Teknologi Termoelektrik

        Pada tahun 2020 mendatang diperkirakan kebutuhan energi akan bertambah sekitar 40 persen dari kebutuhan saat ini. Teknologi termoelektrik merupakan sumber alternatif utama dalam menjawab kebutuhan energi tersebut. Di samping relatif lebih ramah lingkungan, teknologi ini sangat efisien, tahan lama, dan juga mampu menghasilkan energi dalam skala besar maupun kecil. Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya, dari listrik menghasilkan dingin (pendingin termoelektrik). Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai.

             Kerja pendingin termoelektrik pun tidak jauh berbeda. Jika material termoelektrik dialiri listrik, panas yang ada di sekitarnya akan terserap. Dengan demikian, untuk mendinginkan udara, tidak diperlukan kompresor pendingin seperti halnya di mesin-mesin pendingin konvensional. Voyager I dan II adalah contoh pesawat ruang angkasa yang memanfaatkan teknologi termoelektrik. Voyager yang diterbangkan NASA tahun 1977 ini dirancang khusus untuk terbang menjauhi Tata Surya sehingga solar cell tidak dapat dipergunakan.

Dalam menempuh perjalanan yang tak terbatas itu diperlukan pula energi yang besar dan stabil untuk mengirimkan data ke Bumi. Untuk itulah Voyager menggunakan teknologi termoelektrik dengan plutonium-238 sebagai sumber panasnya (Radioisotop Thermoelectric Generators-RTGs). Sistem ini mampu membangkitkan listrik sebesar 400 W, serta secara kontinu dan tanpa perawatan apa pun, Voyager tetap dapat mengirimkan data walau sudah terbang selama 30 tahun. Keberhasilan ini memberikan peluang yang luas dalam aplikasi lainnya. Salah satunya adalah yang dikerjakan Nissan, dengan memanfaatkan panas dari mesin mobil.

Seperti kita ketahui, dari 100 persen bahan bakar yang dipakai, hanya sekitar 30 persen yang dipergunakan untuk menggerakkan mobil. Sebagian besar energi terbuang dalam bentuk panas di radiator dan gas buangan. Di antara kedua panas tersebut, gas buangan memiliki perbedaan panas lebih tinggi, yakni sekitar 300-700 derajat Celsius sehingga lebih baik untuk dikonversikan menjadi energi penggerak mobil. Dengan memanfaatkan gas buangan ini, mobil-mobil produksi Nissan mampu menghemat bahan bakar sebesar 10 persen.

Contoh menarik lainnya adalah yang dilakukan oleh Seiko Co Ltd. Seiko memasarkan jam termoelektrik sejak tahun 1998 dengan nama Seiko Thermic.

           Jam tangan ini memanfaatkan perbedaan suhu tubuh dan suhu sekitarnya. Bahan yang digunakan, bismut-tellurium, mampu menghasilkan listrik sebesar 0,2 mV/ oC. Jika 1.000 buah material tersebut dipasang seri, tentu akan menghasilkan tegangan listrik 0,2 V dalam setiap perbedaan 1 oC. Untuk itu, Seiko membuat unit pembangkit listrik, terdiri atas 10 buah modul termoelektrik yang masing-masing berisi 100 kawat mikro. Dari setiap unit inilah dihasilkan energi listrik sebesar 0,15 V untuk mengisi baterai litium pada jam tersebut.

Aplikasi dalam pendingin termoelektrik lebih luas lagi. Pendingin wine di hotel Jepang sudah banyak yang mempergunakan teknologi ini. Pendingin termoelektrik dapat diletakkan dengan leluasa di bawah tempat tidur karena tidak menimbulkan suara dan getaran. Mitsubishi saat ini juga sudah memproduksi kulkas termoelektrik yang mampu menghemat energi 20 persen dibandingkan dengan kulkas biasa. Dalam dunia komputer, termoelektrik dipergunakan untuk mendinginkan CPU komputer.

Toshiba mengembangkan sebuah alat yang dapat mendinginkan sumber panas itu sendiri. panas yang dihasilkan dari sumber panas dalam komputer digunakan untuk membangkitkan listrik, kemudian listrik itu dipergunakan untuk memutar kipas yang diarahkan ke sumber panas. Perangkat ini mampu menurunkan panas sekitar 32 oC. Jika alat ini ditambahkan dengan alat pengontrol, tentu bisa dikontrol pula suhu yang ingin dicapai oleh sumber panas tersebut, tanpa menggunakan energi dari luar, baik untuk pendinginnya ataupun untuk penghasil listriknya.

Sejarah penemuan energi termoelektrik

          Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck.

Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.

Setelah itu, perkembangan termoelektrik tidak diketahui dengan jelas sampai kemudian dilanjutkan oleh WW Coblenz pada tahun 1913 yang menggunakan tembaga dan constantan (campuran nikel dan tembaga). Dengan efisiensi konversi sebesar 0,008 persen, sistem yang dibuatnya itu berhasil membangkitkan listrik sebesar 0,6 mW.

AF Ioffe melanjutkan lagi dengan bahan-bahan semikonduktor dari golongan II-V, IV-VI, V-VI yang saat itu mulai berkembang. Hasilnya cukup mengejutkan, di mana efisiensinya meningkat menjadi 4 persen. Ioffe melakukan satu lompatan besar di mana ia berhasil menyempurnakan teori yang berhubungan dengan material termoelektrik. Teori itu dibukukan tahun 1956 yang kemudian menjadi rujukan para peneliti hingga saat ini.

Penelitian termoelektrik muncul kembali tahun 1990-an setelah sempat menghilang hampir lima dasawarsa karena efisiensi konversi yang tidak bertambah. Setidaknya ada tiga alasan yang mendukung kemunculan tersebut.

Pertama, ada harapan besar ditemukannya material termoelektrik dengan efisiensi yang tinggi, yaitu sejak ditemukannya material superkonduktor High-Tc pada awal tahun 1986 dari bahan yang selama ini tidak diduga (ceramic material). Kedua, sejak awal 1980-an, teknologi material berkembang pesat dengan kemampuan menyusun material tersebut dalam level nano. Teknologi analisis dengan XPS, UPS, STM juga memudahkan analisis struktur material. Ketiga, pada awal tahun 1990, tuntutan dunia tentang teknologi yang ramah lingkungan sangat besar. Ini memberikan imbas kepada teknologi termoelektrik sebagai sumber energi alternatif.

Pengembangan energi termoelektrik

          Banyak aplikasi lain penggunaan energi termoelektrik yang sedang dikembangkan saat ini, seperti pemanfaatan perbedaan panas di dasar laut dan darat, atau pemanfaatan panas bumi. Kesulitan terbesar dalam pengembangan energi ini adalah mencari material termoelektrik yang memiliki efisiensi konversi energi yang tinggi. Parameter material termoelektrik dilihat dari besar figure of merit suatu material. Idealnya, material termoelektrik memiliki konduktivitas listrik tinggi dan konduktivitas panas yang rendah. Namun kenyataannya sangat sulit mendapatkan material seperti ini, karena umumnya jika konduktivitas listrik suatu material tinggi, konduktivitas panasnya pun akan tinggi.

             Material yang banyak digunakan saat ini adalah Bi 2 Te 3, PbTe, dan SiGe. Saat ini Bi2 Te3 memiliki figure of merit tertinggi. Namun, karena terurai dan teroksidasi pada suhu di atas 500 oC, pemakaiannya masih terbatas. Rendahnya figure of merit ini menyebabkan rendahnya efisiensi konversi yang dihasilkan, di mana saat ini efisiensinya masih berkisar di bawah 10 persen. Nilai ini masih berkurang sampai 5 persen setelah menjadi sebuah sistem pembangkit listrik. Masih cukup jauh terus berkembang, apalagi setelah Yamaha Co Ltd berhasil menaikkan figure of merit sebesar 40 persen dari yang ada selama ini.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin di Indonesia

Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Secara sederhana sketsa kincir angin adalah sebagai berikut :

http://www.kincirangin.info/plta-gbr.php
Indonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya aIndonesia, negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah. Sungguh ironis, disaat Indonesia menjadi tuan rumah konfrensi dunia mengenai pemanasan global di Nusa Dua, Bali pada akhir tahun 2007, pemerintah justru akan membangun pembangkit listrik berbahan bakar batubara yang merupakan penyebab nomor 1 pemanasan global.
Syarat – syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut.

Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang paling berkembang saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energy Association), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93.85 GigaWatts, menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin. Diharapkan pada tahun 2010 total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara glogal

mencapai 170 GigaWatt.

Di tengah potensi angin melimpah di kawasan pesisir Indonesia, total kapasitas terpasang dalam sistem konversi energi angin saat ini kurang dari 800 kilowatt. Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.

Indrawan said, April 7, 2008 @ 4:13 am PLTB (pembangkit listrik tenaga bayu) saat ini cukup menjadi primadona di dunia barat dikarenakan potensi angin yang mereka miliki (daerah sub tropis) sangat besar. Berangsur-angsur tapi pasti, PLTN mulai diganti dengan penggunaan PLTB ataupun pembangkit renewable lainnya. Perlu diingat di lokasi-lokasi tersebut size kapasitas PLTB mereka sudah besar – besar (Min 1 MW). PLTB ukuran kecil seperti di Nusa penida dengan kapasitas 80 kW sangat teramat jarang sekarang ini. Untuk di Indonesia, dengan iklim tropisnya mungkin akan cukup sulit untuk menemukan daerah dengan potensi angin (distribusi anginnya)yang konstan/baik. Ada beberapa daerah di Indonesia yang katanya memiliki kecepatan angin cukup tinggi (gust wind) berdasarkan survei yang dilakukan selama 3 bulan, tapi hal ini tidak berguna bagi PLTB bila kecepatan angin itu hanya cuma bertahan beberapa menit/detik saja dan kemudian hilang. Perlu adanya survei/studi berkesinambungan yang memerlukan data selama minimal satu tahun untuk mevalidasi potensi angin didaerah tersebut. Rata-rata PLTB yang dijual di pasaran untuk kapasitas kecil (kurang dari 100 kW), cut in dan cut out mereka adalah 3 dan 25 m/s dengan kecepatan optimumnya adalah 12 m/s. Didunia saat ini banyak ditemukan PLTB stand alone yang beredar dipasaran (utk ukuran 10 kW). Penggunanya adalah daerah-daerah terpencil yang tidak tersentuh oleh ataupun terlalu mahal untuk dihubungkan oleh grid. Kebanyakan dari mereka tidak pure hanya menggunakan PLTB tapi juga menggunakan PV. Selain karena disebabkan kebutuhan listrik yang cukup besar juga disertai dengan diversikasi energi apabila tiba-tiba tidak terdapat angin yang cukup. Untuk memenuhi kebutuhan listrik di Indonesia saat ini untuk daerah-daerah terpecil seperti di kepulauan-kepulauan, diperlukan hybrid system antara potensi renewable energy yang ada dilokasi (seperti PLTB-PV-baterai, PV-PLTMH-Fuel Cell, dll). Akan tetapi perlu menjadi catatan, semua teknologi untuk penggunaan energi-energi tersebut masih cukup mahal bila dilihat dari kelayakan ekonominya terutama FC dan PV. Sekedar untuk info apabila ada yang tertarik untuk mengembangkan potensi renewable energy didaerahnya, anda bisa menggunakan standar IEC 62257 sebagai guidelines anda. Semoga info ini dapat membantu pengembangan renewable energy di Indonesia. Apabila ada kata-kata yang salah, saya mohon maaf dan tolong dikoreksi.

Sistem Tenaga Listrik

Secara blok diagram sistem tenaga listrik dapat digambarkan seperti bagan berikut ini.

1. Prinsip Kerja

dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan dari gardu induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi. Ada pula pelanggan yang mendapat pelayanan langsung dari saluran transmisi biasanya pelanggan ini membutuhkan tegangan yang besar dan daya yang besar pula

Dalam pembangunan pembangkit tenaga listrik, secara umum ada beberapa pertimbangan dan tahapan yang harus diperhatikan, yaitu :

1. Studi analisa mengenai dampak lingkungan (amdal). Di sini dianalisa dan diperhitungkan mengenai berbagai dampak yang mungkin akan timbul pada saat pembangunannya dan pada saat pembangkit tenaga listrik tersebut dioperasikan.
2. Memperhitungkan dan memprekdisikan tersedianya sumber daya penggerak (air, panas bumi dan bahan bakar), sehingga benar-benar feasible untuk penggunaan dalam jangka waktu yang lama dan bisa mendukung kontinyuitas operasional pembangkit tersebut.
3. Tersedianya lahan beserta prasarana dan sarananya, baik untuk pembangkit tenaga listrik itu sendiri maupun untuk penyalurannya, karena hal ini merupakan satu kesatuan untuk melayani beban.
4. Pertimbangan dari segi pemakaian pembangkit tenaga listrik tersebut, apakah untuk melayani dan menanggung beban puncak, beban yang besar, beban yang kecil atau sedang, beban yang bersifat fluktuatif atau hanya untuk stand by saja.
5. Biaya pembangunannya harus ekonomis dan diupayakan memakan waktu sesingkat mungkin. Selain itu juga harus dipertimbangkan dari segi operasionalnya tidak boleh terlalu mahal.
6. Pertimbangan dari segi kemudahan dalam pengoperasian, keandalan yang tinggi, mudah dalam pemeliharaan dan umur operasional (life time) pembangkit tenaga listrik tersebut harus panjang.
7. Harus dipertimbangkan kemungkinan bertambahnya beban, karena hal ini akan berkaitan dengan kemungkinan perluasan pembangkit dan penambahan beban terpasang pada pembangkit.
8. Berbagai pertimbangan sosial, teknis dan lain sebagainya yang mungkin akan menghambat dalam pelaksanaan pembanguna serta pada pembangkit tenaga listrik tersebut beroperasi. Dari berbagai pertimbangan tersebut, ada satu hal yang dijadikan pedoman dan filosofi dalam membangun pembangkit tenaga listrik yaitu pembangunan paling murah dan investasi paling sedikit (least cost generation and least invesment).

2. Prinsip Kerja

     Seperti telah diterangkan sebelumnya bahwa prinsip dasar pembangkitan tenaga listrik terdapat pada pengubahan energi mekanik ke dalam energi listrik. Gambar 2 berikut ini memperlihatan bagan sistem pembangkitan, yang terdiri dari berbagai jenis pembangkitan

Masing-masing jenis pembangkit tenaga listrik mempunyai prinsip kerja yang berbeda-beda, sesuai dengan penggerak mulanya (prime mover). Satu hal yang sama dari beberapa jenis pembangkit tenaga listrik tersebut yaitu semuanya samasama berfungsi merubah energi mekanik menjadi energi listrik, dengan cara mengubah potensi energi mekanik dari air, uap, gas, panas bumi, nuklir, kombinasi gas dan uap, menggerakkan atau memutar turbin yang porosnya dikopel dengan generator selanjutnya dengan sistem pengaturannya generator tersebut akan menghasilkan daya listrik. Khusus untuk pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD), prinsip kerjanya berbeda dengan pembangkit listrik lainnya. Sebenarnya energi penggerak PLTD ini adalah bahan bakar minyak karena bahan bakar merupakan bagian yang tak terpisahkan dari mesin diesel tersebut, maka disebut juga pembangkit tenaga diesel. Diesel ini merupakan satu unit lengkap yang langsung menggerakkan generator dan menghasilkan energi lsitrik.

1. Jenis Pembangkit Tenaga Listrik

Secara umum pembangkit tenaga listrik dikelompokkan menjadi dua bagian besar yaitu : pembangkit listrik thermis dan pembangkit listrik non thermis.

Pembangkit listrik thermis mengubah energi panas menjadi energi listrik, panas disini bisa dihasilkan oleh panas bumi, minyak, uap dan yang lainnya. Hal ini dikatakan bahwa pembangkit thermis yang dihasilkan dari panas bumi mempunyai penggerak mula panas bumi biasanya disebut pembangkit panas bumi. Sedangkan pembangkit non thermis penggerak mulanya bukan dari panas, seperti pada pembangkit thermis penggerak mula inilah yang menentukan nama/jenis pembangkit tenaga listrik tersebut misalnya apabila penggerak mulanya berupa air maka air inilah yang menentukan jenis pembangkit tenaga non thermis tersebut biasanya disederhanakan sebutannya menjadi pembangkit tenaga air (PLTA), dan lain sebagainya.

Dari dua bagian besar ini dapat dikelompokkan menjdi beberapa jenis yaitu :

A. Pembangkit Listrik Thermis :

1). Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP).

2). Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).

3). Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).

4). Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG).

5). Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU).

6). Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).

B. Pembangkit Listrik Non Thermis :

1). Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).

2). Pembangkit Listrik Tenaga Angin.(PLTAngin)

3). Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Selain beberapa jenis yang disebutkan di atas, masih terdapat jenis pembangkit tenaga listrik yang lain, misalnya pembangkit listrik yang digerakkan oleh tenaga surya, energi gelombang laut dan energi angin, saat ini masih dikembangkan secara terbatas di Indonesia. Sedangkan dari delapan jenis yang disebutkan di atas, tujuh jenis telah terpasang di Indonesia. Satu jenis pembangkit tenaga listrik, yaitu PLTN, sampai saat ini masih dalam tahap perencanaan pembangunan dan direncanakan akan dibangun di lereng Gunung Muria Jawa Tengah. Namun sampai saat ini banyak ditemui hambatan non teknis di lapangan, yaitu banyak dari masyarakat di sekitar lokasi tersebut menyatakan keberatan. Mereka mengkawatirkan timbulnya radiasi pada saat pembangkit tenaga listrik tersebut beroperasi, misalnya dengan timbulnya kebocoran pada instalasi nuklirnya seperti yang terjadi di Uni Soviet.

Masing-masing jenis pembangkit tenaga listrik mempunyai prinsip kerja yang berbeda-beda, sesuai dengan penggerak mulanya (prime mover). Satu hal yang sama dari beberapa jenis pembangkit tenaga listrik tersebut yaitu semuanya samasama berfungsi merubah energi mekanik menjadi energi listrik, dengan cara mengubah potensi energi mekanik dari air, uap, gas, panas bumi, nuklir, kombinasi gas dan uap, menggerakkan atau memutar turbin yang porosnya dikopel dengan generator selanjutnya dengan sistem pengaturannya generator tersebut akan menghasilkan daya listrik. Khusus untuk pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD), prinsip kerjanya berbeda dengan pembangkit listrik lainnya. Sebenarnya energi penggerak PLTD ini adalah bahan bakar minyak karena bahan bakar merupakan bagian yang tak terpisahkan dari mesin diesel tersebut, maka disebut juga pembangkit tenaga diesel. Diesel ini merupakan satu unit lengkap yang langsung menggerakkan generator dan menghasilkan energi lsitrik.

1. Jenis Pembangkit Tenaga Listrik

Secara umum pembangkit tenaga listrik dikelompokkan menjadi dua bagian besar yaitu : pembangkit listrik thermis dan pembangkit listrik non thermis.

Pembangkit listrik thermis mengubah energi panas menjadi energi listrik, panas disini bisa dihasilkan oleh panas bumi, minyak, uap dan yang lainnya. Hal ini dikatakan bahwa pembangkit thermis yang dihasilkan dari panas bumi mempunyai penggerak mula panas bumi biasanya disebut pembangkit panas bumi. Sedangkan pembangkit non thermis penggerak mulanya bukan dari panas, seperti pada pembangkit thermis penggerak mula inilah yang menentukan nama/jenis pembangkit tenaga listrik tersebut misalnya apabila penggerak mulanya berupa air maka air inilah yang menentukan jenis pembangkit tenaga non thermis tersebut biasanya disederhanakan sebutannya menjadi pembangkit tenaga air (PLTA), dan lain sebagainya.

Dari dua bagian besar ini dapat dikelompokkan menjdi beberapa jenis yaitu :

A. Pembangkit Listrik Thermis :

1). Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP).

2). Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).

3). Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).

4). Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG).

5). Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU).

6). Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).

B. Pembangkit Listrik Non Thermis :

1). Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).

2). Pembangkit Listrik Tenaga Angin.(PLTAngin)

3). Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Selain beberapa jenis yang disebutkan di atas, masih terdapat jenis pembangkit tenaga listrik yang lain, misalnya pembangkit listrik yang digerakkan oleh tenaga surya, energi gelombang laut dan energi angin, saat ini masih dikembangkan secara terbatas di Indonesia. Sedangkan dari delapan jenis yang disebutkan di atas, tujuh jenis telah terpasang di Indonesia. Satu jenis pembangkit tenaga listrik, yaitu PLTN, sampai saat ini masih dalam tahap perencanaan pembangunan dan direncanakan akan dibangun di lereng Gunung Muria Jawa Tengah. Namun sampai saat ini banyak ditemui hambatan non teknis di lapangan, yaitu banyak dari masyarakat di sekitar lokasi tersebut menyatakan keberatan. Mereka mengkawatirkan timbulnya radiasi pada saat pembangkit tenaga listrik tersebut beroperasi, misalnya dengan timbulnya kebocoran pada instalasi nuklirnya seperti yang terjadi di Uni Soviet.

Bahan instalasi listrik

BAHAN – BAHAN DALAM INSTALASI LISTRIK

Pengertian bahan

Bahan secara sederhana dapat diartikan sesuatu zat yang dapat berubah menjadi sesuatu atau barang lain. Menurut kondisinya bahan dibagi menjadi tiga bagian yaitu :

1. Bahan mentah

2. Bahan setengah jadi

3. Bahan jadi

Menurut sifat kelistrikan bahan bahan dibagi menjadi tiga bagian yaitu :

1. Bahan penghantar ( konduktor )

2. Bahan isolator

3. Bahan semikonduktor

Menurut sifat kemagnetan terdiri dari :

1. Magnet permanen

2. Mangnet remanen (sementara)

3. Bahan non magnetis

4. Paramagnetis

Dalam materi instalasi listrik akan dijelaskan beberapa bahan pendukung diantaranya :

1. Penghantar / kabel

Kawat penghantar digunakan untuk menghubungkan sumber tegangan dengan beban. Kawat penghantar yang baik umumnya terbuat dari logam. Dalam instalasi listrik ada berbagai macam jenis kabel yang digunakan sesuai dengan kebutuhan daya dari kegunaannya. Macam – macam kabel tersebut diantaranya :

a. Kabel NYA

Digunakan dalam instalasi rumah dan system tenaga. Dalam instalasi rumah digunakan kabel NYAdengan ukuran 1,5 mm² dan 2,5 mm². Syarat penandaan dari kabel NYA :

Huruf kode	Komponen
N	Kabel jenis standart dengan penghantar tembaga
Y	Isolator PVC
A	Kawat berisolasi
Re	Penghantar pada bulat
Rm	Penghantar bulat berkawat banyak

NYA : berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC, untuk instalasi luar/kabel udara. Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan hitam. Kabel tipe ini umum dipergunakan di perumahan karena harganya yang relatif murah. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus.

Agar aman memakai kabel tipe ini, kabel harus dipasang dalam pipa/conduit jenis PVC atau saluran tertutup. Sehingga tidak mudah menjadi sasaran gigitan tikus, dan apabila ada isolasi yang terkelupas tidak tersentuh langsung oleh orang

b. Kabel NYM

Digunakan untuk kabel instalasi listrik rumah atau gedung dan system tenaga. Kabel NYM berinti lebih dari 1

Huruf kode	Komponen
N	Kabel jenis standart dengan penghantar tembaga
Y	Isolator PVC
M	Berselubung PVC
Re	Penghantar pada bulat
Rm	Penghantar bulat berkawat banyak

NYM : memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna putih atau abu-abu), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYM memiliki lapisan isolasi dua lapis, sehingga tingkat keamanannya lebih baik dari kabel NYA (harganya lebih mahal dari NYA). Kabel ini dapat dipergunakan dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak boleh ditanam.

        c. Kabel NYY

Memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna hitam), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYY dieprgunakan untuk instalasi tertanam (kabel tanah), dan memiliki lapisan isolasi yang lebih kuat dari kabel NYM (harganya lebih mahal dari NYM). Kabel NYY memiliki isolasi yang terbuat dari bahan yang tidak disukai tikus.

        d. Tanda kabel / warna

Merah / Kuning / Hitam = Fasa R, Fasa S, Fasa T

Belang hijau kuning = Ground

Biru = Netral

2. Macam – macam saklar

Saklar merupakan alat untuk menghubungkan dan memutuskan hubungan listrik. Saklar banyak macam dan jenisnya, misalnya untuk kebutuhan instalasi penerangan, instalasi tenaga dan banyak lagi jenisnya, yang sering kita jumpai pada kehidupan sehari – hari dirumah maupun dimana saja. Ada saklar yang dipasang dalam tembok (inbow) dan diluar tembok (out bow)

Untuk instalasi penerangan umumnya digunakan saklar untuk menyalakan dan mematikan lampu. Saklar menurut fungsinya dibedakan menjadi :

a. Saklar kutub satu

b. Saklar kutub ganda

c. Saklar kutub tiga

d. Saklar kelompok

e. Saklar seri

f. Saklar tukar

g. Saklar silang

3. Macam – macam fitting

a. Fiting langit-langit

Bisanya digunakan untuk pemasangan lampu yang menggunakan roset yang menempel pada langit-langit(eternity/lainnya).

b. Fiting gantung

Pemasangannya biasanya digabungkan pada fiting langit-langit. Pada bigian atas fiting ini terdapat cicin yang dipakai untuk mengikatkan tali penarik hingga kedudukannya menjadi kuat.

c. Stop Kontak

Pemasangan biasanya pada tempat-tempat lembab yang kemungkinan terjadipercikan air. Contohnya kamar mandi, kolam dan sebagainya

4. Pipa

Merupakan tempat untuk mendapatkan sumber tegangan. Tegangan ini diperoleh dari hantaran fasa dan nol yang dihubungkan dengan kontak-kontak stopkontak. Stop kontak dipasang untuk memudahkan mendapatkan tegangan yang diperlukan bagi peralatan listrik yang dapat dipindahkan.

5. Stop Kontak

Didalam instalasi listrik banyak sekali dipakai pipa. Pipa digunakan sebagai pelindung kabel atau hantaran darigangguan. Dengan pipa pemasangan hantaran atau kabel lebih rapi. Pipa yang digunakan biasanya jenis pipa union atau bisa juga pipa PVC dengan ukuran 5/8 dlm.

6. Klem

Adalah suatu bahan yang dipakai untuk menahan pipa agar dapat dipasang pada dinding atau langit-langit. Klem ini dibuatdari pelat besi atau plastic dengan ukuran disesuaikan dengan ukuran pipa. jarak pemasangan klem satu dengan lainny maksimal 80 cm.

7. Kotak Sambung

Pada saat penyambung kabel pada titik percabangan harus menggunakan kotak sambung. Menurut ketentuan peraturan instalasi yang diijinkan tidak boleh dalam pipa terdapat sambungan,karena dikwatirkan kawat putus dalam pipa.

Macam-macam kotak sambung:

a. Kotak sambung cabang dua

Digunakan untuk menyambung lurus.

b. Kotak sambung cabang tiga (T-Dos)

Digunakan untuk percabangan-percabangan, misalnya terdapat pemakaian saklar, stop kontak.

c. Kotak sambung cabang empat (Cross Dos)

Pemakaian sama dengan T-Dos hanya percabangan bukan tiga tapi empat.

8. Rol Isolator

Untuk pemasangan kawat hantaran diatas plafon tanpa menggunakan pipa digunakan rol isolator. Jarak antara rol satu dengan yang lain 50 cm dan antar hantaran jaraknya 5 cm. Rol isolator dibuat dari keramik atau plastic dan kekuatannya disesuaikan dengan besar hantaran dan tegangan kerja untuk kepentingan peletakan besar hantaran dan tegangan kerja untuk kepentingan peletakan hantaran pada instalasi penerangan rumah.

9. Kotak Sekring

Kotak sekring merupkan alat yang digunakan membatasi besar arus yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Fungsinya sebagai pengaman. Apbiladialiri arus melebihi ketetapa maka sekring akan putus, sehingga tidak ada arus yang mengalir dalam rangkaian. Ada dua tipe sekring yang terdapat dipasaran yaitu sekring patron lebur dan sekring otomat. Keduanya memiliki fungsi yang sama tapi kerja teknis yang berbeda.

10. MCB (miniature Circuit Breaker)

Fungsi MCB adalah untuk pengaman terhadap beban lebih atau hubung singkat. Bila terjadi arus beban lebih atau hubung pendek MCB memutuskan sirkit dari sumber.

Komponen untuk mengamankan beban lebih adalah bimetal sedangkanuntuk mengamankan arus hubung pendek adalah electromagnet. Bila terjadi hubung singkat atau arus lebih yang besar maka kumparan magnetic R akan memerintahkan kontak jatuh. Tegangan kerja sampai dengan 440 VAC, MCB dipakai sampai 50 A.

11. KWH Meter

Digunakan sebagai pengukur energi listrik. Secara praktisnya KWH meter digunakan untuk mengukur daya terpakai (daya aktif) yang digunakan dalam pemakaian beban listrik dalam jangka waktu tertentu.

Prinsip kerja KWH meter:

Bila arus beban I mengalir melalui Wc akan menyebabkan terjadinya fluksi I. Wp memiliki sejumla lilitan yang besar yang dianggap sebagai reaktansi murni, sehingga arus Ip yang mengalir melalui Wb akan tertinggal fasanya terhadap tegangan beban dengan sudut 90 0dan menyebabkan fluksi magnetis 2, misalnya karena pengaruh momen gerak ini, kepingan lauminium akan berputar dengan kecepatan n. sambil berputar, priringan akan memotong garis-garis fluksi magnet m dari magnet permanen dan akn menyebabkan terjadinya arus-arus putar yang berbanding lurus terhadap n@m2 dalam kepingan aluminium tersebut. Arus –arus putar ini akan pula memotong garis-garis fluksi @m sehingga kepingan akan mengalami momen redaman Td yang berbanding lurus terhadap n@m2. Bila momen-momen tersebut yaitu Td dan Td dalam keadaan seimbang maka berlaku hubungan:

KdVI cos θ = Km nΦm²

atau

n = Kd / Km Φm (V I cos θ)

Dengan Kd dan Km sebagai konstanta. Jadi dari persamaan dapat terlihat bahwa kecepatan putar n, dari kepungan D, adalah berbanding lurus dengan beban VI cos@, sehingga dengna demikian maka jumlah perputaran dari pada kepingan tersebut,untuk suatu jangka waktu tertentu berbanding dengan energy yang akan diukur untuk jangka waktu tersebut.

   Daftar istilah dalam instalasi listrik :

a        . Arus lebih

Setiap arus yang melebihi harga nominalnya (arus kerja yang mendasari perbuatan peralatan tersebut).

b      . Arus gangguan

Arus yang disebabkan oleh kerusakan isolasi.

c        . Arus gangguan tanah

Arus yang mengalir ke tanah

d         . Kemampuan hantar arus

Arus maksimum yang dapat dialirkan dengan kontinu oleh penghantar pada keadaan tertentu tanpa menimbulkan kenaikan suhu melampaui nilai tertentu.

e          . Penghantar nol

Penghantar yang dibumikan dengan tugas rangkap, yaitu sebagai penghantar pengaman dan penghantar netral

Megger Test

TEST INSULASI / INSULATION TEST

Mengapa kita melakukan pengetesan insulation/ megger test ?? Test insulasi dipergunakan untuk mengetahui kondisi konduktor di jaringan. Insulasi yang memadai diperlukan untuk menghindari terjadinya direct contact seperti short circuit atau ground fault. Buruknya insulasi jaringan bisa mengakibatkan terjadinya arus bocor dan bisa membahayakan nyawa seseorang. Dimungkinkan juga akan menimbulkan percikan api yang bisa mengakibatkan kebakaran.

Pengetesan dilakukan dengan pengukuran tingkat kebocoran jaringan line/ phase dngan netral dan line dengan ground. Sebelum melakukan pengetesan terlebih dahulu dilakukan pemutusan hubungan komponen elektronik dan pilot lamp dengan jaringan. Metode pengetesan bisa dilakukan dengan tegangan yang berbeda sesuai dengan kebutuhan. Batas minimum insulasi yang bisa ditolerir untuk pengetesan dengan tegangan 500 VDC adalah 0,5 Meg Ohm sedangkan dengan tegangan 1000 VDC adalah 1 Meg Ohm.

Insulasi menjadi salah satu penyebab utama terbakarnya sebuah motor selain masalah elektrik dan mekanik. Sebuah motor akan mengalami penurunan tingkat insulasi karena usia pakai. Jika insulasi motor telah mencapai antara 10 ~ 1 Meg Ohm maka perlu dilakukan preventive maintenance. Jika insulasi dibawah 1 Meg Ohm berarti motor dalam kondisi kritis.

Rumus Perhitungan Pengukuran Insulation Test

1. Pengukuran tegangan Rendah:

Rumus ≥ 1000. E (minimal)

Contoh :

E =380 V

R _isolasi = 1000 . 380

= 380.000 Ω

= 0.38 M Ω

Bila hasil pengukuran lebih dari 0.38 maka alat tersebut masih bisa dikatakan baik.

2. Pengukuran Tegangan Menengah dan Tinggi :

Mengunakan DC Test

Rumus R _­isolator → Arus bocor

Max = ………… μA

Lihat table name plate alat

Besarnya tahanan tanah sangat penting untuk diketahui sebelum dilakukan pentanahan dalam sistem pengaman dalam instalasi listrik. Untuk mengetahui besar tahanan tanah pada suatu area digunakan alat ukur dengan penampil analog. Hasil pengukuran secara analog sering terjadi kesalahan dalam pembacaan hasil pengukurannya. Untuk mengatasi permasalahan tersebut,maka dirancanglah suatu alat ukur tahanan tanah digital yang memiliki kemudahan dalam pembacaan nilai tahanan yang diukur. Alat ukur ini penampilnya menggunak an digital pada segmen-segmen, sehingga dengan mudah menyimpan data-data yang terukur. Perancangan alat ukur tahanan tanah digital ini menggunakan tiga batang elektroda yang ditanahkan yaitu elektroda E (Earth), elektroda P (Potensial) dan elektroda C (Curren). Tujuan penggunaan tiga batang elektroda tersebut adalah untuk mengetahui sejauh mana tahanan dapat mengalirkan arus listrik. Alat ukur tahanan tanah ini terdiri dari beberapa blok diagram rangkaian, antara lain rangkaian osilator,rangkaian tegangan input, rangkaian arus input, mikrokontroler dan rangkaian penampil. Sebelum hasil pengukuran di tampilkan ke LCD, data diolah dirangkaian mikrokontroler. Keuntungan dengan manggunakan mikrokontuler ini yaitu keluaran dari rangkaian input ini debelum masuk ke LCD bisa diatur. Sehingga, perancangan alat ukur tahanan tanah digital ini dapat mengukur tahanan tanah dengan teliti dan akurat. Hadil pengukuran tahanan tanah juga bergantung pada kondisi tanah itu sendiri. Pengukuran tahanan tanah dilakukan dengan membandingkan alat ukur rakitan dengan alat ukur yang sudah ada dengan merek Kyoritsu Earth Tester Digital. Selisih nilai pengukuran antara alat ukur rakitan dengan alat ukur yang sudah ada adalah sebesar 0,31 ohm.