MAKALAH TEKNIK TENAGA LISTRIK ENERGI TER
MAKALAH TEKNIK TENAGA LISTRIK
ENERGI TERBAHARUKAN
DI SUSUN OLEH
NAMA
: EDI SETYAWAN NUGROHO
NIM
: 16525070
JURUSAN
: TEKNIK MESIN
P a g e 1 | 34
DAFTAR ISI
BAB I........................................................................................................................... 3
1.1 Pendahuluan..................................................................................................... 3
BAB II.......................................................................................................................... 6
2.1 PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)................................................................6
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)...........................................................13
2.4 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)................................................15
2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin....................................................................16
2.6 Pembangkit Listrik Energi Surya......................................................................20
2.7 Pembangkit Listrik Energi Gelombang Laut.....................................................23
BAB III....................................................................................................................... 32
3.1 Kesimpulan...................................................................................................... 32
BAB I
1.1 Pendahuluan
Dewasa ini energi merupakan sesuatu yang tidak dapat dilepaskan dari kehidupan.Pada
era yang serba instan seperti saat ini hampir setiap aspek kehidupan ditunjang dengan
energi.Bahkan sejatinya kita manusia sejak awal mula diciptakan kita membutuhkan energi,coba
bayangkan apabila kita tidak makan atau minum dari mana kita mendapat energi untuk kita
bergerak.Karena itu bisa kita,manusia tidak bisa lepas dari energi.
Pada era ini kita masih menggunakan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama
kita,baik itu untuk pembangkit listrik,transportasi, dll. Ketergantungan akan satu jenis sumber
daya energi ini sangat mengkhawatirkan bagi umat manusia. Ini dikarenakan bahan bakar fosil
(terutama minyak dan gas bumi) merupakan sumber daya energi yang tidak dapat di perbarui dan
jumlah produksinya yang relative tidak stabil,selain itu bahan bakar fosil dinilai kurang
ekonomis karena harganya yang relative mahal. Ini dikarenakan proses untuk eksplorasi minyak
bumi yang semakin lama semakin membutuhkan teknologi canggih dan sumber daya manusia
yang ahli untuk mengoperasikannya sehingga menyebabkan sebuah perusahaan migas (oil
company) harus mengeluarkan biaya yang sangat besar untuk mengerjakan satu proyek
eksplorasi.
Gambar 1.1.1 grafik produksi minyak dan gas bumi dari U.S,Rusia dan Arab Saudi
P a g e 3 | 34
Apabila kita melihat kebelakang lagi memang sejak dari dulu biaya untuk eksplorasi
bahan bakar fosil (minyak dan gas) sangat mahal.Namun akhir-akhir dampak lain yang sangat
berbahaya bagi kelasngsungan hidup manusia akibat penggunaan energi fosil mulai
terasa.Dampak itu adalah dampak kerusakan lingkungan yang mulai terasa hampir di seluruh
dunia.Ini dikarenakan sisa hasil pembakaran bahan bakar fosil entah itu dari kendaraan
bermotor,pabrik,pembangkit listrik dll mengahsilkan karbondioksida (CO2) yang berbahaya bagi
lapisan ozon. Konsentrasi karbondioksida (CO2) selama era industriaisasi atau 150 terakhir
bertambah sangat pesat selama 500 terkahir ini. Hal ini mejadi perhatian serius bagi seluruh
kalangan baik itu akademisi,penggiat lingkungan,peneliti dan seluruh manusia di dunia
mengingat dengan kenaikan konsentrasi karbondioksida yang drastic ini dikhatwatirkan
menyebabkan pemanasan global. Pemanasan global adalah adalah suatu proses meningkatnya
suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan Bumi. Ini dikarenakan karbon dioksida mengahalangi
sinar matahari yang memantul dari bumi ke luar angkasa. Karena sinar ini terperangkap dalam
atmosfer sehingga menyebabkan kenaikan suhu di bawah atmosfer. Berikut adalah gambar
skema dari pemanasan global itu terjadi.
Proses
global
Gambar 1.1.2
terjadinya
pemanasan
Gambar 1.1.3 Grafik konsentrasi karbondioksida di udara
Karena inilah manusia membutuhkan suatu solusi atau strategi cerdas untuk mengatasi
permasalahan diatas. Salah satu strategi yang efektif namun mudah ialah dengan konversi energi.
Pada era ini sejatinya konversi energi bukan lagi suatu hal yang istimewa. Ini karena banyak
orang mulai sadar akan lingkungan menggalakkan kegiatan ini. Konversi energi yang dimaksud
sini adalah segala upaya untuk mengurangi konsumsi energi tanpa harus mengorbankan fungsi
asli energi tersebut untuk apa. Contohnya semisal kita mengganti lampu neon dengan lampu
hemat energi atau kalau kita mengguanakan alat elektronik yang kurang efisien konsumsi
dayanya kita bisa menggantinya dengan yang lebih hemat. Salah satu contoh kasus yang sukses
dalam konversi energi ini adalah amerika utara yang berhasil membuktikan bahwa lebih murah
untuk berinvestasi pada pembangunan mesin pembangkit listrik yang efisen dariapada kita harus
melakukan perawatan dan perbaikan pada pembangkit listrik lama yang tidak efisien energi dan
menyebabkan polusi.
Sehingga pada saat ini banyak orang mencoba mengembangkan energi terbaharukan.
Karena ini dinilai lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Sampai saat ini sudah banyak
alternative lain pengganti bahan bakar fosil.
P a g e 5 | 34
BAB II
2.1 PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)
Tenaga air merupakan sumber daya energi terpenting setelah tenaga uap/panas. Hampir
30% dari seluruh kebutuhan energi di dunia dipenuhi oleh pusat-pusat tenaga air. Keuntungan
sumber energi ini adlah sifatnya yang tidak dapat habis lain halnya seperti batu bara yang dapat
habis setelah dipakai. Sedangkan air tidak,ini dikarenakan sejatinya yang dimanfaatkan bukanlah
air nya melainkan energi potensial dan kinetic yang dimiliki air apabila direkayasa sedemikian
rupa konstruksi sipil yang menunjang PLTA. Apabila ditinjau dari dampak lingkungan yang
dihasilkan jelas PLTA sama sekali tidak menghasilkan emisi tidak seperti layaknya batu bara
yang menghasilkan gas buang. Selain itu adanya PLTA tidak mengganggu fungsi utama air
sebagai contohnya sebagai sumber imigrasi sawah-sawah yang di hilir. Karena setelah air
mengalir memutar turbin,air ini di alirkan ke hilir agar tetap bisa digunakan masayarakat yang
ada di sekitar sepanjang maupun di hilir sungai.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Ditinjau dari biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat rendah dibanding
PLTU atau PLTN. Di PLTU selain adanya biaya untuk pengadaan batubara,kita perlu
memperhatikan biaya transportasi batu bara itu dari site pertambangannya sampai ke tempat
pembangkit listriknya. Berbeda PLTA dibangun di tempat dimana kira-kira lokasi tersebut
memiliki potensi sumber daya air yang mencukupi. Sehingga tidak diperlukan biaya operasional
tambahan seperti transportasi sumber daya energi ke tempat pembangkit listrik.PLTA juga
memiliki keunggulan dari segi pengoperasian dimana turbin-turbin pada PLTA dapat
diberhentikan atau di operasikan setiap saat dan juga secara teknologi PLTA sangatlah sederhana
dan
mudah
dimengerti.Tidak
hanya
itu
apabila
teknik
perencanannya
sangat
mutakhir,pembangkit listrik dapat menghasilkan tenaga dengan efisiensi cukup tinggi meskipun
fluktuasi beban cukup besar.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Namun PLTA memiliki beberapa kelemahan yaitu yang pertama ialah karena PLTA ini dapat
dikatakan sebagai proyek padat modal.Selain itu masa persiapan suatu PLTA sangatlah lama,ini
terhitung dari gagaasan awal proyek akan dibangun sampai proses finishing.
Gambar 2.1.1 Pembangkit energy listrik tenaga air
Gambar 2.1.2 Skema kerja PLTA
Cara kerja dari PLTA sendiri bisa dikatakan sangat sederhana seperti yang kita ketahui
sebagai keunggulan PLTA dibandingkan pembangkit tenaga listrik yang lain. Skema kerjanya
dimulai dari air yang ditampung pada reservoir mengalir melaui penstock. Air yang mengalir
dalam penstock memiliki energi kinetic dialirkan menuju turbin. Disini kembali terjadi proses
perubahan energi dari energi kinetic dirubah menjadi energi mekanik dan memutar turbin.
Turbin terhubung dengan poros ke generator. Akibat adanya gaya putar pada generator dan
P a g e 7 | 34
menyebabkan induksi dan diteruskan ke trafo lalu di transmisikan. Air yang melewati turbin
akan dialirkan ke hilir untuk mencukupi kebutuhan akan air oleh masyarakat yang tinggal di
sepanjang sampai hilir sungai.
2.1.1 Macam-Macam PLTA
A.Ditinjau dari keadaan hidraulik
Suatu
dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan
pengaruh prinsip hidarulika saat perencanaannya. Ada 3 jenis pembangkit listrik tenaga yang
menggunakan prinsip dasar ini:
Pembangkit listrik tenaga air konvesnsional
Pembangkit listrik ini menggunakan kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran
air sungai.
Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air kembali ke kolam penampungan
Pembangkit ini menggunakan konsep perputaran kembali air yang sama dengan
menggunakan pompa,yang dilakukan saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik yang
tidak begitu berat. Setiap pembangkit dibangun diatas tanah yang luas.[ CITATION MMD91 \l
1033 ]
Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan
Pembangkit ini merupakan jenis yang jarang di temui diantara jenis PLTA yang lain. Pada
pembangkit ini tenaga air secara umum digunakan dengan mengalihkan air dari sebuah sumber
yang besar,seperti air laut yang masuk kedalam sebuah penurunan topografis yang alamiah,yang
didistribusikan dalam pengoperasian ketinggian tekanan air untuk membangkitkan tenaga listrik.
Tingkatkan ketinggian air akibat penurunan di control terhadap proses penguapan alam.
[ CITATION MMD91 \l 1033 ]
B. Ditinjau dari kapasitas PLTA
Klasifikasi dari Mosonyi atas dasar PLTA adalah sebagai berikut
Pembangkit listrik yang terkecil < 5MW
Pembangkit listrik kapasitas menengah 5 sampai 100 MW
Pembangkit listrik kapasitas tinggi 101 sampai 1000 MW
Pembangkit listrik kpastias tertinggi diatas 1000 MW
Pembangkit listrik dengan kapasitas kecil mempunyai hal-hal khusus seperti pada
pembangkit listrik disaluran irigasi,dimana PLTA dapat dibangun dengan memanfaatkan air
terjun .[ CITATION MMD91 \l 1033 ]
C. Ditinjau dari ketinggian tekanan air
Pengklasifikasian yang paling menarik dan memudahkan yaitu menggunakan dasar
ketinggian tekanan air. Menurut ketinggian tekanannya PLTA di klasifikasikan menjadi seperti
berikut ini[ CITATION MMD91 \l 1033 ]:
PLTA tekanan air rendah : dibawah 15 m
PLTA dengan tekanan air menengah: 15 m-70 m
PLTA dengan tekanan air tinggi: 71 m-250 m
PLTA dengan tekanan air yang sangat tinggi : diatas 250 m
D. Ditinjau dari bangunan sipilnya PLTA dapat di kategorikan menjdai 2 macam yaitu:
PLTA Run Off River
Pada PLTA run off river,air sungai dialihkan dengan menggunakan dam yang dibangun
memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian di salurkan ke bangunan air PLTA. Selain itu
daya yang di bangkitkan pada PLTA run off river tergantung debit sungai. [ CITATION Dit05 \l
1033 ]
P a g e 9 | 34
Gambar 2.1.3 skema PLTA Run Off River
PLTA Dengan Kolam Tando (reservoir)
Pada PLTA dengan kolam tando,aliran sungai di bending dengan bendungan besar agar
terjadi penimbunan air sehingga membentuk kolam tando. Hal ini agar menjaga debit air yang
konstan,ini disebabkan apabila terjadi musim kemarau debit air dikhawatirkan akan turun dan
akan mengganggu proses pembakitan listrik. Sebaliknya apabila musim hujan di khwatirkan
akan terjadi peningkatan debit air yang signifikan. Namun tipe konstruksi ini memiliki
kelemahan yaitu membutuhkan daerah yang luas untuk dijadikan sebagai reservoir serta
bendungan yang sangat besar pula.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.1.4 Skema PLTA Kolam Tando
2.1.2 Macam-macam turbin air
Apabila kita tinjau dari teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi
mekanik pada roda turbin ,ada tiga macam turbin air
A. Turbin Kaplan
Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi air terjun yang rendah, yaitu dibawah 20 meter.
Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik roda turbin dilakukan
melalui pemanfaatan kecepatan air. Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-baling kipas.
[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.1.5 Turbin Kaplan
B. Turbin Francis
Turbin francis paling banyak digunakan di Indonesia. Turbin ini digunakan untuk tinggi
terjun sedang,yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi
energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga turbin francis
disebut juga turbin reaksi.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
P a g e 11 | 34
Gambar 2.1.6 Turbin francis
C. Turbin Pelton
Turbin pelton adalah turbin utnuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu diatas 300 meter.
Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin
dilakuakn melalui proses impuls sehingga turbin pelton juga disebut dengan sebagai turbin
impuls.
Gambar 2.1.7 Turbin Pelton
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
2.2.1 Proses konversi energi
Pada PLTU enrgi primer yang dikonversikan menjdai energi listrik adalah bahan bakar.
Bahan bakar yang digunakan untuk berupa batubara (padat),minyak (cair) atau gas. Ada kalaya
PLTU menggunakan kombinasi beberapa macam bahan bakar.
Konversi energi tingkat pertama berlangsung dalam PLTU adalah konversi energi primer
menjadi energi panas (kalor). Hal ini dilakukan dalamruan bakar dar ketel uap PLTU. Energi
panas ini kemudian dipindahkan kedalam air yang ada dalam pipa ketel untuk menghasilkan uap
yang dikumpulkan dala drum dari ketel. Uap dari drum ketel di alirkan meuju turbin uap. Dalam
turbin,energi (entalpi) uap dikonversikan menjadi energi penggerak generator, akhirnya energi
mekanik dari turbi uap ini dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator. [ CITATION
Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.2.1 PLTU
2.2.2 Siklus Uap dan Air
PLTU yang menghasilkan daya yang relative besar diatas 200 MW pada umumnya
memiliki pemanas awal dan pemanas ulang serta mempunyai 3 turbin yaitu turbin tekanan
tinggi,turbin tekanan menengah dan turbin tekanan rendah. Siklus uap dan air ini dimulai dari
P a g e 13 | 34
dipompakannya air kedalam drum lalu dialirkan dalam pipa-pipa yang melalui ketel uap. Lalu
bahan bakar beserta udara pembakaran disemprotkan kedalam ruang bakar ketel. Bahan bakar
yang dicampur udara dinyalakan sehingga terjadi pembakaran , hal ini merupakan konversi
energi kimia menjadi energi kalor. Energi kalor ini dimanfaatkan untuk memanaskan air dalam
pipa dan menghasilkan uap.sehingga uap dialirkan menuju turbin untuk memutar generator.
[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.2.2 Skema kerja PLTU
2.3 Masalah Operasi
Untuk menstart PLTU dari keadaan dingin sampai operasi beban penuh, dibutuhkan
waktu sekitar 6-8 jam. Jika PLTU telah beroperasi dihentikan, tetapi uapny dijaga agar tetap
panas dalam drum ketel dengan cara menyalakan api secukupnya untuk menjaga suhu dan
tekanan uap ada disekitar nilai operasi (yaitu sekitar 500 derajat celcius) maka untuk menyalakan
kembali sampai beban penuh dibutuhkan waktu kurang lebih 1 jam. Waktu yang lama ini
menjadi salah satu masalah operasi yang sangat membutuhkan perhatian serius pada PLTU. Ini
dikarenakan apabila kita memasukan uap panas (500 derajat) secara langsung kedalam turbin
yang bersuhu ruangan (30 derajat). Apabila hal ini dilakukan dikhawatirkan akan menyebabkan
pemuaian secara mendadak dan akan menyebabkan tegangan yang berlebihan sehingga akan
menghambat putaran turbin karena adanya gesekan.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Apabila turbin yang sedang berbeban penuh kemudian terjadi ganggua yang
menyebabkan pemutus tenaga generator yang digerkakkan turbin trip, maka turbin akan
kehilangan beban secara mendadak. Hal ini menyebabkan putaran akan naik secara mendadak
dan apabila hal ini tidak dihentikan maka akan merusak bagian rotor baik itu turbin maupun
generator. Untuk mencegah hal ini dpat dilakukan dengan menutup katup uap yang masuk
kedalam turbin. Namun hal ini apabila dilakukan secara mendadak maka akan menyebabkan uap
akan berkumpul di drum ketel,sehingga untuk mengatasi hal kita dapat membuka katup
pengaman pada drum ketel dan membuang uap yang berada dalam ketel ke udara.[ CITATION
Dit05 \l 1033 ]
2.4 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
PLTP sesungguhnya adalah sebuah PLTU , hanya saja uap yang digunakan berasal dari
perut bumi. Oleh karena itu,PLTP umumnya terletak di pegunungan dan didekat dengan gunung
berapi.
Gambar 2.3.1 Skema kerja PLTP
Skema dari PLTP dimulai dari masuknya uap dari kantong uap dalam perut bumi.
Kantong uap ini terbentuk dalam tanah diatas suatu lapisan batuan yang keras da nada diatas
magma. Diatas lapisan batuan yang keras ini terdapat terdapat rongga yang mendapat air dari
lapisan humus dibawah hutan yang menahan air hujan. Dalam rongga ini air menjadi uap
sehingga rongga ini menjadi menyerupai rongga uap (menyerupai ketel uap). Dari atas tana
dilakukan pengeboran ke arah rongga ini sehingga uap menyembur ke atas permukaan bumi.
Semburan uap ini kemudian diarahkan (dialirkan) ke turbin uap penggerak generator. Setelah
menggerakkan turbin uap, diembunkan dalam kondensor dan setelah mengembun menjadi air di
P a g e 15 | 34
suntikkan kembali ke perut bumi menuju rongga uap tersebut sehingga terjadi siklus air dan uap
tertutup.
Tekanan uap yang didapat dari perut bumi apada umumnya hany 20 kg/cm 2, sedangkan
tekanan uap pada PLTU konvensial dapat mencapai 100 kg/cm2. Hal ini menebabkan turbin
PLTP mempunyai dimensi yang relative besar dibandingkan dengan turbin PLTU konvensional.
Selain
itu,uap
dari
perut
bumi
kebanyakan
mengandung
belerang
sehingga
kita
memperhitungkan jenis material yang dipakai pada turbin. Karena uap yang dihasilkan dari perut
bumi juga terbatas maka pada umumnya umur ekonomis PLTP hanya berkisar 20 tahun. Namun
operasi PLTP terbilang lebih sederhana daripada PLTU konvesional sehingga biaya
operasionalnya lebih rendah, tetapi dalam proses eksplorasi dan pengeborannya PLTP jelas lebih
membutuhkan banyak dana dan sumber daya manusia.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Pusat pembangkitan energi listrik yang mengubah energi kinetic angin menjadi energi
mekanik oleh turbin dan diubah lagi menjadi energi listrik oleh generator dengan memanfaatkan
kecapatan dan tekanan angina. Pemangkit energi listrik tenaga angina merupakan pembangkit
listrik nonkonvensional di Indonesia masih dalam tahp riset sehingga belum dapa di
komersilkan.
Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam,pembangkit energi listrik
tenaga angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin
angin atau kincir angin.
Gambar 2.5.1 Pembangkit energi listrik tenaga angin
2.5.1 Penggunaan Energi Angin
Untuk pemnfaatan kincir angin bagi pembangkitan energi listrik skala kecil, diperlukan
sebuah pengatur tegangan,oleh karena kecepatan angin yang berubah-ubah, sehingga tegangan
juga berubah. Diperlukan sebuah baterai untuk menyimpan energi, karena sering terjadi angina
tiadk bertiup. Bia angina tidak bertiup , perlu dicegah genraor bekerja sebagai motor , oleh
karena itu perlu pula sebuah pemutus otomatik.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
2.5.2 Sistem Pembangkit Listrik Energi Angin
Pembangkit Listrik Tenaga Angin (Wind Power), adalah pembangkit yang memanfaatkan
hembusan angi n sebagai sumber penghasil listrik. Alat utamanya adalah generator, dengan
generator tersebut maka dapat dihasilkan arus listrik dari gerakan blade/baling-baling yang
bergerak karena hembusan angin. Pembangkit ini (PLTB) lebih effisien dari pada pembangkit
listrik tenaga surya didalam menghasilkan listrik. Pembangkit listrik telah ada dipasaran
memiliki kapasitas Watt per jam 200, 400, 500, 1000, 2000, dean 3000 Watt. Pembangkit ini
tidak bisa dioperasikan pada sembarang tempat karena medan yang akan dipasang harus
memiliki kecepatan angin yang tinggi dan stabil.
P a g e 17 | 34
Umumnya suatu pembangkit listrik tenaga angin/bayu (PLTB) terdiri dari beberapa
komponen utama yaitu ; a) kincir angin, b) gear box, c) brake system, d) generator dan e) alat
penyimpan energi. Selanjutnya komponen-komponen tersebut akan diuraikan berikut ini.
Gambar 2.5.2 Bagian-bagian kincir angin
a) Kincir angin
Secara umum kincir angin dapat di bagi menjadi 2, yaitu kincir angin yang berputar dengan
sumbu horizontal, dan yang berputar dengan sumbu vertikal. Gambar f.1 menunjukan jenis-jenis
kincir angin berdasarkan bentuknya. Sedangkan gambar f.2 menunjunkan karakteristik setiap
kincir angin sebagai fungsi dari kemampuannya untuk mengubah energi kinetik angin menjadi
energi putar turbin untuk setiap kondisi kecepatan angin. Dari gambar 5.18 dapat disimpulkan
bahwa kincir angin jenis multi-blade dan Savonius cocok digunakan untuk aplikasi PLTB
kecepatan rendah. Sedangkan kincir angin tipe Propeller, paling umum digunakan karena dapat
bekerja dengan lingkup kecepatan angin yang luas.
b) Gear box
Merupakan suatu peralatan yang dipasang pada PLTB yang berfungsi untuk mengubah
putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi.
c) Brake system
Alat ini digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada
titik aman saat terjadi angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik
kerja yang aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik
maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang btelahdi telah ditentukan. Kehadiran angin luar
dugaan 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 adalah : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena
tidak dapat menahan arys yang cukup besar.
d) Generator
Ada berbagai jenis generator yang dapat digunakan dalam sistem turbin angin, antara lain
generator
serempak
(synchronous
generator),
generator
tak-serempak
(unsynchronous
generator), rotor sangkar maupun rotor belitan ataupun generator magnet permanen. Penggunaan
generator serempak memudahkan kita untuk mengatur tegangan dan frekuensi keluaran
generator dengan cara mengatur-atur arus medan dari generator. Sayangnya penggunaan
generator serempak jarang
diaplikasikan karena biayanya yang mahal, membutuhkan arus penguat dan membutuhkan
sistem kontrol yang rumit. Generator tak-serempak sering digunakan untuk sistem turbin angin
dan sistem mikrohidro, baik untuk sistem fixedspeed maupun sistem variable speed.
e) Penyimpan energi
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.
f) Box Kontrol Turbin Angin
P a g e 19 | 34
Setiap Turbin Angin memiliki box kontrol masing - masing. Fungsi dari box kontrol
sendiri adalah untuk mengatur kecepatan putaran Pada kincir dan supply dalam kondisi cuaca
normal.tegangan dari turbin angin ke panel beban atau rumah induk. g) Dummy Load
Merupakan tempat pembuangan tegangan berlebih yang dihasilkan oleh pembangkit. h) Data
Logger Merupakan suatu device atau piranti yang dapat membaca berbagai macam jenis sinyal
input yang selanjutnya merekamnya dan disimpan dalam memori internal serta langsung
dihubungkan dengan computer. Data logger ini sangat cocok untuk lembaga penelitian seperti
PLTH dengan budget terbatas namun menginginkan spek akuisisi data yang baik. Selain itu, data
logger ini dapat digunakan untuk memantau lingkungan yang mensyaratkan perekaman data
secara real-time dan terus menerus 24 jam sehari.
i) Tower
Tower PLTB dapat dibedakan menjadi 3 jenis Setiap jenis tower memiliki karakteristik
masing-masing dalam hal biaya, perawatan, efisiensinya, ataupun dari segi kesusahan dalam
pembuatannya.
Gambar 2.4.3 Macam tower PLTB
2.6 Pembangkit Listrik Energi Surya
Pembangkit listrik energi surya yaitu memanfaat energi yang berasal dari sinar matahari
untuk diubah menjadi energi listrik. Pemnfaatannya saat ini banyak berkembang di Negaranegara maju terutama yang dilalui garis khatulistiwa. Ini dikarenakan dianggap sinar matahari
yang melalui daerah-daerah tersebut intensitas sinarnya lebih banyak. Sehingga di anggap
nantinya akan menghasilkan energi listrik yang stabil. Sedangkan energi sinar matahari sendiri
ada dua macam yaitu energi surya aktif dan energi surya negative. Energi surya aktif yaitu
memancar dengan sendirinya sehingga dapat langsung di manfaatkan. Sedangkan energi surya
negatif energi yang perlu dikumpulkan dengan alat-alat tertentu terlebih dahulu agar bisa di
manfaatkan. Proses pembangkitan listrik dengan energi surya dibagi menjadi dua yaitu
photovoltaic dan pemusatan energi surya.
Gambar 2.5.1 Pembangkit listrik energy surya
2.6.1 Pemusatan Energi Surya
Sistem pemusatan energi surya (concentrated solar power, CSP) menggunakan lensa atau
cermin dan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari dari luasan area tertentu ke satu
titik. Panas yang terkonsentrasikan lalu digunakan sebagai sumber panas untuk pembangkitan
listrik biasa yang memanfaatkan panas untuk menggerakkan generator. Sistem cermin parabola,
P a g e 21 | 34
lensa reflektor Fresnel, dan menara surya adalah teknologi yang paling banyak digunakan. Fluida
kerja yang dipanaskan bisa digunakan untuk menggerakan generator (turbin uap konvensional
hingga mesin Stirling) atau menjadi media penyimpan panas.
Ivanpah Solar Plant yang terleak di Gurun Mojave akan menjadi pembangkit listrik
tenaga surya tipe pemusatan energi surya terbesar dengan daya mencapai 377 MegaWatt. Meski
pembangunan didukung oleh pendanaan Amerika Serikat atas visi Barrack Obama mengenai
program 10000 MW energi terbarukan, namun pembangunan ini menuai kontroversi karena
mengancam keberadaan satwa liar di sekitar gurun.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.5.2 Skema kerja pemusatan energi surya
2.6.2 Photovoltaic
Sel surya atau sel fotovoltaik adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi energi
listrik menggunakan efek fotoelektrik. Dibuat pertama kali pada tahun 1880 oleh Charles Fritts.
Pembangkit listrik tenaga surya tipe fotovoltaik adalah pembangkit listrik yang
menggunakan perbedaan tegangan akibat efek fotoelektrik untuk menghasilkan listrik. Solar
panel terdiri dari 3 lapisan, lapisan panel P di bagian atas, lapisan pembatas di tengah, dan
lapisan panel N di bagian bawah. Efek fotoelektrik adalah di mana sinar matahari menyebabkan
elektron di lapisan panel P terlepas, sehingga hal ini menyebabkan proton mengalir ke lapisan
panel N di bagian bawah dan perpindahan arus proton ini adalah arus listrik.[ CITATION Dit05 \
l 1033 ]
Gambar 2.5.3 skema perpindahan elektron pada sel surya
2.7 Pembangkit Listrik Energi Gelombang Laut
P a g e 23 | 34
Kekuatan gelombang adalah solusi yang relatif tidak dikenal sebagai sumber energi
bersih, namun terganggu dan terus-menerus memiliki potensi untuk menjadi salah satu pemasok
paling abadi kebutuhan sumber energi masa depan dunia jika beberapa kendala dapat diatasi.
Salah satu masalah utama dengan sebagian besar teknologi gelombang adalah bahwa gelombang
memiliki terlalu banyak energi. Halaman ini akan memberikan gambaran tentang potensi besar
serta tantangan, dan mengeksplorasi bagaimana teknologi yang sedang disesuaikan di seluruh
dunia. Inggris memiliki 35 dari hampir 130 energi gelombang dan perangkat sungai pasang surut
pengembang di dunia, yang meliputi Pelamis, Aquamarine Power dan Kelautan Turbin sekarang.
Energi gelombang umumnya dianggap sebagai bentuk variabel yang paling
terkonsentrasi dan paling energi terbarukan. Di manan memiliki kepadatan daya tinggi dari
energi gelombang yang menunjukkan ia memiliki kapasitas untuk menjadi sumber energi
terbarukan dengan biaya termurah. Dewan Energi Dunia memperkirakan bahwa sekitar 2
terawatts (2 juta megawatt), sekitar saat ganda produksi listrik dunia, dapat dihasilkan dari lautan
melalui tenaga ombak. Diperkirakan 1 juta jam gigawatt energi gelombang memukul pantai
Australia setiap tahun dan bahwa 25% dari penggunaan daya Inggris saat ini dapat disediakan
oleh sumber daya dari panen gelombang nya.
Energi gelombang adalah energi terbarukan dengan sumber emisi nol. Ketika air sekitar
800 kali lebih padat daripada udara, kepadatan energi dari gelombang melebihi angin berkali-kali
lipat, secara dramatis meningkatkan jumlah energi yang tersedia. Gelombang dapat diprediksi
sebelumnya, sehingga mudah untuk mencocokkan penawaran dan permintaan. Kelautan Inggris
Foresight Panel memperkirakan bahwa hanya 0,1% dari energi laut yang tersedia bisa memasok
lima kali kebutuhan energi global.
Menurut Andy Baldock, seorang analis energi gelombang Inggris dari perusahaan teknik
Black & Veatch, "ada perasaan yang berkembang bahwa teknologi bisa sukses." Penelitian
tenaga ombak dimulai sekitar 20 tahun yang lalu katanya, berasal dari tingginya populasi, tempat
yang haus energi seperti Inggris dan Eropa yang memiliki beberapa sumber energi alam.
Kemajuan terus di menyembur seperti gelombang dan ketenangan sampai beberapa kali ketika
dorongan lebih mendesak untuk sumber energi terbarukan memicu dana penelitian dan
pengembangan. "Ada sejumlah fenomenal [teknologi gelombang] perangkat di luar sana, dengan
beberapa ribu paten. Lebih dari 100 ide telah aktif diupayakan, dimana sekitar 50 memiliki
jumlah yang wajar dari kerja yang dilakukan mereka dan sekitar 20 masih dikejar cukup serius .
Setidaknya sepuluh penelitian berencana untuk mematenkan prototipe skala penuh, "kata
Baldock.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.7.1 skema pembangkit listrik energy gelombang air laut
2.7.1 Skema Proses pada Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang
Pertama-tama aliran gelombang laut yang mempunyai energi kinetik masuk kedalam
mesin konversi energi gelombang. Kemudian dari mesin konversi aliran gelombang yang
mempunyai energi kinetik ini dialirkan menuju turbin. Di dalam turbin ini, energi kinetik yang
dihasilkan gelombang digunakan untuk memutar rotor. Kemudian dari perputaran rotor inilah
energi mekanik yang kemudian disalurkan menuju generator. Di dalam generator, energi
mekanik ini dirubah menjadi energi listrik (daya listrik). Dari generator ini, daya listrik yang
dihasilkan dialirkan lagi menuju sistem tranmisi (beban).[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
P a g e 25 | 34
Gambar 2.7.2 Skema ceto
Gambar 2.7.3 Pembangkit listrik ceto
P a g e 27 | 34
2.7.2 Proses Pembangkit Listrik Enegi Gelombang Laut
Pertama aliran gelombang laut yang mempunyai energi kinetik masuk kedalam mesin
konversi energi gelombang. Kemudian dari mesin konversi aliran gelombang yang mempunyai
energi kinetik ini dialirkan menuju turbin. Di dalam turbin ini, energi kinetik yang dihasilkan
gelombang digunakan untuk memutar rotor. Kemudian dari perputaran rotor inilah energi
mekanik yang kemudian disalurkan menuju generator. Di dalam generator, energi mekanik ini
dirubah menjadi energi listrik (daya listrik). Dari generator ini, daya listrik yang dihasilkan
dialirkan lagi menuju sistem tranmisi (beban).
Secara umum, sistem kerja pembangkit listrik tenaga gelombang laut sangat sederhana.
Sebuah tabung beton dipasang pada ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang di
bawah permukaan air laut. Ketika ada ombak yang datang ke pantai, air dalam tabung beton
tersebut mendorong udara di bagian tabung yang terletak di darat. Gerakan yang sebaliknya
terjadi saat ombat surut. Gerakan udara yang berbolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk
memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Terdapat alat khusus yang
dipasang pada turbin sehingga turbin berputar hanya pada satu arah walaupun arus udara.
Ada 2 cara untuk mengkonversi energi gelombang laut menjadi listrik, yaitu dengan sistem offshore (lepas pantai) atau on-shore (pantai):
A. Sistem Off-Shore
Dirancang pada kedalaman 40 meter dengan mekanisme kumparan yang memanfaatkan
pergerakan gelombang untuk memompa energi. Listrik dihasilkan dari gerakan relatif antara
pembungkus luar (external hull) dan bandul dalam (internal pendulum). Naik-turunnya pipa
pengapung di permukaan yang mengikuti gerakan gelombang berpengaruh pada pipa
penghubung yang selanjutnya menggerakkan rotasi turbin bawah laut. Cara lain untuk
menangkap energi gelombang laut dengan sistem off-shore adalah dengan membangun sistem
tabung dan memanfaatkan gerak gelombang yang masuk ke dalam ruang bawah pelampung
sehingga timbul perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan udara inilah
yang menggerakkan turbin.
B. Sistem On-Shore
Sedangkan pada sistem on-shore, ada 3 metode yang dapat digunakan, yaitu channel
system, float system, dan oscillating water column system. Secara umum, pada prinsipnya,
energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini mengaktifkan generator secara langsung
dengan mentransfer gelombang fluida (air atau udara penggerak) yang kemudian mengaktifkan
turbin generator.Pada dasarnya prinsip kerja teknologi yang mengkonversi energi gelombang
laut menjadi energi listrik adalah mengakumulasi energi gelombang laut untuk memutar turbin
generator. Karena itu, sangat penting memilih lokasi yang secara topografi memungkinkan
akumulasi energi. Meskipun penelitian untuk mendapatkan teknologi yang optimal dalam
mengonversi energi gelombang laut masih terus dilakukan.Dengan adanya Pembangkit Listrik
Tenaga Gelombang Laut ini, semoga indonesia dapat menambah pasokan listrik terutama di
daerah yang minim pasokan listrik.
C. PLTGL-OWC (Oscilatting Water Column)
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 balingbaling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik. Pada
teknologi OWC ini, digunakan tekanan udara dari ruangan kedap air untuk menggerakkan whells
turbine yang nantinya pergerakan turbin ini digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Ruangan kedap air ini dipasang tetap dengan struktur bawah terbuka ke laut. Tekanan udara pada
ruangan kedap air ini disebabkan oleh pergerakan naik-turun dari permukaan gelombang air lau
P a g e 29 | 34
Gambar 2.7.4 Proses terbentuknya aliran udara yang dihasilkan oleh gelombang laut
Gerakan gelombang di dalam ruangan ini merupakan gerakan compresses dan gerakan
decompresses yang ada di atas tingkat air di dalam ruangan. Gerakan ini mengakibatkan,
dihasilkannya sebuah alternating streaming kecepatan tinggi dari udara. Aliran udara ini
didorong melalui pipa ke turbin generator yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Sistem
OWC ini dapat ditempatkan permanen di pinggir pantai atau bisa juga ditempatkan di tengah
laut. Pada sistem yang ditempatkan di tengah laut, tenaga listrik yang dihasilkan dialirkan
menuju transmisi yang ada di daratan menggunakan kabel.
Gambar 2.6.5 PLTGL OWC
2.7.3 Komponen-Komponen Utama pada PLTGL
A. Piston Hirolik
Piston hidrolik adalah bagian yang berfungsi menjaga keseimbangan generator agar
kedudukanya tidak terpengaruh oleh laju ombak yang bergerak.
Gambar 2.7.6 Piston hidrolik
B. Turbin
Pada Prinsipnya turbin bekerja sebagai "Penerima Energi", artinya dia menerima energi
(kinetik) dari angin dan merubahnya menjadi energi lain yang dapat digunakan seperti listrik.
Angin yang datang akan menumbuk sayap kipas (baling-baling) pada kincir angin, sehingga sayap
kipas akan berputar. Kemudian sayap kipas akan memutar memutar generator.
C. Generator
Generator berfungsi untuk merubah energi mekanik yang berasal dari turbin menjadi energi
listrik. Generator inilah yang disebut konventer energi. Jenis generator yang digunakan pada
PLTGL ialah jenis Generator Asinkron (generator tak-serempak) yang merupakan motor induksi
yang dirubah menjadi generator, generator ini dipilih karena PLTGL sebagai energi alternatif tidak
banyak membutuhkan perawatan seperti halnya generator sinkron, lebih kuat, handal, harga lebih
murah dan tidak membutuhkan bahan bakar pada saat diaplikasikan di lapangan, tapi cukup
bergantung pada sumber energi terbarukan seperti air, angin, dan lain – lain sebagai prime over
(penggerak mula). 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).[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
P a g e 31 | 34
Jenis generator yang digunakan pada PLTGL ialah jenis Generator Asinkron (generator
tak-serempak) yang merupakan motor induksi yang dirubah menjadi generator, generator ini
dipilih karena PLTGL sebagai energi alternatif tidak banyak membutuhkan perawatan seperti
halnya generator sinkron, lebih kuat, handal, harga lebih murah dan tidak membutuhkan bahan
bakar pada saat diaplikasikan di lapangan, tapi cukup bergantung pada sumber energi terbarukan
seperti air, angin, dan lain – lain sebagai prime over (penggerak mula). 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)
BAB III
3.1 Kesimpulan
Dari pemaparan diatas dapat kita ketahui ada bermacam-macam sumber energi alternatif
yang ada di sekitar kita yang sangat bermanfaat bagi kehidupan kita. Tetapi kurangnya akan
pengetahuan dan teknologi yang ada menghambatnya pemanfaatan sumber energi yang sangat
besar ini. Di Indonesia sendiri pemanfaatan sumber energi baru sampai dalam riset dan penelitian
semisal dimanfaakan untuk masyarakat umum ini masih di skala kecil. Sehingga dapat
disimpulkan pengembangan energy terbaharukan ini sangat perlu dikarenakan ini dapat
memenuhi kebutuhan akan energy. Mengingat sumber daya energy yang terbaharukan di
Indonesia sangatlah melimpah sehingga dengan adanya pemnfaatan dan manajemen yang baik
diharpkan sumber energy terbaharukan dapat memenuhi kebutuhan akan energy yang semakin
lama semakin tinggi dan kita dapat lepas dari ketergantungan akan sumber energy dengan bahan
bakar fosil yang sangat mahal dan tidak ramah lingkungan.
P a g e 33 | 34
Daftar Pustaka
Dandekar, M. (1991). Pembangkit Listrik Tenaga Air. Depok: UI press.
Marsudi, D. (2005). Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta: Erlanggga.
ENERGI TERBAHARUKAN
DI SUSUN OLEH
NAMA
: EDI SETYAWAN NUGROHO
NIM
: 16525070
JURUSAN
: TEKNIK MESIN
P a g e 1 | 34
DAFTAR ISI
BAB I........................................................................................................................... 3
1.1 Pendahuluan..................................................................................................... 3
BAB II.......................................................................................................................... 6
2.1 PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)................................................................6
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)...........................................................13
2.4 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)................................................15
2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin....................................................................16
2.6 Pembangkit Listrik Energi Surya......................................................................20
2.7 Pembangkit Listrik Energi Gelombang Laut.....................................................23
BAB III....................................................................................................................... 32
3.1 Kesimpulan...................................................................................................... 32
BAB I
1.1 Pendahuluan
Dewasa ini energi merupakan sesuatu yang tidak dapat dilepaskan dari kehidupan.Pada
era yang serba instan seperti saat ini hampir setiap aspek kehidupan ditunjang dengan
energi.Bahkan sejatinya kita manusia sejak awal mula diciptakan kita membutuhkan energi,coba
bayangkan apabila kita tidak makan atau minum dari mana kita mendapat energi untuk kita
bergerak.Karena itu bisa kita,manusia tidak bisa lepas dari energi.
Pada era ini kita masih menggunakan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama
kita,baik itu untuk pembangkit listrik,transportasi, dll. Ketergantungan akan satu jenis sumber
daya energi ini sangat mengkhawatirkan bagi umat manusia. Ini dikarenakan bahan bakar fosil
(terutama minyak dan gas bumi) merupakan sumber daya energi yang tidak dapat di perbarui dan
jumlah produksinya yang relative tidak stabil,selain itu bahan bakar fosil dinilai kurang
ekonomis karena harganya yang relative mahal. Ini dikarenakan proses untuk eksplorasi minyak
bumi yang semakin lama semakin membutuhkan teknologi canggih dan sumber daya manusia
yang ahli untuk mengoperasikannya sehingga menyebabkan sebuah perusahaan migas (oil
company) harus mengeluarkan biaya yang sangat besar untuk mengerjakan satu proyek
eksplorasi.
Gambar 1.1.1 grafik produksi minyak dan gas bumi dari U.S,Rusia dan Arab Saudi
P a g e 3 | 34
Apabila kita melihat kebelakang lagi memang sejak dari dulu biaya untuk eksplorasi
bahan bakar fosil (minyak dan gas) sangat mahal.Namun akhir-akhir dampak lain yang sangat
berbahaya bagi kelasngsungan hidup manusia akibat penggunaan energi fosil mulai
terasa.Dampak itu adalah dampak kerusakan lingkungan yang mulai terasa hampir di seluruh
dunia.Ini dikarenakan sisa hasil pembakaran bahan bakar fosil entah itu dari kendaraan
bermotor,pabrik,pembangkit listrik dll mengahsilkan karbondioksida (CO2) yang berbahaya bagi
lapisan ozon. Konsentrasi karbondioksida (CO2) selama era industriaisasi atau 150 terakhir
bertambah sangat pesat selama 500 terkahir ini. Hal ini mejadi perhatian serius bagi seluruh
kalangan baik itu akademisi,penggiat lingkungan,peneliti dan seluruh manusia di dunia
mengingat dengan kenaikan konsentrasi karbondioksida yang drastic ini dikhatwatirkan
menyebabkan pemanasan global. Pemanasan global adalah adalah suatu proses meningkatnya
suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan Bumi. Ini dikarenakan karbon dioksida mengahalangi
sinar matahari yang memantul dari bumi ke luar angkasa. Karena sinar ini terperangkap dalam
atmosfer sehingga menyebabkan kenaikan suhu di bawah atmosfer. Berikut adalah gambar
skema dari pemanasan global itu terjadi.
Proses
global
Gambar 1.1.2
terjadinya
pemanasan
Gambar 1.1.3 Grafik konsentrasi karbondioksida di udara
Karena inilah manusia membutuhkan suatu solusi atau strategi cerdas untuk mengatasi
permasalahan diatas. Salah satu strategi yang efektif namun mudah ialah dengan konversi energi.
Pada era ini sejatinya konversi energi bukan lagi suatu hal yang istimewa. Ini karena banyak
orang mulai sadar akan lingkungan menggalakkan kegiatan ini. Konversi energi yang dimaksud
sini adalah segala upaya untuk mengurangi konsumsi energi tanpa harus mengorbankan fungsi
asli energi tersebut untuk apa. Contohnya semisal kita mengganti lampu neon dengan lampu
hemat energi atau kalau kita mengguanakan alat elektronik yang kurang efisien konsumsi
dayanya kita bisa menggantinya dengan yang lebih hemat. Salah satu contoh kasus yang sukses
dalam konversi energi ini adalah amerika utara yang berhasil membuktikan bahwa lebih murah
untuk berinvestasi pada pembangunan mesin pembangkit listrik yang efisen dariapada kita harus
melakukan perawatan dan perbaikan pada pembangkit listrik lama yang tidak efisien energi dan
menyebabkan polusi.
Sehingga pada saat ini banyak orang mencoba mengembangkan energi terbaharukan.
Karena ini dinilai lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Sampai saat ini sudah banyak
alternative lain pengganti bahan bakar fosil.
P a g e 5 | 34
BAB II
2.1 PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)
Tenaga air merupakan sumber daya energi terpenting setelah tenaga uap/panas. Hampir
30% dari seluruh kebutuhan energi di dunia dipenuhi oleh pusat-pusat tenaga air. Keuntungan
sumber energi ini adlah sifatnya yang tidak dapat habis lain halnya seperti batu bara yang dapat
habis setelah dipakai. Sedangkan air tidak,ini dikarenakan sejatinya yang dimanfaatkan bukanlah
air nya melainkan energi potensial dan kinetic yang dimiliki air apabila direkayasa sedemikian
rupa konstruksi sipil yang menunjang PLTA. Apabila ditinjau dari dampak lingkungan yang
dihasilkan jelas PLTA sama sekali tidak menghasilkan emisi tidak seperti layaknya batu bara
yang menghasilkan gas buang. Selain itu adanya PLTA tidak mengganggu fungsi utama air
sebagai contohnya sebagai sumber imigrasi sawah-sawah yang di hilir. Karena setelah air
mengalir memutar turbin,air ini di alirkan ke hilir agar tetap bisa digunakan masayarakat yang
ada di sekitar sepanjang maupun di hilir sungai.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Ditinjau dari biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat rendah dibanding
PLTU atau PLTN. Di PLTU selain adanya biaya untuk pengadaan batubara,kita perlu
memperhatikan biaya transportasi batu bara itu dari site pertambangannya sampai ke tempat
pembangkit listriknya. Berbeda PLTA dibangun di tempat dimana kira-kira lokasi tersebut
memiliki potensi sumber daya air yang mencukupi. Sehingga tidak diperlukan biaya operasional
tambahan seperti transportasi sumber daya energi ke tempat pembangkit listrik.PLTA juga
memiliki keunggulan dari segi pengoperasian dimana turbin-turbin pada PLTA dapat
diberhentikan atau di operasikan setiap saat dan juga secara teknologi PLTA sangatlah sederhana
dan
mudah
dimengerti.Tidak
hanya
itu
apabila
teknik
perencanannya
sangat
mutakhir,pembangkit listrik dapat menghasilkan tenaga dengan efisiensi cukup tinggi meskipun
fluktuasi beban cukup besar.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Namun PLTA memiliki beberapa kelemahan yaitu yang pertama ialah karena PLTA ini dapat
dikatakan sebagai proyek padat modal.Selain itu masa persiapan suatu PLTA sangatlah lama,ini
terhitung dari gagaasan awal proyek akan dibangun sampai proses finishing.
Gambar 2.1.1 Pembangkit energy listrik tenaga air
Gambar 2.1.2 Skema kerja PLTA
Cara kerja dari PLTA sendiri bisa dikatakan sangat sederhana seperti yang kita ketahui
sebagai keunggulan PLTA dibandingkan pembangkit tenaga listrik yang lain. Skema kerjanya
dimulai dari air yang ditampung pada reservoir mengalir melaui penstock. Air yang mengalir
dalam penstock memiliki energi kinetic dialirkan menuju turbin. Disini kembali terjadi proses
perubahan energi dari energi kinetic dirubah menjadi energi mekanik dan memutar turbin.
Turbin terhubung dengan poros ke generator. Akibat adanya gaya putar pada generator dan
P a g e 7 | 34
menyebabkan induksi dan diteruskan ke trafo lalu di transmisikan. Air yang melewati turbin
akan dialirkan ke hilir untuk mencukupi kebutuhan akan air oleh masyarakat yang tinggal di
sepanjang sampai hilir sungai.
2.1.1 Macam-Macam PLTA
A.Ditinjau dari keadaan hidraulik
Suatu
dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan
pengaruh prinsip hidarulika saat perencanaannya. Ada 3 jenis pembangkit listrik tenaga yang
menggunakan prinsip dasar ini:
Pembangkit listrik tenaga air konvesnsional
Pembangkit listrik ini menggunakan kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran
air sungai.
Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air kembali ke kolam penampungan
Pembangkit ini menggunakan konsep perputaran kembali air yang sama dengan
menggunakan pompa,yang dilakukan saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik yang
tidak begitu berat. Setiap pembangkit dibangun diatas tanah yang luas.[ CITATION MMD91 \l
1033 ]
Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan
Pembangkit ini merupakan jenis yang jarang di temui diantara jenis PLTA yang lain. Pada
pembangkit ini tenaga air secara umum digunakan dengan mengalihkan air dari sebuah sumber
yang besar,seperti air laut yang masuk kedalam sebuah penurunan topografis yang alamiah,yang
didistribusikan dalam pengoperasian ketinggian tekanan air untuk membangkitkan tenaga listrik.
Tingkatkan ketinggian air akibat penurunan di control terhadap proses penguapan alam.
[ CITATION MMD91 \l 1033 ]
B. Ditinjau dari kapasitas PLTA
Klasifikasi dari Mosonyi atas dasar PLTA adalah sebagai berikut
Pembangkit listrik yang terkecil < 5MW
Pembangkit listrik kapasitas menengah 5 sampai 100 MW
Pembangkit listrik kapasitas tinggi 101 sampai 1000 MW
Pembangkit listrik kpastias tertinggi diatas 1000 MW
Pembangkit listrik dengan kapasitas kecil mempunyai hal-hal khusus seperti pada
pembangkit listrik disaluran irigasi,dimana PLTA dapat dibangun dengan memanfaatkan air
terjun .[ CITATION MMD91 \l 1033 ]
C. Ditinjau dari ketinggian tekanan air
Pengklasifikasian yang paling menarik dan memudahkan yaitu menggunakan dasar
ketinggian tekanan air. Menurut ketinggian tekanannya PLTA di klasifikasikan menjadi seperti
berikut ini[ CITATION MMD91 \l 1033 ]:
PLTA tekanan air rendah : dibawah 15 m
PLTA dengan tekanan air menengah: 15 m-70 m
PLTA dengan tekanan air tinggi: 71 m-250 m
PLTA dengan tekanan air yang sangat tinggi : diatas 250 m
D. Ditinjau dari bangunan sipilnya PLTA dapat di kategorikan menjdai 2 macam yaitu:
PLTA Run Off River
Pada PLTA run off river,air sungai dialihkan dengan menggunakan dam yang dibangun
memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian di salurkan ke bangunan air PLTA. Selain itu
daya yang di bangkitkan pada PLTA run off river tergantung debit sungai. [ CITATION Dit05 \l
1033 ]
P a g e 9 | 34
Gambar 2.1.3 skema PLTA Run Off River
PLTA Dengan Kolam Tando (reservoir)
Pada PLTA dengan kolam tando,aliran sungai di bending dengan bendungan besar agar
terjadi penimbunan air sehingga membentuk kolam tando. Hal ini agar menjaga debit air yang
konstan,ini disebabkan apabila terjadi musim kemarau debit air dikhawatirkan akan turun dan
akan mengganggu proses pembakitan listrik. Sebaliknya apabila musim hujan di khwatirkan
akan terjadi peningkatan debit air yang signifikan. Namun tipe konstruksi ini memiliki
kelemahan yaitu membutuhkan daerah yang luas untuk dijadikan sebagai reservoir serta
bendungan yang sangat besar pula.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.1.4 Skema PLTA Kolam Tando
2.1.2 Macam-macam turbin air
Apabila kita tinjau dari teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi
mekanik pada roda turbin ,ada tiga macam turbin air
A. Turbin Kaplan
Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi air terjun yang rendah, yaitu dibawah 20 meter.
Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik roda turbin dilakukan
melalui pemanfaatan kecepatan air. Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-baling kipas.
[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.1.5 Turbin Kaplan
B. Turbin Francis
Turbin francis paling banyak digunakan di Indonesia. Turbin ini digunakan untuk tinggi
terjun sedang,yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi
energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga turbin francis
disebut juga turbin reaksi.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
P a g e 11 | 34
Gambar 2.1.6 Turbin francis
C. Turbin Pelton
Turbin pelton adalah turbin utnuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu diatas 300 meter.
Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin
dilakuakn melalui proses impuls sehingga turbin pelton juga disebut dengan sebagai turbin
impuls.
Gambar 2.1.7 Turbin Pelton
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
2.2.1 Proses konversi energi
Pada PLTU enrgi primer yang dikonversikan menjdai energi listrik adalah bahan bakar.
Bahan bakar yang digunakan untuk berupa batubara (padat),minyak (cair) atau gas. Ada kalaya
PLTU menggunakan kombinasi beberapa macam bahan bakar.
Konversi energi tingkat pertama berlangsung dalam PLTU adalah konversi energi primer
menjadi energi panas (kalor). Hal ini dilakukan dalamruan bakar dar ketel uap PLTU. Energi
panas ini kemudian dipindahkan kedalam air yang ada dalam pipa ketel untuk menghasilkan uap
yang dikumpulkan dala drum dari ketel. Uap dari drum ketel di alirkan meuju turbin uap. Dalam
turbin,energi (entalpi) uap dikonversikan menjadi energi penggerak generator, akhirnya energi
mekanik dari turbi uap ini dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator. [ CITATION
Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.2.1 PLTU
2.2.2 Siklus Uap dan Air
PLTU yang menghasilkan daya yang relative besar diatas 200 MW pada umumnya
memiliki pemanas awal dan pemanas ulang serta mempunyai 3 turbin yaitu turbin tekanan
tinggi,turbin tekanan menengah dan turbin tekanan rendah. Siklus uap dan air ini dimulai dari
P a g e 13 | 34
dipompakannya air kedalam drum lalu dialirkan dalam pipa-pipa yang melalui ketel uap. Lalu
bahan bakar beserta udara pembakaran disemprotkan kedalam ruang bakar ketel. Bahan bakar
yang dicampur udara dinyalakan sehingga terjadi pembakaran , hal ini merupakan konversi
energi kimia menjadi energi kalor. Energi kalor ini dimanfaatkan untuk memanaskan air dalam
pipa dan menghasilkan uap.sehingga uap dialirkan menuju turbin untuk memutar generator.
[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.2.2 Skema kerja PLTU
2.3 Masalah Operasi
Untuk menstart PLTU dari keadaan dingin sampai operasi beban penuh, dibutuhkan
waktu sekitar 6-8 jam. Jika PLTU telah beroperasi dihentikan, tetapi uapny dijaga agar tetap
panas dalam drum ketel dengan cara menyalakan api secukupnya untuk menjaga suhu dan
tekanan uap ada disekitar nilai operasi (yaitu sekitar 500 derajat celcius) maka untuk menyalakan
kembali sampai beban penuh dibutuhkan waktu kurang lebih 1 jam. Waktu yang lama ini
menjadi salah satu masalah operasi yang sangat membutuhkan perhatian serius pada PLTU. Ini
dikarenakan apabila kita memasukan uap panas (500 derajat) secara langsung kedalam turbin
yang bersuhu ruangan (30 derajat). Apabila hal ini dilakukan dikhawatirkan akan menyebabkan
pemuaian secara mendadak dan akan menyebabkan tegangan yang berlebihan sehingga akan
menghambat putaran turbin karena adanya gesekan.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Apabila turbin yang sedang berbeban penuh kemudian terjadi ganggua yang
menyebabkan pemutus tenaga generator yang digerkakkan turbin trip, maka turbin akan
kehilangan beban secara mendadak. Hal ini menyebabkan putaran akan naik secara mendadak
dan apabila hal ini tidak dihentikan maka akan merusak bagian rotor baik itu turbin maupun
generator. Untuk mencegah hal ini dpat dilakukan dengan menutup katup uap yang masuk
kedalam turbin. Namun hal ini apabila dilakukan secara mendadak maka akan menyebabkan uap
akan berkumpul di drum ketel,sehingga untuk mengatasi hal kita dapat membuka katup
pengaman pada drum ketel dan membuang uap yang berada dalam ketel ke udara.[ CITATION
Dit05 \l 1033 ]
2.4 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
PLTP sesungguhnya adalah sebuah PLTU , hanya saja uap yang digunakan berasal dari
perut bumi. Oleh karena itu,PLTP umumnya terletak di pegunungan dan didekat dengan gunung
berapi.
Gambar 2.3.1 Skema kerja PLTP
Skema dari PLTP dimulai dari masuknya uap dari kantong uap dalam perut bumi.
Kantong uap ini terbentuk dalam tanah diatas suatu lapisan batuan yang keras da nada diatas
magma. Diatas lapisan batuan yang keras ini terdapat terdapat rongga yang mendapat air dari
lapisan humus dibawah hutan yang menahan air hujan. Dalam rongga ini air menjadi uap
sehingga rongga ini menjadi menyerupai rongga uap (menyerupai ketel uap). Dari atas tana
dilakukan pengeboran ke arah rongga ini sehingga uap menyembur ke atas permukaan bumi.
Semburan uap ini kemudian diarahkan (dialirkan) ke turbin uap penggerak generator. Setelah
menggerakkan turbin uap, diembunkan dalam kondensor dan setelah mengembun menjadi air di
P a g e 15 | 34
suntikkan kembali ke perut bumi menuju rongga uap tersebut sehingga terjadi siklus air dan uap
tertutup.
Tekanan uap yang didapat dari perut bumi apada umumnya hany 20 kg/cm 2, sedangkan
tekanan uap pada PLTU konvensial dapat mencapai 100 kg/cm2. Hal ini menebabkan turbin
PLTP mempunyai dimensi yang relative besar dibandingkan dengan turbin PLTU konvensional.
Selain
itu,uap
dari
perut
bumi
kebanyakan
mengandung
belerang
sehingga
kita
memperhitungkan jenis material yang dipakai pada turbin. Karena uap yang dihasilkan dari perut
bumi juga terbatas maka pada umumnya umur ekonomis PLTP hanya berkisar 20 tahun. Namun
operasi PLTP terbilang lebih sederhana daripada PLTU konvesional sehingga biaya
operasionalnya lebih rendah, tetapi dalam proses eksplorasi dan pengeborannya PLTP jelas lebih
membutuhkan banyak dana dan sumber daya manusia.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Pusat pembangkitan energi listrik yang mengubah energi kinetic angin menjadi energi
mekanik oleh turbin dan diubah lagi menjadi energi listrik oleh generator dengan memanfaatkan
kecapatan dan tekanan angina. Pemangkit energi listrik tenaga angina merupakan pembangkit
listrik nonkonvensional di Indonesia masih dalam tahp riset sehingga belum dapa di
komersilkan.
Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam,pembangkit energi listrik
tenaga angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin
angin atau kincir angin.
Gambar 2.5.1 Pembangkit energi listrik tenaga angin
2.5.1 Penggunaan Energi Angin
Untuk pemnfaatan kincir angin bagi pembangkitan energi listrik skala kecil, diperlukan
sebuah pengatur tegangan,oleh karena kecepatan angin yang berubah-ubah, sehingga tegangan
juga berubah. Diperlukan sebuah baterai untuk menyimpan energi, karena sering terjadi angina
tiadk bertiup. Bia angina tidak bertiup , perlu dicegah genraor bekerja sebagai motor , oleh
karena itu perlu pula sebuah pemutus otomatik.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
2.5.2 Sistem Pembangkit Listrik Energi Angin
Pembangkit Listrik Tenaga Angin (Wind Power), adalah pembangkit yang memanfaatkan
hembusan angi n sebagai sumber penghasil listrik. Alat utamanya adalah generator, dengan
generator tersebut maka dapat dihasilkan arus listrik dari gerakan blade/baling-baling yang
bergerak karena hembusan angin. Pembangkit ini (PLTB) lebih effisien dari pada pembangkit
listrik tenaga surya didalam menghasilkan listrik. Pembangkit listrik telah ada dipasaran
memiliki kapasitas Watt per jam 200, 400, 500, 1000, 2000, dean 3000 Watt. Pembangkit ini
tidak bisa dioperasikan pada sembarang tempat karena medan yang akan dipasang harus
memiliki kecepatan angin yang tinggi dan stabil.
P a g e 17 | 34
Umumnya suatu pembangkit listrik tenaga angin/bayu (PLTB) terdiri dari beberapa
komponen utama yaitu ; a) kincir angin, b) gear box, c) brake system, d) generator dan e) alat
penyimpan energi. Selanjutnya komponen-komponen tersebut akan diuraikan berikut ini.
Gambar 2.5.2 Bagian-bagian kincir angin
a) Kincir angin
Secara umum kincir angin dapat di bagi menjadi 2, yaitu kincir angin yang berputar dengan
sumbu horizontal, dan yang berputar dengan sumbu vertikal. Gambar f.1 menunjukan jenis-jenis
kincir angin berdasarkan bentuknya. Sedangkan gambar f.2 menunjunkan karakteristik setiap
kincir angin sebagai fungsi dari kemampuannya untuk mengubah energi kinetik angin menjadi
energi putar turbin untuk setiap kondisi kecepatan angin. Dari gambar 5.18 dapat disimpulkan
bahwa kincir angin jenis multi-blade dan Savonius cocok digunakan untuk aplikasi PLTB
kecepatan rendah. Sedangkan kincir angin tipe Propeller, paling umum digunakan karena dapat
bekerja dengan lingkup kecepatan angin yang luas.
b) Gear box
Merupakan suatu peralatan yang dipasang pada PLTB yang berfungsi untuk mengubah
putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi.
c) Brake system
Alat ini digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada
titik aman saat terjadi angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik
kerja yang aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik
maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang btelahdi telah ditentukan. Kehadiran angin luar
dugaan 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 adalah : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus, karena
tidak dapat menahan arys yang cukup besar.
d) Generator
Ada berbagai jenis generator yang dapat digunakan dalam sistem turbin angin, antara lain
generator
serempak
(synchronous
generator),
generator
tak-serempak
(unsynchronous
generator), rotor sangkar maupun rotor belitan ataupun generator magnet permanen. Penggunaan
generator serempak memudahkan kita untuk mengatur tegangan dan frekuensi keluaran
generator dengan cara mengatur-atur arus medan dari generator. Sayangnya penggunaan
generator serempak jarang
diaplikasikan karena biayanya yang mahal, membutuhkan arus penguat dan membutuhkan
sistem kontrol yang rumit. Generator tak-serempak sering digunakan untuk sistem turbin angin
dan sistem mikrohidro, baik untuk sistem fixedspeed maupun sistem variable speed.
e) Penyimpan energi
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.
f) Box Kontrol Turbin Angin
P a g e 19 | 34
Setiap Turbin Angin memiliki box kontrol masing - masing. Fungsi dari box kontrol
sendiri adalah untuk mengatur kecepatan putaran Pada kincir dan supply dalam kondisi cuaca
normal.tegangan dari turbin angin ke panel beban atau rumah induk. g) Dummy Load
Merupakan tempat pembuangan tegangan berlebih yang dihasilkan oleh pembangkit. h) Data
Logger Merupakan suatu device atau piranti yang dapat membaca berbagai macam jenis sinyal
input yang selanjutnya merekamnya dan disimpan dalam memori internal serta langsung
dihubungkan dengan computer. Data logger ini sangat cocok untuk lembaga penelitian seperti
PLTH dengan budget terbatas namun menginginkan spek akuisisi data yang baik. Selain itu, data
logger ini dapat digunakan untuk memantau lingkungan yang mensyaratkan perekaman data
secara real-time dan terus menerus 24 jam sehari.
i) Tower
Tower PLTB dapat dibedakan menjadi 3 jenis Setiap jenis tower memiliki karakteristik
masing-masing dalam hal biaya, perawatan, efisiensinya, ataupun dari segi kesusahan dalam
pembuatannya.
Gambar 2.4.3 Macam tower PLTB
2.6 Pembangkit Listrik Energi Surya
Pembangkit listrik energi surya yaitu memanfaat energi yang berasal dari sinar matahari
untuk diubah menjadi energi listrik. Pemnfaatannya saat ini banyak berkembang di Negaranegara maju terutama yang dilalui garis khatulistiwa. Ini dikarenakan dianggap sinar matahari
yang melalui daerah-daerah tersebut intensitas sinarnya lebih banyak. Sehingga di anggap
nantinya akan menghasilkan energi listrik yang stabil. Sedangkan energi sinar matahari sendiri
ada dua macam yaitu energi surya aktif dan energi surya negative. Energi surya aktif yaitu
memancar dengan sendirinya sehingga dapat langsung di manfaatkan. Sedangkan energi surya
negatif energi yang perlu dikumpulkan dengan alat-alat tertentu terlebih dahulu agar bisa di
manfaatkan. Proses pembangkitan listrik dengan energi surya dibagi menjadi dua yaitu
photovoltaic dan pemusatan energi surya.
Gambar 2.5.1 Pembangkit listrik energy surya
2.6.1 Pemusatan Energi Surya
Sistem pemusatan energi surya (concentrated solar power, CSP) menggunakan lensa atau
cermin dan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari dari luasan area tertentu ke satu
titik. Panas yang terkonsentrasikan lalu digunakan sebagai sumber panas untuk pembangkitan
listrik biasa yang memanfaatkan panas untuk menggerakkan generator. Sistem cermin parabola,
P a g e 21 | 34
lensa reflektor Fresnel, dan menara surya adalah teknologi yang paling banyak digunakan. Fluida
kerja yang dipanaskan bisa digunakan untuk menggerakan generator (turbin uap konvensional
hingga mesin Stirling) atau menjadi media penyimpan panas.
Ivanpah Solar Plant yang terleak di Gurun Mojave akan menjadi pembangkit listrik
tenaga surya tipe pemusatan energi surya terbesar dengan daya mencapai 377 MegaWatt. Meski
pembangunan didukung oleh pendanaan Amerika Serikat atas visi Barrack Obama mengenai
program 10000 MW energi terbarukan, namun pembangunan ini menuai kontroversi karena
mengancam keberadaan satwa liar di sekitar gurun.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.5.2 Skema kerja pemusatan energi surya
2.6.2 Photovoltaic
Sel surya atau sel fotovoltaik adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi energi
listrik menggunakan efek fotoelektrik. Dibuat pertama kali pada tahun 1880 oleh Charles Fritts.
Pembangkit listrik tenaga surya tipe fotovoltaik adalah pembangkit listrik yang
menggunakan perbedaan tegangan akibat efek fotoelektrik untuk menghasilkan listrik. Solar
panel terdiri dari 3 lapisan, lapisan panel P di bagian atas, lapisan pembatas di tengah, dan
lapisan panel N di bagian bawah. Efek fotoelektrik adalah di mana sinar matahari menyebabkan
elektron di lapisan panel P terlepas, sehingga hal ini menyebabkan proton mengalir ke lapisan
panel N di bagian bawah dan perpindahan arus proton ini adalah arus listrik.[ CITATION Dit05 \
l 1033 ]
Gambar 2.5.3 skema perpindahan elektron pada sel surya
2.7 Pembangkit Listrik Energi Gelombang Laut
P a g e 23 | 34
Kekuatan gelombang adalah solusi yang relatif tidak dikenal sebagai sumber energi
bersih, namun terganggu dan terus-menerus memiliki potensi untuk menjadi salah satu pemasok
paling abadi kebutuhan sumber energi masa depan dunia jika beberapa kendala dapat diatasi.
Salah satu masalah utama dengan sebagian besar teknologi gelombang adalah bahwa gelombang
memiliki terlalu banyak energi. Halaman ini akan memberikan gambaran tentang potensi besar
serta tantangan, dan mengeksplorasi bagaimana teknologi yang sedang disesuaikan di seluruh
dunia. Inggris memiliki 35 dari hampir 130 energi gelombang dan perangkat sungai pasang surut
pengembang di dunia, yang meliputi Pelamis, Aquamarine Power dan Kelautan Turbin sekarang.
Energi gelombang umumnya dianggap sebagai bentuk variabel yang paling
terkonsentrasi dan paling energi terbarukan. Di manan memiliki kepadatan daya tinggi dari
energi gelombang yang menunjukkan ia memiliki kapasitas untuk menjadi sumber energi
terbarukan dengan biaya termurah. Dewan Energi Dunia memperkirakan bahwa sekitar 2
terawatts (2 juta megawatt), sekitar saat ganda produksi listrik dunia, dapat dihasilkan dari lautan
melalui tenaga ombak. Diperkirakan 1 juta jam gigawatt energi gelombang memukul pantai
Australia setiap tahun dan bahwa 25% dari penggunaan daya Inggris saat ini dapat disediakan
oleh sumber daya dari panen gelombang nya.
Energi gelombang adalah energi terbarukan dengan sumber emisi nol. Ketika air sekitar
800 kali lebih padat daripada udara, kepadatan energi dari gelombang melebihi angin berkali-kali
lipat, secara dramatis meningkatkan jumlah energi yang tersedia. Gelombang dapat diprediksi
sebelumnya, sehingga mudah untuk mencocokkan penawaran dan permintaan. Kelautan Inggris
Foresight Panel memperkirakan bahwa hanya 0,1% dari energi laut yang tersedia bisa memasok
lima kali kebutuhan energi global.
Menurut Andy Baldock, seorang analis energi gelombang Inggris dari perusahaan teknik
Black & Veatch, "ada perasaan yang berkembang bahwa teknologi bisa sukses." Penelitian
tenaga ombak dimulai sekitar 20 tahun yang lalu katanya, berasal dari tingginya populasi, tempat
yang haus energi seperti Inggris dan Eropa yang memiliki beberapa sumber energi alam.
Kemajuan terus di menyembur seperti gelombang dan ketenangan sampai beberapa kali ketika
dorongan lebih mendesak untuk sumber energi terbarukan memicu dana penelitian dan
pengembangan. "Ada sejumlah fenomenal [teknologi gelombang] perangkat di luar sana, dengan
beberapa ribu paten. Lebih dari 100 ide telah aktif diupayakan, dimana sekitar 50 memiliki
jumlah yang wajar dari kerja yang dilakukan mereka dan sekitar 20 masih dikejar cukup serius .
Setidaknya sepuluh penelitian berencana untuk mematenkan prototipe skala penuh, "kata
Baldock.[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
Gambar 2.7.1 skema pembangkit listrik energy gelombang air laut
2.7.1 Skema Proses pada Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang
Pertama-tama aliran gelombang laut yang mempunyai energi kinetik masuk kedalam
mesin konversi energi gelombang. Kemudian dari mesin konversi aliran gelombang yang
mempunyai energi kinetik ini dialirkan menuju turbin. Di dalam turbin ini, energi kinetik yang
dihasilkan gelombang digunakan untuk memutar rotor. Kemudian dari perputaran rotor inilah
energi mekanik yang kemudian disalurkan menuju generator. Di dalam generator, energi
mekanik ini dirubah menjadi energi listrik (daya listrik). Dari generator ini, daya listrik yang
dihasilkan dialirkan lagi menuju sistem tranmisi (beban).[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
P a g e 25 | 34
Gambar 2.7.2 Skema ceto
Gambar 2.7.3 Pembangkit listrik ceto
P a g e 27 | 34
2.7.2 Proses Pembangkit Listrik Enegi Gelombang Laut
Pertama aliran gelombang laut yang mempunyai energi kinetik masuk kedalam mesin
konversi energi gelombang. Kemudian dari mesin konversi aliran gelombang yang mempunyai
energi kinetik ini dialirkan menuju turbin. Di dalam turbin ini, energi kinetik yang dihasilkan
gelombang digunakan untuk memutar rotor. Kemudian dari perputaran rotor inilah energi
mekanik yang kemudian disalurkan menuju generator. Di dalam generator, energi mekanik ini
dirubah menjadi energi listrik (daya listrik). Dari generator ini, daya listrik yang dihasilkan
dialirkan lagi menuju sistem tranmisi (beban).
Secara umum, sistem kerja pembangkit listrik tenaga gelombang laut sangat sederhana.
Sebuah tabung beton dipasang pada ketinggian tertentu di pantai dan ujungnya dipasang di
bawah permukaan air laut. Ketika ada ombak yang datang ke pantai, air dalam tabung beton
tersebut mendorong udara di bagian tabung yang terletak di darat. Gerakan yang sebaliknya
terjadi saat ombat surut. Gerakan udara yang berbolak-balik inilah yang dimanfaatkan untuk
memutar turbin yang dihubungkan dengan sebuah pembangkit listrik. Terdapat alat khusus yang
dipasang pada turbin sehingga turbin berputar hanya pada satu arah walaupun arus udara.
Ada 2 cara untuk mengkonversi energi gelombang laut menjadi listrik, yaitu dengan sistem offshore (lepas pantai) atau on-shore (pantai):
A. Sistem Off-Shore
Dirancang pada kedalaman 40 meter dengan mekanisme kumparan yang memanfaatkan
pergerakan gelombang untuk memompa energi. Listrik dihasilkan dari gerakan relatif antara
pembungkus luar (external hull) dan bandul dalam (internal pendulum). Naik-turunnya pipa
pengapung di permukaan yang mengikuti gerakan gelombang berpengaruh pada pipa
penghubung yang selanjutnya menggerakkan rotasi turbin bawah laut. Cara lain untuk
menangkap energi gelombang laut dengan sistem off-shore adalah dengan membangun sistem
tabung dan memanfaatkan gerak gelombang yang masuk ke dalam ruang bawah pelampung
sehingga timbul perpindahan udara ke bagian atas pelampung. Gerakan perpindahan udara inilah
yang menggerakkan turbin.
B. Sistem On-Shore
Sedangkan pada sistem on-shore, ada 3 metode yang dapat digunakan, yaitu channel
system, float system, dan oscillating water column system. Secara umum, pada prinsipnya,
energi mekanik yang tercipta dari sistem-sistem ini mengaktifkan generator secara langsung
dengan mentransfer gelombang fluida (air atau udara penggerak) yang kemudian mengaktifkan
turbin generator.Pada dasarnya prinsip kerja teknologi yang mengkonversi energi gelombang
laut menjadi energi listrik adalah mengakumulasi energi gelombang laut untuk memutar turbin
generator. Karena itu, sangat penting memilih lokasi yang secara topografi memungkinkan
akumulasi energi. Meskipun penelitian untuk mendapatkan teknologi yang optimal dalam
mengonversi energi gelombang laut masih terus dilakukan.Dengan adanya Pembangkit Listrik
Tenaga Gelombang Laut ini, semoga indonesia dapat menambah pasokan listrik terutama di
daerah yang minim pasokan listrik.
C. PLTGL-OWC (Oscilatting Water Column)
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 balingbaling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik. Pada
teknologi OWC ini, digunakan tekanan udara dari ruangan kedap air untuk menggerakkan whells
turbine yang nantinya pergerakan turbin ini digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Ruangan kedap air ini dipasang tetap dengan struktur bawah terbuka ke laut. Tekanan udara pada
ruangan kedap air ini disebabkan oleh pergerakan naik-turun dari permukaan gelombang air lau
P a g e 29 | 34
Gambar 2.7.4 Proses terbentuknya aliran udara yang dihasilkan oleh gelombang laut
Gerakan gelombang di dalam ruangan ini merupakan gerakan compresses dan gerakan
decompresses yang ada di atas tingkat air di dalam ruangan. Gerakan ini mengakibatkan,
dihasilkannya sebuah alternating streaming kecepatan tinggi dari udara. Aliran udara ini
didorong melalui pipa ke turbin generator yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Sistem
OWC ini dapat ditempatkan permanen di pinggir pantai atau bisa juga ditempatkan di tengah
laut. Pada sistem yang ditempatkan di tengah laut, tenaga listrik yang dihasilkan dialirkan
menuju transmisi yang ada di daratan menggunakan kabel.
Gambar 2.6.5 PLTGL OWC
2.7.3 Komponen-Komponen Utama pada PLTGL
A. Piston Hirolik
Piston hidrolik adalah bagian yang berfungsi menjaga keseimbangan generator agar
kedudukanya tidak terpengaruh oleh laju ombak yang bergerak.
Gambar 2.7.6 Piston hidrolik
B. Turbin
Pada Prinsipnya turbin bekerja sebagai "Penerima Energi", artinya dia menerima energi
(kinetik) dari angin dan merubahnya menjadi energi lain yang dapat digunakan seperti listrik.
Angin yang datang akan menumbuk sayap kipas (baling-baling) pada kincir angin, sehingga sayap
kipas akan berputar. Kemudian sayap kipas akan memutar memutar generator.
C. Generator
Generator berfungsi untuk merubah energi mekanik yang berasal dari turbin menjadi energi
listrik. Generator inilah yang disebut konventer energi. Jenis generator yang digunakan pada
PLTGL ialah jenis Generator Asinkron (generator tak-serempak) yang merupakan motor induksi
yang dirubah menjadi generator, generator ini dipilih karena PLTGL sebagai energi alternatif tidak
banyak membutuhkan perawatan seperti halnya generator sinkron, lebih kuat, handal, harga lebih
murah dan tidak membutuhkan bahan bakar pada saat diaplikasikan di lapangan, tapi cukup
bergantung pada sumber energi terbarukan seperti air, angin, dan lain – lain sebagai prime over
(penggerak mula). 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).[ CITATION Dit05 \l 1033 ]
P a g e 31 | 34
Jenis generator yang digunakan pada PLTGL ialah jenis Generator Asinkron (generator
tak-serempak) yang merupakan motor induksi yang dirubah menjadi generator, generator ini
dipilih karena PLTGL sebagai energi alternatif tidak banyak membutuhkan perawatan seperti
halnya generator sinkron, lebih kuat, handal, harga lebih murah dan tidak membutuhkan bahan
bakar pada saat diaplikasikan di lapangan, tapi cukup bergantung pada sumber energi terbarukan
seperti air, angin, dan lain – lain sebagai prime over (penggerak mula). 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)
BAB III
3.1 Kesimpulan
Dari pemaparan diatas dapat kita ketahui ada bermacam-macam sumber energi alternatif
yang ada di sekitar kita yang sangat bermanfaat bagi kehidupan kita. Tetapi kurangnya akan
pengetahuan dan teknologi yang ada menghambatnya pemanfaatan sumber energi yang sangat
besar ini. Di Indonesia sendiri pemanfaatan sumber energi baru sampai dalam riset dan penelitian
semisal dimanfaakan untuk masyarakat umum ini masih di skala kecil. Sehingga dapat
disimpulkan pengembangan energy terbaharukan ini sangat perlu dikarenakan ini dapat
memenuhi kebutuhan akan energy. Mengingat sumber daya energy yang terbaharukan di
Indonesia sangatlah melimpah sehingga dengan adanya pemnfaatan dan manajemen yang baik
diharpkan sumber energy terbaharukan dapat memenuhi kebutuhan akan energy yang semakin
lama semakin tinggi dan kita dapat lepas dari ketergantungan akan sumber energy dengan bahan
bakar fosil yang sangat mahal dan tidak ramah lingkungan.
P a g e 33 | 34
Daftar Pustaka
Dandekar, M. (1991). Pembangkit Listrik Tenaga Air. Depok: UI press.
Marsudi, D. (2005). Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta: Erlanggga.