Pembangkit Listrik Tenaga Gas PLTG (2)
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Energi listrik merupakan salah satu energi yang memiliki peranan penting
bagi kehidupan manusia. Untuk menghasilkan energi listrik, dibutuhkan
unit pembangkit energi listrik. Salah satu unit pembangkit listrik yang
banyak ditemukan saat ini adalah Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG).
Turbin gas :
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) menggunakan gas alam untuk
menggerakkan turbin gas yang dikopel langsung dengan generator,
sehingga generator tersebut dapat menghasilkan energi listrik. Prinsip
kerja ini sama dengan prinsip kerja PLTU. Yang membedakan adalah pada
PLTU, untuk memutar turbin digunakan uap air yang diperoleh dengan
mendidihkan air. Sehingga dibutuhkan suatu boiler untuk mendidihkan air
tersebut. Sedangkan pada PLTG tidak diketemukan adanya boiler.
Dengan alasan peningkatan efisiensi, biasanya suatu PLTG dikombinasikan
dengan PLTU. Sehingga saat ini dikenal Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan
Uap (PLTGU).
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Pada awalnya, udara dimasukkan ke dalam kompresor untuk ditekan
hingga temperatur dan tekanannya naik. Proses ini disebut dengan proses
kompresi. Udara yang dihasilkan dari kompresor akan digunakan sebagai
udara pembakaran dan juga untuk mendinginkan bagian-bagian turbin
gas.
Setelah dikompresi, udara tersebut dialirkan ke ruang bakar. Dalam ruang
bakar, udara bertekanan 13 kg/cm2 ini dicampur dengan bahan bakar dan
dibakar. Apabila digunakan bahan bakar gas (BBG), maka gas dapat
langsung dicampur dengan udara untuk dibakar, tetapi apabila digunakan
bahan bakar minyak (BBM), maka BBM ini harus dijadikan kabut terlebih
dahulu kemudian baru dicampur dengan udara untuk dibakar. Teknik
mencampur bahan bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat
mempengaruhi efisiensi pembakaran.
Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu
tinggi sampai kira-kira 1.300 oC dengan tekanan 13 kg/cm2. Gas hasil
pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin untuk disemprotkan
kepada sudu-sudu turbin sehingga energi (enthalpy) gas ini dikonversikan
menjadi energi mekanik dalam turbin penggerak generator (dan
kompresor udara) dan akhirnya generator menghasilkan tenaga listrik.
Siklus Brayton
Komponen Utama PLTG
Turbin gas (Gas Turbine)
Berfungsi untuk mengubah energi gerak gas menjadi energi putar.
Turbin Gas pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas
(PLTG)
Kompresor (Compressor)
Berfungsi untuk meningkatkan temperatur dan tekanan udara.
Ruang Bakar (Combustor)
Berfungsi untuk membakar bahan bakar dengan menghembuskan udara
yang telah dinaikkan temperatur dan tekanannya di kompresor.
Peralatan Pendukung PLTG
Berikut adalah peralatan pendukung yang digunakan dalam kinerja
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG):
Air Intake
Berfungsi mensuplai udara bersih ke dalam kompresor.
Blow Off Valve
Berfungsi mengurangi besarnya aliran udara yang masuk ke dalam
kompressor utama atau membuang sebagian udara dari tingkat tertentu
untuk menghindari terjadinya stall (tekanan udara yang besar dan tibatiba terhadap sudu kompresor yang menyebabkan patahnya sudu
kompresor)
VIGV (Variable Inlet Guide Fan)
Berfungsi untuk mengatur jumlah volume udara yang akan di
kompresikan sesuai kebutuhan.
Ignitor
Berfungsi penyalaan awal atau start up. Campuran bahan bakar dengan
udara dapat menyala oleh percikan bunga api dari ignitor yang terpasang
di dekat fuel nozzle burner dan campuran bahan bakar menggunakan
bahan bakar propane atau LPG.
Lube oil system
Berfungsi memberikan pelumasan dan juga sebagai pendingin bearingbearing seperti bearing turbin, kompressor, generator. Memberikan
minyak pelumas ke jacking oil system. Memberikan suplai minyak
pelumas ke power oil system.
Sistem pelumas di dinginkan oleh air pendingin siklus tertutup.
Hydraulic Rotor Barring
Rotor bearing system terdiri dari : DC pump, Manual pump, Constant
pressure valve, pilot valve, hydraulic piston rotor barring. Rotor barring
beroperasi pada saat unit stand by dan unit shutdown (selesai operasi).
Rotor barring on < 1 rpm. Akibat yang timbul apabila rotor barring
bermasalah ialah rotor bengkok dan saat start up akan timbul vibrasi yang
tinggi dan dapat menyebabkan gas turbin trip.
Exhaust Fan Oil Vapour
Berfungsi utama membuang gas-gas yang tidak terpakai yang terbawa
oleh minyak pelumas setelah melumasi bearing-bearing turbin,
compressor dan generator.
Fungsi lain adalah membuat vaccum di lube oil tank yang tujuannya agar
proses minyak kembali lebih cepat dan untuk menjaga kerapatan minyak
pelumas di bearing-bearing (seal oil) sehingga tidak terjadi kebocoran
minyak pelumas di sisi bearing.
Power Oil System
Berfungsi mensuplai minyak pelumas ke :
- Hydraulic piston untuk menggerakkan VIGV
- Control-control valve (CV untuk bahan bakar dan CV untuk air)
- Protection dan safety system (trip valve staging valve)
Terdiri dari 2 buah pompa yang digerakkan oleh 2 motor AC.
Jacking Oil System
Berfungsi mensuplai minyak ke journal bearing saat unit shut down atau
stand by dengan tekanan yang tinggi dan membentuk lapisan film di
bearing. Terdiri dari 6 cylinder piston-piston yang mensuplai ke line-line :
Dua line mensuplai minyak pelumas ke journal bearing.
Dua line mensuplai minyak pelumas ke compressor journal bearing.
Satu line mensuplai minyak pelumas ke drive end generator journal
bearing.
Satu line mensuplai minyak pelumas ke non drive end generator
journal bearing.
Operasi dan Pemeliharaan
Dari segi operasi, unit PLTG tergolong unit yang masa start-nya pendek,
yaitu antara 15-30 menit, dan kebanyakan dapat di-start tanpa pasokan
daya dari luar (black start), yaitu menggunakan mesin diesel sebagai
motor start.
Dari segi pemeliharaan, unit PLTG mempunyai selang waktu pemeliharaan
(time between overhaul) yang pendek, yaitu sekitar 4.000- 5.000 jam
operasi. Makin sering unit mengalami start-stop, makin pendek selang
waktu pemeliharaannya.
Walaupun jam operasi unit belum mencapai 4.000 jam, tetapi jika jumlah
startnya telah mencapai 300 kali, maka unit PLTG tersebut harus
mengalami pemeriksaan (inspeksi) dan pemeliharaan.
Saat dilakukan pemeriksaan, hal-hal yang perlu mendapat perhatian
khusus adalah bagian-bagian yang terkena aliran gas hasil pembakaran
yang suhunya mencapai 1.300 oC, seperti: ruang bakar, saluran gas
panas (hot gas path),dan sudu-sudu turbin. Bagian-bagian ini umumnya
mengalami kerusakan (retak) sehingga perlu diperbaiki (dilas) atau
diganti.
Proses start-stop akan mempercepat proses kerusakan (keretakan) ini,
karena proses start-stop menyebabkan proses pemuaian dan pengerutan
yang tidak kecil. Hal ini disebabkan sewaktu unit dingin, suhunya sama
dengan suhu ruangan (sekitar 30 oC sedangkan sewaktu operasi, akibat
terkena gas hasil pernbakaran dengan suhu sekitar 1.300 oC).
Dengan memperhatikan buku petunjuk pabrik, ada unit PLTG yang boleh
dibebani lebih tinggi 10% dari nilai nominalnya selama 2 jam, yang dalam
bahasa Inggris disebut peak operation. Apabila dilakukan peak operation,
maka hal ini harus diperhitungkan dengan pemendekan selang waktu
antara inspeksi, karena peak operation menambah keausan yang terjadi
pada turbin gas sebagai akibat kenaikan suhu operasi.
Dari segi masalah lingkungan, yang perlu diperhatikan adalah masalah
kebisingan, jangan sampai melampaui ketentuan yang dibolehkan. Seperti
halnya pada PLTU, masalah instalasi bahan bakar, baik apabila digunakan
BBM maupun apabila digunakan BBG, perlu mendapat perhatian khusus
dari segi pengamanan terhadap bahaya kebakaran.
Dari segi efisiensi pemakaian bahan bakar, unit PLTG tergolong unit termal
yang efisiensinya paling rendah, yaitu berkisar antara 15-25%. Dalam
perkembangan penggunaan unit PLTG di PLN, akhir-akhir ini digunakan
unit turbin gas aero derivative, yaitu turbin gas pesawat terbang yang
dimodifikasi menjadi turbin gas penggerak generator.
Keuntungan dan pemakaian unit aero derivative, yaitu didapat unit yang
dimensinya lebih kecil dibanding unit stationer daya yang sama. Di
samping itu, harga unit bisa lebih murah karena intinya (turbin) sama
dengan turbin pesawat terbang (misalnya, biaya pengembangan telah
terserap oleh harga jual turbin gas pesawat terbangnya). Bagaimana
kinerjanya masih perlu pengamatan di lapangan.
Siklus Kerja Turbin Gas
Ada beberapa macam siklus kerja turbin gas sebagai berikut :
- Turbin Gas Siklus Terbuka (Open Cycle)
Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang
diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan
temperature yang masih cukup tinggi (500 oC) dan tekanan diatas sedikit
dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini dibuang atau dialirkan ke
udara luar.
Turbin Gas Siklus Terbuka
- Turbin Gas Siklus Tertutup (Closed Cycle)
Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang
diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan
temperature yang masih cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari
tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini dialirkan ke kedalam penukar
panas (heat rejected) untuk didinginkan dengan menggunakan media
pendingin air atau udara hingga temperaturnya turun dan dialirkan lagi
kedalam sisi masuk (suction) kompresor untuk dikompresi lagi.
Turbin
- Turbin Gas Siklus Terbuka Dilengkapi dengan Regenerator
Seperti pada kedua proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang
diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan
temperature yang masih cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari
tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas (flue gas) ini dialirkan kedalam
heat exchanger yang dikenal dengan istilah regenerator dimana
didalamnya gas bekas ini digunakan untuk memanaskan udara keluar
kompresor sebelum digunakan sebagai udara pembakaran didalam ruang
bakar (combustion chamber), seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.
Turbin Gas Siklus Terbuka dengan Regenerator
- Turbin Gas Siklus Terbuka Dilengkapi dengan Intercooler, Regenerator
dan Reheater
Pada siklus ini baik kompresor maupun turbin gas masing-masing terdiri
dari 2 (dua) bagian yang terpisah dan biasa disebut dengan kompresor
tekanan rendah dan kompresor tekanan tinggi serta turbin gas tekanan
rendah dan turbin gas tekanan tinggi. Aliran udara dan gas-gas yang
dihasilkan dapat dijelaskan sebagai berikut, mula-mula udara atmosfir
masuk kedalam kompresor tekanan rendah untuk dikompresi, dari udara
tekan yang dihasilkan dialirkan kedalam intercooler untuk didinginkan
hingga menghasilkan temperatur dan kelembaban serta tekanan yang
diinginkan dengan menggunakan media pendingin air atau media
pendingin lainnya, dari sini udara tersebut dialirkan kedalam kompresor
tekanan tinggi untuk dikompresi lagi hingga menghasilkan temperature
yang tinggi dan tekanan dengan kepadatan yang lebih tinggi. Dari
keluaran kompresor tekanan tinggi udara tersebut dialirkan kedalam
regenerator untuk mendapatkan temperature yang lebih tinggi lagi yang
bertujuan untuk memudahkan terjadinya proses pembakaran dengan
melalui media pemanas gas bekas/buang (flue gas) yang memanfaatkan
gas bekas hasil dari turbin tekanan rendah.
Selanjutnya udara keluaran dari regenerator dialirkan kedalam ruang
bakar utama (primary combustion chamber) yang menghasilkan proses
pembakaran dan dari proses ini dihasilkan gas panas yang digunakan
untuk memutar turbin tekanan tinggi, hasil ekspansi gas panas dari turbin
tekanan tinggi ini berupa gas bekas (flue gas)dialirkan kedalam ruang
bakar kedua (secondary combustion chamber) dan biasa disebut juga
dengan reheater chamber yang selanjutnya gas bekas tersebut digunakan
untuk udara pembakaran didalamnya yang mampu menghasilkan gas
panas lagi dan digunakan untuk memutar turbin tekanan rendah, siklus
tersebut diatas seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.
Turbin Gas Siklus Terbuka dengan Intercooler, Regenerator
dan Reheater
Dari ketiga terakhir siklus turbin gas diatas secara keseluruhan
dimaksudkan untuk menghasilkan sebuah pusat listrik tenaga gas (PLTG)
dengan tingkat efisiensi yang diharapkan lebih tinggi dari turbin gas siklus
terbuka.
Bahan Bakar Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Operasi turbin gas yang menggunakan gas hasil pembakaran dengan
suhu sekitar 1.300 oC memberi risiko korosi suhu tinggi, yaitu bereaksinya
logam kalium, vanadium, dan natrium yang terkandung dalam bahan
bakar dengan bagian-bagian turbin seperti sudu dan saluran gas panas
(hot gas path). Oleh karena itu, bahan bakar yang digunakan tidak boleh
mengandung logam-logam tersebut di atas melebihi batas tertentu.
Kebanyakan pabrik pembuat turbin gas mensyaratkan bahan bakar
dengan kandungan logam kalium, vanadium, dan natrium tidak boleh
melampaui 1 part per mill (rpm). Di Indonesia, BBM yang bias memenuhi
syarat ini hanya minyak Solar, High Speed Diesel Oil, atau yang sering
disebut minyak HSD yang disediakan oleh Pertamina. Sedangkan BBG
umummya dapat memenuhi syarat tersebut di atas.
Selain High Speed Diesel (HSD), PLTG juga dapat menggunakan minyak
solar jenis MFO (Marine Fuel Oil).
Pendinginan pada PLTG
Pendinginan sudu-sudu turbin dan poros turbin dilakukan dengan udara
dari kompresor. Untuk keperluan ini, ada lubang pendingin dalam sudusudu dan dalam poros turbin yang pembuatannya memerlukan teknologi
canggih.
Sedangkan pendinginan
minyak
pelumas
dilakukan
dengan
menggunakan penukar panas (heat exchanger) konvensional.
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Keunggulan PLTG :
Siklus kerja pembangkit lebih sederhana
Pembangunan pembangkit lebih cepat
Biaya pembangunan lebih murah
Area pembangkitan relatif tidak terlalu luas. Sehingga PLTG dapat
dipasang di pusat kota / industri
Waktu pemanasan dari kondisi dingin sampai beban penuh sangat
singkat (start up cepat)
Tidak seperti PLTU, PLTG mampu start up tanpa menggunakan motor
start
Peralatan kontrol dan alat bantu sangat minim dan sederhana
Waktu pemeliharaan singkat
Kekurangan PLTG:
Biaya pemeliharaan PLTG sangat besar. Hal ini dikarenakan
pembangkit bekerja pada suhu dan tekanan tinggi, komponenkomponen dari PLTG yang disebut hot parts menjadi cepat rusak
sehingga memerlukan perhatian yang serius. Karena mahalnya
komponen-komponen PLTG, maka hal tersebut dapat dikurangi
dengan memberikan pendingin udara pada sudu-sudu turbin
maupun porosnya.
Operasi turbin gas yang menggunakan gas hasil pembakaran
dengan suhu sekitar 1.300 oC memberi risiko korosi suhu tinggi,
yaitu bereaksinya logam kalium, vanadium, dan natrium yang
terkandung dalam bahan bakar dengan bagian-bagian turbin
seperti sudu dan saluran gas panas (hot gas path).
Sumber :
Burhandono, Ardian. 2009. Laporan Penyerapan Materi Training Peronil PT
PJB Services. Jakarta: Najiullah, Ahmad dkk. 2010. Pembangkit Listrik Tenaga Gas. Cilegon: Sumber Gambar :
- auxenergy.com
- siemens.com
Energi listrik merupakan salah satu energi yang memiliki peranan penting
bagi kehidupan manusia. Untuk menghasilkan energi listrik, dibutuhkan
unit pembangkit energi listrik. Salah satu unit pembangkit listrik yang
banyak ditemukan saat ini adalah Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG).
Turbin gas :
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) menggunakan gas alam untuk
menggerakkan turbin gas yang dikopel langsung dengan generator,
sehingga generator tersebut dapat menghasilkan energi listrik. Prinsip
kerja ini sama dengan prinsip kerja PLTU. Yang membedakan adalah pada
PLTU, untuk memutar turbin digunakan uap air yang diperoleh dengan
mendidihkan air. Sehingga dibutuhkan suatu boiler untuk mendidihkan air
tersebut. Sedangkan pada PLTG tidak diketemukan adanya boiler.
Dengan alasan peningkatan efisiensi, biasanya suatu PLTG dikombinasikan
dengan PLTU. Sehingga saat ini dikenal Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan
Uap (PLTGU).
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Pada awalnya, udara dimasukkan ke dalam kompresor untuk ditekan
hingga temperatur dan tekanannya naik. Proses ini disebut dengan proses
kompresi. Udara yang dihasilkan dari kompresor akan digunakan sebagai
udara pembakaran dan juga untuk mendinginkan bagian-bagian turbin
gas.
Setelah dikompresi, udara tersebut dialirkan ke ruang bakar. Dalam ruang
bakar, udara bertekanan 13 kg/cm2 ini dicampur dengan bahan bakar dan
dibakar. Apabila digunakan bahan bakar gas (BBG), maka gas dapat
langsung dicampur dengan udara untuk dibakar, tetapi apabila digunakan
bahan bakar minyak (BBM), maka BBM ini harus dijadikan kabut terlebih
dahulu kemudian baru dicampur dengan udara untuk dibakar. Teknik
mencampur bahan bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat
mempengaruhi efisiensi pembakaran.
Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu
tinggi sampai kira-kira 1.300 oC dengan tekanan 13 kg/cm2. Gas hasil
pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin untuk disemprotkan
kepada sudu-sudu turbin sehingga energi (enthalpy) gas ini dikonversikan
menjadi energi mekanik dalam turbin penggerak generator (dan
kompresor udara) dan akhirnya generator menghasilkan tenaga listrik.
Siklus Brayton
Komponen Utama PLTG
Turbin gas (Gas Turbine)
Berfungsi untuk mengubah energi gerak gas menjadi energi putar.
Turbin Gas pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas
(PLTG)
Kompresor (Compressor)
Berfungsi untuk meningkatkan temperatur dan tekanan udara.
Ruang Bakar (Combustor)
Berfungsi untuk membakar bahan bakar dengan menghembuskan udara
yang telah dinaikkan temperatur dan tekanannya di kompresor.
Peralatan Pendukung PLTG
Berikut adalah peralatan pendukung yang digunakan dalam kinerja
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG):
Air Intake
Berfungsi mensuplai udara bersih ke dalam kompresor.
Blow Off Valve
Berfungsi mengurangi besarnya aliran udara yang masuk ke dalam
kompressor utama atau membuang sebagian udara dari tingkat tertentu
untuk menghindari terjadinya stall (tekanan udara yang besar dan tibatiba terhadap sudu kompresor yang menyebabkan patahnya sudu
kompresor)
VIGV (Variable Inlet Guide Fan)
Berfungsi untuk mengatur jumlah volume udara yang akan di
kompresikan sesuai kebutuhan.
Ignitor
Berfungsi penyalaan awal atau start up. Campuran bahan bakar dengan
udara dapat menyala oleh percikan bunga api dari ignitor yang terpasang
di dekat fuel nozzle burner dan campuran bahan bakar menggunakan
bahan bakar propane atau LPG.
Lube oil system
Berfungsi memberikan pelumasan dan juga sebagai pendingin bearingbearing seperti bearing turbin, kompressor, generator. Memberikan
minyak pelumas ke jacking oil system. Memberikan suplai minyak
pelumas ke power oil system.
Sistem pelumas di dinginkan oleh air pendingin siklus tertutup.
Hydraulic Rotor Barring
Rotor bearing system terdiri dari : DC pump, Manual pump, Constant
pressure valve, pilot valve, hydraulic piston rotor barring. Rotor barring
beroperasi pada saat unit stand by dan unit shutdown (selesai operasi).
Rotor barring on < 1 rpm. Akibat yang timbul apabila rotor barring
bermasalah ialah rotor bengkok dan saat start up akan timbul vibrasi yang
tinggi dan dapat menyebabkan gas turbin trip.
Exhaust Fan Oil Vapour
Berfungsi utama membuang gas-gas yang tidak terpakai yang terbawa
oleh minyak pelumas setelah melumasi bearing-bearing turbin,
compressor dan generator.
Fungsi lain adalah membuat vaccum di lube oil tank yang tujuannya agar
proses minyak kembali lebih cepat dan untuk menjaga kerapatan minyak
pelumas di bearing-bearing (seal oil) sehingga tidak terjadi kebocoran
minyak pelumas di sisi bearing.
Power Oil System
Berfungsi mensuplai minyak pelumas ke :
- Hydraulic piston untuk menggerakkan VIGV
- Control-control valve (CV untuk bahan bakar dan CV untuk air)
- Protection dan safety system (trip valve staging valve)
Terdiri dari 2 buah pompa yang digerakkan oleh 2 motor AC.
Jacking Oil System
Berfungsi mensuplai minyak ke journal bearing saat unit shut down atau
stand by dengan tekanan yang tinggi dan membentuk lapisan film di
bearing. Terdiri dari 6 cylinder piston-piston yang mensuplai ke line-line :
Dua line mensuplai minyak pelumas ke journal bearing.
Dua line mensuplai minyak pelumas ke compressor journal bearing.
Satu line mensuplai minyak pelumas ke drive end generator journal
bearing.
Satu line mensuplai minyak pelumas ke non drive end generator
journal bearing.
Operasi dan Pemeliharaan
Dari segi operasi, unit PLTG tergolong unit yang masa start-nya pendek,
yaitu antara 15-30 menit, dan kebanyakan dapat di-start tanpa pasokan
daya dari luar (black start), yaitu menggunakan mesin diesel sebagai
motor start.
Dari segi pemeliharaan, unit PLTG mempunyai selang waktu pemeliharaan
(time between overhaul) yang pendek, yaitu sekitar 4.000- 5.000 jam
operasi. Makin sering unit mengalami start-stop, makin pendek selang
waktu pemeliharaannya.
Walaupun jam operasi unit belum mencapai 4.000 jam, tetapi jika jumlah
startnya telah mencapai 300 kali, maka unit PLTG tersebut harus
mengalami pemeriksaan (inspeksi) dan pemeliharaan.
Saat dilakukan pemeriksaan, hal-hal yang perlu mendapat perhatian
khusus adalah bagian-bagian yang terkena aliran gas hasil pembakaran
yang suhunya mencapai 1.300 oC, seperti: ruang bakar, saluran gas
panas (hot gas path),dan sudu-sudu turbin. Bagian-bagian ini umumnya
mengalami kerusakan (retak) sehingga perlu diperbaiki (dilas) atau
diganti.
Proses start-stop akan mempercepat proses kerusakan (keretakan) ini,
karena proses start-stop menyebabkan proses pemuaian dan pengerutan
yang tidak kecil. Hal ini disebabkan sewaktu unit dingin, suhunya sama
dengan suhu ruangan (sekitar 30 oC sedangkan sewaktu operasi, akibat
terkena gas hasil pernbakaran dengan suhu sekitar 1.300 oC).
Dengan memperhatikan buku petunjuk pabrik, ada unit PLTG yang boleh
dibebani lebih tinggi 10% dari nilai nominalnya selama 2 jam, yang dalam
bahasa Inggris disebut peak operation. Apabila dilakukan peak operation,
maka hal ini harus diperhitungkan dengan pemendekan selang waktu
antara inspeksi, karena peak operation menambah keausan yang terjadi
pada turbin gas sebagai akibat kenaikan suhu operasi.
Dari segi masalah lingkungan, yang perlu diperhatikan adalah masalah
kebisingan, jangan sampai melampaui ketentuan yang dibolehkan. Seperti
halnya pada PLTU, masalah instalasi bahan bakar, baik apabila digunakan
BBM maupun apabila digunakan BBG, perlu mendapat perhatian khusus
dari segi pengamanan terhadap bahaya kebakaran.
Dari segi efisiensi pemakaian bahan bakar, unit PLTG tergolong unit termal
yang efisiensinya paling rendah, yaitu berkisar antara 15-25%. Dalam
perkembangan penggunaan unit PLTG di PLN, akhir-akhir ini digunakan
unit turbin gas aero derivative, yaitu turbin gas pesawat terbang yang
dimodifikasi menjadi turbin gas penggerak generator.
Keuntungan dan pemakaian unit aero derivative, yaitu didapat unit yang
dimensinya lebih kecil dibanding unit stationer daya yang sama. Di
samping itu, harga unit bisa lebih murah karena intinya (turbin) sama
dengan turbin pesawat terbang (misalnya, biaya pengembangan telah
terserap oleh harga jual turbin gas pesawat terbangnya). Bagaimana
kinerjanya masih perlu pengamatan di lapangan.
Siklus Kerja Turbin Gas
Ada beberapa macam siklus kerja turbin gas sebagai berikut :
- Turbin Gas Siklus Terbuka (Open Cycle)
Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang
diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan
temperature yang masih cukup tinggi (500 oC) dan tekanan diatas sedikit
dari tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini dibuang atau dialirkan ke
udara luar.
Turbin Gas Siklus Terbuka
- Turbin Gas Siklus Tertutup (Closed Cycle)
Seperti pada proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang
diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan
temperature yang masih cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari
tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas ini dialirkan ke kedalam penukar
panas (heat rejected) untuk didinginkan dengan menggunakan media
pendingin air atau udara hingga temperaturnya turun dan dialirkan lagi
kedalam sisi masuk (suction) kompresor untuk dikompresi lagi.
Turbin
- Turbin Gas Siklus Terbuka Dilengkapi dengan Regenerator
Seperti pada kedua proses kerja turbin gas diatas, dimana gas panas yang
diekspansi didalam turbin akan menghasilkan gas bekas (flue gas) dengan
temperature yang masih cukup tinggi dan tekanan diatas sedikit dari
tekanan atmosfir, selanjutnya gas bekas (flue gas) ini dialirkan kedalam
heat exchanger yang dikenal dengan istilah regenerator dimana
didalamnya gas bekas ini digunakan untuk memanaskan udara keluar
kompresor sebelum digunakan sebagai udara pembakaran didalam ruang
bakar (combustion chamber), seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.
Turbin Gas Siklus Terbuka dengan Regenerator
- Turbin Gas Siklus Terbuka Dilengkapi dengan Intercooler, Regenerator
dan Reheater
Pada siklus ini baik kompresor maupun turbin gas masing-masing terdiri
dari 2 (dua) bagian yang terpisah dan biasa disebut dengan kompresor
tekanan rendah dan kompresor tekanan tinggi serta turbin gas tekanan
rendah dan turbin gas tekanan tinggi. Aliran udara dan gas-gas yang
dihasilkan dapat dijelaskan sebagai berikut, mula-mula udara atmosfir
masuk kedalam kompresor tekanan rendah untuk dikompresi, dari udara
tekan yang dihasilkan dialirkan kedalam intercooler untuk didinginkan
hingga menghasilkan temperatur dan kelembaban serta tekanan yang
diinginkan dengan menggunakan media pendingin air atau media
pendingin lainnya, dari sini udara tersebut dialirkan kedalam kompresor
tekanan tinggi untuk dikompresi lagi hingga menghasilkan temperature
yang tinggi dan tekanan dengan kepadatan yang lebih tinggi. Dari
keluaran kompresor tekanan tinggi udara tersebut dialirkan kedalam
regenerator untuk mendapatkan temperature yang lebih tinggi lagi yang
bertujuan untuk memudahkan terjadinya proses pembakaran dengan
melalui media pemanas gas bekas/buang (flue gas) yang memanfaatkan
gas bekas hasil dari turbin tekanan rendah.
Selanjutnya udara keluaran dari regenerator dialirkan kedalam ruang
bakar utama (primary combustion chamber) yang menghasilkan proses
pembakaran dan dari proses ini dihasilkan gas panas yang digunakan
untuk memutar turbin tekanan tinggi, hasil ekspansi gas panas dari turbin
tekanan tinggi ini berupa gas bekas (flue gas)dialirkan kedalam ruang
bakar kedua (secondary combustion chamber) dan biasa disebut juga
dengan reheater chamber yang selanjutnya gas bekas tersebut digunakan
untuk udara pembakaran didalamnya yang mampu menghasilkan gas
panas lagi dan digunakan untuk memutar turbin tekanan rendah, siklus
tersebut diatas seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.
Turbin Gas Siklus Terbuka dengan Intercooler, Regenerator
dan Reheater
Dari ketiga terakhir siklus turbin gas diatas secara keseluruhan
dimaksudkan untuk menghasilkan sebuah pusat listrik tenaga gas (PLTG)
dengan tingkat efisiensi yang diharapkan lebih tinggi dari turbin gas siklus
terbuka.
Bahan Bakar Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Operasi turbin gas yang menggunakan gas hasil pembakaran dengan
suhu sekitar 1.300 oC memberi risiko korosi suhu tinggi, yaitu bereaksinya
logam kalium, vanadium, dan natrium yang terkandung dalam bahan
bakar dengan bagian-bagian turbin seperti sudu dan saluran gas panas
(hot gas path). Oleh karena itu, bahan bakar yang digunakan tidak boleh
mengandung logam-logam tersebut di atas melebihi batas tertentu.
Kebanyakan pabrik pembuat turbin gas mensyaratkan bahan bakar
dengan kandungan logam kalium, vanadium, dan natrium tidak boleh
melampaui 1 part per mill (rpm). Di Indonesia, BBM yang bias memenuhi
syarat ini hanya minyak Solar, High Speed Diesel Oil, atau yang sering
disebut minyak HSD yang disediakan oleh Pertamina. Sedangkan BBG
umummya dapat memenuhi syarat tersebut di atas.
Selain High Speed Diesel (HSD), PLTG juga dapat menggunakan minyak
solar jenis MFO (Marine Fuel Oil).
Pendinginan pada PLTG
Pendinginan sudu-sudu turbin dan poros turbin dilakukan dengan udara
dari kompresor. Untuk keperluan ini, ada lubang pendingin dalam sudusudu dan dalam poros turbin yang pembuatannya memerlukan teknologi
canggih.
Sedangkan pendinginan
minyak
pelumas
dilakukan
dengan
menggunakan penukar panas (heat exchanger) konvensional.
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Keunggulan PLTG :
Siklus kerja pembangkit lebih sederhana
Pembangunan pembangkit lebih cepat
Biaya pembangunan lebih murah
Area pembangkitan relatif tidak terlalu luas. Sehingga PLTG dapat
dipasang di pusat kota / industri
Waktu pemanasan dari kondisi dingin sampai beban penuh sangat
singkat (start up cepat)
Tidak seperti PLTU, PLTG mampu start up tanpa menggunakan motor
start
Peralatan kontrol dan alat bantu sangat minim dan sederhana
Waktu pemeliharaan singkat
Kekurangan PLTG:
Biaya pemeliharaan PLTG sangat besar. Hal ini dikarenakan
pembangkit bekerja pada suhu dan tekanan tinggi, komponenkomponen dari PLTG yang disebut hot parts menjadi cepat rusak
sehingga memerlukan perhatian yang serius. Karena mahalnya
komponen-komponen PLTG, maka hal tersebut dapat dikurangi
dengan memberikan pendingin udara pada sudu-sudu turbin
maupun porosnya.
Operasi turbin gas yang menggunakan gas hasil pembakaran
dengan suhu sekitar 1.300 oC memberi risiko korosi suhu tinggi,
yaitu bereaksinya logam kalium, vanadium, dan natrium yang
terkandung dalam bahan bakar dengan bagian-bagian turbin
seperti sudu dan saluran gas panas (hot gas path).
Sumber :
Burhandono, Ardian. 2009. Laporan Penyerapan Materi Training Peronil PT
PJB Services. Jakarta: Najiullah, Ahmad dkk. 2010. Pembangkit Listrik Tenaga Gas. Cilegon: Sumber Gambar :
- auxenergy.com
- siemens.com