Siklus PLTGU

Siklus PLTG dimulai dari pengambilan udara oleh compressor. Dalam compressor ini udara diolah sehingga tekanannya naik. Udara ini dimasukkan kedalam Combustion atau ruang bakar bersama dengan bahan bakar (gas / bbm). Pembakaran menghasilkan gas bertekanan dan bersuhu tinggi (Suhu sekitar 2000 derajat celcius). Gas bertekanan inilah yang memutar turbin gas (Nah sudah jelaskan, apa yg dimaksud dengan “gas”). Turbin berputar, generator ikut berputar dan listrik pun dihasilkan. Setelah memutar turbin, gas tersebut dibuang di atmosfer. Siklus selesai.

Selain sederhana, satu unit PLTG juga tidak memakan tempat terlalu luas. Proses pembangunannya juga relatif lebih cepat daripada unit pembangkit lain. Biaya pembangunannya pun relatif juga lebih murah. Hanya saja karena bekerja pada suhu dan tekanan tinggi, komponen-komponen dari PLTG yang disebut Hot Parts menjadi cepat rusak sehingga memerlukan perhatian yang serius. Belum lagi hot parts tersebut kebanyakan berharga sangat mahal sehingga biaya pemeliharaan PLTG sangat besar.

Kembali pada siklus PLTG, siklus PLTG yang seperti ini sering disebut Open Cycle. Gas hasil pembakaran, masuk turbin, lalu dibuang. Suhu dan tekanan gas yang dibuang biasanya masih cukup tinggi. Berkisar antara 500 derajat celcius sehingga sebenarnya sayang jika langsung dibuang. Harusnya gas sepanas itu bisa untuk menguapkan air, lalu uapnya bisa digunakan untuk memutar turbin. Nah, atas pemikiran seperti itulah, muncul yang namanya PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap).

Nah sekarang saatnya berbicara tentang siklus PLTGU.

PLTGU merupakan kombinasi PLTG dengan PLTU. Gas buang dari PLTG yang umumnya mempunyai suhu di atas 4000C, dimanfaatkan (dialirkan) ke dalam ketel uap PLTU untuk menghasilkan uap penggerak turbin uap. Dengan cara ini, umumnya didapat PLTU dengan daya sebesar 50% daya PLTG. Ketel uap yang digunakan untuk memanfaatkan gas buang PLTG mempunyai desain khusus untuk memanfaatkan gas buang di mana dalam bahasa Inggris disebut Heat Recovery Steam Generator (HRSG). Gambar 20 menunjukkan bagan dari 3 buah unit PLTG dengan sebuah unit PLTU yang memanfatkan gas buang dari 3 unit PLTG tersebut. 3 unit PLTG beserta 1 unit PLTU ini disebut sebagai 1 blok PLTGU. Setiap unit PLTG mempunyai sebuah ketel uap penampung gas buang yang keluar dari unit PLTG. Uap dari tiga ketel uap unit PLTG kemudian ditampung dalam sebuah pipa pengumpul uap bersama yang dalam bahasa Inggris disebut common steam header. Dari pipa pengumpul uap bersama, uap dialirkan ke turbin uap PLTU yang terdiri dari turbin tekanan tinggi dan turbin tekanan rendah. Keluar dari turbin tekanan rendah, uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan. Dari kondensor, air dipompa untuk dialirkan ke ketel uap. HRSG dalam perkembangannya dapat terdiri dari 3 drum uap dengan tekanan uap yang berbeda: Tekanan Tinggi (HP), Tekanan Menengah (IP), dan Tekanan Rendah (LP). Hal ini didasarkan perhitungan Termodinamika Drum HP, IP, dan LP yang berhubungan dengan suhu gas buang yang tinggi, sedang, dan rendah.

PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap) adalah sebuah pembangkitan listrik dimana prosesnya terdiri dari dua yaitu proses dengan menggunakan Turbin Gas dan Turbin Uap. Biaya produksi dari PLTGU apabila menggunakan bahan bakar yang sama maka akan lebih murah biayanya apabila dibandingkan hanya dengan Turbin Gas saja.

Komponen-komponen peralatan dari PLTGU adalah:

1. Turbin Gas Plant

Yang terdiri atas Compressor, Combustor Chamber, Turbin Gas, Generator.

2. Heat Recovery Steam Generator ( HRSG )

3. Steam Turbin Plant

Yang terdiri atas HP & LP Turbin, Condensor dan Generator.

Proses Produksi Listrik

Adapun proses produksinya terdiri atas dua yitu dengan menggunakan Turbin Gas Saja yang sering disebut dengan proses Open Cycle ( O/C ) dan dengan menggunakan Turbin Gas dan Turbin Uap yang sering disebut dengan Combine Cycle ( C/C ) dan inilah prinsip PLTGU. 

Prinsip kerjanya yaitu dalam suatu proses pembakaran harus membutuhkan tiga hal yaitu Bahan Bakar, Udara dan Api. Udara luar dimasukkan ke kompressor untuk dikompresi sehingga tekanannya akan meningkat, udara yang telah dikompresi ini kemudian dimasukkan ke combustion chamber ( ruang bakar ), didalam ruang bakar terdapat prinsip segitiga api, dimana akan ada proses pembakaran udara oleh bahan bakar berupa fuel oil (HSD/high speed diesel) setelah dipicu oleh alat pemicu (igniter) sehingga akan menghasilkan gas yang bertekanan tinggi. Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan ke turbin untuk menggerakkan sudu-sudu dari turbin. Karena turbin berada pada satu poros dengan generator maka ketika turbin berputar secara otomatis generator juga akan berputar dan akan merubah energi mekanik yang dihasilkan oleh turbin menjadi energi listrik.

Gas buang dari sebuah operasi PLTG yang masih mempunyai temperature tinggi dimanfaatkan kembali untuk menguapkan air pada HRSG (heat recovery steam generator). Air kondensat dari condenser dialirkan ke pre heater sebagai proses pemanasan awal. Dari pre heater air akan dialirkan ke dalam deaerator, fungsi dari deaerator ini adalah untuk menghilangkan kandungan O2 dalam air dengan cara diinjeksi dengan hidrazin (N2H4).

Air yang keluar dari deaerator dibagi menjadi dua aliran yaitu untuk aliran low pressure (LP) dan high pressure (HP). Untuk LP, air dari deaerator dimasukkan ke dalam LP economizer untuk dipanaskan lebih lanjut, kemudian air akan dialirkan ke LP drum untuk memisahkan antara air dan uap yang telah terbentuk. Dari LP drum air akan dimasukkan ke dalam LP evaporator untuk proses penguapan air. Air yang keluar dari evaporator telah menguap, uap LP ini kemudian dialirkan ke LP steam turbin. Sedangkan untuk HP, air dari deaerator akan dialirkan kedalam HP economizer 1 dan HP economizer 2, dari HP economizer 2 air kemudian dialirkan ke HP drum. Dari HP drum air diuapkan di dalam HP evaporator.

Uap yang telah terbentuk di dalam evaporator kemudian dialirkan ke HP Superheater 1 dan 2, fungsinya adalah memanaskan kembali uap yang telah terbentuk menjadi uap superheated (uap kering). Uap superheated ini kemudian dialirkan ke HP steam turbine,untuk memutar sudu-sudu turbin. Uap bekas dari HP steam turbine kemudian dialirkan ke LP steam turbin dan bersama-sama dengan LP Steam akan memutar LP Steam Turbin. Seperti pada GT, turbin pada ST juga dikopel dengan generator sehingga ketika turbin berputar maka secara otomatis generator juga akan berputar dan akan merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Uap bekas dari LP steam turbin kemudian dialirkan ke condenser untuk dikondensasikan menjadi air dan akan dimasukkan kembali ke HRSG.

Siklus kerja awal sama seperti PLTG. Udara masuk melalui compressor. Tekanan dan suhunya dinaikkan, lalu dibakar bersama bahan bakar. Gas hasil pembakaran ini digunakan untuk memutar turbin. Setelah memutar turbin, gas buang ini masuk pada sebuah unit yang disebut HRSG (Heat Recovery Steam Generator). Pada PLTU, fungsi HRSG ini hampir sama dengan boiler. Hanya saja jika boiler terjadi proses pembakaran secara langsung, sedangkan pada HRSG yang terjadi hanya proses perpindahan panas memanfaatkan gas buang. Dari HRSG dihasilkan uap kering yang akan memutar turbin uap. Setelah memutar turbin, uap air diembunkan oleh kondensor dan masuk kembali ke hotwell.

Siklus kerja PLTGU seperti diatas sering juga disebut Combined Cycle. Dengan PLTGU maka biaya produksi listrik menjadi efisien. Tanpa perlu mengeluarkan biaya bahan bakar lagi, unit ini sanggup untuk menghasilkan listrik lagi. Nilai produksinya pun cukup besar. Daya maksimal yang bisa dihasilkan dari pemanfaatan gas buang ini bisa mencapai 60 % dari daya yang dihasilkan oleh turbin gas. Jadi permisalan, jika gas turbin menghasilkan listrik 100 MW, maka gas buang yang dimanfaatkan tadi bisa memproduksi listrik tambahan melalui turbin uap sebanyak 60 MW.