Pembangkit listrik

Pembangkit listrik adalah sekumpulan peralatan dan mesin yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik melalui proses transformasi energi dari berbagai sumber energi. Sebagian besar jenis pembangkit listrik menghasilkan tegangan listrik arus bolak-balik 3-fasa. Selain itu, sebagian besar pembangkitan listrik menggunakan generator sinkron yang didukung oleh penggerak mula yang memperoleh energi dari bahan bakar atau sumber daya alam. ^[1] Komponen utama di dalam pembangkit listrik meliputi instalasi energi primer, instalasi penggerak mula, instalasi pendingin dan instalasi listrik.^[2] Jenis pembangkit listrik umumnya dinamakan sesuai dengan tenaga penggerak mula yang digunakan, antara lain air (PLTA), diesel (PLTD), uap (PLTU), gas (PLTG), gas dan uap (PLTGU), panas bumi (PLTP), dan nuklir (PLTN).^[3]

Pembangkit listrik memerlukan bahan bakar sebagai sumber energi untuk melakukan proses pembangkitan energi listrik. Pemilihan bahan bakar disesuaikan dengan kebutuhan nilai kalor.^[4] Bahan bakar yang digunakan oleh pmebangkit listrik beragam bentuknya. Ada bahan bakar dalam bentuk zat padat misalnya batu bara dan ada pula bahan bakar berbentuk cair misalnya bahan bakar fosil. Selain itu, reaksi kimia dan reaksi nuklir juga dapat menjadi penggerak turbin atau generator listrik yang kemudian membangkitkan energi listrik.^[5] Penggunaan batu bara sebagai bahan bakar penghasil energi listrik telah dimulai sejak awal abad ke-20 Masehi. Selanjutnya manusia mulai menggunakan bahan bakar fosil secara luas untuk pembangkitan energi listrik. Pemakaian bahan bakar fosil dan batu bara mulai berkurang ketika dunia dilanda krisis minyak pada tahun 1973 M.^[6]

Bahan bakar fosil bersifat terbatas ketersediannya di alam, khususnya jenis bahan bakar minyak dan batu bara. Selain itu, dampak lingkungan yang ditimbulkan dari penggunaan bahan bakar fosil bersifat tidak ramah lingkungan. Pemakaian batu bara termasuk salah satu penyumbang peningkatan pemanasan global dan perubahan iklim. Penyebabnya adalah emisi gas yang dihasilkannya antara lain karbon dioksida, Belerang dioksida dan Nitrogen dioksida. Sumber energi terbarukan mulai dikembangkan untuk mengatasi masalah ketersediaan bahan bakar fosil dan dampak lingkungan yang ditimbulkannya. Jenis energi terbarukan yang mulai dikembangkan dan diterapkan sebagai pengganti bahan bakar fosil antara lain bahan bakar hayati, tenaga angin, tenaga air, energi panas bumi dan nuklir.^[7]

Negara Denmark merintis penggunaan tenaga angin dan turbin angin untuk membangkitkan energi listrik setelah krisis minyak 1973. Di sisi lain, teknologi fotovoltaik yang dikembangkan dalam bentuk sel surya pada tahun 1954 telah mulai digunakan pada program satelit. Satelit pertama yang menggunakan sel surya adalah Vanguard 1 pada tahun 1958. Sementara penerapan sel surya pada pembangkit listrik tenaga surya pertama kali dilakukan pada tahun 1958 di Desa Tohono O'odham. Desa ini masuk dalam wilayah salah satu negara bagian Amerika Serikat, Arizona. ^[6] Negara-negara lain mulai membangun pembangkit listrik tenaga surya dengan memanfaatkan sel surya sejak tahun 1996 M.^[8]

• Pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan panas sebuah reaktor nuklir untuk menggerakkan generator turbin uap. Kira-kira 20% pembangkitan listrik di Amerika Serikat dihasilkan oleh PLTN.^[9]
• Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil juga dapat menggunakan generator turbin uap di dalam kasus pembangkit berbahan bakar gas alam yaitu turbin gas.
  • Pembangkit listrik tenaga gas dan uap
  • Pembangkit listrik tenaga diesel
  • Pembangkit listrik tenaga batubara menghasilkan listrik dengan membakar batubara untuk menguapkan air, dan memiliki dampak samping buangan karbon dioksida yang cukup besar, yang dilepaskan dari pembakaran batubara dan berperan bagi pemanasan global. Kira-kira 50% pembangkitan listrik di Amerika Serikat dihasilkan dari PLTB.
• Pembangkit listrik tenaga panas bumi menggunakan uap yang disarikan dari bebatuan yang panas dari bawah tanah.
• Energi terbarukan atau Pembangkit listrik tenaga biomassa dapat dibahanbakari oleh ampas tebu, sampah kota, metana dari peternakan, atau bentuk biomassa lainnya.
• Di dalam industri peleburan baja, gas buang tanur tinggi berbea rendah, kendati kepadatan-energi-rendah, bahan bakar.
• Panas buangan dari proses industri kadang-kadang cukup ekonomis untuk digunakan sebagai sumber pembangkit, biasanya di dalam turbin dan pendidih uap.
• Pembangkit listrik tenaga surya menggunakan cahaya matahari untuk mendidihkan air, yang kemudian uapnya menggerakkan turbin.

Penggerak mula merupakan mesin yang berfungsi memutar poros generator agar dapat membangkitkan energi listrik. Penggerak mula memperoleh energi dari bahan bakar atau dari sumber daya alam yang tersedia. Beberaja jenis penggerak mula antara lain mesin diesel, turbin uap, turbin air dan turbin gas.^[1]

Pembangkit turbin uap menggunakan tekanan dinamis yang dihasilkan oleh desakan uap untuk menggerakkan lengan kipas. Hampir semua pembangkit listrik non-hidro yang besar menggunakan sistem ini. Kira-kira 80% semua energi listrik yang dibuat di dunia menggunakan turbin uap.

Pembangkit turbin gas menggunakan tekanan dinamis dari gas yang mengalir (udara dan hasil pembakaran) untuk menggerakkan turbin secara langsung. Pembangkit turbin bakar gas alam (juga minyak bumi) dapat segera memulai gerakan dan biasa digunakan untuk memasok energi "puncak" selama masa padat penggunaan, kendati berbea lebih mahal daripada pembangkit biasa. Biasanya berupa satuan-satuan yang cukup kecil, dan kadang-kadang tak berawak, dioperasikan dari kejauhan. Jenis ini dirintis oleh Britania Raya, Princetown.^[10]

Turbin kombinasi yang memiliki turbin gas yang ditenagai dengan gas alam dan turbin uap.

Motor bahan bakar torak yang biasanya digunakan dalam Pembangkit listri rumahan seperti yang digunakan pada kantor,perumahan rumah sakit, maupun skala besar seperti perindustrian. biasnya berupa Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

Motor Stirling atau turbin mikro yang biasanya digunakan untuk limbah pengolahan minyak dan dan gas buangan.

Saat turbin memutar rotor dihasilkanlah energi listrik. Listrik yang dihasilkan harus dinaikkan dulu tegangan listriknya menjadi 150 KV s/d 500 KV melalui transformator penaik tegangan. Penaikan tegangan ini berfungsi untuk mengurangi kerugian akibat hambatan pada kawat penghantar sela proses transmisi. Dengan tegangan yang ekstra tinggi maka arus yang mengalir pada kawat penghantar menjadi kecil.

Tegangan yang sudah dinaikkan kemudian ditransmisikan melalui jaringan saluran udara ekstra tinggi ke gardu induk, untuk diturunkan voltasenya menjadi tegangan menengah 20 KV, kemudian tegangan menengah tersebut disalurkan melalui jaringan tegangan menengah ke transformator distribusi Di transformator distribusi, tegangan listrik diturunkan kembali dari 20 KV menjadi 220 volt dan disalurkan melalui jaringan tegangan rendah menuju ke pelanggan listrik.

Pembangkit listrik tenaga gas adalah pembangkit listrik yang menghasilkan energi listrik menggunakan turbin gas yang digerakkan oleh fluida berbentuk gas. Komponen penyusun pembangkit listrik tenaga gas meliputi kompresor, ruang bakar, turbin gas dan generator listrik.^[11] Jenis bahan bakar yang digunakan adalah gas alam atau minyak bumi. Sementara itu, pembakaran menggunakan motor pembakaran dalam.^[12]

Pembangkit listrik tenaga nuklir merupakan pembangkit listrik yang mengubah energi nuklir melalui transformasi energi untuk menghasilkan energi listrik. Peralatan di dalam pembangkit listrik tenaga nuklir meliputi reaktor nuklir, pendidih, turbin uap, kondense, generator listrik, dan bangunan pendukung. Transformasi energi dilakukan dengan memanfaatkan energi panas hasil reaksi fisi di dalam reaktor nuklir. Pembangkitan listrik diadakan dengan memindahkan panas ke dalam pendidih dalam bentuk uap yang mampu memutar turbin. Perputaran turbin kemudian menggerakkan generator listrik sehingga menghasilkan energi listrik. Uap turbin kemudian disalurkan pada kondenser yang mengubahnya kembali menjadi air. Air ini dipompa lagi ke pendidih.^[13]

Di dalam pembangkit listrik termal, daya mekanik dihasilkan oleh mesin panas yang mengubah energi panas, sering kali dari pembakaran bahan bakar, menjadi energi putar. Sebagian besar pembangkit listrik panas menghasilkan uap, dan oleh karenanya ia sering juga disebut pembangkit listrik tenaga uap. Tidak semua energi panas dapat dialihbentukkan menjadi energi listrik, menurut hukum kedua termodinamika. Sehingga, selalu terdapat panas terbuang ke lingkungan. Jika buangan panas ini dimanfaatkan, untuk proses industri atau pemanasan distrik, maka pembangkit listrik biasa disebut sebagai pembangkit listrik kogenerasi atau pembangkit listrik kombinasi. Di negara-negara di mana pemanasan distrik menjadi hal biasa, terdapat pembangkit panas yang disebut pembangkit didih panas saja. Suatu jenis pembangkit listrik yang penting di Timur Tengah menggunakan produk sampingan panas untuk desalinasi air laut menjadi air minum.

Pembangkit listrik tenaga panas dikelompokkan menurut jenis bahan bakar dan jenis penggerak primer yang dibangun.

Pembangkit listrik tenaga hibrida merupakan jenis pembangkit listrik yang memenuhi kebutuhan energi listrik pada beban listrik yang sama dengan menggabungkan beberapa jenis energi sekaligus. Penggabungan energi dalam pembangkit listrik hibrida dapat diperoleh dari tenaga angin, energi surya dan energi dari mesin diesel.^[14] Kapasitas daya pada beban listrik menentukan desain pembangkit listrik tenaga hibrida. Faktor lain yang turut menentukan bentuk desain pembangkit listrik tenaga hibrida adalah profil beban harian dan intensitas sinar matahari. Presentase kontribusi energi terbarukan yang dapat digunakan dapat diketahui dari pengumpulan dan pengolahan data pada ketiga faktor tersebut.^[15] Pembangkit listrik tenaga hibrida diperuntukkan pada wilayah terpencil dan terisolasi karena sifat pengoperasiannya yang mandiri dan tidak terhubung dengan jala-jala listrik.^[16]

Merupakan pembangkit listrik tenaga air yang mengandalkan tenaga air yang melewat turbin dari bendungan yang terhubung dengan generator. Daya listrik yang teripta tergantung pada ketinggian air yang ada di danau atau bendungan

merupakan jenis Pembangkit yang dapat menyimpan air ke dalam ruang penyimpanan air dan memompanya keatas ketika air dalam bendungan tidak mencukupi untuk memutar turbin.

Pembangkit listrik tenaga surya adalah salah satu pembangkit yang tidak menggerakkan mesin dalam menciptakan arus. PLTS menggunakan perbedaan tegangan akibat proses 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. Proses 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.

Pada prisipnya panel surya mengubah sinar matahari menjadi energi listrik yang kemudia disimpan dalam batterei atau aki untuk digunakan setiap saat. Digunakan secara besar-besaran, untuk lingkungan tertentu atau satu unit rumah atau bangunan.

Komponen utama di dalam pembangkit listrik tenaga surya meliputi modul surya, inverter, dan baterai listrik. Sistem pembangkit listrik tenaga surya terbagi menjadi sistem terhubung jala listrik, sistem tidak terhubung jala listrik, sistem tersebar, sistem terpusat dan sistem hibrida. Masing-masing jenis sistem mempunyai kondisi penerapannya tersendiri.^[17] Pembangkit listrik tenaga surya dapat dibuat dengan beberapa jenis sistem penerapan antara lain sistem pencatu daya satelit, pencahayaan listrik, komunikasi, pompa air dan pendinginan.^[18]

Unjuk kerja pembangkit listrik tenaga surya dapat diketahui dengan pemodelan spesifikasi panel surya yang digunakan. Dua parameter penting untuk menilai unjuk kerja pembangkit listrik tenaga surya adalah hubungan antara arus listrik terhadap tegangan listrik serta hubungan antara tegangan listrik terhadap daya listrik yang dihasilkan.^[19]

Pembangkit listrik tenaga surya dapat dimanfaatkan untuk penyediaan akses listrik di kawasan perdesaan. Proses pembangkitan energi listrik menggunakan energi surya bersifat melimpah di daerah yang disinari matahari sepanjang tahun. Selain itu, pembangkit listrik tenaga surya juga tidak memerlukan bahan bakar. Di daerah pedesaan, bahan bakarumumnya dijual dengan harga yang mahal karena sulit untuk diperoleh dalam jumlah banyak. Keunggulan teknologi fotovoltaik untuk pembangkitan listrik adalah tidak memerlukan proses penyaluran energi dan energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan langsung di tempat transformasi energi. Pembangkit listrik tenaga surya tidak memerlukan pemeliharaan skala besar sehingga menghemat biaya perawatan. Pengoperasian pembangkit listrik tenaga surya skala kecil juga tidak memerlukan tenaga kerja yang ahli. Dari segi lingkungan, pembangkit listrik tenaga surya tidak menghasilkan gas rumah kaca dan limbah yang berbahaya sehingga bersifat ramah lingkungan.^[20] Kekurangan dari pembangkit listrik tenaga surya adalah biaya pembangunan yang mahal dan adanya ketergantungan terhadap sinar matahari.

Pembangkit listrik tenaga bayu, PLTB, juga dikenal sebagai Pembangkit listrik tenaga angin (bukan PLTA), atau Ladang angin, merupakan jenis pembangkit listrik yang menghasilkan energi listrik dengan tranformasi energi dari tenaga angin.^[21] Hembusan angin dimanfaatkan untuk melakukan transformasi energi dengan cara memutar kincir angin yang terhubung dengan turbin angin.^[22] Pembangkit listrik tenaga angin menggabungkan beberapa turbin angin sekaligus agar dapat menghasilkan listrik dari tenaga angin. Bagian yang diputar oleh tenaga angin adalah sudu-sudu turbin.^[23] Generator listrik pada pembangkit listrik tenaga angin menghasilkan tegangan listrik atau beda potensial listrik sesuai dengan hukum induksi Faraday.^[24] Enegi listrik hanya dapat dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga bayu dengan kondisi angin tertentu. Rentang kecepatan angin yang dapat menggerakan turbin angin mulai dari 0,3 meter tiap detik hingga 32 meter tiap detik.^[25]

Salah satu energi di laut tersebut adalah energi ombak atau gelombang laut yang merupakan sumber energi yang cukup besar. Ombak merupakan gerakan air laut yang turun-naik atau bergulung-gulung, merupakan energi alternatif yang dibangkitkan melalui efek gerakan tekanan udara akibat fluktuasi pergerakan gelombang.

Kelebihan:

• energi bisa diperoleh secara gratis,
• tidak butuh bahan bakar,
• tidak menghasilkan limbah,
• mudah dioperasikan dan biaya perawatan rendah,
• serta dapat menghasilkan energi dalam jumlah yang memadai

Kekurangan:

• Bergantung pada ombak; kadang dapat energi, kadang pula tidak,
• Perlu menemukan lokasi yang sesuai di mana ombaknya kuat dan muncul secara konsisten.

Energi pasang surut merupakan energi yang terbarukan. Prinsip kerja nya sama dengan pembangkit listrik tenaga air, di mana air dimanfaatkan untuk memutar turbin dan mengahasilkan energi listrik.

Keuntungan

• Setelah dibangun energi listrik yang dihasilkan bisa dimanfaatkan secara gratis,
• tidak membutuhkan bahan bakar,
• tidak menimbulkan efek rumah kaca,
• produksi listrik stabil karena pasang surut air laut bisa diprediksi.

Kekurangan

• bukan energi masa depan karena memiliki berbagai kelemahan.
• Biaya pembuatan dam mahal dan merusak ekosistem dipesisr pantai.

Sifat pembangkitan energi listrik adalah berubah-ubah karena adanya faktor beban listrik dan peralatan listrik yang berubah-ubah pula. Proses pembangkitan listrik pada pembangkit listrik memerlukan manajemen energi sehingga menghasilkan energi listrik yang memperhatikan efisiensi energi. Pengelolaan pembangkit listrik meliputi dua bagian besar yaitu pengaturan unit pembangkit dan penjadwalan ekonomis. Pengaturan unit pembangkit berkaitan dengan pengaturan jumlah unit pembangkit yang harus beroperasi dengan menyesuaikan kebutuhan beban listrik dalam periode tertentu. Adanya pengaturan unit pembangkit mampu mengurangi biaya operasi yang tidak diperlukan.^[26] Sementara itu, penjadwalan ekonomis adalah kegiatan menentukan banyaknya daya listrik yang harus disediakanoleh setiap unit generator tanpa menambahkan biaya pembangkitan listrik secara berlebihan.^[27]

Pembangkit listrik dapat ditugaskan (dijadwalkan) untuk menyediakan energi ke dalam sistem sebagai berikut:

• Pembangkit listrik pemikul beban dasar, beroperasi secara terus menerus untuk memasok jumlah listrik minimum yang harus disediakan tiap hari. Pembangkit listrik jenis ini biasanya dapat beroperasi dengan biaya murah, namun tidak dapat dihentikan atau dinyalakan dalam waktu cepat. Contoh pembangkit listrik ini adalah PLTU dan PLTN, serta PLTA jika pasokan airnya dapat diprediksi.
• Pembangkit listrik pemikul beban menengah, digunakan untuk mendukung pemikul beban dasar, dengan cara memasok listrik dalam jumlah yang bervariasi dalam satu hari maupun satu minggu, dengan biaya lebih murah daripada pemikul beban puncak, dan dapat dinyalakan atau dihentikan lebih cepat daripada pemikul beban dasar.
• Pembangkit listrik pemikul beban puncak, digunakan untuk memasok beban listrik puncak, yang biasanya hanya terjadi selama satu atau dua jam dalam sehari. Walaupun biaya operasionalnya lebih mahal daripada pemikul beban dasar, pembangkit listrik jenis ini tetap dibutuhkan untuk menjamin kehandalan sistem saat menghadapi beban puncak. Pembangkit jenis ini biasanya berupa PLTD maupun PLTG, yang dapat dinyalakan dalam waktu cepat saat hampir terjadi beban puncak. PLTA juga kerap digunakan sebagai pemikul beban puncak.

• Pembangkit listrik termal (Pembangkit listrik tenaga uap)
  • Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil
    • Pembangkit listrik tenaga batu bara
    • Pembangkit listrik tenaga gas (Pembangkit listrik siklus ganda)
    • Pembangkit listrik tenaga gambut ada hanya satu yang dikenal, yaitu Pembangkit Listrik Toppila di Finlandia, Eropa
  • Pembangkit listrik tenaga nuklir
    • Generator termoelektrik radionuklida (Generator termoelektrik radioisotop) alat kecil yang tidak menggunakan siklus termodinamika dan uap (meskipun demikian, prinsipnya masih termal)
  • Pembangkit listrik tenaga sampah
  • Pembangkit listrik tenaga panas bumi
• Pembangkit listrik tenaga air
  • Pembangkit listrik tenaga arus sungai
  • Pembangkit listrik tenaga ombak
  • Pembangkit listrik tenaga pasang laut (pasang surut) ada hanya satu yang dikenal, yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut Rance di Prancis, Eropa
• Pembangkit listrik tenaga bayu (Ladang angin)
• Pembangkit listrik tenaga surya
  • Pembangkit listrik tenaga surya terapung
  • Pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi itu juga jenis Pembangkit listrik termal
• Pembangkit listrik tenaga hibrida

• Akmal dan Ahmad, R. (2020). Kincir Angin: Membelah Bukit Pabbaresseng Kabupaten Sidenreng Rappang. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-1272-7.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Apribowo, Chico Hermanu Brillianto (2021). Perancangan Pembangkit Energi Baru dan Terbarukan. Bandung: Media Sains Indonesia. ISBN 978-623-6068-01-4.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Hamdi (2016). Energi terbarukan. Jakarta: Kencana. ISBN 978-602-422-099-0.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Fitriyah, Q., dan Wahyudi, M. P. E. (2021). Teknologi Pembangkit I. Bandung: Media Sains Indonesia. ISBN 978-623-6068-16-8.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
• Marsudi, Djiteng (2005). Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta: Erlangga. ISBN 979-741-993-2.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Peryoga, dkk. (2007). Mengenal Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PDF). Jakarta: Kementerian Riset dan Teknologi. ISBN 978-979-630-047-1.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Sau, Matius (2015). Transmisi Daya Elektrik. Yogyakarta: ANDI. ISBN 978-979-29-5438-8.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Sudradjat, Adjat (2007). Sistem-Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya: Disain, Sistem, Cara Kerja, Pengoperasian dan Perawatan (PDF). Jakarta: BPPT Press. ISBN 978-979-3733-11-1.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Syam, Sudirman (2020). Optimasi Pembangkit Listrik Hidro-Termal dengan Menggunakan Metode Gradien Orde Dua. Sleman: Deepublish. ISBN 978-623-02-1481-3.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)

• Indonesia Power
• Sistem Identifikasi Pembangkit Listrik Diarsipkan 2007-09-27 di Wayback Machine.
• Diagram pembangkit listrik Diarsipkan 2011-04-23 di Wayback Machine.
• Video perjalanan PLTA Mechanicville
• Pembangkit listrik terbesar di dunia Diarsipkan 2012-10-06 di Archive-It
• Panel Surya Portable Diarsipkan 2020-03-24 di Wayback Machine.
• Power Plant Operators, Distributors, and Dispatchers (Occupational Outlook Handbook) Diarsipkan 2008-09-20 di Wayback Machine.
• Basis data buangan karbon pembangkit listrik seluruh dunia (Carbon Monitoring For Action: CARMA) Diarsipkan 2018-08-09 di Wayback Machine.