari perut
bumi.
Berdasarkan beberapa permasalahan diatas, penyusun memiliki alternatif lain agar
terjadinya krisis ketenagalistrikan dapat diminimalisir. Atau paling tidak, bagi para konsumen
yang ingin memasang saluran listrik baru yang daerahnya belum disambung aliran listrik dari
PLN terutama di daerah daerah terpencil bias menikmati energi listrik. Dengan dasar inilah penyusun mencoba untuk merancang sebuah pembangkit listrik dengan memanfaatkan energi
angin dan cahaya matahari (energy surya). Dimana energi listrik angin dan tenaga surya ini
dimanfaatkan sebagai energi listrik alternatif khususnya bagi perumahan di daerah daerah
terpencil ataupun untuk keperluan lainnya. Pemanfaatan energi angin dan surya ini dipilih
karena, di Indonesia merupakan negara tropis yang berada di jalur khatulistiwa. Didalam
memanfaatkan energi angin dan surya ini penyusun mencoba untuk menggunakan proses besar
kekuatan angin untuk memutar turbin pada generator yang telah terpasang pada kincir angin
serta menggunakan prosses fotovoltaik, yaitu dengan cara mengkonversikan secara langsung
energi surya menjadi energi listrik. Dimana hal ini hanya bisa dilakukan dengan menggunakan
suatu bahan yang umum dinamakan dengan nama sel surya (solar cell). Sel surya ini hanya dapat
bekerja dengan optimal jika sel surya ini mendapat sinar matahari.
Dengan dirancangnya Pembangkit Listrik Tenaga angin (PLTB) dan Surya (PLTS) ini
diharapkan bagi konsumen baik itu di daerah pedesaan / terpencil maupun bagi konsumen
lainnya yang berminat, dapat menikmati energi listrik dengan cara membuat sendiri sebuah
PLTS sesuai dengan perancangan yang penyusun berikan.
-
I. A.) APA ITU PEMBANGKIT TENAGA BAYU (PLTB).
Salah satu energy terbarukan yang dapat kita manfaatkan kegunaanya adalah angin,
Indonesia didukung oleh banyaknya pantai dan luasnya lautan Indonesia dari
banyaknya laut yang ada disitu kita dapat memanfaatkan sumber energy angin yang
ada yaitu angin laut yang lebih sering dimanfaatkan oleh para nelayan untuk mencari
ikan. Pada prinsipnya pembangit tenaga bayu (PLTB) ini memanfaatkan angin yang
berhembus untuk memutar poros baling-baling atau turbin angin pada pembangkit,
untuk memutar pgenerator, yang kemudian dari generator tersebut menghasilkan energ
listrik yang nantinya bisa dimanfaatkan. Daya Listrik yang dihasilkan oleh satu turbin
angin berkisar antara 50 750 watt. Untuk pembangkitan sekala kecil seperti rumah dibutuhkan 50 watt. Dari situ daya listrik dapat dimanfaatkan untuk keperluan sehari-
hari penduduk, untuk menyalakan lampu, tv dan lain sebagainya.
B.) APA ITU PEMBANGKIT TENAGA SURYA (PLTS)
Posisi geografis Indonesia juga sangat mendukung, terletak di garis katulistiwa
tentunya Indonesia mempunyai curah matahari yang cukup untuk dimanfaatkan karena
matahari merubakan energy terbarukan, maka potensinya dapat digunakan terutama
sebagai pembangkit tenaga surya. Pada prinsipnya pembangkit tenaga surya ini
memanfaatkan pancaran sinar matahari untuk mengubah energy kimia yang diproses
menggunakan teknologi Photo Voltaic pada panel surya, yang kemudian diubah
menjadi energy listrik dan dihantarka atau di distribusikan ke konsumen yang ada.
Disini pembangkit tenaga surya digunakan sebagai pendukung pembangkit tenaga
bayu (PLTB) yang ada, yang nantinya dapat dimanfaatkan ketika angin tidak begitu
bisa menyuplai maka energy matahari yang dapat digunakan, hal seperti ini biasanya
terjadi pada musim kemarau atu musim panas di Indonesia.
-
II. PERANCANGAN ALAT PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN (PLTB) DAN TENAGA SURYA (PLTS)
2.1 Peralatan Pada Pembangkit Tenaga Angin (PLTB)
Gambar 1.
Keterangan alat yang ada:
1.) Baling-baling (Blades) : Bagian ini yang menangkap energi kinetik angin menjadi energi
putaran.
11.) Nacelle : merupakan elemen utama karena berfungsi melindungi elemen elemen vital
seperti gearbox dan electrical generator. Dapat dikatakan nacelle ini sebagai badan
pembungkusnya. Di depan nacelle terdapat turbin, rotor blade, dan hub.
2.) Rotor Blade : merupakan elemen yang berfungsi untuk menangkap energi angin dan energi
yang diperoleh akan di transfer melalui hub. Untuk kincir angin modern dengan kapasitas
daya 600kW, panjang dari rotor blade mencapai 20 meter (66 feet) dan umumnya di desain
seperti desain sayap pesawat terbang.
-
c) Hub : Dihubungkan dengan low speed shaft dari kincir angin itu sendiri.
5.) Low Speed Shaft : elemen ini menghubungkan antara rotor hub dengan gearbox. Pada kincir
angin dengan kapasitas daya 600 kW, kecepatan dari rotor relatif rendah yaitu sekitar 19 30
rotasi per menit (RPM). Elemen shaft mengandung pipa yang berfungsi sebagai system
hidrolik dari kincir untuk mengaktifkan pengereman aerodinamis (aerodynamic brakes).
6.) Gearbox : memiliki low speed shaft pada saat ke arah kiri dan mengakibatkan high speed
shaft berputar lebih cepat ke arah kanan dengan besar 50 kali lebih cepat.
12.) High Speed Shaft : berputar dengan kecepatan sekitar 1500 RPM untuk kemudian
membangkitkan generator. Elemen ini diperlengkapi dengan mechanical disk brake yang
digunakan untuk mengatasi kegagalan pengereman aerodinamis atau pada saat turbin sedang
diperbaiki.
7.) Electrical Generator : mempunyai nama lain generator induksi atau generator asinkron.
Pada kincir angin yang modern daya listrik maksimum yaitu sekitar 500 1500 kW.
8.) Electronic Controller : berfungsi untuk memonitor keadaan dari kincir angin guna menjaga
bila terdapat kesalahan seperti gearbox ataupun rotor yang kepanasan. Secara otomatis kincir
akan berhenti berputar dan segera menghubungi petugas operator melalui modem link.
i) Cooling Unit : instrumen yang terdapat pada cooling unit yaitu kipas elektris yang berfungsi
untuk mendinginkan electrical generator. Selain kipas juga terdapat oil cooling unit yang
berfungsi untuk mendinginkan gearbox. Pada beberapa jenis kincir terdapat juga instrumen
water cooled generator.
15.) Tower : merupakan bagian yang vital karena berfungsi menyangga turbin angina itu sendiri.
Pada kincir angin modern tinggi tower biasanya mencapai 40 60 meter. Tower dapat
dibedakan menjadi bentuk tubular seperti gambar di atas dan bentuk lattice. Keuntungan dari
bentuk tubular yaitu aman sedang untuk lattice mempunyai biaya yang murah.
9.) Anemometer and wind vane : anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan dan arah
angin, sinyal elektronis dari anemometer ditangkap oleh electronic controller yang kemudian
digunakan untuk memulai memutar kincir. Kincir akan berputar jika kecepatan angin paling
tidak 5 m/s atau 10 knots dan akan berhenti secara otomatis pada kecepatan 25 m/s atau 50
knots. Ini dilakukan untuk melindungi turbin dan lingkungan sekitar.
4.) Brake (Rem): Suatu rem cakram yang dapat digerakkan secara mekanis dengan bantuan
tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau saat keadaan darurat.
-
3.) Pitch (Sudut Bilah Kipas): Bilah kipas dapat diatur sudutnya sesuai dengan kecepatan rotor
yang dikehendaki. Tergantung kondisi angin yang terlalu rendah atau terlalu kencang.
Panel Kontrol :
Alat ini berfungsi sebagai kontrol tegangan listrik yang
dihasilkan oleh wind turbine. Termasuk didalamnya adalah
inverter AC-DC.
Inverter Dc to Ac :
Inverter merupakan alat untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak
balik. Adapun tujuan pemasangan inverter adalah agar arus dari turbine
yang tidak stabil dapat di stabilkan dengan frekuensi, tegangan dan arus
tertentu.
Penyimpan energy :
Pada sistem stand alone, dibutuhkan baterei untuk
menyimpan energi listrik berlebih yang dihasilkan turbin
angin. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi
sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki
12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga
selama 0.5 jam pada daya 780 watt.
MCB :
Miniature Circuit Braker Alat pengaman arus lebih adalah
pemutus sirkit mini yang selanjutnya disebut MCB. MCB ini
memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan
arus lebih karena adanya hubungan pendek. Dengan demikian
prinsip dasar bekerjanya yaitu untuk pemutusan hubungan yang
disebabkan beban lebih dengan relai arus lebih seketika digunakan
elektromagnet.
-
2.2 Peralatan Pada Pembangkit Tenaga Surya (PLTS)
Panel Surya :
Panel Surya/Solar Cells berungsi untuk merubah tenaga matahari
menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari
matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik.
Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt.
Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel
(untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).
Controller: yang biasanya ter-integrated dengan Box Batere, merupakan
perangkat elektronik berbentuk kotak yang mengatur aliran listrik
dari Modul Surya ke Batere/Accu dan aliran listrik dari
Batere/Accu ke Lampu, TV atau Radio/Tape anda.Charge-
Discharge pengontrol melindungi baterei dari pengisian berlebihan
dan melindungi dari korsleting atau pengiriman muatan arus
berlebih ke input terminal. Alat ini juga mempunyai beberapa
indikator yang akan memberikan kemudahan kepada pengguna PLTS dengan memberikan
informasi mengenai kondisi baterai sehingga pengguna PLTS dapat mengendalikan konsumsi
energi menurut ketersediaan listrik yang terdapat didalam baterai. Selain itu terdapat 3 indikator
lainnya yang mengimformasikan status pengisian, adanya muatan berlebih dan pengisian
otomatis pada saat baterai kosong.
MCB :
Miniature Circuit Braker Alat pengaman arus lebih adalah
pemutus sirkit mini yang selanjutnya disebut MCB. MCB ini
memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih
dan arus lebih karena adanya hubungan pendek. Dengan demikian
prinsip dasar bekerjanya yaitu untuk pemutusan hubungan yang
disebabkan beban lebih dengan relai arus lebih seketika
digunakan elektromagnet.
-
Inverter Dc to Ac :
Inverter merupakan alat untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak
balik. Adapun tujuan pemasangan inverter adalah agar arus dari turbine
yang tidak stabil dapat di stabilkan dengan frekuensi, tegangan dan arus
tertentu.
Penyimpan energy :
Pada sistem stand alone, dibutuhkan baterei untuk
menyimpan energi listrik berlebih yang dihasilkan turbin
angin. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi
sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki
12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga
selama 0.5 jam pada daya 780 watt.
-
III. Potensi pembangkit tenaga bayu (PLTB) dan tenaga Surya (PLTS) di kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur.
Kabupaten Sidoarjo merupakan salah satu kabupaten yang mempunyai penduduk
padat, dari hal itu tentunya kebutuhan akan pasokan listrik untuk masyarakan
merupakan salah satu hal yang harus diperhatikan.
Pada beberapa wilayah di Sidoarjo terdapat daerah yang berpotensi untuk
digunakan sebagai pembangkit listrik salah satunya adalah potensi pantai ketingan
yang terdapat pada kecamatan Buduran, Sidioarjo. Pada wilayah tersebut terdapat
hembusan angin laut yang biasanya dimanfaatkan oleh para nelayan untuk pergi
berlaut mencari ikan, disamping kebutuhan itu angin laut pada pantai juga dapat
dimanfaatkan sebagai pembangkit tenaga angin (PLTB) dan pembangkit tenaga surya
(PLTS). Ada beberapa alas an mengapa pantai ketingan dipilih sebagai lokasi
pembangunan pembangkit
1.) Banyak hembusan angin laut yang dapat dimanfaatkan. 2.) Daerah pantai pantai yang mempunyai curah matahari yang memadai.
Dengan adanya potensi tersebut diharapkan dapat menyuplai kekurangan tenaga
listrik yang dibutuh kan pada masyarakat. Khususnya masyarakat sekitar pantai
ketingan.
Peta Sidoarjo.
-
Peta Daerah Kabupaten Sidoarjo .
Lokasi perencanaan pembangunan Pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) dan
Pembangkit tenaga Surya (PLTS) pada pantai ketingan .
Besar wilayah yang dibutuhkan untuk membangun pembangkit tenaga bayu (PLTB) dan
pembangun pembangkit tenaga surya (PLTS) tersebut adalah.
Rumus luas daerah pembangkit yang dibutuhkan :
Luas untuk daerah pembangkitan PLTB adalah 4,48 km2
Luas untuk panel surya 22 m2
Luas untuk baterei dan operasional 300 m2
Lokasi Pantai
Ketingan
-
Luas lahan yang dibutuhkan untuk pembangkit
-
IV. KEBUTUHAN KELENGKAPAN YANG DIBUTUHKAN UNTUK MEMBANGUN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN (PLTB) DAN
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)
Untuk membangun suatu pembangkit listrik tentunya dibutuhkan suatu
perencanaan dan kelengkapan untuk menunjang terbangunnya pembangkit tersebut.
Beberapa kelengkapan yang tentunya dibutuhkan untuk membangun pembangkit listrik
tenaga bayu (PLTB) hybrid pembangit listrik tenaga surya (PLTS).
Pada bahasan ini pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) menggunakan turbin
HUMMER , adapun spesifikasi dan data-data terkait turbin generator Hummer
Turbin HUMMER :
Generator Hummer merupakan sebuah turbin angin yang
mempunyai atau menangkap arah angin dari satu sisi saja dan
pada umumnya turbin Hummer mempunyai 3 baling-baling atau
blade yang dibutuhkan. Untuk turbin Hummer ini kita juga
membutuhkan pertimbangan tinggi tiang penyangga turbin untuk
mendapatkan besar angin yang dibutuhkan.
Gambar spesifikasi turbin Hammer .
Spesifikasi Turbin Hummer :
Daya rata-rata (W) : 10000
Daya output maksimal (W) : 15000
Generator : Sinkron satu fasa
Jumlah sudu : 3
Tegangan Pengisian : DC 240 V
Material sudu rotor : GRP
Diameter sudu rotor ; 8
Kecepatan angin start-up (m/s) ; 3
Kecepatan angin rata-rata (m/s) : 10
Cut-in speed :2.5 m/s
Firling speed :13m/s
Ratedspeed :9m/s
Rotasi nominal (r/min) : 200
Rasio penggunaan energi angin (Cp) : 0,4
Airdensity :1.225 kg/m3
Output generator : Frekuensi satu fasa AC
Efisiensi generator : > 0,85
Berat generator : 287
Tinggi turbin (m) : 50
Biayapembelian :US$ 1000
Usia :20 tahun
-
Spesifikasi Panel surya yang digunakan :
BELL - Modul Panel Surya 100Wp ( Mono Crystaline )
Bell adalah merek dari Solar Panels yang mampu menghasilkan
tenaga output lebih tinggi karena teknologi single-crystalline
silicon, yang menawarkan efisiensi yang lebih baik daripada
multi-crystalline atau amorphous silicon dan teknologi lapisan
film tipis, lebih disukai.
Sel silikon dirangkai dalam dua kawat dan masing-masing
dilindungi dengan sebuah bypass diode untuk meminimalkan
energi yang hilang karena bayangan. Modul melindungi solar-cell
dari kelembaban, memberikan stabilitas UV dan perluasan panas.
Tutup depan dibuat dari tempered solar glazing berkualitas tinggi.
Solar glazing dan lapisan solar cell digabungkan ke dalam sebuah unit dan dikaitkan pada sebuah
bingkai tahan puntiran, terbuat dari anodized aluminium. Solar panel diproduksi di Cina yang
secara ketat mematuhi standard kualitas. Masing-masing unit solar-cell diuji secara tersendiri
untuk menjaga kualitas sesuai standard sertifikasi internasional ISO 9001 : 2000 dan sertifikat
B2TE - BPPT.
-
Spesifikasi baterei yang digunakan :
Tegangan charger = 240 volt
Pemakaian baterai = 12 jam
Merk Baterai = ROLLS MARINE
Tipe Baterai = 8 CH 33PM
Kapasitas baterai = 250 Ah
Tegangan baterai = 12 volt
Dimensi
Panjang = 718 mm
Lebar = 286 mm
Tinggi = 464 mm
Massa = 187.8 k
Harga = US$ 400
Selain data tentang turbin diperlukan juga data-data tentang kecepatan angin dan
curah hujan pada wilayah kabupaten sidoarjo terutama pada daerah pantai ketingan.
Berikut data-data curah hujan dan
kecepatan angin pada wilayah kabupaten Sidoarjo Kurva insolasi matahari daerah sidoarjo
-
A.) Kelengkapan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)
Untuk membangun pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) dibutuhkan beberapa
kelengkapan yang harus dipenuhi diantaranya kelengkapan tersebut adalah :
1.) DAYA TOTAL Daya total aliran angin adalah sebanding dengan tenaga kinetik aliran udara:
Dimana:
Ptot = daya total aliran udara watt
m = massa udara per detik kg/s
Vi = kecepatan angin masuk m/s
gc = faktor konversi
= 1.0 kg/Ns2
Massa aliran udara per detik dapat dihitung dengan persamaan:
Dimana:
= massa jenis udara kg/m3 A = luas penampang turbin m2
Sehingga didapatkan:
Dari rumus tersebut didapatkan Besar Daya total aliran udara :
gc = 1 kg/Ns2
(massa jenis udara) = 1,275 kg/m3 A = r
2 = 4
2.3,14 = 50,2 m
2
Vi = 18 km/jam (data diambil dari rata rata kecepatan angin max) Vi
3 = 125 m/s (kecepatan angin )
Ptot = ( ) 1,275. 50,2 . 125 = 4.000 watt Jadi daya total aliran udara yang minimal yang dibutuhkan oleh turbin adalah 4.000 watt
-
2.) DAYA MAKSIMUM Daya maksimum angin (watt) yang dapat diserap oleh sudu rotor dapat dinyatakan
dengan persamaan:
(massa jenis udara) = 1,2 kg/m3 A = r
2 = 42.3,14 = 50,2 m
2
Vi = 18 km/jam (data diambil dari rata-rata kecepatan angin max)
Vi3 = 125 m/s
Pmax = 0,296. 1,275 .50,2 .125 = 2.368,9 watt Jadi daya maksimum yang diserap sudu rotor adalah sebesar 2.368,9 watt
3.) DAYA NYATA Daya nyata adalah daya yang yang dapat dimanfaatkan oleh turbin untuk dijadikan
sebuah energi baru. Daya ini dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:
Dimana:
(efisiensi turbin Hummer)= 0,86
P = 0,86 . 4.000 = 3.440 watt Jadi daya nyata yang dimanfaatkan oleh turbin adalah sebesar 3.440 watt
4.) KAPASITAS BATEREI YANG DIPERLUKAN Baeterei merupakan alat listrik kimiawi yang menyimpan energi dan
mengeluarkannya dalam bentuk listrik.
Dimana :
P = 20kw (besar daya pembangkit yang ingin dibangkitkan)
t = 8 jam
Vcharger = 240 volt
-
Qtot = (20.000. 8)/ 240 = 666,7 Ah Jadi kapasitas total baterei yang dibutuhkan adalah 666,7 Ah
5.) KEBUTUHAN BATEREI UNTUK PEMENUHAN KAPASITAS Setelah kapasitas diketahui, maka untuk selanjutnya dilakukan analisa pemililihan
baterei yang ada dipasaran. Dan selanjutnya menentukan jumlah baterei yang
dibutuhkan.
Qtot = 666,7 Ah
Qbatt= 250 Ah
nQ = 666,7 / 250 = 3 jadi jumlah aki yang dibutuhkan adalah 3
6.) KEBUTUHAN BATEREI UNTUK PEMENUHAN TEGANGAN
Dimana:
nv = jumlah baterai
Vbatt = tegangan baterai volt
nv = 240/12 = 20 Buah Jadi banyak aki yang dibutuhkan adalah 20 buah
7.) TOTAL KEBUTUHAN BATEREI/AKI
n = 20 x 3 = 60 buah unit aki jadi jumlah aki yang terpasang adalah 60 buah/unit
-
8.) EFISIENSI TURBIN ANGIN
Semakin besar nilai efisiensi maka penggunaan turbin angin akan semakin sedikit
pada dimensi dan kecepatan angin yang sama. Persamaan yang digunakan adalah
dengan mengaplikasikan persamaan(2-5), menjadi:
= (3.440 x 2 ) / (1,275 . 8 . 50. (2,5)3 ) = 0,86
= 0,86 x 100% = 86 % jadi efisiensi turbin adalah 86 %
9.) JUMLAH TURBIN TERPASANG Harga N merupakan pembulatan dari n. untuk mendapatkan n, terlebih dahulu
dihitung besarnya daya yang dihasilkan turbin kemudian dibagi dengan daya
masing-masing turbin akibat kecepatan angin. Persamaan yang digunakan adalah:
dimana:
n= 20.000/3.440 = 6 unit turbin jadi turbin yang terpasang adalah 6 unit
-
10.) MENENTUKAN JARAK YANG DIBUTUHKAN UNTUK PEMASANGAN TURBIN
Menentukan jarak antara setiap turbin angin pada wind farm Terlalu jauh atau terlalu dekat pemasangan turbin angin pada wind farm akan menyebabkan produksi
energi listrik yang dihasilkan wind farm tidak sebanding dengan biaya
pembangunannya dan energi yang dikonversikan pada wind farm tersebut. Apabila
turbin angin dibangun pada jarak yang terlalu jauh maka pemanfaatan potensi angin
pada tempat tersebut akan tidak optimal. Sementara jika jarak antar turbin angin
dibangun terlalu dekat, dapat terjadi turbulensi pada turbin.
Jarak Vertikal : 5 X Diameter baling-baling turbin
Jarak Horizontal : 7 X Diameter baling-baling turbin
Jarak vertical = 5 X 8m
= 40 meter
Jarak horizontal = 7 X 8meter
= 56 meter
Luas lahan yang dibutuhkan untuk menempatkan turbin angin
L = p x l
L = 56 x 40 = 2240 m2
= 2,24 km2
Sedangkan luas lahan yang dibutuhkan untuk memasang 6 turbin angin adalah
L = 2,24 km2 x 2
= 4,48 km2
-
B.) KELENGKAPAN UNTUK MEMBANGUN PEMBANGKIT TENAGA SURYA (PLTS)
Dalam masalah ini daya yang ingin kita bangkitkan adalah 20kWH
Sehingga :
Total Panel surya yang digunakan adalah :
Nsurya= Ppeak (1jam) / kapasitas daya panel surya
Ppeak (1jam) = P bangkit / lama penyinaran MH
Pbangkit = 20kWH
Kapasitas panel surya yang digunakan = 100Wp
Ppeak = 20.000/8 = 2500 Wp Jadi besar daya peak yang dibangkitkan perjam adalah 2500 Wp
Nsurya = 2500 / 100 = 25 Unit
Jadi Jumlah panel surya adalah 25 unit dengan kapasitas 100Wp
Statistik Angin Tenang
Statistic Angin tenang /kaJm menunjukkan lamanya angin bertiup dibawah
harga kecepatan angin tertentu. Data ini berguna dalam perencanaan subsistem
penyimpanan SKEA di daerah terpencil, dimana selama periode kalm tersebut
suplai daya dibawah kebutuhan minimal hams direncanakan. Lamanya periode
kalm ini akan menentukan besarnya persediaan/simpanan energi (tangki
penyimpan air, kapasitas baterei dan Iain-lain) yang harus dipersiapkan.
Penyetelan pengukuran kondisi kalm diperkirakan berdasarkan data kerakteristik
daya turbin angin yang akan dipilih. Pada pengukuran ini diasumsikan kecepatan
cut in turbin adalh kecepatan angin 3,0 m/s dan 4 m/s. Lamanya kondisi kalm
(maksimum)
1.4 Statistik Arah Angin
Arah angin dibagi menjadi 12 sektor dengan perbedaan sebesar 30 untuk setiap
sektor. Sektor 0 (So) adalah arah Utara dengan lebar sektor sebesar 30 di mulai
dari 345 (-15) sampai dengan +15. Keduabelas sektor tersebut adalah sebagai
berikut:
SO (-15- 15), arah Utara
SI (15 -45), arah UtaraTimurLaut
S2 (45 - 75), arah Timur Timur Laut
-
S3 (75 - 105), arah Timur
S4 (105 - 135), arah Timur Tenggara
S5(135- 165), arah Selatan Tenggara
S6 (165 - 195), arah Selatan
S7 (195 - 225), arah Selatan Barat Daya
S8 (225 --255), arah Barat Barat Daya
S9(255- - 285), arah Barat
S10(285 -315), arah Barat Barat Laut
SI 1(315 - 345), arah Utara Barat Laut
Rancangan struktur pembangkit listrik yang ingin dibangun :
Pemodelan system :
DC AC
Wind Turbin
PV Panel Inverter Dc to
Ac
Beban
Baterei
Inverter Ac to
Dc
-
PERANCANGAN PEMBANGKIT TENAGA ANGIN (PLTB) HYBRID TENAGA
SURYA (PLTS)
KONVERYER
AC to DC
-
V. CDM (CLEAN DEVELOPMENT MECHANISM) DARI PEMBANGKIT TENAGA BAYU (PLTB) HYBRID TENAGA
SURYA (PLTS) .MELIPUTI CARBON CREDIT YANG
DITERIMA Mekanisme di bawah Protokol Kyoto dimana negara maju dapat mendanai proyek
pengurangan atau pemindahan emisi gas rumah kaca di negara berkembang, dan
menerima kredit untuk pelaksanaannya yang dapat digunakan untuk memenuhi
kewajiban pengurangan emisi negara maju.
Dari table tersebut kita dapat peroleh besar CDM dari pembangkit tenaga angin
(PLTS) hybrid tenaga surya (PLTS) Sehingga
Karena pada pembangkit listrik tenaga bayu(PLTB) hybrid (PLTH) tidak
menghasilkan karbon kredit maka pembangkit mendapatkan uang sebesar 4,5 cent
/kWH
Sehingga :
4,5 cent = 90 x 4,5 = Rp 405
CDM = 405 x 20 = Rp8.100
Sehingga pembangkit mendapatkan masukan per kWH sebesar Rp 8.100,00
-
VI. BIAYA PEMBANGKITAN DAN HARGA ENERGI (Rp. /kWH). Untuk mengetahui berapa besar biaya untuk membangkitkan tenaga listrik
per kWh perlu diketahui terlebih dahulu jumlah biaya yang telah dikeluarkan atau
diperkirakan akan dikeluarkan untuk kurun waktu tertentu misalnya satu tahun.
Kemudian jumlah biaya pembangkitan satu tahun ini dibagi dengan produksi atau
jumlah tenaga listrik. Adapun macam macam biaya itu adalah :
a. Biaya tetap yang terdiri atas investasi (modal) pembangkit termasuk juga biaya
pegawai, biaya administrasi, suku bunga dan lain lain.
b. Biaya variable yang terdiria atas biaya pemeliharaan, bahan bakar.
Table biaya PLTS dan PLTB Estimasi 20 tahun
No Biaya Tetap jumlah Harga
1 Turbin hummer US$ 1000 6 unit Rp 60.000.000
2 PV (Solar cell) US$ 230 25 unit Rp 57.500.000
3 Baterei US$ 400 60 unit Rp 240.000.000
Total Rp 357.500.000
Sehingga biaya konstruksi sebesar
Rp 357.500.000/20 = Rp 3.575.000/tahun
Biaya perawatan PLTS dan PLTB per tahun
Jadi untuk biaya produksi dapat didefinisikan sebagai berikut
Dalam penelitian ini fungsi obyektif yang akan dicari adalah biaya tahunan dari
sistem ( Annual Cost Of System ) / ACS .
Dimana :
ACS = ACC + ARC + AOM + ADC
a. ACC (Annual Capital Cost)
No Biaya Pemeliharaan Harga
1 Perawatan /tahun Rp 30.000.000
2 Operator /tahun Rp 20.000.000
Total Rp 50.000.000
-
Modal dari tiap unit yang tidak memerlukan penggantian selamanya
ACC = Ccap. CRF ( I,Yproject)
Dimana:
Ccap : adalah capital cost setiap komponen(US$).
Yproject : adalah umur proyek(tahun).
CRF (Capital Recovery Factor) : adalah rasio untuk menghitung nilai pada
saat Ini dari sederet aliran dana tahunan
CRF (i, Yproject) = i (1 + i) Yproject
/ (1 + i) Y project -1
Dan dimana : i = rata rata bunga tahunan
i = (i-f) / (1+f)
Dimana
i : adalahbungapinjaman, (%).
f: adalahrata-rata inflasitahunan, (%).
Sehingga
Ccap = (6 x US$ 1000) + (80 x US$ 400) + (25 x US$ 230)
= US$ 43.750
Yprojetc = 20 tahun
i = (0,05 0,02 ) / (1 + 0,02) = 0,03
CRF = 0,03 (1+0,03) 20
/ (1+0,03) 19
= 0,03
ACC = 0,03 x 43.750 = US$ 1.352
b. AOM (Annual of maintance)
Biaya operasional dan Perawatan tahunan merupakan fungsi dari biaya modal,
kehandalan komponen dan juga umur dari komponen.
AOM dapat dihitung sebagai berikut :
AOM = Ccap(1-)/y
: Effisiensi masing masing komponen 98 %
y : Waktu project berlangsung dalam tahun
Sehingga : AOM = US$ 43.750 (1-0,98)/ 20 = US$ 43,75
c. ARC (Annual Replacement cost)
Merupakan biaya yang digunakan untuk penggantian komponen dan unit selama
project berlangsung.
-
ARC dapat dihitung sebagai berikut :
ARC = Crep.SFF (i, Yrep)
Dimana :
Crep : biaya penggantian unit US$
Yrep :Usia unit
SFF: Faktor penurunan sebuah rasio untuk memperkirakan nilai dimasa
datangdari sederet persamaan aliran dana tahunan.
SFF dapat dihitung sebagai berikut :
SFF (i, Y rep) = 1 / (1+i)Yrep
-1
Sehingga :
Crep = US$ 43.750
SFF = 1 / (1 + 0,03)20
-1 = 1,25
ARC = 43.750 x 1,25 = US$ 54.687,5
d. ADC (Annual Damage cost)
ADC merupakan biaya yang disebabkan karena sistem ini tidak mampu
memenuhi permintaan beban, dihitung per kWh yang tidak dapat
dipenuhi sistem.
ADC = daya yang tidak dipenuhi x biaya denda
Sehingga :
ADC = 200 Watt x US$ 5 = US$ 1.000
JADI KITA DAPATKAN :
ACS = ACC + ARC + AOM + ADC
ACS = 1.352 + 43,75 + 54.687,5 + 1.000 = US$ 57.083,25
SEHINGGA BIAYA BANGKIT ADALAH :
Biaya bangkit = biaya pembangkitan / jumlah produksi pembangkitan pertahun
Biaya bangkit = 57.083,25 / 20.000 = US$ 2,85 /kWH
Jadi biaya bangkit yang dibutuhkan adalah
1$ = 9.800 rupiah
Biaya bangkit dari PLT = 2,85 x 9800 = Rp 27.930,00
-
HARGA ENERGI :
Perkiraan jumlah produksi listrik selama 1 tahun
Bulan Agt Sept Okt Nov Des Jan Feb Maret
Kecepatan
angin(km/jam)
intensitas
cahaya (Wp)
15
4,48
18
5,05
19
4,85
15
4,43
25
4,42
22
3,91
18
4,03
17
4,48
Daya Listrik
(kW) 9,5 18,50 18,5 9,5 50,9 32,0 18,50 18,50
Produksi
Listrik (kWh) 6.840 13.320 13.320 6.840 36.648 23.040 13.320 13.320
april mei juni juli
17
4,62
19
4,37
17
4,17
16
4,44
18,50
18,50 18,50 9,5
13.320 13.320 13.320 6.840
Keterangan :
Debit : debit air yang memenuhi persyaratan untuk operasi turbin dalam setahun hanya 8
bulan
Daya Listrik = daya PLTS x daya PLTB / daya PLTS + daya PLTB
Produksi Listrik = Daya (Watt) x 30 (hari) x 24 (jam)
= 9,5 x 30 x 24 =6840 kWh
( )
Jadi
Biaya produksi = (50.000.000+ 357.500.000) / 173.448kw =Rp 2.349
-
VII. DIAGRAM PERENCANAAN PEMBANGUNAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU (PLTS) HYBRID TENAGA SURYA
(PLTS).
Mulai
Menentukan Komponen PLTS dan PLTB
Menghitung biaya pembangkitan dan harga energi
Kurva biaya pembangkitan
pertahunpertahun
Membentuk kemungkinan konfigurasi PLTS dan PLTB
Memasukan persyaratan system operasi
Memasukan variable sesiivitas konsumsi energi
Konfigurasi PLTB dan PLTS
Data beban harian, Kecepatan angin,
Intensitas matahari, spesifikasi bahan
Biaya pembangkitan
dan harga energy
minimum
Selesai
-
VIII. AMDAL DAN INFFORMASI LINGKUNGAN LOKASI PEMBANGUNAN PEMBANGKIT.
A.) Dari Segi Geografis :
Pantai Ketingan (juga sering disebut Kepetingan) sudah lama menjadi objek
wisata pantai di Kabupaten Sidoarjo. Ketingan masuk Desa Sawohan, Kecamatan
Buduran. Kita bisa menembus Ketingan dari Bluru Kidul (Sidoarjo), Balongdowo
(Candi), Karanggayam (Sidoarjo), Gisik Cemandi (Sedati), atau Kalanganyar
(Sedati). Di Ketingan semua sungai yang berada di Sidoarjo bermuara. Karena tak
punya kampung tetangg , dikeliling tambak, mangrove, serta hutan pantai,
Ketingan praktis terpelosok. Jalan darat ada, tapi sangat sulit. Di musim hujan
jangan coba-coba naik sepeda motor ke Ketingan karena medannya parah dan
sulit.
B.) Dari Segi lingkungan
Dari segi lingkungan pantai ketingan mempunyai hembusan angin yang cukup
dan memadai hal itu dikarenakan pantai ketingan sering digunakan oleh para
penduduk untuk mencari penghasilan dengan melayar mencari ikan. Intensitas
matahari di pantai ketingan juga memadai karena diwilayah pantai mendapan
intensitas cahaya yang cukup di siang harinya.
C.) Dari segi ekonomi
Dari sisi ekonomi mungkin masyarakat dapat menikmanai penggunaan barang
elektronik untuk rumah tangga serta dapat memanfaatkan pembangkit ini untuk
berbagai keperluan sehari-hari. Dari situ pendapatan masyarakat sekitar bisa
bertambah dengan adanya pembangkit listrik ini.
D.) Dari segi social
Arahan Pembangunan energi listrik kedepan menjadikan pantai ketingan sebagai
daerah mandiri energy pertama di Sidoarjo, seluruh energi listrik di pantai
ketingan sepenuhnya akan dikerahkan oleh angin, matahari, juga energi dari
tumbuh- tumbuhan
-
IX. PERBANDINGAN ANTARA PLTA, PLT ARUS LAUT, PLT POMPA SERTA PLT SUNGAI
1. Pembangkit Listrik Tenaga Air
PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) adalah suatu system pembangkit energi listrik dengan
cara memanfaatkan aliran dari air yang kemudian diubah menjadi energi listrik malalui putaran
turbin dan generator. Sistem yang sangat simple, dan yang penting adalah ramah terhadap
lingkungan.
1. Aspek Teknis dan Peralatan yang digunakan :
Lokasi jauh dari lokasi pemanfaatan. Karena PLTA ini terletak bendungan/waduk.
Proses pembangkitannya memanfaatkan energi air jatuh (water hammer), yaitu air dalam
reservoir dialirkan ke turbin melalui penstock, dimana harus ada beda ketinggian.
Dam : merupakan bagian yang berfungsi sebagai penahan air dalam penampungan.
Turbin air : merupakan alat yang dapat berputar apabila terdapat aliran air dengan
memanfaatkan energy kinetik yang dihasilkan oleh aliran air tersebut.
Generator : alat konversi energy mekanik menjadi energy listrik.
Penstock : untuk mengalirkan air ke turbin.
-
Power house : untuk tempat generator.
Kontrol gate : sebagai pengontrol masuknya aliran air ke turbin.
Jaringan transmisi listrik : untuk distribusi listrik.
2. Aspek Ekonomi
Biaya pembangkitan PLTA untuk tahun 2011 sebesar Rp 156 / kWh
Efisiensi dari sistem pembangkitan jenis ini masih di bawah 5% sehingga untuk
diterapkan secara besar-besaran akan cukup sulit mengingat biaya pembangunan PLT-PL
ini sangat besar, sehingga lebih tepat digunakan untuk skala kecil.
Skala keekonomian PLTA mencapai kapasitas 5 MW dengan biaya investasi mencapai
100 juta /MW
Meskipun biaya operasi atau produksinya jauh lebih murah daripada menggunakan bahan
bakar fosil seperti minyak, namun biaya pembangunannya sangat mahal.
3. Aspek Lingkungan
Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah lainnya.
Dapat digunakan untuk sistem irigasi masyarakat sekitar.
4. Aspek Sosio-Budaya
Pemanfaatan energi baru, seperti PLTA, akan mengurangi ketergantungan akan bahan
bakar fosil.
Penelitian ini akan melibatkan instansi-instansi yang terkait / departemen sehingga
diharapkan akan memberikan sumbangsihnya dalam bidang ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
Penggunaan teknologi ini akan mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat emisi
gas buang dari produk BBM atau batubara.
Setiap proyek yang akan dibangun nantinya akan mengurangi jumlah pengangguran,
karena tentunya akan menyerap banyak tenaga kerja.
Tidak menghasilkan polusi yang mungkin mengganggu masyarakat sekitar.
Merupakan jenis pembangkit yang aman dengan resiko rendah.
-
2. Pembangkit Listrik Tenaga Arus Laut
Secara singkat proses konversi energi arus atau gelombang laut adalah dengan
memanfaatkan energi kinetik yang ada pada gelombang laut untuk menggerakkan turbin. Ombak
naik ke dalam ruang generator, lalu air yang naik menekan udara keluar dari ruang generator dan
menyebabkan turbin berputar. Ketika air turun, udara bertiup dari luar ke dalam ruang generator
dan memutar turbin kembali. Untuk mengkonversi energi gelombang terdapat tiga sistem dasar
yaitu sistem kanal yang menyalurkan gelombang ke dalam reservoar atau kolam, sistem
pelampung yang menggerakan pompa hidrolik, dan sistem osilasi kolom air yang memanfaatkan
gelombang untuk menekan udara di dalam sebuah wadah. Tenaga mekanik yang dihasilkan dari
sistem-sistem tersebut ada yang akan mengaktifkan generator secara langsung atau
mentransfernya ke dalam fluida kerja, air atau udara, yang selanjutnya akan menggerakan turbin
atau generator.
Untuk teknologi energi saat ini ada empat teknologi energi gelombang yaitu sistem rakit
Cockerell, tabung tegak Kayser, pelampung Salter, dan tabung Masuda. Sistem rakit Cockerell
berbentuk untaian rakit-rakit yang saling dihubungkan dengan engsel-engsel dan sistem ini
bergerak naik turun mengikuti gelombang laut. Gerakan relatif rakit-rakit menggerakkan pompa
hidrolik yang berada di antara dua rakit. Sistem tabung tegak Kayser menggunakan pelampung
yang bergerak naik turun dalam tabung karena adanya tekanan air.
Gerakan relatif antara pelampung dan tabung menimbulkan tekanan hidrolik yang dapat
diubah menjadi energi listrik. Sistem Pelampung Salter memanfaatkan gerakan relatif antara
bagian/pembungkus luar (external hull) dan bandul didalamnya (internal pendulum) untuk
diubah menjadi energi listrik. Pada sistem tabung Masuda metodenya adalah memanfaatkan
gerak gelombang laut masuk ke dalam ruang bawah dalam pelampung dan menimbulkan
gerakan perpindahan udara di bagian ruangan atas dalam pelampung. Gerakan perpindahan udara
ini dapat menggerakkan turbin udara.
Sedang cara untuk menangkap energi gelombang ada beberapa macam. Tiga cara yang
dapat dilakukan untuk menangkap gelombang laut adalah sebagai berikut:
1.Dengan pelampung :
Alat ini akan membangkitkan listrik dari hasil gerakan vertikal dan rotasional pelampung
dan dapat ditambatkan pada sebuah rakit yang mengambang atau alat yang tertambat di dasar
laut
-
2.Kolom air yang berosilasi :
(Oscillating Water Column) Alat ini membangkitkan listrik dari naik turunnya air akibat
gelombang dalam sebuah pipa silindris yang berlubang. Naik turunnya kolom air ini akan
mengakibatkan keluar masuknya udara di lubang bagian atas pipa dan menggerakkan turbin.
Sederhananya OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah energi
gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akan
menangkap energi gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau
osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan menggerakkan baling-
baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik.
3. Wave Surge atau Focusing Devices :
Peralatan ini biasa juga disebut sebagai tapered channel atau kanal meruncing atau sistem
tapchan, dipasang pada sebuah struktur kanal yang dibangun di pantai untuk mengkonsentrasikan
gelombang, membawanya ke dalam kolam penampung yang ditinggikan. Air yang mengalir
keluar dari kolam penampung ini yang digunakan untuk membangkitkan listrik dengan
menggunakan teknologi standar hydropower.
1. Aspek Teknis dan Peralatan yang digunakan :
Lokasi jauh dari lokasi pemanfaatan. Karena PLTA ini terletak bendungan/waduk.
Proses pembangkitannya memanfaatkan energi air jatuh (water hammer), yaitu air dalam
reservoir dialirkan ke turbin melalui penstock, dimana harus ada beda ketinggian.
Dam : merupakan bagian yang berfungsi sebagai penahan air dalam penampungan.
-
Turbin air : merupakan alat yang dapat berputar apabila terdapat aliran air dengan
memanfaatkan energy kinetik yang dihasilkan oleh aliran air tersebut.
Generator : alat konversi energy mekanik menjadi energy listrik.
Penstock : untuk mengalirkan air ke turbin.
Power house : untuk tempat generator.
Kontrol gate : sebagai pengontrol masuknya aliran air ke turbin.
Jaringan transmisi listrik : untuk distribusi listrik.
2. Aspek Ekonomi
Biaya pembangkitan PLTA untuk tahun 2011 sebesar Rp 2.000 / kWh
Efisiensi dari sistem pembangkitan jenis ini masih di bawah 65% sehingga untuk
diterapkan secara besar-besaran akan memungkinkan untuk direalisasikan.
Skala keekonomian dengan biaya investasi mencapai 1.7 juta per MW
Meskipun biaya operasi atau produksinya jauh lebih murah daripada menggunakan bahan
bakar fosil seperti minyak, namun biaya pembangunannya sangat mahal.
Berdasarkan hasil pengamatan yang ada, deretan ombak (gelombang) yang terdapat di
sekitar pantai Selandia Baru dengan tinggi rata-rata 1 meter dan periode 9 detik
mempunyai daya sebesar 4,3 kW per meter panjang ombak. Sedangkan deretan ombak
serupa dengan tinggi 2 meter dan 3 meter dayanya sebesar 39 kW per meter panjang
ombak. Untuk ombak dengan ketinggian 100 meter dan perioda 12 detik menghasilkan
daya 600 KW per meter.
Transverse Horisontal Axis Water Turbine (THAWT) dengan menggunakan dua turbin
dan satu generator yang diletakkan di tengah-tengahnya, bisa dihasilkan listrik sebesar 12
MWatt.
Dari pengujian pertama di laboratorium, diperkirakan Anaconda bisa menghasilkan
sekitar 1MW dan bisa menghasilkan listrik seharga US$ 0,12 per kWh atau bahkan
kurang dari angka tersebut.
3. Aspek Lingkungan
Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah lainnya.
Dapat digunakan untuk subjek penelitian
4. Aspek Sosio-Budaya
Pemanfaatan energi baru, seperti PLTA, akan mengurangi ketergantungan akan bahan
bakar fosil.
Penelitian ini akan melibatkan instansi-instansi yang terkait / departemen sehingga
diharapkan akan memberikan sumbangsihnya dalam bidang ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
-
Penggunaan teknologi ini akan mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat emisi
gas buang dari produk BBM atau batubara.
Setiap proyek yang akan dibangun nantinya akan mengurangi jumlah pengangguran,
karena tentunya akan menyerap banyak tenaga kerja.
Tidak menghasilkan polusi yang mungkin mengganggu masyarakat sekitar.
Merupakan jenis pembangkit yang aman dengan resiko rendah.
3. Pembangkit Listrik Tenaga Pompa
PLN telah memutuskan untuk membangun PLTA Pompa Cisokan (Upper Cisokan
Pumped Storage Plant ) yang lokasinya 40 km sebelah barat kota Bandung. Konstruksi PLTA
tersebut dimulai tahun 2012, dan diharapkan unit pertama dari 4 unit yang dibangun akan
komisioning pada tahun 2016. PLTA Pompa Cisokan mempunyai kapasitas total sebesar 1.040
MW ( 4 x 260 MW). PLTA Pompa Cisokan adalah PLTA jenis pompa (pump-storage pertama
yang dibangun di Indonesia). Untuk menyambut PLTA jenis pompa yang pertama di Indonesia,
berikut penulis membahas tentang latar belakang, aspek teknis dan ekonomis PLTA jenis ini.
PRINSIP KERJA
Pada PLTA Pompa terdapat dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk atas. Pada
saat kebutuhan beban dalam system tenaga listrik rendah, maka kelebihan daya yang tidak
diserap oleh konsumen dipakai untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas.
-
Sedangkan pada saat beban puncak, air yang terkumpul pada waduk atas akan dialirkan ke
waduk bawah untuk memutar turbin dan menghasilkan daya listrik untuk memenuhi kebutuhan
beban puncak. Secara skematis prinsip kerja PLTA pompa diperlihatkan pada gambar berikut.
SUSUNAN INSTALASI MESIN
Pada tahap awal pengembangannya, susunan mesin pada PLTA pompa mempunyai
system atau instalasi yang terpisah antara pompa dan turbin. Artinya pada suatu PLTA pompa
terdapat suatu instalasi lengkap yang berfungsi sebagai turbin, serta terdapat instalasi lain yang
terpisah berfungsi sebagai pompa. Pada instalasi turbin, terdiri dari peralatan-peralatan pipa
pesat, turbin serta generator. Sedangkan pada instalasi yang berfungsi sebagai pompa terdapat
peralatan motor, pompa dan pipa.
Pada tahap pengembangan PLTA pompa selanjutnya ,dengan semakin maju teknologi,
maka system yang terpisah tersebut ditinggalkan sehingga biaya pembangunan PLTA pompa
dapat ditekan lebih rendah karena tidak perlu lagi membangun instalasi mesin ganda seperti di
awal pengembangannya. Dewasa ini instalasi mesin pada PLTA pompa biasanya terdiri atas 2
variasi sebagai berikut :
1. Pada satu poros yang sama terdapat : a. pompa, b. turbin, dan c. motor dan generator yang
menyatu (bersifat reversible).
2. Pada satu poros yang sama terdapat a. pompa dan turbin yang menyatu (reversible), b.
motor dan generator yang bersatu (reversible).
Untuk kedua variasi di atas, hanya terdapat satu instalasi pipa pesat dan satu buah saluran
bawah (tailrace) yang dipakai secara bolak balik, baik sebagai turbin maupun pada operasi
sebagai pompa.
-
Turbin dan pompa biasanya dipasang secara vertical untuk unit-unit berkapasitas besar dan
horizontal untuk unit kecil. Kelebihan susunan variasi 1 dimana turbin dan pompa merupakan
instalasi yang terpisah, dimungkinkan untuk mendapatkan efisiensi yang optimum, baik pada
saat berfungsi sebagai turbin maupun pada saat pengoperasian sebagai pompa. Sedangkan jika
variasi 2 yang dipilih, efisiensinya tidak seoptimum variasi 1, namun harga instalasi PLTA
pompa akan lebih murah.
Suatu perkembangan yang unik dari turbin pompa adalah yang dikenal sebagai turbin pompa
isogyre. Pada turbin pompa jenis ini terdapat sudu ganda, dimana sudu pompa (imoeler) terletak
pada atas poros, sedangkan sudu turbin (runner) terletak di bagian bawah. Turbin dilengkapi
dengan sudu pengarah (guide-vane) yang bias disetel sesuai dengan kondisi beban, sedangkan
sudu pengarah pada pompa merupakan sudu tetap. Katup penutup untuk unit-unit pompa dan
turbin berupa cylinder gate di bagian luar runner dan impeller, sehingga berisi udara (tidak berisi
air) pada saat unit yang bersangkutan beroperasi.
Pada turbin pompa ini juga terdapat rumah keong (spiral case) yang dipakai bersama oleh
pompa dan turbin untuk mengalirkan air ke impeller dan runner. Runner dan impeller
mempunyai arah putaran yang sama, sehingga perubahan fungsi instalasi dari turbin menjadi
pompa atau sebaliknya dapat dilakukan secara cepat.
PERSYARATAN TEKNIS
Secara teknis persyaratan suatu PLTA pompa umumnya sama dengan persyaratan teknis
PLTA konvensional lainnya, yaitu adanya potensi debit aliran air (Q) dan tinggi jatuh (H) yang
memadai. Namun disamping banyak karakteristik yang sama dengan PLTA konvensional,
mengingat fungsinya yang khusus, PLTA pompa juga memiliki berbagai syarat teknis yang
berbeda yang harus diperhatikan secara khusus pada tahap perencanaannya.
Syarat-syarat khusus PLTA pompa tersebut antara lain adalah adanya waduk atas dan
waduk bawah, persyaratan elevasi, serta kapasitas waduk dan headnya. Secara singkat syarat-
syarat tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Waduk atas dan waduk bawah.
Kekhususan PLTA pompa yang membedakannya dengan PLTA konvensional adalah PLTA
jenis ini memerlukan dua buah waduk dalam pengoperasiannya, yaitu waduk atas dan waduk
bawah. Pada saat beban rendah dilakukan pengoperasian pompa untuk menaikkan air dari waduk
bawah ke waduk atas. Sebaliknya pada saat beban puncak maka air yang berada di waduk atas di
alirkan ke waduk bawah untuk memutar turbin yang menggerakkan generator dan menghasilkan
energi listrik.
2. Persyaratan elevasi turbin dan pompa.
-
Secara teknis harus diperhitungkan agar letak pompa/turbin harus pada elevasi yang lebih
rendah dari elevasi waduk bawah. Dengan elevasi turbin/ pompa yang lebih rendah tersebut
maka diharapkan dapat dihindari timbulnya kavitasi yang akan menyebabkan hilangnya energi
yang besar serta kerusakan pada sudu turbin dan pompa. Terlebih-lebih pada saat pengoperasian
pompa untuk mengalirkan air dari waduk bawah ke waduk atas.
Pada saat operasi pemompaan tersebut dipersyaratkan adanya perbedaan elevasi yang
minimum antara sudu pompa dengan elevasi air pada permukaan waduk bawah. Perbedaan
elevasi minimum tersebut dapat diperoleh dengan memperhitungkan tekanan atmosfir, tekanan
uap jenuh serta kerugian head di dalam saluran air.
3. Kapasitas waduk dan tinggi jatuh.
Besarnya debit air (Q) dan tinggi jatuh (H) secara langsung akan berbanding lurus dengan
kapasitas terpasang PLTA. Misalnya jika terdapat potensi debit air sebesar 115 m3 per detik dan
tinggi jatuh sebesar 237 meter, maka kapasitas terpasang yang dapat dibangkitkan oleh PLTA
tersebut adalah :
P = 9,8 x Q x H x nT x nG x nS
P Kapasitas terpasang dalam kW
Q = Debit air, dalam m3 per detik
H = tinggi jatuh, dalam meter
nT = Effisiensi turbin, misalnya diambil 90 %
nG = Efisiensi generator, diambil 98 %
nS = Efisiensi saluran air, misalnya 90 %
maka, P = 9,8 x 115 x 237 x 0,90 x 0,98 x 0,90
= 212.023 kW = 212,02 MW.
Setelah diketahui berapa debit air yang diperlukan untuk membangkitkan listrik dengan
kapasitas terpasang tertentu, maka selanjutnya dapat diketahui berapa besar kapasitas operasi
waduk (life storage capacity) minimal yang dibutuhkan.
Rumus untuk mencari kapasitas operasi waduk adalah sebagai berikut : (misal untuk lama
operasi turbin 6 jam per hari )
Kapasitas waduk : = 115 m3 x 3600x 6
= 2.484.000 m3
1. Aspek Teknis dan Peralatan yang digunakan :
Lokasi jauh dari lokasi pemanfaatan. Karena PLTA ini terletak bendungan/waduk.
Proses pembangkitannya memanfaatkan energi air jatuh (water hammer), yaitu air dalam
reservoir dialirkan ke turbin melalui penstock, dimana harus ada beda ketinggian.
-
Dam : merupakan bagian yang berfungsi sebagai penahan air dalam penampungan.
Turbin air : merupakan alat yang dapat berputar apabila terdapat aliran air dengan
memanfaatkan energy kinetik yang dihasilkan oleh aliran air tersebut.
Generator : alat konversi energy mekanik menjadi energy listrik.
Penstock : untuk mengalirkan air ke turbin.
Power house : untuk tempat generator.
Pompa : untuk memompa air ke reservoir atas
Kontrol gate : sebagai pengontrol masuknya aliran air ke turbin.
Jaringan transmisi listrik : untuk distribusi listrik.
2. Aspek Ekonomi
Biaya pembangkitan PLTA Pompa untuk tahun 2011 sebesar Rp 850,65 / kWh.
Efisiensi dari sistem pembangkitan jenis ini masih di bawah 5% sehingga untuk
diterapkan secara besar-besaran akan cukup sulit mengingat biaya pembangunan PLT-PL
ini sangat besar, sehingga lebih tepat digunakan untuk skala kecil.
Skala keekonomian PLTA Pompa mencapai kapasitas 5 MW dengan biaya investasi
mencapai 100 juta /MW
Meskipun biaya operasi atau produksinya jauh lebih murah daripada menggunakan bahan
bakar fosil seperti minyak, namun biaya pembangunannya sangat mahal.
3. Aspek Lingkungan
Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah lainnya.
Dapat digunakan untuk sistem irigasi masyarakat sekitar.
4. Aspek Sosio-Budaya
Pemanfaatan energi baru, seperti PLTA, akan mengurangi ketergantungan akan bahan
bakar fosil.
Penelitian ini akan melibatkan instansi-instansi yang terkait / departemen sehingga
diharapkan akan memberikan sumbangsihnya dalam bidang ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
Penggunaan teknologi ini akan mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat emisi
gas buang dari produk BBM atau batubara.
Setiap proyek yang akan dibangun nantinya akan mengurangi jumlah pengangguran,
karena tentunya akan menyerap banyak tenaga kerja.
Tidak menghasilkan polusi yang mungkin mengganggu masyarakat sekitar.
Merupakan jenis pembangkit yang aman dengan resiko rendah.
-
4. Pembangkit Listrik Tenaga Sungai Bawah Tanah
Keberadaan sungai bawah tanah di gua Ngerong, desa Rengel, Tuban hendaknya
dimanfaatkan potensinya. Aliran sungai bawah tanah di gua Ngerong mempunyai debit sekitar
773,6 lt/detik dan dengan debit ini maka akan dihasilkan listrik sebesar kurang lebih 20 kW.
Daerah desa rengel yang sebagian besar wilayahnya berupa rumah dan sawah penduduk sangat
membutuhkan air yang berasal dari sungai tersebut. Daerah di sekitar desa Rengel sering kali
mengalami kekeringan. Oleh sebab itu dibutuhkannya pompa untuk menyalurkan air dimana
pompa tersebut membutuhkan listrik. Maka, muncul konsep pembangkit listrik yang bertumpu
pada masyarakat. Konsep ini berbasis pada teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
(PLTMH). Mikro Hidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian
tertentu. Energi tersebut dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan
generator listrik. PLTMH merupakan salah satu alternatif solusi untuk mengatasi kekurangan
listrik maupun khususnya dalam penggunaannya dengan pompa air untuk mengatasi kekurangan
-
air. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro akan coba diaplikasikan di sungai bawah tanah di
gua Ngerong, desa Rengel, Tuban.
Potensi debit air sungai bawah tanah dan daya terbangkit PLTMH
Potensi debit air sungai bawah tanah yang berada di gua Ngerong di dapatkan dari hasil
penelitian oleh LIPI (lembaga ilmu pengetahuan dan teknologi ). Penelitian gua dilakukan LIPI
pada tanggal 5-8 September 2002 selama tiga hari. Gua Ngerong yang terletak di Desa Rengel,
Kecamatan Rengel, Kabupaten Tuban 30 km sebelah selatan kota Tuban kearah Bojonegoro
secara geografis terletak di sekitar LS. 112o 00 BT. 7o 04. Gua yang diteliti merupakan lokasi
wisata alam andalan kota Tuban meskipun terbatas di sekitar mulut gua. Gua Ngerong memiliki
sungai bawah tanah dengan debit air pada tahun 2002 sekitar 773.6 l/detik yang berada di hulu
sungai bawah tanah sedangka di pintu keluaran gua debitnya mencapai 573.7 l/detik.
Rumus yang mendasari perhitungan potensi daya hidrolik adalah
Pelc =g x Qd x Hnet x Etb x Egnr x Em x Esal
Dengan :
Pelc = potensi daya elektrik (kW)
g = konstanta percepatan gravitasi, 9.8 meter/dtk2
Qd = debit desain (m3/dtk)
Hnet = head efektif (meter)
Etb = efisiensi turbin
Egnr = efisiensi generator
Em = efisiensi transmisi mekanik
Esal = efisiensi saluran air
-
PLTMH Desa Rengel direncanakan memanfaatkan aliran Sungai bawah tanah. Aliran air
Sungai bawah tanah dibendung untuk mengarahkan aliran air menuju intake dan masuk ke bak
penenang. PLTMH desa Rengel tidak menggunakan saluran pembawa (head race) karena sisi
kanan dan kiri sudah terdapat dinding gua yang bisa menghadang agar air tidak meluber. Pada
intake dilengkapi dengan saringan ( Trashrack ) untuk mencegah masuknya daun-daun, cabang-
cabang pohon dan benda-benda lain terbawa aliran air ke dalam saluran. Bak penenang
(Forebay) ditempatkan bersambung dengan bendungan dan intake. Air dari bak penenang akan
disalurkan melalui pipa pesat (penstock) pada ujung bak penenang. Kemudian air masuk menuju
ke turbin yang ditempatkan di rumah pembangkit.
1. Aspek Teknis dan Peralatan yang digunakan :
Lokasi jauh dari lokasi pemanfaatan. Karena PLTA ini terletak bendungan/waduk.
Proses pembangkitannya memanfaatkan energi air jatuh (water hammer), yaitu air dalam
reservoir dialirkan ke turbin melalui penstock, dimana harus ada beda ketinggian.
Dam : merupakan bagian yang berfungsi sebagai penahan air dalam penampungan.
-
Turbin air : merupakan alat yang dapat berputar apabila terdapat aliran air dengan
memanfaatkan energy kinetik yang dihasilkan oleh aliran air tersebut.
Generator : alat konversi energy mekanik menjadi energy listrik.
Penstock : untuk mengalirkan air ke turbin.
Power house : untuk tempat generator.
Kontrol gate : sebagai pengontrol masuknya aliran air ke turbin.
Jaringan transmisi listrik : untuk distribusi listrik.
2. Aspek Ekonomi
Biaya pembangkitan sungai bawah tanah sebesar Rp 750 / kWh
Efisiensi dari sistem pembangkitan jenis ini masih di bawah 60% sehingga untuk
diterapkan secara besar-besaran akan cukup sulit mengingat biaya pembangunan PLT-ini
sangat sulit karena lokasinya di bawah tanah..
Skala keekonomian pembangkit ini mencapai kapasitas 50 kW dengan biaya investasi
mencapai Rp2.000.000 /kW
Meskipun biaya operasi atau produksinya jauh lebih murah daripada menggunakan bahan
bakar fosil seperti minyak, namun biaya pembangunannya sangat mahal.
3. Aspek Lingkungan
Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah lainnya.
Dapat digunakan untuk sistem irigasi masyarakat sekitar.
4. Aspek Sosio-Budaya
Pemanfaatan energi baru, seperti PLTMH sungai bawah tanah, akan mengurangi
ketergantungan akan bahan bakar fosil.
Penelitian ini akan melibatkan instansi-instansi yang terkait / departemen sehingga
diharapkan akan memberikan sumbangsihnya dalam bidang ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
Penggunaan teknologi ini akan mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat emisi
gas buang dari produk BBM atau batubara.
Setiap proyek yang akan dibangun nantinya akan mengurangi jumlah pengangguran,
karena tentunya akan menyerap banyak tenaga kerja.
Tidak menghasilkan polusi yang mungkin mengganggu masyarakat sekitar.
-
5. Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut
Energi tidal atau energi pasang surut barangkali kurang begitu dikenal dibandingkan
dengan energi samudera yang lain seperti energi ombak (wave energy). Jika dibandingkan
dengan energi angin dan surya, energi tidal memiliki sejumlah keunggulan antara lain: memiliki
aliran energi yang lebih pasti/mudah diprediksi, lebih hemat ruang dan tidak membutuhkan
teknologi konversi yang rumit. Kelemahan energi ini diantaranya adalah membutuhkan alat
konversi yang handal yang mampu bertahan dengan kondisi lingkungan laut yang keras yang
disebabkan antara lain oleh tingginya tingkat korosi dan kuatnya arus laut.
Saat ini baru beberapa negara yang yang sudah melakukan penelitian secara serius dalam
bidang energi tidal, diantaranya Inggris dan Norwegia. Di Norwegia, pengembangan energi ini
dimotori oleh Statkraft, perusahaan pembangkit listrik terbesar di negara tersebut. Statkraft
-
bahkan memperkirakan energi tidal akan menjadi sumber energi terbarukan yang siap masuk
tahap komersial berikutnya di Norwegia setelah energi hidro dan angin. Keterlibatan perusahaan
listrik besar seperti Statkraft mengindikasikan bahwa energi tidal memang layak diperhitungkan
baik secara teknologi maupun ekonomis sebagai salah satu solusi pemenuhan kebutuhan energi
dalam waktu dekat.
Pembangkit listrik tenaga tidal terapung. Turbin-turbin air dan mesin-mesin listrik
terletak di bawah air, hanya bagian atas dari pembangkit listrik tersebut yang tampak diatas
permukaan laut (Sumber: Statkraft)
Perlu diketahui bahwa potensi energi tidal di Indonesia termasuk yang terbesar di dunia,
khususnya di perairan timur Indonesia. Sekarang inilah saatnya bagi Indonesia untuk mulai
menggarap energi ini. Jika bangsa kita mampu memanfaatkan dan menguasai teknologi
pemanfaatan energi tidal, ada dua keuntungan yang bisa diperoleh yaitu, pertama, keuntungan
pemanfaatan energi tidal sebagai solusi pemenuhan kebutuhan energi nasional dan, kedua, kita
akan menjadi negara yang mampu menjual teknologi tidal yang memberikan kontribusi terhadap
devisa negara. Belajar dari India yang mampu menjadi salah satu pemain teknologi turbin angin
dunia (dengan produk turbin angin Suzlon), maka tujuan yang kedua bukanlah hal yang terlalu
muluk untuk kita wujudkan.
Menurut Dandekar,MM dan Sherma,KN, 1991, pada dasarnya pembangkit listrik tenaga
pasang surut melibatkan kolam penampung air, baik itu kolam buatan maupun kolam yang
memanfaatkan kondisi alam. Pada prinsipnya pemanfaatan tenaga pasang surut air laut untuk
pembangkit listrik dibedakan menjadi tiga, yaitu susunan kolam tunggal, susunan kolamganda,
dan susunan kolambersama. Dari prinsip-prinsip dasar ini kemudian dikembang beberapa cara
untuk mendapatkan energi yang boleh dikatakan terus menerus.
Dalam susunan kolam tunggal, hanya terdapat sebuah kolam penampung air yang
langsung berhadapan dengan laut. Kolam dan laut dipisahkan oleh tanggul, sedangkan aliran
antara keduanya disalurkanmelalui pintu air yang terletak disepanjang tanggul, pada tanggul ini
juga terdapat bangunan pembangkit listrik. Arus yang masuk dari laut menuju kolam penampung
atau dari kolam penampung menuju laut dapat digunakan untuk memutar turbin.
-
Dalam susunan kolam tunggal energi listrik dapat dibangkitkan dengan menggunakan
tiga macam sistem daur air, tiga sistem daur air itu adalah sistem daur air pasang tunggal, sistem
daur air surut tunggal, dan sistem daur air ganda. berikut ini akan dijelaskan mekanisme kerja
dari pembangkit listrik pasang surut dengan menggunakan masing-masing sistem daur air, lihat
Gambar di bawah.
Bangunan Tampak Atas
1. Aspek Teknis dan Peralatan yang digunakan :
Lokasi jauh dari lokasi pemanfaatan. Karena PLTA ini terletak bendungan/waduk.
Proses pembangkitannya memanfaatkan energi air jatuh (water hammer), yaitu air dalam
reservoir dialirkan ke turbin melalui penstock, dimana harus ada beda ketinggian.
-
Pembangkit listrik tenaga arus laut memiliki beberapa komponen penting antara lain :
Rotor, untuk mengkonversikan energi kinetik terdapat dua jenis rotor (daun turbin) yang
biasa digunakan Jenis rotor yang mirip dengan kincir angin atau cross-flow rotor atau
rotor Darrieus.
Generator, dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Generator yang
digunakan oleh pembangkit arus laut dengan teknologi MCT (Marine Current turbine)
adalah generator asinkron.
Gearbox, berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada turbin energi arus laut menjadi
putaran tinggi agar daat digunakan untuk memutar generator.
Sistem Pengereman, digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar
bekerja pada titik aman saat terdapat arus yang besar. Alat ini perlu dipasang karena
generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya.
Rectifier-Inverter, untuk mengatasi naik turunnya keluaran listrik dari generator karena
naik turunnya putaran turbin maka listrik yang dihasilkan oleh generator harus disalurkan
terlebih dahulu ke sistem rectifier-inverter agar keluaran tegangan dan frekuensi
listriknya sama dengan listrik yang dihasilkan PLN.
2. Aspek Ekonomi (70 kW)
Biaya pembangkitan untuk tahun 2011 sebesar 1,53 centUSD/kWh
-
Efisiensi dari sistem pembangkitan jenis ini masih di bawah 30% sehingga untuk
diterapkan secara besar-besaran akan memungkinkan untuk direalisasikan.
Skala keekonomian biaya investasi mencapai US$ 3.000/kW
Meskipun biaya operasi atau produksinya jauh lebih murah daripada menggunakan bahan
bakar fosil seperti minyak, namun biaya pembangunannya sangat mahal.
3. Aspek Lingkungan
Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah lainnya.
Dapat digunakan untuk sistem irigasi masyarakat sekitar.
4. Aspek Sosio-Budaya
Pemanfaatan energi baru, yaitu pasang surut laut, akan mengurangi ketergantungan akan
bahan bakar fosil.
Penelitian ini akan melibatkan instansi-instansi yang terkait / departemen sehingga
diharapkan akan memberikan sumbangsihnya dalam bidang ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
Penggunaan teknologi ini akan mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat emisi
gas buang dari produk BBM atau batubara.
Setiap proyek yang akan dibangun nantinya akan mengurangi jumlah pengangguran,
karena tentunya akan menyerap banyak tenaga kerja.
Tidak menghasilkan polusi yang mungkin mengganggu masyarakat sekitar.
Merupakan jenis pembangkit yang aman dengan resiko rendah.
X. SURGE TANK, KOLAM PENENANG
. PENGERTIAN BAK PENENANG DAN SURGE TANK
-
A. Bak penenang (Forebay).
Bak penenang berada di ujung saluran pembawa yang berfungsi untuk mecegah
turbulensi air sebelum diterjunkan melalui pipa pesat. Bangunan yang mempunyai
potongan melintang (luas penampang basah) lebih besar dari Headrace yang
berfungsi untuk memperlampat aliran air. Pada sutu instalasi pembangkit listrik
tenaga air haruslah memperhitungkan kemungkinan bahaya yang timbul pada saluran
pipa pada instalasi tersebut misalnya terjadinya water hammer akibat penutupan katup
secara cepat. Water hammer ini dapat menimbulkan peningkatan tekanan pada
saluran pipa sehingga dapat menyebabkan pecahnya pipa apabila tekanan yang terjadi
melebihi kekuatan maksimum dari pipa tersebut terutama untuk saluran yang relatif
panjang dibagi dengan tinggi terjun yang ada. Untuk itulah perlu dipasang Surge tank
Fungsinya terutama untuk: mengurangi water hammer akibat perubahan beban,
menampung air saat beban mendadak turun, mensuplai air pada saat pembebanan
mendadak dan lain-lain.
B. Surge Tank
Surge Tank adalah pipa tegak atau reservoir penyimpanan di ujung hilir saluran air
tertutup atau pipa pemasok untuk saatterjadi kenaikan tekanan yang mendadak, serta
dengan cepat memberikan air ekstra selama penurunan tekanan singkat. Dalam
teknologi pertambangan, bijih pompa bubur menggunakan tangki gelombang yang
relatif kecil untuk mempertahankan beban pada pompa.
Untuk penggunaan pembangkit listrik tenaga air, tangki gelombang merupakan ruang
penyimpanan tambahan atau reservoir dipasang antara reservoir penyimpanan utama
dan power house (sebagai dekat dengan rumah listrik mungkin). Surge tank biasanya
diberikan pada tanaman tinggi atau menengah-kepala ketika ada jarak yang cukup jauh
antara sumber air dan unit daya, sehingga perlu penstock panjang. Fungsi utama dari
tangki gelombang adalah:
1. Ketika beban berkurang, air bergerak mundur dan akan disimpan di dalamnya.
-
2. Ketika beban meningkat, tambahan pasokan air akan disediakan oleh tangki
gelombang. Singkatnya, tangki gelombang meringankan variasi tekanan karena
perubahan yang cepat dalam kecepatan air.
Gambar dari Surge tank
XI. OTEC (Pembangkit Listrik Panas Laut) dengan PLT SOLAR POND (Kolam Surya).
PERBANDINGAN PLT OTEC VS PLT SOLAR PONDS
Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) adalah teknologi untuk menkonversi energi
termal yang ada pada laut akibat radiasi sinar matahari menjadi tenaga listrik.
5. Prinsip Kerja
Beberapa pakar energi berpendapat bahwa OTEC akan menjadi teknologi penghasil listrik
yang sangat kompetitif di masa depan. OTEC dapat memproduksi listrik hingga skala gigawatt, dan
dengan penggabungan dengan sistem elektrolisis, akan menghasilkan hidrogen cukup untuk
menggantikan konsumsi bahan bakar fosil dunia. Tetapi, mengatur biaya adalah yang tersulit.
Seluruh fasilitas OTEC membutuhkan peralatan khusus dan pipa panjang berdiameter besar yang
ditenggelamkan hingga beberapa kilometer jauhnya dari permukaan untuk mendapatkan air dingin.
Dan itu membutuhkan banyak biaya.
Secara sederhana dapat disebutkan bahwa OTEC bekerja dengan memanfaatkan perbedaan
temperatur untuk membangkitkan tenaga listrik dengan cara memanfaatkannya untuk menguapkan
Ammonia atau Freon. Tekanan uap yang timbul kemudian dipergunakan untuk memutar turbin.
Adapun prinsip kerja dari OTEC secara umum adalah:
-
a) Konversi energi panas laut atau OTEC menggunakan perbedaan temperatur antara
permukaan yang hangat dengan air laut dalam yang dingin, minimal sebesar 77 derajat
Fahrenheit (25C) agar bisa digunakan untuk membangkitkan listrik.
b) Laut menyerap panas yang berasal dari matahari. Panas matahari membuat permukaan air
laut lebih panas dibandingkan air di dasar laut. Hal ini menyebabkan air laut bersirkulasi
dari dasar ke permukaan. Sirkulasi air laut ini juga dapat dimanfaatkan untuk
menggerakkan turbin dan menghasilkan energi listrik.
c) Dalam beroperasinya OTEC, pipa-pipa akan ditempatkan di laut yang berfungsi untuk
menyedot panas laut dan mengalirkannya ke dalam tangki pemanas guna mendidihkan
fluida kerja. Umumnya digunakan ammonia sebagai fluida kerja karena mudah menguap.
Dari uap fluida tersebut selanjutnya akan digunakan untuk menggerakkan turbin
pembangkit listrik. Selanjutnya, uap fluida dialirkan ke ruang kondensor. Didinginkan
dengan memanfaatkan air laut bersuhu 5 derajat Celcius. Air hasil pendinginan kemudian
dikeluarkan kembali ke laut. Begitu siklus seterusnya.
Jenis Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
a. Berdasarkan lokasi :
o Daratan (land based plant)
o Mengapung (floating based plant)
o Perairan dangkal (shelf based plant)
b. Berdasarkan sistem siklus yang digunakan :
o Closed-Cycle (Siklus Tertutup) :
Closed-cycle system menggunakan fluida dengan titik didih rendah,seperti ammonia, untuk
memutar turbin guna membangkitkan listrik. Air laut permukaan yang hangat dipompa melewati
sebuah heat exchanger (penukar panas) di mana fluida dengan titik didih rendah tadi diuapkan.
Fluida yang mengalami perubahan wujud menjadi uap akan mengalami peningkatan tekanan. Uap
bertekanan tinggi ini kemudian dialirkan ke turbin untuk menghasilkan listrik. Kemudian air dingin
dari dasar lautan dipompa melewati heat exchanger yang kedua, mengembunkan hasil penguapan
tadi menjadi fluida lagi, di mana siklus ini berputar terus menerus.
-
o Open-Cycle (Siklus Terbuka) :
Open-Cycle OTEC menggunakan air laut permukaan yang hangat untuk membangkitkan listrik.
Ketika air laut hangat dipompakan ke dalam kontainer bertekanan rendah, air ini mendidih. Uap yang
mengembang menggerakkan turbin tekanan rendah untuk membangkitkan listrik. Uap ini
meninggalkan garam-garam di belakang kontainer. Jadi uap ini hampir merupakan air murni. Uap ini
kemudian dikondensasikan kembali dengan menggunakan suhu dingin dari air dasar laut.
o Hybrid System (Siklus Gabungan) :
Siklus hybrid menggunakan keunggulan sistem siklus terbuka dan tertutup. Siklus hybrid
menggunakan air laut yang diletakkan di tangki bertekanan rendah (vacuum chamber) untuk dijaikan
uap. Lalu uap tersebut digunakan untuk menguapkan fluida bertitik didih rendah (amonia atau yang
lainnya) yang akan menggerakkan turbin guna menghasilkan listrik. Uap air laut tersebut lalu
dikondensasikan untuk menghasilkan air tawar desalinasi.
-
1. Aspek Teknis dan Peralatan yang digunakan :
Lokasi jauh dari lokasi pemanfaatan. Karena PLTPL-OTEC ini terletak di laut atau di
dekat laut.
Proses pembangkitannya memanfaatkan panas yang ada di lautan, yaitu suhu hangat yang
diperoleh dari permukaan laut dan suhu dingin yang diperoleh dari laut dalam.
Evaporator : merupakan bagian yang berfungsi sebagai penguap fluida
Turbin uap : merupakan alat yang dapat berputar apabila terdapat aliran uap dengan
memanfaatkan energy kinetik yang dihasilkan oleh aliran uap tersebut.
Generator : alat konversi energy mekanik menjadi energy listrik.
Kondensor : fungsi dari kondensor adalah untuk mengembunkan uap dari turbin.
Pompa : untuk membantu mengalirnya cairan pada sistem.
Pipa : sebagai tempat mengalirnya cairan dan uap.
Medium cair berupa zat dengan titik didih rendah seperti amonia.
2. Aspek Ekonomi
Karena OTEC belum dikomersialkan, maka biaya tepatnya belum dapat dipastikan.
Efisiensi dari sistem pembangkitan jenis ini masih di bawah 5% sehingga untuk
diterapkan secara besar-besaran akan cukup sulit mengingat biaya pembangunan PLT-PL
ini sangat besar, sehingga lebih tepat digunakan untuk skala kecil.
Skala keekonomian OTEC mencapai kapasitas 100 MW dengan biaya investasi mencapai
US$ 2,42 juta /MW dan biaya produksi listrik US$ 0,068 /kWh.
Meskipun biaya operasi atau produksinya jauh lebih murah daripada menggunakan bahan
bakar fosil seperti minyak, namun biaya pembangunannya sangat mahal.
3. Aspek Lingkungan
Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah lainnya.
-
Untuk OTEC sistem tertutup, apabila terdapat kebocoran, maka amonianya dapat
menyebabkan polusi di lautan.
4. Aspek Sosio-Budaya
Pemanfaatan energi baru, seperti PLTPL-OTEC, akan mengurangi ketergantungan akan
bahan bakar fosil.
Penelitian ini akan melibatkan instansi-instansi yang terkait / departemen sehingga
diharapkan akan memberikan sumbangsihnya dalam bidang ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
Penggunaan teknologi ini akan mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat emisi
gas buang dari produk BBM atau batubara.
Setiap proyek yang akan dibangun nantinya akan mengurangi jumlah pengangguran,
karena tentunya akan menyerap banyak tenaga kerja.
Tidak menghasilkan polusi yang mungkin mengganggu masyarakat sekitar.
Merupakan jenis pembangkit yang aman dengan resiko rendah.
6. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SOLAR PONDS
Pembangkit listrik tenaga solar ponds merupakan pembangkit listrik yang memanfaatlan
kolam-kolam air garam untuk menangkap panas matahari. Kemudian di dalam kolam di beri
sistem perpipaan sebagai boiler lalu dari panas itulah dapat mengubah air menjadi uap dan
memutar turbin uap yang dikopel dengan generator.
Sejarah Dead Sea
Laut Mati atau disebut juga Laut Asin,
adalah sebuah danau garam yang berbatasan
dengan Israel dan Tepi Barat di barat, dan
Yordania di timur. Permukaannya dan pantai
adalah 422 meter (1.385 kaki) di bawah
permukaan laut, permukaan air terendah dari
permukaan bumi di ukur dari tanah kering. Laut
Mati adalah 378 m (1.240 kaki) dalamnya, danau
yang terdalam di antara danau danau asin dunia.
Juga merupakan air yang paling asin, dengan
33,7% salinitas. Hanya Danau Assal (Djibouti),
Garabogazk dan beberapa danau hypersaline
dari Lembah Kering McMurdo di Antartika
(seperti Don Juan Pond dan mungkin Danau
Vanda) memiliki salinitas yang lebih tinggi.
Danau ini adalah 8,6 kali lebih asin daripada laut.
-
Dikarenakan salinitas yang keras, membuat suatu lingkungan di mana binatang tidak dapat
berkembang, maka sesuai dengan namanya Laut Mati. Laut Mati adalah 67 kilometer (42 mil)
panjangnya dan 18 kilometer (11 mil) lebarnya pada titik terlebar. Itu terletak di Yordania Rift
Valley, dan anak sungai utamanya adalah Sungai Yordan.
Laut Mati telah menarik pengunjung dari seluruh Mediterania selama ribuan tahun.
Secara Alkitabiah, itu adalah tempat perlindungan bagi Raja Daud. Itu adalah salah satu pertama
di dunia resor kesehatan (untuk Herod the Great), dan telah menjadi pemasok berbagai produk,
dari balsam untuk membuat mumi Mesir untuk garam abu untuk pupuk. Orang-orang juga
menggunakan garam dan mineral dari Laut Mati untuk menciptakan kosmetika dan herbal
sachet.
Kandungan mineral dari Laut Mati sangat berbeda dari air laut. Komposisi yang tepat
dari air Laut Mati bervariasi terutama dengan musim, kedalaman dan suhu. Pada awal 1980-an
konsentrasi spesies ion (dalam g / kg) dari permukaan air Laut Mati adalah Cl-(181,4), Br-(4.2),
SO42-(0,4), HCO3-(0,2), Ca2 + (14.1), Na + (32,5), K + (6.2) dan Mg2 + (35,2). Jadi total
salinitas adalah 276 g / kg. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa w / w% komposisi garam,
seperti klorida anhidrat, adalah kalsium klorida (CaCl2) 14,4%, kalium klorida (KCl) 4,4%,
magnesium klorida (MgCl2 ) 50,8% dan natrium klorida (garam dapur, NaCl) 30,4%. Sebagai
perbandingan, garam dalam air dari sebagian besar lautan dan laut adalah sekitar 97% natrium
klorida. Konsentrasi ion sulfat (SO42-) sangat rendah, dan konsentrasi ion bromida (Br-) adalah
yang tertinggi dari semua perairan di Bumi.
Konsentrasi garam Laut Mati berfluktuasi
sekitar 31,5%. Ini adalah hasil yang luar biasa tinggi
dan dalam nominal densitas 1,24 kg / L. Siapapun
dapat dengan mudah mengapung di Laut Mati karena
kemampuan mengapung alam.
Fitur yang tidak biasa dari Laut Mati adalah
pelepasan aspal. Dari rembesan yang mendalam,
Laut Mati terus-menerus memuntahkan kerikil kecil
dan blok dari substansi hitam. Aspal-aspal ini lah
yang melapisi patung-patung dan tengkorak
Neolitikum dari situs arkeologi telah ditemukan. Juga pembuatan mumi Mesir memerlukan
proses yang menggunakan aspal yang diimpor dari kawasan Laut Mati.
Saat ini diskusi untuk mencari pemecahan terkait krisis energi listrik semakin intensif
dilakukan oleh banyak pihak. Mengacu pada konsep green energy yang mencoba mengurangi
ketergantungan pada bahan bakar fosil mengurangi efek pemansan global, telah muncul opsi-
-
opsi sumber energi terbarukan dan berkelanjutan yang telah dicetuskan. Sebut saja energi panas
bumi, gelombang laut (tidal), biomassa, dan solar pond.
Opsi sumber energi yang terakir
yaitu solar pond sebenarnya bukanlah
hal baru dalam pembangkitan energi
listrik. Penggunaan energi potensial
dari solar pond untuk pembangkitan
tenaga listrik sudah dikembangkan
sejak tahun 1970-an di benua Australia.
Namun solar pond kemudian
ditinggalkan karena dinilai memiliki
efisiensi yang sangat kecil untuk
pembangkitan listrik (hanya berkisar
17%). Saat ini, ketika kebutuhan akan
sumber energi terbarukan semakin tidak
bisa ditoleransi lagi, solar pond kembali dilirik meskipun dengan segala keterbatasannya.
Apa sebenarnya solar pond dan bagaimana cara pemanfaatannya untuk membangkitkan
tenaga listrik?
Solar pond atau kolam surya merupakan kolam air garam yang difungsikan untuk
memerangkap energi panas matahari. Panas yang terperangkap di bagian dasar solar pond itulah
yang kemudian dimanfaatkan untuk menguapkan organic fluid menjadi uap. Uap tersebut
digunakan untuk memutar turbin uap yang telah dikopel ke generator.
-
Pemanfaatan solar pond sebagai sumber energi memakan biaya produksi sekitar
$180/MWh. Biaya ini jauh lebih tinggi dari pada biaya produksi dengan sumber energi angin
($20-60/MWh) atau batubara ($40/MWh) namun masih lebih rendah bila dibandingkan dengan
biaya produksi pembangkit listrik tenaga surya yang mencapai $1000/MWh.
Selain itu,
pemanfaatan
solar pond juga berpengaruh
terhadap kondisi
lingkungan maupun sosial
budaya untuk
kawasannya. Dari
aspek lingkungan, solar
pond bisa memakan daerah resapan air tawar dan mencemari tanah (akibat ketidaktepatan
penggunaan jenis garam) mengingat begitu luasnya daerah yang digunakan. Sedangkan dari
aspek sosial budaya, pemanfaatan solar pond bisa membawa kemajuan tersendiri untuk
masyarakat sekitar mengingat saat ini hampir sebagian besar daerah garam merupakan daerah
yang masih cukup tertinggal.
Menilik dari fakta-fakta tersebut, mungkin tidak ada salahnya memposisikan sumber
energi ini sebagai sumber dengan tingkat kepentingan intermediate bawah atau sebagai sumber
utama sistem hybrid tenaga listrik yang tidak terinterkoneksi (stand alone). Pengembangan
sumber energi ini akan menjadi sangat penting jika Indonesia benar-benar ingin menerapkan
konsep limited distribution area pada sistem tenaga listriknya. Sekali lagi semua bergantung
pada kebijakan PT.PLN dan pemerintah daerah masing-masing.
1. Aspek Teknis dan Peralatan yang digunakan :
Lokasi jauh dari lokasi pemanfaatan. Karena Pembangkit listrik tenaga Solar Ponds ini
terletak di dekat laut atau tambak-tambak garam.
Proses pembangkitannya memanfaatkan panas yang ada di kolam garam, yaitu suhu
panas yang diperoleh dari dasar kolam yang menangkap panas matahari.
Evaporator : merupakan bagian yang berfungsi sebagai penguap fluida
-
Turbin uap : merupakan alat yang dapat berputar apabila terdapat aliran uap dengan
memanfaatkan energy kinetik yang dihasilkan oleh aliran uap tersebut.
Generator : alat konversi energy mekanik menjadi energy listrik.
Kondensor : fungsi dari kondensor adalah untuk mengembunkan uap dari turbin.
Pompa : untuk membantu mengalirnya cairan pada sistem.
Pipa : sebagai tempat mengalirnya cairan dan uap.
Organic fluid berupa zat untuk diubah menjadi uap oleh air garam yang panas.
2. Aspek Ekonomi
Karena PLT Solar Pond belum dikomersialkan, maka biaya tepatnya belum dapat
dipastikan.
Efisiensi dari sistem pembangkitan jenis ini mencapai 70% sehingga dapat diterapkan
secara makro.
Skala keekonomian PLT Solar Ponds untuk debit 122 m3/s maka dapat dicari kapasitas
terpasang:
PE = (122 m3/s) * (9.8 m/s2) * (400 m) * (1000 kg/m3) * (70%)
= 334MW = ~350MW.
Dengan estimasi sistem plant sekitar $800 million, dan harga pembangkitan $0.061/kWh
maka dapat dicari lamanya waktu untuk balik modal :
Time recovery = [{(800million USD)/(0.061 USD/kwh)} / 350.000 kw] / 8760 hr
= 4.3 years
Meskipun biaya operasi atau produksinya jauh lebih murah daripada menggunakan bahan
bakar fosil seperti minyak, namun biaya pembangunannya sangat mahal.
3. Aspek Lingkungan
Tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah lainnya.
Untuk bahan organic fluida ini sangat beracun jadi berbahaya jika ada kebocoran.
4. Aspek Sosio-Budaya
Pemanfaatan energi baru, seperti PLT Solar Ponds, akan mengurangi ketergantungan
akan bahan bakar fosil.
Penelitian ini akan melibatkan instansi-instansi yang terkait / departemen sehingga
diharapkan akan memberikan sumbangsihnya dalam bidang ilmu pengetahuan dan
teknologi (IPTEK).
Penggunaan teknologi ini akan mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat emisi
gas buang dari produk BBM atau batubara.
Setiap proyek yang akan dibangun nantinya akan mengurangi jumlah pengangguran,
karena tentunya akan menyerap banyak tenaga kerja.
Tidak menghasilkan polusi yang mungkin mengganggu masyarakat sekitar.
-
Dapat menambah daya guna tambak / kolam galam, sehingga mensejahterakan para
petani garam.
-
Kesimpulan
Sistem pembangkit tenaga angin dan surya cocok untuk dikembangkan di daerah terpencil yang memiliki potensi sumber cahaya matahari dan sumber
angin lebih.
Dari perhitungan yang ada biaya yang dibangkitkan oleh pembangkit tenaga bayu hybrid tenaga surya sebesar Rp 27.000,00
-
DAFTAR PUSTAKA
ITS-Undergraduate-9222-4205100040-Paper
Kitektro_Vol01No02Thn2012_Fauzi_p39-44
kincir_angin
ITS-paper-20185-Paper
ITS-paper-20185-Presentation
15.3-Liem-Wahyu-hal-37-56