Dokumen ini menjelaskan tentang prinsip kerja dan siklus dari berbagai jenis pembangkit listrik, termasuk PLTU, PLTG, PLTD, dan PLTN, serta proses konversi energi dari air, gas, dan bahan bakar fosil menjadi listrik. PLTN disebut sebagai pembangkit yang ramah lingkungan karena memanfaatkan reaksi fusi uranium dan tidak menghasilkan emisi berbahaya, sedangkan PLTD dan PLTG menggunakan bahan bakar fosil dengan keterbatasan sumber daya. Keselamatan pada PLTN dirancang dengan sistem pengaman berlapis untuk mencegah kebocoran zat radioaktif dan memastikan reaktor tetap aman dalam berbagai kondisi.

1. Sistem PLTU
Pembangkit Listrik Tenaga Uap bisa dikatakan pembangkit yang berbahan
baku Air. Uap disini hanya sebagai tenaga pemutar turbin, sementara untuk
menghasilkan uap dalam jumlah tertentu diperlukan air. Menariknya didalam PLTU
terdapat proses yang terus menerus berlangsung dan berulang-ulang. Prosesnya
antara air menjadi uap kemudian uap kembali menjadi air dan seterusnya. Proses
inilah yang dimaksud dengan Siklus PLTU.
Air yang digunakan dalam siklus PLTU ini disebut Air Demin
(Demineralized), yakni air yang mempunyai kadar conductivity (kemampuan untuk
menghantarkan listrik) sebesar 0.2 us (mikro siemen). Untuk mendapatkan air
demin ini, setiap unit PLTU biasanya dilengkapi dengan Desalination Plant dan
Demineralization Plant yang berfungsi untuk memproduksi air demin ini.

3. Secara sederhana siklus PLTU itu bisa dilihat ketika proses
memasak air. Mula-mula air ditampung dalam tempat memasak
dan kemudian diberi panas dari sumbu api yang menyala
dibawahnya. Akibat pembakaran menimbulkan air terus mengalami
kenaikan suhu sampai pada batas titik didihnya. Karena
pembakaran terus berlanjut maka air yang dimasak melampaui titik
didihnya sampai timbul uap panas. Uap ini lah yang digunakan
untuk memutar turbin dan generator yang nantinya akan
menghasilkan energi listrik.

4. Siklus PLTU
1. Pertama-tama air demin ini berada disebuah tempat bernama Hotwell.
2. Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian
dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk
menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak
di lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor.
Selanjutnya air mengalir masuk ke Deaerator.
3. Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih
tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula
dikatakan deaerator memiliki fungsi untuk menghilangkan buble/balon yang
biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung
sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah
selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses
pemanasan oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak dearator berada di
lantai atas (tetapi bukan yang paling atas).

5. 4. Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di
Ground Floor, air langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP
(Pompa air pengisi) menuju Boiler atau tempat “memasak” air. Bisa
dibayangkan Boiler ini seperti drum, tetapi drum berukuran raksasa.
Air yang dipompakan ini adalah air yang bertekanan tinggi, karena itu
syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan tinggi. Karena itulah
konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan BFP
berada di lantai dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian
membuat air menjadi bertekanan tinggi.
5. Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, lagi-lagi air mengalami
beberapa proses pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater).
Setelah itu barulah air masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.

6. 6. Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap.
Proses ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara
sebagai bahan dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan
(Force Draft Fan) dan pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.
7. Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar
PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas
atau istilahnya dual firing dan batubara.
8. Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan
mengambil udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam
perjalananya menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air heater
(pemanas udara) agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.

7. 8. Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai
berubah wujud menjadi uap.
Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar
turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih
mengandung kadar air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin,
karena dengan putaran hingga 3000 rpm, setitik air sanggup untuk
membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.
9. Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di
keringkan di super heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi
uap kering. Uap kering ini yang digunakan untuk memutar turbin.

8. 10. Ketika Turbin berhasil berputar maka secara otomastis generator
akan berputar, karena antara turbin dan generator berada pada
satu poros. Generator inilah yang menghasilkan energi listrik.
11. Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran
generator menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut.
Beda potensial inilah cikal bakal energi listrik.
12. Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya
dan kemudian disalurkan melalui saluran transmisi PLN.
13. Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun
kembali ke lantai dasar. Uap tersebut mengalami proses
kondensasi didalam kondensor sehingga pada akhirnya berubah
wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell.

9. PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas)
Gas Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada pusat listrik tenaga gas (PLTG)
akan menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya
menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa
berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam).
Kelebihan : (a). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi
pembakaran dan prosesnya. (b). lokasi bisa dimana saja (pantai sampai
pegunungan) dengan kapasitas bisa disesuaikan (bagi yang bahan bakar BBM),
Kekurangan : menggunakan sumber daya alam terbatas/tak terbaharukan/fosil
(bagi yang bahan bakar BBM), sedangkan yang bahan bakar gas alam terbatas
lokasi sumber gas.

10. Prinsip kerja
Prinsip kerja PLTG adalah sebagai berikut, mula-mula udara
dimasukkan dalam kompresor dengan melalui air filter/penyaring
udara agar partikel debu tidak ikut masuk dalam kompresor
tersebut. Pada kompresor tekanan udara dinaikkan lalu dialirkan
ke ruang bakar untuk dibakar bersama bahan bakar.

11. Di sini, penggunaan bahan bakar menentukan apakah bisa langsung dibakar
dengan udara atau tidak. Jika menggunakan BBG, gas bisa langsung dicampur
dengan udara untuk dibakar. Tapi jika menggunakan BBM, harus dilakukan proses
pengabutan dahulu pada burner baru dicampur udara dan dibakar. Pembakaran
bahan bakar dan udara ini akan menghasilkan gas bersuhu dan bertekanan tinggi
yang berenergi (enthalpy). Gas ini lalu disemprotkan ke turbin, hingga enthalpy
gas diubah oleh turbin menjadi energi gerak yang memutar generator untuk
menghasilkan listrik.
Setelah melalui turbin sisa gas panas tersebut dibuang melalui cerobong/stack.
Karena gas yang disemprotkan ke turbin bersuhu tinggi, maka pada saat yang
sama dilakukan pendinginan turbin dengan udara pendingin dari lubang pada
turbin. Untuk mencegah korosi turbin akibat gas bersuhu tinggi ini, maka bahan
bakar yang digunakan tidak boleh mengandung logam Potasium, Vanadium dan
Sodium yang melampaui 1 part per mill (ppm).

13. PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel).
Diesel Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) berbahan bakar BBM (solar), biasanya
digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil,
terutama untuk daerah baru yang terpencil atau untuk listrik pedesaan. Di dalam
perkembangannya PLTD dapat juga menggunakan bahan bakar gas (BBG).
Kelebihan : (a). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi
pembakaran dan prosesnya. (b). lokasi bisa dimana saja (pantai sampai
pegunungan) dengan kapasitas bisa disesuaikan, malahan di desa
terpencil dengan pengguna sedikit,
Kekurangan : menggunakan sumber daya alam terbatas/tak
terbaharukan/fosil

14. Prinsip kerja
Mesin diesel ini menggunakan ruang bakar dimana ledakan pada ruang bakar
tersebut menggerak torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah
menjadi energi putar.
Energi putar ini digunakan untuk memutar generator yang merubahnya
menjadi energi listrik. Untuk meningkatkan efisiensi udara yang dicampur
dengan bahan bakar dinaikkan tekanan dan temperaturnya dahulu pada turbo
charger. turbo charger ini digerakkan oleh gas buang hasil pembakaran dari
ruang bakar. Mesin diesel terdiri dari 2 macam mesin, yaitu mesin diesel 2
langkah dan 4 langkah. Perbedaannya terletak pada langkah penghasil tenaga
dalam putaran toraknya. Pada mesin 2 langkah, tenaga akan dihasilkan pada
tiap 2 langkah atau 1 kali putaran. Sedang pada mesin 4 langkah, tenaga akan
dihasilkan pada tiap 4 langkah atau 2 putaran. Seharusnya mesin 2 langkah
dapat menghasilkan daya 2 kali lebih besar dari mesin 4 langkah, namun
karena proses pembilasan ruang bakar silindernya tidak sesempurna mesin 4
langkah, tenaga yang dihasilkan hanya sampai 1,8 kalinya saja. Selain kedua
jenis mesin di atas, mesin diesel yang digunakan di PLTD ada yang berputaran
tinggi (high speed) dengan bentuk yang lebih kompak atau berputaran rendah
(low speed) dengan bentuk yang lebih besar.

16. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Prinsip kerja PLTN, pada dasarnya sama dengan pembangkit listrik
konvensional, yaitu ; air diuapkan di dalam suatu ketel melalui pembakaran.
Uap yang dihasilkan dialirkan ke turbin yang akan bergerak apabila ada
tekanan uap. Perputaran turbin digunakan untuk menggerakkan generator,
sehingga menghasilkan tenaga listrik. Perbedaannya pada pembangkit listrik
konvensional bahan bakar untuk menghasilkan panas menggunakan bahan
bakar fosil seperti ; batubara, minyak dan gas. Dampak dari pembakaran
bahan bakar fosil ini, akan mengeluarkan karbon dioksida (CO2), sulfur
dioksida (SO2) dan nitrogen oksida (Nox), serta debu yang mengandung
logam berat. Sisa pembakaran tersebut akan ter-emisikan ke udara dan
berpotensi mencemari lingkungan hidup, yang bisa menimbulkan hujan
asam dan peningkatan suhu global.

17. Sedangkan pada PLTN panas yang digunakan untuk menghasilkan uap
yang sama, dihasilkan dari reaksi pembelahan inti bahan fisil (uranium)
dalam reactor nuklir. Sebagai pemindah panas biasa digunakan air
yang disirkulasikan secara terus menerus selama PLTN beroperasi.
Proses pembangkit yang menggunakan bahan bakar uranium ini tidak
melepaskan partikel seperti CO2, SO2, atau NOx, juga tidak
mengeluarkan asap atau debu yang mengandung logam berat yang
dilepas ke lingkungan. Oleh karena itu PLTN merupakan pembangkit
listrik yang ramah lingkungan. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari
pengoperasian PLTN, adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk
padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi
PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.

18. Keselamatan terpasang : Keselamatan terpasang dirancang
berdasarkan sifat-sifat alamiah air dan uranium. Bila suhu dalam teras
reaktor naik, jumlah neutron yang tidak tertangkap maupun yang tidak
mengalami proses perlambatan akan bertambah, sehingga reaksi
pembelahan berkurang. Akibatnya panas yang dihasilkan juga
berkurang. Sifat ini akan menjamin bahwa teras reactor tidak akan rusak
walaupun system kendali gagal beroperasi.

19. Penghalang ganda : PLTN mempunyai sistim pengamanan yang ketat dan
berlapis-lapis, sehingga kemungkinan terjadi kecelakaan maupun akibat yang
ditimbulkan sangat kecil. Sebagai contoh, zat radioaktif yang dihasilkan selama
reaksi pembelahan inti uranium sebagian besar (> 99 %) akan tetap tersimpan di
dalam matriks bahan bakar, yang berfungsi sebagai penghalang pertama. Selama
operasi maupun jika terjadi kecelakaan, selongsong bahan bakar, akan berperan
sebagai penghalang kedua untuk mencegah terlepasnya zat radioaktif tersebut
keluar kelongsong. Kalau zat radioaktif masih dapat keluar dari dalam kelongsong,
masih ada penghalang ketiga yaitu sistim pendingin. Lepas dari sistim pendingin,
masih ada penghalang keempat berupa bejana tekan terbuat dari baja dengan
tebal + 20 cm. Penghalang kelima adalah perisai beton dengan tebal 1,5 - 2 m.
Bila saja zat radioaktif itu masih ada yang lolos dari perisai beton, masih ada
penghalang keenam, yaitu sistim pengungkung yang terdiri dari pelat baja setebal
+ 7 cm dan beton setebal 1,5 - 2 m yang kedap udara.

20. Pertahanan berlapis : Disain keselamatan suatu PLTN menganut falsafah
pertahanan berlapis (defence in depth). Pertahanan berlapis ini meliputi :
Lapisan keselamatan pertama , PLTN dirancang, dibangun dan dioperasikan
sesuai dengan ketentuan yang sangat ketat, mutu yang tinggi dan teknologi
mutakhir. Lapis keselamatan kedua PLTN dilengkapi dengan sistim
pengamanan/keselamatan yang digunakan untuk mencegah dan mengatasi
akibat-akibat dari kecelakaan yang mungkin dapat terjadi selama umur PLTN.
Keselamatan ketiga , PLTN dilengkapi dengan sistim pengamanan tambahan,
yang dapat diandalkan untuk dapat mengatasi kecelakaan hipotesis, atau
kecelakaan terparah yang diperkirakan dapat terjadi pada suatu PLTN. Namun
kecelakaan tersebut kemungkinannya tidak akan pernah terjadi selama umur
PLTN.

21. Limbah Radioaktif : Selama operasi PLTN, pencemaran yang disebabkan
oleh zat radioaktif terhadap lingkungan dapat dikatakan tidak ada. Air
laut atau sungai yang dipergunakan untuk membawa panas dari
kondensor sama sekali tidak mengandung zat radioaktif, karena tidak
bercampur dengan air pendingin yang bersirkulasi di dalam reactor.
Sedangkan gas radioaktif yang dapat keluar dari sistim reactor tetap
terkungkung di dalam sistim pengungkung PLTN dan sudah melalui
sistim ventilasi dengan filter yang berlapis-lapis. Gas yang dilepas
melalui cerobong aktivitasnya sangat kecil (sekitar 2 milicurie/tahun)
sehingga tidak menimbulkan dampak terhadap lingkungan.