PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL

(PLTD)

1. Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah Pembangkit listrik yang

menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover

merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang

diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula

PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar

rotor generator.

2 Bentuk dan Bagian-bagian Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Perhatikan gambar Dibawah ini :

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Pada dasarnya pembangkitan tenaga listrik AC biasanya menggunakan

mesin sinkron yang bekerja sebagai generator. Beberapa kelebihan penggunaan

mesin sinkron yang bekerja sebagai generator tersebut antara lainnya :

• lnvestasi modal relatif kecil

• Mempunyai waktu pembebanan yang relatif singkat

• Desain dan instalasi relatif sederhana

• Auxiliary equipment relatif sederhana.

Selain kelebihan tersebut di atas, juga terdapat beberapa kelemahan dan

kekurangan dari suatu pembangkit tenaga diesel, antara lain:

1. Mesin diesel sebagai penggerak mula mempunyai daya yang terbatas.

Hal ini disebabkan terbatasnya ukuran mesin diesel karena kemampuan

dari sarana pengangkutannya terbatas. Jika membutuhkan daya yang

besar diperlukan beberapa unit generator dengan penggerak mula diesel.

2. Bahan bakar pembangkit listrik tenaga diesel yaitu solar yang lebih

mahal dibandingkan bahan bakar lainnya misalnya batu bara.

Pada mesin diesel, kecepatan putarannya dapat dikelompokkan dalam tiga

kategori yaitu:

• Putaran rendah untuk rpm < 500

• Putaran sedang untuk 500 < rpm < 1000

• Putaran tinggi untuk rpm > 1000.

3. Mesin Diesel

3.1. Pengertian Mesin Diesel

Mesin diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut dengan

motor bakar ditinjau dari cara memperoleh energi termalnya. Untuk

membangkitkan listrik sebuah generator menggunakan generator dengan sistem

penggerak tenaga diesel atau yang biasa dikenal dengan sebutan genset (

Generator Set ).

Keuntungan pemakaian diesel sebagai Prime Over :

• Desain dan instalasi sederhana.

• Auxiliary equipment sederhana.

• Waktu pembebanan relative singkat.

Kerugian pemakaian diesel sebagai Prime over:

• Mesin sangat berat sehingga harus dapat menahan getaran serta kompresi

yang tinggi.

• Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 200 bar.

• Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin besar

pula, hal tersebut menyebabkan kesulitan jika daya mesinnya sangat besar.

3.2. Cara kerja mesin Diesel

Prime Over merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan

energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin

diesel/engine terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan

udara murni yang dimampatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi ( ±

30 arm ), sehingga temperature di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan

bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi

melebihi titik nyala bahan bakar sehingga menyala secara otomatis.

Pada mesin diesel penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada

tekanan konstan. Pada mesin diesel, piston melakukan 4 langkah pendek

menuju kepala silinder pada setiap langkah daya.

1. Langkah keatas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan

pengisapan, disini udara dan bahan bakar masuk sedangkan engkol

berputar ke bawah.

2. Langkah kedua merupakan kompresi, poros engkol terus berputar

menyebabkan torak naik dan menekan bahan bakar sehinggaterjadi

pembakaran. Kedua proses ini (1dan 2 ) termasuk proses pembakaran.

3. Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja, disini kedua

katup yaitu katup isap dan buang tertutup sedangkan poros engkol terus

berputar dan kembali menarik torak ke bawah.

4. Langkah keempat merupakan langkah pembuangan, disini katup buang

terbuka dan menyebabkan gas akibat sisa pembakaran terbuang keluar.

Gas dapat keluar karena pada proses keempat ini torakkembali bergerak

naik naik keatas dan menyebabkan gas dapat keluar. Kedua proses

terakhir ini (3 dan 4) termasuk proses pembuangan.

5. Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan

mengulang kembali proses pertama, dimana udara dan bahan bakar

masuk kembali.

Gambar. Cara Kerja Mesin Diesel Ada 3

Ada 3 macam sistem starting yaitu :

Sistem start manual

Sistem start ini dipakai untuk mesin diesel dengan daya yang relative kecil

yaitu < 30 PK. Cara untuk menghidupkan mesin diesel pada site mini adalah dengan

menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol atau poros hubung yang

akan digerakkan oleh tenaga manusia. Jadi sistem start ini sangat bergantung pada

faktor manusia sebagai operatornya.

Sistem strat elektrik

Sistem ini dipakai oleh mesin diesel yang memiliki daya sedang yaitu < 500

PK. Sistem ini menggunakan motor DC dengan suplai listrik dari baterai / accu 12

atau 24 volt untuk menstart diesel. Saat start, motor DC mendapat suplai listrik

baterai atau accu dan menghasilkan torsi yang dipakai untuk menggerakkan diesel

sampai mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus dapat

dipakai untuk menstart sebanyak 6 kali tanpa diisi kembali, karena arus start yang

dibutuhkan motor DC cukup besar maka dipakai dynamo yang berfungsi sebagai

generator DC. Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery

charger dan pengaman tegangan. Pada saat diesel tidak bekerja maka battery

charger mendapat suplai listrik dari PLN, sedangkan pada saat diesel bekerja maka

suplai dari batterai charger didapat dari generator. Fungsi dari pengaman tegangan

adalah untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Sehingga apabila tegangan dari

baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang merupakan tegangan standarnya,

maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh

pengamanan tegangan.

Sistem start kompresi

Sistem start ini dipakai oleh diesel yang memiliki daya besar yaitu > 500

PK. Sistem ini memakai motor dengan udara bertekanan tinggi untuk start dari

mesin diesel. Cara kerjanya yaitu dengan menyimpan udara ke dalam suatu botol

udara. Kemudian udara tesebut dikompresi sehingga menjadi udara panas dan

bahan bakar solar dimasukkan ke dalam Fuel Injection Pump serta disemprotkan

lewat nozzle dengan tekanan tinggi. Akiatnya akan terjadi pengkabutan dan

pembakaran di ruang bakar.pada saat tekanan di dalam tebung turun sampai batas

minimum yang ditentukan, maka kompresor akan secara otomatis menaikkan

tekanan udara di dalam tabung hingga tekanan dalam tabung mencukupi dan siap

dipakai untuk melakukan starting mesin diesel.

Proses yang terjadi dalam mesin diesel ini adalah sebagai berikut :

1-2 Kompresi isentronik

2-3 Penambahan panas pada volume konstan

3-4 Panambahan panas pada tekanan konstan

4-5 Ekspansi isentropis

5-1 Penambahan panas pada volume konstan.

Mesin ini sering juga dinamakan motor diesel, sesuai dengan nama dari

pembuat yaitu seorang Jerman bernama Diesel. Pada mesin ini penambahan panas

energi senantiasa dilakukan pada tekanan yang konstan. Efisiensi termal dari motor

diesel adalah sebagai berikut :

Dimana :

Q2-3 = Energi yang ditambahkan pada keadaan 2-3

Q3-4 = Energi yang ditambahkan pada keadaan 3-4

Q5-1 = Energi yang dibuang pada keadaan 5-1

V5 = Volume pada keadaan 5

V2 = Volume pada keadaan 2

K = Rasio panas spesifik = 1,3 – 1,4 untuk udara.

Seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut :

Gambar.2.2. (a) memperlihatkan diagram Tekanan-Volume ( P-V ) untuk keadaan

teoritis, sedangkan gambar ( b ) memperlihatkan untuk suatu siklus yang

sebenarnya bagi sebuah motor diesel.

P T

V S V

Ekspansi

Awal Injeksi

Kompresi

Masuk & Keluar

1

5

2

3 4

1

2

3

4

5

( a ) ( b ) ( c ) 2.3

4

5.1

Komponen-komponen penting mesin PLTD adalah :

1. Mesin motor

Merupakan komponen dasar dari mesin yang memperkuat daya. Mesin

tersebut dirangkai dikopel langsung dengan generator.

2. Sistem bahan bakar

Termasuk tangki bahan bakar, pompa pemindah bahan bakar, saringan alat

pemanas dan sambungan pipa kerja. Pompa pemindah bahn bakar

membutuhkan pemindahan bahan bakar dari ujung perantara ke tangki

penyimpan dan dari tangki penyimpan ke mesin. Saringan membutuhkan

jaminan kebersihan bahan bakar. Alat pemanas untuk minyak diperlukan

untuk lokasi yang mempunyai temperature yang dingin yang menganggu

aliran fluida.

3. Sistem udara masuk

Termasuk saringan udara, saluran pompa kompresor (bagian integral dari

mesin). Kegunaan saringan udara adalah untuk membersihkan debu dari

udara yang disuplai ke mesin, juga semua ini dapat menimbulkan kenaikan

daya luaran.

4. Sistem pembuangan gas

Termasuk peredam dan penyambungan saluran. Temperature pembuangan

gas panasnya cukup tinggi, gas ini merupakan pemanas minyak atau

persediaan udara pada mesin. Peredam mengurangi kegaduhan suara.

5. Sistem pendinginan

Termasuk pompa-pompa pendingin, menara pendingin, perawatan air atau

mesin penyaring dan sambungan pipa kerja. Kegunaan system pendinginan

adalah untuk meningkatkan panas dari mesin silinder yang menyimpan

temperature sislinder dalam tempat yang aman. Pompa mengedarkan air

melewati silinder dan kepala selubung mengangkut panas. System

pendinginan membutuhkan sumber air, sebuah pompa dan tempat untuk

pembuangan air panas, penyebaran air oleh mesin pendingin ini seperti

dalam alat radiator, pendingin uap, menara pendingin, penyemprot dan

sebagainya.

6. System pelumasan

Termasuk pompa minyak pelumas, tangki minyak, penyaring, pendingin,

alat pembersih dan sambungan pipa kerja. Fungsi system pelumasan yaitu

untuk mengurangi pergeseran dari bagian yang bergerak dan mengurangi

pemakaian dan sobekan bagian-bagian mesin.

7. System penggerak mula

Termasuk aki, tangki hampa udara, starter sendiri dan sebagainya. Fungsi

system penggerak mula adalah menjalankan mesin. System ini

memungkinkan mesin pada awalnya berputar dan berjalan sampai terjadi

pembakaran dan unit meninggalkannya untuk memperoleh daya.

4. Sumber Energi

Yang termasuk dalam BBM antara lain adalah bensin, solar dan minyak

tanah. Sampai saat ini BBM masih termasuk sumber energi utama. Salah satu

pembangkit listrik yang memanfaatkan sumber energi BBM adalah PLTD (Pusat

Listrik Tenaga Diesel). Prinsip kerja PLTD adalah menggunakan solar (energy

kimia) sebagai bahan untuk proses perubahan dalam mesin (energi kalor) sehingga

dapat menggerakkan generator (energi kinetik). Generator inilah yang akan

menghasilkan energi listrik. Jadi, dalam PLTD perubahan energi utama yang terjadi

adalah energi kimia-energi kalor-energi kinerik-energi listrik.

5. Spesifikasi Teknis

1. Data teknik spesifikasi dari beberapa mesin diesel

2. Spesifikasi diesel genset beberapa merek

6. Kegunaan atau aplikasi dari suatu Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

adalah :

1. Sebagai unit cadangan ( Stand by Plant ) yang dijalankan pada saat unit

pembangkit utama yang ada tidak dapat mencukupi kebutuhan daya listrik.

2. Sebagai unit pembangkit yang menyupali listrik selama 24 jam atau pemikul

beban tetap. Sifat pengoperasian harus pada beban dasar yang berkapasitas

tertinggi dan tidak dipengaruhi oleh frekuensi beban tetap. Hal ini

memungkinkan juga bila pasokan dapat mengalami gangguan.

3. Sebagai unit beban puncak atau Peak Load. Bila PLTD dioperasikan pada

beban puncak, biasanya dalam waktu yang tidak lama, karena dapat

berfungsi untuk menaikkan tegangan yang turun pada saat beban puncak.

4. Sebagai unit cadangan ( emergency) yang djalankan saat keadaan darurat

saat terjadi pemadaman pada unit pembangkit utama.