Ketenagalistrikan 01 kb1

No. Kode: DAR 2/Profesional/413/1/2019
Pendalaman Materi
Teknik Ketenagalistrikan
Modul 1
Pembangkit Tenaga Listrik
Oleh:
Dr. Ahyanuardi, M.T
Dr. Hansi Effendi, M.Kom
Dr. Muldi Yuhendri, M.T
Drs. Aslimeri, M.T
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
2 0 1 9

Pembangkit Tenaga Listrik 1
I. PENDAHULUAN
A. Deskripsi Singkat
Pada kegiatan belajar ini, kita akan mempelajari tentang perangkat di
pusat-pusat pembangkit tenaga listrik yang meliputi: konsep konversi
energi, jenis-jenis energi, prinsip dasar pembangkitan tenaga listrik,
perlengkapan pendukung pembangkit tenaga listrik, komponen dan
fungsi komponen pada pembangkit tenaga listrik.
B. Relevansi
Materi ini sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari, khususnya
dalam hal membangkitkan energi listrik yang dapat digunakan dalam
kehidupan sehari-hari.
C. Petunjuk Belajar
Modul ini disusun dan dipersiapkan sebagai bahan Pendidikan Profesi
Guru (PPG) guru Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) dalam bidang
Ketenagalistrikan. Supaya Anda bisa berhasil dalam mempelajari modul
ini, ikutilah petunjuk belajar berikut:
1. Bacalah deskripsi pada masing-masing kegiatan belajar.
2. Bacalah setiap uraian dan contoh yang menyertainya dengan cermat
sampai Anda memahami pesan dan ide yang disampaikan dalam
materi tersebut.
3. Kerjakan semua tugas untuk memahami materi.
4. Diskusikan dengan teman-teman untuk mengatasi materi-materi
yang belum pahami.
5. Kerjakan tes formatif untuk mengetahui pemahaman Anda tentang
materi pembelajaran.

II. INTI
Assalamualaikum tema-teman peserta PPG Ketenagalistrikan. Pada
kesempatan kali ini, kita akan mempelajari tentang kegiatan belajar 1
dengan materi Perangkat Pembangkit Tenaga Listrik. Capaian dan
subcapaian pembelajaran yang harus dikuasai oleh teman-teman peserta
PPG dalam jabatan sebagai berikut:
A. Capaian Pembelajaran (CPBS)
Setelah mempelajari modul ini, diharapkan peserta mampu menguasai
teori dan aplikasi materi bidang studi ketenagalistrikan yang mencakup:
(1) pembangkit tenaga listrik, (2) jaringan tenaga listrik, (3) instalasi
tenaga listrik, (4) teknik otomasi industri, (5) teknik pendingin dan tata
udara, dan (6) teknik tenaga listrik, termasuk advance materials secara
bermakna yang dapat menjelaskan aspek “apa” (konten), “mengapa”
(filosofi), dan “bagaimana” (penerapan) dalam kehidupan sehari-hari;
yang dapat menjelaskan aspek “apa” (konten), “mengapa” (filosofi),
dan “bagaimana” (penerapan dalam kehidupan sehari-hari) sehingga
dapat membimbing peserta didik SMK mencapai kompetensi keahlian
yang dibutuhkan DUDI.
B. Sub Capaian Pembelajaran (CPMK)
Menganalisis konsep esensial materi teknik pembangkit tenaga listrik
dan aplikasinya dalam pembelajaran ketenagalistrikan.
C. Bahan Kajian
Teknik pembangkit tenaga listrik dan aplikasinya dalam pembelajaran
ketenagalistrikan.

D. Sub Bahan Kajian
Perangkat pembangkit tenaga listrik dan aplikasinya dalam
pembelajaran ketenagalistrikan.
E. Indikator Esensial
1. Dengan menyajikan sebuah gambar, peserta dapat melengkapi
komponen dalam sistem PLTS
2. Dengan disajikannya sebuah kasus, peserta dapat menganalisis
kerusakan perangkat pembangkit tenaga diesel
F. Uraian Materi
1. Energi
Pembangkitan tenaga listrik sebagian besar dilakukan dengan cara
memutar generator sinkron oleh sebuah penggerak mula (prime
mover), sehingga terjadi perpotongan garis-garis gaya magnet oleh
penghantar listrik. Untuk menggerakkan penggerak mual
dibutuhkan energi primer. Dengan demikian dapat dikatakan
bahwa, penggerak mula (prime mover) merupakan mesin yang
melakukan konversi energi primer menjadi energi mekanik dalam
bentuk putaran. Energi mekanik yang dihasilkan oleh penggerak
mula digunakan untuk memutar generator. Gambar 1, berikut
merupakan ilustrasi dari hubungan penggerak mula dengan
pembangkit tenaga listrik.
Gambar 1. Ilustrasi Hubungan Penggerak Mula dengan
Pembangkit Tenaga Listrik

Sumber energi primer yang dimasukkan kedalam penggerak mula
(prime mover) dapat berasal dari:
a. Renewable / Energi Baru Terbarukan (EBT)
EBT merupakan sumber energi yang dapat didaur ulang dan
umumnya tidak habis, seperti energi air, energi angin, energi
surya, dan lain-lain.
b. Non-Renewable
Energi Non-Renewable merupakan sumber energi yang tidak
dapat didaur ulang dan umumnya akan habis jika digunakan
secara terus menerus, contohnya minyak bumi, batubara, dan
gas alam.
2. Pusat Pembangkit Energi Listrik
Energi listrik sangat penting bagi kehidupan manusia dewasa ini,
karena dengan energi listrik dapat dimanfaatkan untuk
memudahkan pekerjaan. Beberapa alasan utama orang memilih
energi listrik yaitu:
a. Lingkungan yang lebih bersih untuk pengguna,
b. Efisiensi lebih tinggi,
c. Kontrol yang lebih baik,
d. Daya massal yang lebih mudah, di mana pentransmissian daya
jarak jauh dapat menggunakan transmisi overhead atau kabel
bawah tanah,
e. Perangkat konversi energi paling serbaguna dari Listrik ke
bentuk lain tersedia untuk tujuan yang berbeda, seperti: panas,
penerangan, mekanik, suara, dan kimia.
Energi lsitrik yang dihasilkan oleh pusat pembangkit tenaga lsitrik
tidak dapat digunakan langsung oleh pemakai, karena tegangan
yang dihasilkan oleh pusat pembangkit lebih besar dari tegangan
yang dibutuhkan oleh konsumen. Gambar 2. berikut

menggambarkan proses aliran daya dari pusat pembangkit sampai
ke konsumen.
Gambar 2. Proses Aliran Daya dari Pusat Pembangkit-Konsumen
Pusat pembangkit energi listrik adalah tempat terjadinya proses
pembangkitan energi listrik. Pada pusat pembangkit energi listrik,
harus memiliki:
a. Instalasi energi primer, yaitu instalasi bahan bakar atau instalasi
tenaga air.
b. Instalasi mesin penggerak generator, yaitu instalasi yang
berfungsi sebagai pengubah energi primer menjadi energi
mekanik untuk memutar generator. Mesin penggerak generator
ini dapat berupa ketel uap beserta turbin uap, turbin gas, atau
turbin air.
c. Instalasi pendingin, yaitu instalasi yang berfungsi untuk
mendinginkan instalasi mesin penggerak yang menggunakan
bahan bakar.
d. Instalasi listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdiri
dari:
1) Instalasi Tegangan Tinggi, yaitu instalasi yang
menyalurkan energi listrik yang dibangkitkan generator.

2) Instalasi Tegangan Rendah, yaitu instalasi alat-alat bantu
dan instalasi penerangan.
3) Instalasi Arus Searah, yaitu instalasi yang terdiri dari
baterai aki beserta sistem pengisian dan jaringan arus
searah yang terutama digunakan untuk proteksi, kontrol,
dan telekomunikasi.
3. Jenis-jenis Pusat Pembangkit Energi Listrik
Jenis-jenis pusat pembangkit tenaga listrik sangat ditentukan oleh
energi primer yang digunakan. Berikut ini akan dijelaskan beberapa
jenis pembangkit tenaga listrik yang umum digunakan.
a. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara
merubah energi potensial menjadi energi mekanik dan dari
energi mekanik menjadi energi listrik. Pembangkit listrik tenaga
air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam
ke turbin setelah itu air dibuang. Pada saat beban puncak air
dalam lower reservoir akan di pompa ke upper
reservoir sehingga cadangan air pada waduk utama tetap stabil.
Dalam pemanfaatan potensi sumber tenaga air bagi
pembangkitan tenaga listrik ditentukan oleh tiga faktor yaitu:
1) Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh
hujan dan atau salju.
2) Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, tergantung dari
topografi daerah tersebut.
3) Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-
pusat beban atau jaringan transmisi.

Gambar 3, berikut ini memperlihatkan sebuah PLTA dengan
komponen-komponennya
Gambar 3. PLTA
Komponen-komponen PLTA
1) Waduk, berfungsi untuk menampung air
2) Main gate merupakan katub pembuka
3) Bendungan, berfungsi untuk menyimpan air dan menaikkan
permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air.
4) Pipa pesat (penstock), berfungsi untuk mnyalurkan dan
mengarahkan air ke cerobong turbin.
5) Katub utama (main inlet valve), berfungsi untuk mengubah
energi potensial menjadi energi kinetik
6) Turbin merupakan peralatan yang tersusun dan terdiri dari
beberapa peralatan suplai air masuk turbin, diantaranya
sudu (runner), pipa pesat (penstock), rumah turbin (spiral
chasing), katup utama (inlet valve), pipa lepas (draft tube),
alat pengaman, poros, bantalan (bearing), dan distributor
listrik.
7) Generator adalah sebuah alat yang memproduksi energi
listrik.

8) Draftube atau disebut pipa lepas, air yang mengalir berasal
dari turbin.
9) Tailrace atau disebut pipa pembuangan.
10) Transformator adalah alat untuk menaikkan atau
menurunkan tegangan.
11) Switchyard (controler)
12) Kabel transmisi.
13) Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari
PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri.
14) Spillway adalah sebuah lubang besar di bendungan yang
sebenarnya adalah sebuah metode untuk mengendalikan
pelepasan air untuk mengalir dari bendungan atau tanggul
ke daerah hilir.
Jenis-jenis PLTA
1) PLTA jenisterusanair(water way)
PLTA water way adalah pusat listrik yang mempunyai
tempat sumber air di hulu sungai dan mengalirkannya ke
hilir melalui terusan dengan kemiringan yang kecil.
2) PLTA jenisdam/bendungan
PLTA jenis dam adalah pembangkit listrik dengan
bendungan melintang di hulu sungai. Pembuatan bendungan
melintang ini bertujuan untuk menaikkan permukaan air
dibagian hulu sungai, sehingga dapat membangkitkan
energi potensial yang lebih besar.
3) PLTA jenis water waydandam
PLTA jenis water way dan dam adalah pusat listrik yang
menggunakan gabungan dari jenis water way dan dam.
Tujuan pembuatan jenis PLTA ini untuk mendapatkan
energi potensial dua sumber yaitu dari bendungan dan
terusan.

Beberapa hal yang mempengaruhi pengopersian PLTA adalah:
1) Ketersediaanair
Supaya pengoperasian PLTA menjadi optimal, baik pada
musim penghujan maupun pada musim kemarau panjang,
diperlukan volume air yang cukup tersedia dalam
waduk/dam.
2) Konstruksisaluranairketurbin
Konstruksi saluran air ke turbin dirancang sesuai dengan
tekanan aliran air yang akan dialirkan ke turbin. Tekanan
aliran air sangat dipengaruhi debit air.
b. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Energi sangat penting bagi kehidupan setiap orang, kapan pun
dan di mana pun. Sumber energi yang banyak digunakan sampai
saat ini berasal bahan bakar karbon fosil. Sejak terjadinya krisis
energi, masyarakat mulai memikirkan dan beralih dari
ketergantungan terhadap sumber energi yang berasal dari fosil.
Salah satu sumber energi yang tidak berasal dari fosil adalah
sumber energi matahari (surya). Energi ini mendapat perhatian
lebih karena ramah lingkungan dan pengembangannya bisa
dimula dari skala kecil sampai besar.
Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) adalah pembangkit
listrik yang mengkonversi energi surya (cahaya matahari)
menjadi energi listrik. Pembangkitan listrik pada PLTS dapat
dilakukan dengan dua cara, yaitu :

1) Secara langsung menggunakan fotovoltaik, seperti yang
terlihat pada gambar 4 berikut ini
Gambar 4. PLTS dengan efek fotovoltaik
(https://dailyenergyinsider.com)
2) Secara tidak langsung menggunakan cermin/lensa dengan
pemusatan energi surya, seperti terlihat pada gambar 5.
Gambar 5. PLTS yang memanfaatkan efek cermin/lensa
(http://helioscsp.com)
Fotovoltaik mengubah secara langsung energi cahaya menjadi
listrik menggunakan efek fotolistrik. Pemusatan energi surya
menggunakan sistem lensa atau cermin yang dikombinasikan
dengan sistem pelacak bertujuan untuk memfokuskan energi
matahari ke satu titik. PLTS yang banyak dikembangkan di
dunia adalah PLTS dengan fotovoltaik.
Prinsip Kerja PLTS
Prinsip kerja PLTS sangat sederhana, praktis, dan tidak jauh
berbeda dengan pembangkit listrik dengan bahan bakar dari
fosil. Untuk menggunakan tenaga surya ini, diperlukan panel

surya yang dipasang pada tempat terbuka dengan intensitas sinar
matahari yang tinggi. Jumlah panel surya sangat menentukan
tegangan listrik yang dihasilkan. Komponen utama dari sumber
energi ini adalah sel foltovotaik/surya yang berfungsi untuk
menangkap intensitas cahaya matahari yang akan diubah
menjadi energi listrik.
Prinsip kerja dari modul surya adalah jika cahaya matahari
mengenai modul surya, maka elektron–elektron pada sel surya
akan bergerak dari N ke P, sehingga pada terminal keluaran dari
modul surya akan menghasilkan energi listrik. Besarnya energi
listrik yang dihasilkan oleh modulsurya berbeda–beda
tergantung dari jumlah sel surya yang dikombinasikan didalam
modul surya tersebut. Keluaran dari modul surya ini adalah
berupa listrik arus searah (DC).
Gambar 6. Prinsip Kerja Sel Surya
Keluaran dari modul surya ini dapat digunakan langsung ke
beban yang memerlukan sumber tegangan DC dengan konsumsi
arus yang kecil. Agar energi listrik yang dihasilkan dapat
digunakan pada kondisi–kondisi tertentu, seperti pada malam
hari (kondisi saat modul surya tidak disinari cahaya matahari),
maka keluaran dari modul surya ini harus di hubungkan ke

sebuah media penyimpanan (storage). Media penyimpanan yang
digunakan adalah baterei. Baterai tidak dapat secara langsung
dihubungkan dengan modul surya, terlebih dahulu harus
dihubungkan ke rangkaian Regulator yang berfungsi untuk
meregulasi tegangan keluaran dari modul surya dan mengatur
arus yang masuk ke baterei secara otomatis. Fungsi regulator
yang lain adalah memutuskan aliran arus dari baterai kebeban
bila terjadi hubung singkat ataupun beban yang berlebihan.
Modul surya sebenarnya dapat langsung digunakan tanpa diberi
rangkaian regulator ataupun baterai, namun tidak pernah
dilakukan karena dapat membebani kinerja dari modul (akibat
adanya beban yang berlebihan), sehingga mengakibatkan terjadi
kerusakan yang fatal pada modul surya tersebut. Selain itu
regulator ini juga berfungsi untuk mengamankan dari terjadinya
kelebihan beban dari modul surya sehingga modul surya tidak
cepat rusak.
Jika diinginkan hasil keluaran listrik dari PLTS ini berupa listrik
arus bolak-balik (AC) maka PLTS yang sudah mengeluarkan
listrik arus searah (DC) ini harus dihubungkan ke sebuah
rangkaian elektronik / modul elektronik yang bernama Inverter
DC–AC. Inverter DC–AC berfungsi untuk mengubah arus listrik
searah menjadi arus listrik bolak–balik. Setelah arus listrik
searah diubah menjadi arus listrik bolak–balik, keluaran inverter
dapat langsung digunakan untuk mencatu peralatan listrik dan
elektronika yang membutuhkan arus bolak-balik. Beban yang
dapat dilayani sesuai dengan kemampuan inverter yang dipakai
dan besarnya sistem penyimpanan yang digunakan (besarnya
ampere hour (AH) atau amper jam dari baterai).

Gambar 7: Prinsip Kerja PLTS
Sistem konfigurasi PLTS
Secara umum sistem konfigurasi dari PLTS dapat dibagi
menjadi 2 bagian, yaitu:
Pertama, sistem konfigurasi yang berhubungan dengan jaringan
listrik milik PLN. Konfigurasi ini terdiri dari:
1) Sistem PLTS on grid, yaitu PLTS yang terhubung ke jaringan
listrik besar seperti jaringan listrik milik PLN, sebagain atau
seluruh energi yang dibangkitkan dapat disalurkan ke
jaringan listrik PLN, seperti diperlihatkan pada gambar 8
berikut.
Inverter
arrayPV
currentDC
currentAC
load
meterhour-Watt
back-Sell meteringnet
Gambar 8: Konfigurasi Sistem PLTS on grid
(sumber: dokumen Krismadinata)

Konfigurasi PLTS on grid dalam aplikasinya dapat dibagi
atas:
(a) Sistem tersebar (distrtibuted) yaitu menyalurkan daya
langsung ke konsumen atau langsung ke sistem jaringan
lilstrik besar.
(b) Sistem terpusat (centrelised) yaitu menyediakan daya
dalam jumlah besar yang tidak terkait dengan konsumen
tertentu.
2) Sistem PLTS off grid, yaitu PLTS yang beroperasi sendiri
atau tidak terhubung ke jaringan listrik milik PLN, seperti
pada gambar 9.
Gambar 9: Konfigurasi Sistem PLTS off grid
Konfigurasi PLTS off grid dalam aplikasinya dapat dibagi
atas:
(a) Sistem domestik, menyediakan daya listrik untuk rumah
tangga yang tidak terhubung dengan jaringan milik PLN
(b) Sistem non-domestik, menyediakan daya listrik untuk
berbagai aplikasi bukan rumah tangga seperti untuk
telekomunikasi, pompa air dll.

Kedua, konfigurasi berdasarkan susunan hubungan panel surya
dengan panel surya lainnya. Konfigurasi ini terdiri dari beberapa
macam tergantung jenis converter dan beban yang dilayani oleh
PLTS.
1) Konfigurasi terpusat
Konfigurasi ini terdiri dari satu unit power
converter/inverter digunakan sebagai pengubah DC ke AC,
sedangkan modul surya dapat terhubung seri dan parallel,
seperti terlihat pada gambar 10.
Gambar 10. Konfigurasi Terpusat
2) Konsep orientasi modul
Konfigurasi model ini terdapat beberapa inverter yang
saling terhubung paralel dan masing-masing inverter
terhubung pada kelompok modul surya yang terpisah,
seperti terlihat pada gambar 11.
Gambar 11. Konsep Orientasi Modul

3) Konfigurasi multistring
Pada konfigurasi ini terdapat beberapa power converter
(DC-DC converter) yang saling terhubung paralel dengan
satu unit inveter. Pada setiap DC-DC converter terdapat
satu string modul surya, seperti terlihat pada gambar 12.

~

string
string
stringmodule
DC-DC
inverter
stringPV
module





converters
Gambar 12. Konfigurasi Multi String
4) Konfigurasi integrase modul
Pada konfigurasi ini setiap modul tergantung pada satu unit
inverter. Jadi satu unit inverter diletakkan di bawah setiap
satu modul surya, seperti terlihat pada gambar 13.
Gambar 13: Konfigurasi Integrasi Modul
5) Konfigurasi Master-Slave
Pada konfigurasi ini beberapa string modul surya terhubung
paralel satu sama lain dan terhubung ke DC-link. Dua atau
lebih inverter terhubung sejajar dengan jaringan listrik
besar. Ketika inverter “master” tidak berfungsi, inverter lain
(atau inverter lainnya) mendukung (kembali) sistem (lihat
gambar 14). Keuntungan konfigurasi ini adalah biaya

rendah, pemeliharaan sangat efektif, kesesuaian dengan
sistem yang lebih besar, dan kemudahan pengendalian dan
pemantauan. Keandalan dan kemampuan sistem dapat
ditingkatkan dengan mengganti satu inverter dengan
beberapa inverter.

~
 ~

~
 ~
string
string
stringmodule
slave-master
inverter
stringPV
module
Gambar 14: Konfigurasi Master-Slave
Komponen PLTS dan cara kerjanya
Sistem PLTS berbeda dari sistem pembangkitan listrik lainnya
dalam hal peralatannya, sedangkan prinsip operasional dan
interaksi dengan sistem kelistrikan lainnya, serupa dan dipandu
oleh kode dan standar listrik yang sama. Komponen-komponen
PLTS terdiri dari:
1) Panel surya dan komponen pendukung PLTS
Panel surya merupakan komponen utama yang berfungsi
mengubah pancaran cahaya matahari menjadi listrik. Panel
surya ini dapat terhubung seri, parallel atau kombinasi
keduanya. Gambar 15, contoh salah satu modul surya
Gambar 15. Modul Surya

Komponen pendukung PLTS untuk sistem on grid berbeda
dengan sistem off grid. Pada PLTS on grid tidak
membutuhkan baterei sebagai penyimpan energi. Jumlah
komponen pendukung pada PLTS on grid lebih sedikit jika
dibandingkan dengan sistem PLTS off grid. Secara umum
komponen pendukung untuk sistem PLTS on grid sbb:
(a) Inverter
(b) Kabel, alat pengaman seperti breaker, fuse, surge
protection device dsb.
(c) Penyangga untuk memasang panel surya
Pada sistem PLTS off grid komponen pendukung yang
diperlukan adalah:
(a) Baterei
(b) Charge controller
(c) Inverter
(d) Genset
(e) Penyearah atau rectifier
(f) Trasformator
(g) Saklar
(h) Kabel, alat pengaman seperti fuse, breaker, surge
protection device dsb
2) Charge controller
Pengertian Controller berdasarkan SNI 8395:2017 adalah
suatu perangkat keras yang berfungsi sebagai alat kontrol
pengisian dan pengeluaran arus listrik pada baterai.
Controller ini biasanya terintegrasi dengan sebuah kotak
terminal baterai. Solar Charge Controller (SCC) adalah
peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus
searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke

beban. Solar charge controller mengatur overcharging
(kelebihan pengisian) dan kelebihan tegangan dari panel
surya.
Gambar 16. Solar Charge Controller
3) Inverter
Pengertian inverter berdasarkan SNI 8395:2017 adalah
suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk mengubah arus
searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC). Inverter ini
dapat kita jumpai pada berbagai macam jenis paralatan
elektronika. Tanpa alat ini arus searah yang dihasilkan oleh
modul surya tidak akan dapat digunakan secara langsung
oleh alat-alat elektronika yang umumnya membutuhkan
arus bolak-balik sebagai pasokan daya utamanya.
Gambar 17. Inverter
4) Baterai
Pengertian baterai berdasarkan SNI 8395:2017 adalah alat
yang terdiri dari satu atau lebih sel dimana energi kimia
diubah menjadi energi listrik dan digunakan sebagai
penyimpan energi listrik. Tanpa baterai maka energi surya
hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari saja

karena tidak ada alat penyimpan energinya. Baterai
memiliki daya tahan 3 – 5 tahun
Gambar 18. Baterai
Aplikasi PLTS
PLTS dapat diaplikasikan, antara lain dalam bidang:
1) Penerangan
Gambar 19. PLTS untuk penerangan

2) Telekomunikasi
Gambar 20. PLTS untuk Telekomunikasi
3) Pertanian
Gambar 21. PLTS untuk Pertanian
Kelebihan dan kelemahan PLTS
Kelebihan penggunaan listrik tenaga surya:
Seperti diketahui energi surya merupakan salah satu sumber
energi alternatif pengganti Bahan Bakar Minyak (BBM). Energi
surya merupakan sumber energi terbarukan yang tidak akan
habis meski digunakan secara terus menerus. Berbeda dengan
Bahan Bakar Minyak yang akan berkurang ketika digunakan
secara terus menerus.

1) Tidak akan pernah habis
Keuntungan utama adalah tidak akan pernah habis dan
ramah lingkungan. Seperti yang Anda ketahui energi
matahari merupakan sumber energi terbarukan yang tidak
akan pernah habis. Penggunaan energi surya juga dapat
mencegah penggunaan bahan bakar fosil menjadi semakin
menipis. Saat ini banyak sekali negara-negara maju yang
menggunakan energi surya untuk menjadikannya energi
listrik.
2) Ramah lingkungan
Dikatakan ramah lingkungan karena penggunaan energi
surya tidak akan menghasilkan emisi karbon sama seperti
BBM. Oleh karena itu energi surya dapat dikatakan sebagai
salah satu sumber energi alternatif yang sangat ramah
lingkungan.
3) Membutuhkan sedikit perawatan
Keuntungan pembangkit listrik tenaga surya selanjutnya
adalah membutuhkan sedikit perawatan. Setelah instalasi
dan dioptimasi, panel surya dapat menciptakan listrik
dengan luasan hanya beberapa milimeter dan tidak
memerlukan perawatan yang berarti. Disamping itu, panel
surya juga memproduksi energi dalam diam, sehingga tak
mengeluarkan bunyi bising dan lainnya. Keuntungan lain
adalah bebas dari biaya perawatan. pemasangan sangat
mudah, kapasitas yang dihasilkan sesuai dengan kebutuhan
dan lainnya.
4) Umur panel surya/solar cell panjang
Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya
memiliki nilai yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT.
PLN tidak dimungkinkan, ataupun instalasi generator listrik

bensin ataupun solar. Misalnya daerah terpencil:
pertambangan, perkebunan, perikanan, desa terpencil, dll.
Dari segi jangka panjang, nilai ke-ekonomian juga tinggi,
karena dengan perencanaan yang baik, pembangkit listrik
tenaga surya dengan panel surya/solar cell memiliki daya
tahan 20 – 25 tahun.
5) Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia
Secara geografis, Indonesia terletak di garis katulistiwa, hal
ini membuat Indonesia selalu dilalui peredaran matahari
sepanjang tahun, sehingga potensi energi yang dihasilkan
selalu ada sepanjang tahun.
Kelemahan PLTS
Meskipun memiliki keuntungan, PLTS juga memiliki beberapa
kelemahan. Berikut kelemahan penggunaan PLTS:
1) Daya yang dihasilkan berkurang ketika mendung
Seperti yang kita ketahui PLTS membutuhkan sinar
matahari untuk bekerja. Ketika mendung ataupun pada
malah hari keluaran energi panel surya pastinya kurang
maksimal. Namun untuk menyiasati hal ini banyak PLTS
skala besar yang melacak matahari untuk menjaga panel
surta di sudut optimal sepanjang hari.
2. Besarnya biaya pembangunan
Biaya pembangunan pembangkit listrik sangat besar per
MW. Oleh karena itu banyak sekali negara-negara yang
memikirkan hal ini ketika akan membangunnya.
c. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah pembangkit
listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula.
Penggerak mula merupakan peralatan yang berfungsi untuk

menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar
rotor generator. Pada PLTD, sebagai penggerak mula digunakan
mesin diesel untuk memutar rotor generator. Pembangkit Listrik
Tenaga Diesel biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan
listrik dalam jumlah beban kecil, terutama untuk daerah baru
yang terpencil atau untuk listrik pedesaan dan untuk memasok
kebutuhan listrik suatu pabrik.
Untuk keperluan pembangkitan tenaga listrik, umumnya
digunakan mesin diesel 4-langkah, karena pemakaian bahan
bakarnya lebih hemat dari mesin diesel 2-langkah. Frekuensi
generator harus tetap konstan 50 Hz atau 6 Hz sesuai dengan
kebutuhan. Untuk menjaga frekuensi supaya konstan, putaran
mesin diesel harus konstan. Di pasaran, terdapat unit
pembangkit diesel untuk frekuensi 50 Hz dengan putaran 300 –
1.500 putaran per menit (ppm).
Starting pembangkit listrik tenaga diesel dapat dilakukan tanpa
memerlukan sumber tenaga listrik dari luar. Starting mesin
diesel untuk daya dibawah 50 KW dapat dilakukan dengan
tangan melalui engkol. Untuk daya 50 KW – 100 KW, starting
pembangkit menggunakan aki, dan untuk daya di atas 100 KW
menggunakan udara tekan.

Bagian-bagian Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Gambar 22, memperlihatkan suatu Pembangkit Listrik Tenaga
Diesel.
Gambar 22. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Bagian-bagian dari PLTD adalah:
1) Tangki penyimpanan bahan bakar.
2) Penyaring bahan bakar
3) Tangki penyimpan bahan bakar sementara (bahan bakar
yang akan disaring)
4) Pengabut (nozzel)
5) Mesin diesel
6) Turbo charger
7) Penyaring gas pembuangan
8) Tempat gas pembuangan
9) Generator
10) Transformator
11) Saluran Transmisi

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
1) Bahan bakar di dalam tangki penyimpanan dipompakan ke
dalam tanki penyimpanan sementara setelah disaring
terlebih dahulu dengan penyaring bahan bakar. Bahan
bakar yang telah disaring disimpan dalam tangki
penyimpanan sementara. Bahan bakar dari tangki
penyimpanan sementara dipompakan ke pengabut
(nozzel), di sini bahan bakar dinaikan temperaturnya
hingga manjadi kabut.
2) Udara bersih dipompakan ke dalam tangki udara
menggunakan kompresor melalui saluran masuk (intake
manifold) kemudian dialirkan ke turbo charger. Di dalam
turbocharger tekanan dan temperatur udara dinaikan
terlebih dahulu. Udara yang dialirkan pada umumnya
sebesar 500 psi dengan suhu mencapai ± 600°C.
3) Udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi
dimasukan ke dalam ruang bakar (combustion chamber).
4) Bahan bakar dari nozzel diinjeksikan ke dalam ruang bakar
(combustion chamber).
5) Di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri, karena
proses kerjanya berdasarkan udara murni yang
dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi
(35 - 50 atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik.
Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam
silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi
melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala
secara otomatis yang menimbulkan ledakan bahan bakar.
6) Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak
torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah
menjadi energi mekanis. Tekanan gas hasil pembakaran

bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang
dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang
torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik
(reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah
menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan
sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi
gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.
7) Poros engkol mesin diesel digunakan untuk menggerakan
poros rotor generator.
8) Oleh generator energi mekanis ini dirubah menjadi energi
listrik sehingga terjadi gaya geral listrik (GGL).
9) GGL terbentuk berdasarkan hukum Faraday yang
menyatakan bahwa jika suatu penghantar berada dalam
suatu medan magnet yang berubah-ubah dan penghantar
tersebut memotong gais-garis magnet yang dihasilkan
maka pada penghantar tersebut akan diinduksikan gaya
gerak listrik.
10) Tegangan yang dihasilkan generator dinaikan tegangannya
menggunakan transformator step up agar energi listrik
yang dihasilkan dapat ditransmisikan ke pusat-pusat beban
melalui jaringan transmisi.
Kelebihan dan Kelemahan PLTD
Kelebihan PLTD
1) Sistem bahan bakar sederhana
2) Dapat ditempatkan dengan pusat beban
3) Starting mudah dan cepat
4) Dapat dibebani dalam waktu singkat
5) Tidak memerlukan air pendingin yang banyak
6) Dimensi PLTD lebih kecil dibandingkan dengan PLTU
untuk kapasitas yang sama

7) Cara pengoperasikan mudah dan memerlukan operator yang
sedikit
8) Effisiensi termal PLTD lebih besar dibandingkan dengan
PLTU untuk kapasitas yang sama
9) Dapat beroperasi sepanjang waktu selama masih
tersedianya bahan bakar
10) Dalam operasinya tidak tergantung pada alam seperti halnya
PLTA
11) Investasi awal pembangunan PLTD relatif murah
dibandingkan dengan pembangkit listrik lain.
Kelemahan PLTD
1) Biaya bahan bakar mahal
2) Menimbulkan polusi udara
3) Memerlukan pemeliharaan rutin
4) Sistem operasi tidak effisien
5) Biaya pelumas tinggi
6) Tidak mampu dibebani overload untuk jangka waktu yang
lama
7) Kapasitas PLTD kecil
d. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Energi primer yang dakan dikonversikan menjadi energi listrik
pada PLTU adalah bahan bakar. Bahan bakar yang digunakan
dapat berupa batubara, minyak, atau gas. Ada kalanya PLTU
juga menggunakan kombinasi beberapa macam bahan bakar.
Konversi energi tingkat pertama dalam PLTU adalah mengubah
energi primer menjadi energi panas. Perubahan bentuk energi ini
dilakukan dalam ruang bakar dari ketel uap. Energi panas yang
dihasilkan ketel uap dipindahkan ke dalam air yang ada dalam

pipa ketel untuk menghasilkan uap yag dikumpulkan dalam
drum dari ketel. Dalam turbin uap, uap dikonversikan menjadi
energi penggerak generator yang akan menghasilkan energi
listrik.
PLTU adalah jenis pembangkit listrik tenaga termal yang
banyak digunakan, karena efisiensinya tinggi sehingga
menghasilkan energi listrik yang ekonomis. PLTU merupakan
mesin konversi energi yang mengubah energi kimia dalam
bahan bakar menjadi energi listrik. Proses konversi energi pada
PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu :
1) Pertama, energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi
energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur
tinggi.
2) Kedua, energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik
dalam bentuk putaran.
3) Ketiga, energi mekanik diubah menjadi energi listrik.
Gambar 23. Proses Konversi energi pada PLTU
Prinsip kerja PLTU menggunakan uap yang bersirkulasi secara
tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang

sama secara berulang-ulang, seperti diperlihatkan pada gambar
24 berikut.
Gambar 24. Siklus fluida kerja sederhana PLTU
Urutan sirkulasi fluida pada PLTU sebagai berikut :
1) Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh
seluruh luas permukaan pemindah panas. Di dalam boiler
air dipanaskan dengan bahan bakar dan udara sehingga
berubah menjadi uap.
2) Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan
temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin
sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.
3) Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin
berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari
perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga

ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari
terminal output generator
4) Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk
ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar
berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat.
Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan
lagi sebagai air pengisi boiler.
Komponen-komponen PLTU
Komponen PLTU terdiri dari 2 bagian, yaitu kompoenen
utama dan komponen pendukung atau penunjang.
Komponen utama PLTU terdiri dari:
1) Boiler
Boiler berfungsi untuk mengubah air (feed water) menjadi
uap panas lanjut (superheated steam) yang akan digunakan
untuk memutar turbin.
2) Turbin Uap
Turbin uap berfungsi untuk mengkonversi energi panas
yang dikandung oleh uap menjadi energi putar (energi
mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros generator
sehingga ketika turbin berputar generator juga ikut berputar.
3) Kondensor
Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas
dari turbin (uap yang telah digunakan untuk memutar
turbin).
4) Generator
Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik dalam
bentuk putaran dari turbin menjadi energi listrik.

Komponen penunjang pada PLTU terdiri dari:
1) Desalination Plant (Unit Desal)
Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine)
menjadi air tawar (fresh water) dengan metode
penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi).
2) Reverse Osmosis (RO)
Fungsi RO sama seperti desalination plant namun metode
yang digunakan berbeda. Pada peralatan ini digunakan
membran semi permeable yang dapat menyaring garam-
garam yang terkandung pada air laut, sehingga dapat
dihasilkan air tawar seperti pada desalination plant.
3) Pre Treatment pada unit yang menggunakan pendingin air
tanah / sungai
Untuk PLTU yang menggunakan air tanah/air sungai, pre-
treatment berfungsi untuk menghilangkan endapan,
kotoran dan mineral yang terkandung di dalam air
tersebut.
4) Demineralizer Plant (Unit Demin)
Berfungsi untuk menghilangkan kadar mineral (ion) yang
terkandung dalam air tawar. Air sebagai fluida kerja
PLTU harus bebas dari mineral, karena jika air masih
mengandung mineral berarti konduktivitasnya masih
tinggi sehingga dapat menyebabkan terjadinya GGL
induksi pada saat air tersebut melewati jalur perpipaan di
dalam PLTU.
5) Hidrogen Plant (Unit Hidrogen)
Pada PLTU digunakan hydrogen (H2) sebagai pendingin
generator.

6) Chlorination Plant (Unit Chlorin)
Berfungsi untuk menghasilkan senyawa natrium hipoclorit
(NaOCl) yang digunakan untuk melemahkan mikro
organisme laut pada area water intake. Hal ini
dimaksudkan untuk menghindari terjadinya pengerakkan
(scaling) pada pipa-pipa kondensor maupun unit desal
akibat perkembangbiakan mikro organisme laut tersebut.
7) Auxiliary Boiler (Boiler Bantu)
Pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak
(fuel oil), yang berfungsi untuk menghasilkan uap (steam)
yang digunakan pada saat boiler utama start up maupun
sebagai uap bantu (auxiliary steam).
8) Coal Handling (Unit Pelayanan Batubara)
Merupakan unit yang melayani pengolahan batubara dari
proses bongkar muat kapal (ship unloading) di dermaga,
penyaluran ke stock area sampai penyaluran ke bunker
unit.
9) Ash Handling (Unit Pelayanan Abu)
Merupakan unit yang melayani pengolahan abu baik itu
abu jatuh (bottom ash) maupun abu terbang (fly ash) dari
Electrostatic Precipitator hopper dan SDCC (Submerged
Drag Chain Conveyor) pada unit utama sampai ke tempat
penampungan abu (ash valley)
Keunggulan dan Kelemahan PLTU
Keunggulan PLTU antara lain:
1) Dapat dioperasikan dengan berbagai jenis bahan bakar
(padat, cair, da gas)
2) Dapat dibangun dengan kapasitas yang besar
3) Dapat dioperasikan dengan berbagai metode pembebanan
4) Kontinyuitas operasinya tinggi
5) Umur pemakaian (life time) relatif panjang

Sedangkan kelemahan dari PLTU adalah:
1) Sangat tergantung pada persediaan pasokan bahan bakar
2) Tidak dapat dioperasikan (start) tanpa sumber listrik dari
luar
3) Memerlukan persediaan dalam jumlah banyak untuk
sistem pendinginan
4) Investasi awal sangat mahal
5) Menghasilkan polusi udara hasil pembakaran bahan bakar
6) Starting PLTU sampai operasi beban penuh membutuhkan
waktu yang lama antara 6-8 jam.
4. Masalah Utama dalam Pembangkitan Energi Listrik
1) Penyediaan Energi Primer
Energi primer untuk pusat listrik termal adalah bahan bakar.
Penyediaan bahan bakar meliputi: pengadaan, transportasi, dan
penyimpanannya, terutama yang mmerlukan perhatian
terhadap resiko kebakaran. Energi primer untuk PLTA adalah
air yang pengadaannya berasal dari air sungai dan hujan,
sedangkan penyimpanannya di waduk
2) Penyediaan Air Pendingin
Masalah penyediaan air pendingin timbul pada pusat listrik
termal seperti PLTU dan PLTD. PLTG tidak memerlukan air
memerlukan air pendingin yang banyak. PLTU dan PLTD
dengan daya terpasang di atas 25 MW banyak dibangun di
daerah pantai, karena membutuhkan air pendingin dalam
jumlah besar, sehingga pusat listrik ini dapat menggunakan air
laut sebagai air pendingin. Untuk unit-unit PLTD yang kecil,
dibawh 3 MW pendinginannya dapat menggunakan udara
dengan menggunakan radiator.

3) Masalah Limbah
PLTU batu bara menghasilkan limbah berupa abu batu bara
dan asap yang mengandung gas SO2, CO2, dan Nox. Semua
PLTU mempunyai limbah bahan kimia dari air ketel. PLTD
dan PLTG mempunyai limbah berupa minyak pelumas. PLTA
tidak menghasilkan limbah, sebaliknya limbah dari masyarakat
yang masuk ke sungai penggerak PLTA sering menimbulkan
gangguan pada PLTA.
4) Masalah Kebisingan
Pusat listrik termal menimbulkan suara keras yang merupakan
kebisingan bagi masyarakat yang tinggal di dekatnya. Tingkat
kebisingan harus dijaga agar tidak melampaui standar yang
berlaku.
5) Operasi
Operasi pusat listrik sebagian besar 24 jam sehari. Selain itu
biaya penyediaan tenaga listrik sebagaian besar untuk operasi
pusat listrik, khususnya untuk membeli bahan bakar. Oleh
karena itu, perlu dilakukan operasi pusat listrik yang seefisien
mungkin. Jika pusat listrik beroperasi dalam sistem
interkoneksi, maka pusat listrik ini harus mengikuti pola sistem
interkoneksi.
6) Pemeliharaan
Pemeliharaan peralatan diperlukan untuk:
(a) Mempertahankan efisiensi
(b) Mempertahankan keandalan
(c) Mempertahankan umur ekonomis
Bagian-bagian peralatan yang memerlukan pemeliharaan
teutama adalah:
(a) Bagian-bagian yang bergeser, seperti bantalan, cincin
penghisap, dan engsel-engsel.

(b) Bagian-bagian yang mempertemukan zat-zat dengan suhu
yang berbeda seperti penukar panas (head exchanger) dan
ketel uap.
(c) Kontak-kontak listrik dalam sakelar serta klem-klem
penyambung listrik
7) Gangguan dan Kerusakan
Gangguan adalah peristiwa yang menyebabkan Pemutus
Tenaga (PMT) membuka (trip) diluar kehendak operator
sehingga terjadi pemutusan pasokan tenaga listrik. Gangguan
sesungguhnya adalah peristiwa hubung singkat yang
penyebabnya kebanyakan petir dan tanaman. Gangguan dapat
juga disebabkan karena kerusakan alat. Sebaliknya gangguan
yang terjadi berkali-kali dapat mengakibatkan alat (misal
transformator) menjadi rusak.
8) Pengembangan Pembangkitan
Pada umunya, pusat listrik berdiri sendiri maupun yang ada
dalam sistem interkoneksi memerlukan pengembangan. Hal ini
disebabkan karena beban yang dihadapi terus bertambah,
sedangkan di lain pihak unit pembangkit yang ada semakin
menjadi tua dan perlu dikeluarkan dari operasi. Jika gedung
pusat listrik yang ada masih memungkinkan untuk
penambahan unit pembangkit, maka pengembangan
pembangkit dapat dilakukan dengan menambah unit
pembangkit dalam gedung pusat listrik yang ada tersebut.
Tetapi jika tidak ada lagi kemungkinan memperluas gedung
pusat listrik yang ada, maka harus dibangun pusat listrik yang
baru. Pengembangan pembangkitan khusunya dalam sistem
interkoneksi, selain harus memperhatikan masalah gangguan
dan kerusakan, juga harus memperhatikan masalah saluran
transmisi dalam sistem penambahan

9) Perkembangan Teknologi Pembangkitan
Perkembangan teknologi pembangkitan umumnya mengarah
pada perbaikan efisiensi dan penemuan teknik konversi energi
yang baru dan penemuan bahan bakar baru. Perkembangan ini
meliputi segi perangkat keras seperti komputerisasi dan juga
meliputi segi perangkat lunak seperti pengembangan model-
model matematika untuk optimasi.
G. Forum Diskusi
1. Mengapa komponen pendukung PLTS sistem on grid lebih banyak
dibandingkan dengan sistem off grid
2. Kenapa pengaturan daya pada unit PLTD lebih sulit.
III. PENUTUP
A. Rangkuman
1. Energi primer yang digunakan pada pusat pembangkit dapat berasal
dari energi konvensional (dari fosil) dan energi baru terbarukan
(EBT).
2. PLTA menggunakan energi primer berasal dari air.
3. PLTS menggunakan energi primer yang berasal dari EBT.
4. Pembangkit listrik tenaga surya adalah pembangkit listrik yang
mengubah energi surya menjadi energi listrik.
5. Pembangkitan listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu secara
langsung menggunakan fotovoltaik dan secara tidak langsung
dengan pemusatan energi surya.
6. Fotovoltaik mengubah secara langsung energi cahaya menjadi
listrik menggunakan efek fotoelektrik.
7. Besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya tergantung
dari jumlah sel surya yang dikombinasikan didalam panel surya
tersebut.

8. Energi primer untuk PLTD berasal dari energi konvensional yang
berasala dari fosil.
9. Daya yang dihasilkan PLTD relatif kecil.
10. Biaya operasional PLTD mahal
B. Daftar Pustaka
Biswas, H., & Hossain, F. (2013). Solar Pump: a possible solution of
irrigation and electric power crisis of Bangladesh. International
Journal of Computer Applications, 62(16).
Djiteng Marsudi. (2011). Pembangkitan Energi Listrik. Penerbit
Erlangga.
Goetzberger, A., & Hoffmann, V. U. (2005). Photovoltaic solar energy
generation (Vol. 112). Springer Science & Business Media.
Kyocera. (2008). High Efficiency Multicrystal Photovoltaic Module
KD135GX-LPU In Kyocera (Ed.). Northern Arizona.
Shaari, S., Omar, A. M., Haris, A. H., and Sulaiman, S. I. (2010). Solar
Photovoltaic Power: Fundamentals. Kuala Lumpur: Ministry of
Energy, Green Technology and Water, malaysia.
SNI 8395:2017, Panduan studi kelayakan pembangunan Pembangkit
Listrik TenagaSurya (PLTS) fotovoltaik

Ketenagalistrikan 01 kb1

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Ketenagalistrikan 01 kb1

Similar to Ketenagalistrikan 01 kb1 (20)

More from SPADAIndonesia

More from SPADAIndonesia (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Ketenagalistrikan 01 kb1