Mengenal Jenis-Jenis Turbin Pembangkit Listrik

Dalam artikel ini, Kelas Teknisi akan membahas secara komprehensif tentang berbagai jenis turbin yang digunakan dalam pembangkit listrik, mulai dari turbin angin, air, gas, dan turbin uap.

Turbin adalah sebuah mesin yang mengubah energi dari suatu fluida menjadi energi mekanik melalui rotor yang berputar. Fluida ini bisa berupa gas, udara, dan air. 

Ada beberapa jenis turbin, diantaranya turbin angin, turbin air, turbin uap, dan turbin gas. Semua jenis turbin ini memiliki prinsip kerja yang sama, yaitu mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Berikut ini penjelasan dari ke 4 jenis turbin tersebut.

1. Turbin Air

Turbin Air

Turbin air merupakan sebuah mesin yang berputar mengambil energi kinetik dari arus air. Energi kinetik ini kemudian diubah menjadi energi mekanik yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seperti pembangkit listrik, penggerak mesin industri, atau pompa air.

Turbin air adalah alat yang mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik. Energi mekanik yang dihasilkan, kemudian diubah menjadi energi listrik oleh generator. Turbin air dikembangkan pada abad ke-19 dan digunakan secara luas pada pembangkit listrik tenaga air.

Jenis-jenis Turbin Air

Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:

1. Turbin impuls

Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya merubah seluruh energi air (yang terdiri dari energi potensial + tekanan + kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi mekanik.

Turbin impuls terdiri dari dua bagian utama, yaitu runner dan nosel. Nosel berfungsi untuk mengarahkan aliran air dengan kecepatan tinggi ke runner. Runner kemudian akan berputar akibat gaya impuls yang dihasilkan oleh aliran air.

Turbin air pelton merupakan turbin impuls. Dibandingkan dengan turbin Francis, turbin Pelton lebih cocok digunakan untuk air dengan tekanan tinggi. Turbin ini bekerja dengan memanfaatkan energi air yang disemprotkan ke roda turbin dengan menggunakan nozzle.

2. Turbin reaksi

Turbin reaksi adalah turbin air yang cara kerjanya memanfaatkan tekanan dan kecepatan air untuk memutar turbin. Turbin reaksi terdiri dari tiga bagian utama, yaitu stator, rotor, dan runner. Stator berfungsi untuk mengarahkan aliran air ke rotor. Rotor berfungsi untuk mengubah energi kinetik air menjadi energi mekanik. Runner berfungsi untuk meningkatkan efisiensi turbin.

Turbin Francis merupakan turbin reaksi yang ditempatkan antara sumber air tekanan tinggi di inlet dan air bertekanan rendah di outlet. Turbin ini menggunakan sudu pengarah, yang mengalirkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah dalam turbin Francis dapat berupa sudu pengarah statis atau variabel. Penggunaan sudu pengarah yang dapat disesuaikan sudutnya menjadi opsi yang optimal untuk berbagai kondisi aliran air.

Cara Kerja Turbin Air

Cara kerja turbin air secara umum adalah sebagai berikut:

• Air dari sungai atau sumber air lainnya dialirkan melalui saluran menuju turbin.
• Aliran air kemudian akan memutar runner turbin.
• Energi mekanik yang dihasilkan oleh runner kemudian diubah menjadi energi listrik oleh generator.

Efisiensi turbin air dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

• Kecepatan aliran air
• Tinggi jatuh air
• Diameter runner
• Jumlah runner

Keuntungan Turbin Air

Turbin air memiliki beberapa keuntungan, antara lain:

• Merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui
• Tidak menghasilkan polusi
• Biaya perawatan relatif rendah

Kekurangan Turbin Air

Turbin air juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain:

• Hanya dapat dibangun di daerah yang memiliki sumber air yang cukup
• Biaya pembangunan relatif tinggi

2. Turbin Gas

Turbin Gas

Turbin gas adalah mesin penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan energi listrik. 

Cara Kerja Turbin Gas

Cara kerja turbin gas secara umum adalah sebagai berikut:

• Udara dihisap oleh kompresor dan dinaikkan tekanannya.
• Udara bertekanan kemudian dicampur dengan bahan bakar dan dibakar di ruang bakar.
• Pembakaran menghasilkan gas panas bersuhu tinggi.
• Gas panas tersebut kemudian memutar turbin.
• Energi mekanik yang dihasilkan oleh turbin kemudian dapat digunakan untuk menggerakkan berbagai mesin, seperti generator listrik, mesin pesawat terbang, atau mesin penggerak kapal.

Jenis-jenis Turbin Gas

Beberapa jenis turbin gas yang umum digunakan meliputi:

1. Turbin Gas Open Cycle: Turbin ini merupakan jenis turbin gas yang paling sederhana. Udara dikompresi dan dicampur dengan bahan bakar di dalam ruang bakar, kemudian pembakaran menghasilkan gas panas yang digunakan untuk menggerakkan turbin.

2.    Turbin Gas Combined Cycle: Turbin ini merupakan pengembangan dari turbin gas open cycle. Selain menggunakan turbin gas, turbin ini juga memanfaatkan panas gas buang untuk menghasilkan uap yang kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin uap tambahan.

3. Turbin Angin

Turbin Angin

Turbin angin adalah suatu perangkat yang mengubah energi kinetik angin menjadi energi listrik dan termasuk ke jenis-jenis turbin. Turbin angin terdiri dari sebuah rotor dengan beberapa baling-baling yang diputar oleh angin. 

Baling-baling ini terhubung ke sebuah generator, yang mengubah gerak putar menjadi energi listrik. Turbin angin dapat digunakan untuk menghasilkan listrik untuk digunakan di rumah-rumah, perkantoran, atau pabrik-pabrik. 

Turbin angin merupakan salah satu cara yang efektif untuk menghasilkan energi terbarukan dan ramah lingkungan dengan membangun pembangkit listrik tenaga angin yang dapat mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil.

Jenis-Jenis Turbin Angin

• Turbin angin sumbu horizontal : turbin angin yang poros turbinnya mendatar ke tanah disebut turbin angin sumbu horizontal.
• Turbin angin sumbu vertikal : turbin angin yang poros turbinnya tegak lurus dengan tanah disebut turbin angin sumbu vertikal.

4. Turbin Uap

Turbin Uap

Turbin uap adalah sebuah mesin yang mengubah energi panas yang bertekanan menjadi energi mekanik. Proses ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara bagian atas dan bawah turbin, sehingga uap yang memiliki tekanan tinggi akan mengalir ke bagian bawah turbin dan menggerakkan rotor atau porosnya. 

Rotor ini kemudian akan mentransmisikan energi mekanik ke generator, yang akan mengubah energi mekanik tersebut menjadi energi listrik.

Proses ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara bagian atas dan bawah turbin, sehingga uap yang memiliki tekanan tinggi akan mengalir ke bagian bawah turbin dan menggerakkan rotor. 

Efisiensi turbin uap dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

• Kecepatan aliran uap
• Tekanan uap
• Suhu uap
• Diameter runner
• Jumlah runner

Keuntungan Turbin Uap

Turbin uap memiliki beberapa keuntungan, antara lain:

• Efisiensi tinggi
• Dapat dioperasikan pada berbagai kondisi tekanan dan suhu
• Biaya perawatan relatif rendah

Kekurangan Turbin Uap

Turbin uap juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain:

• Merupakan sumber energi yang tidak terbarukan
• Dapat menghasilkan polusi

Pemanfaatan Turbin Uap

Turbin uap banyak dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). PLTU adalah pembangkit listrik yang menggunakan energi uap untuk menghasilkan energi listrik. PLTU merupakan salah satu sumber energi listrik yang paling banyak digunakan di dunia dengan bahan bakar batubara dalam memanaskan boiler.

Kesimpulan

Dengan demikian, jenis-jenis turbin memiliki peran yang sangat penting dalam menghasilkan energi listrik dari berbagai sumber energi. Dengan pemahaman yang mendalam tentang teknologi turbin, diharapkan kita dapat terus mengembangkan solusi energi yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Semoga bermanfaat.