Tentang Panas Bumi

Energi Geo (Bumi) thermal (panas) berarti memanfaatkan panas dari dalam bumi. Inti planet kita sangat panas- estimasi saat ini adalah,500�C (9,932� F)- jadi tidak mengherankan jika tiga meter teratas permukaan bumi tetap konstan mendekati 10�C-16�C (50�F-60�F) setiap tahun. Berkat berbagai macam proses geologi, pada beberapa tempat temperatur yang lebih tinggi dapat ditemukan di beberapa tempat.



Menempatkan panas untuk bekerja

Dimana sumber air panas geothermal dekat permukaan, air panas itu dapat langsung dipipakan ke tempat yang membutuhkan panas. Ini adalah salah satu cara geothermal digunakan untuk air panas, menghangatkan rumah, untuk menghangatkan rumah kaca dan bahkan mencairkan salju di jalan.

Bahkan di tempat dimana penyimpanan panas bumi tidak mudah diakses, pompa pemanas tanah dapat membahwa kehangatan ke permukaan dan kedalam gedung. Cara ini bekerja dimana saja karena temparatur di bawah tanah tetap konstan selama tahunan. Sistem yang sama dapat digunakan untuk menghangatkan gedung di musim dingin dan mendinginkan gedung di musim panas.

Pembangkit listrik

Pembangkit Listrik tenaga geothermal menggunakan sumur dengan kedalaman sampai 1.5 KM atau lebih untuk mencapai cadangan panas bumi yang sangat panas. Beberapa pembangkit listrik ini menggunakan panas dari cadangan untuk secara langsung menggerakan turbin. Yang lainnya memompa air panas bertekanan tinggi ke dalam tangki bertekanan rendah. Hal ini menyebabkan "kilatan panas" yang digunakan untuk menjalankan generator turbin. Pembangkit listrik paling baru menggunakan air panas dari tanah untuk memanaskan cairan lain, seperti isobutene, yang dipanaskan pada temperatur rendah yang lebih rendah dari air. Ketika cairan ini menguap dan mengembang, maka cairan ini akan menggerakan turbin generator.

Keuntungan Tenaga Panas Bumi

Pembangkit listrik tenaga Panas Bumi hampir tidak menimpulkan polusi atau emisi gas rumah kaca. Tenaga ini juga tidak berisik dan dapat diandalkan. Pembangkit listik tenaga geothermal menghasilkan listrik sekitar 90%, dibandingkan 65-75 persen pembangkit listrik berbahan bakar fosil.

Sayangnya, bahkan di banyak negara dengan cadangan panas bumi melimpah, sumber energi terbarukan yang telah terbukti ini tidak dimanfaatkan secara besar-besaran.

sumber: greenpiece indonesia

Isu Pemanasan Global

Pemanasan global dan polusi dan pembakaran bahan bakar fosil yang menyebabkan bahwa ada ancaman di seluruh dunia. Selimut ini polusi dunia, perangkap panas dan membuat efek rumah kaca yang mempengaruhi atmosfir bumi. Semua ini berdampak pada persediaan air bersih, kesehatan masyarakat, pertanian, pantai, hutan, dan banyak lagi.

Energi bersih, terbaharukan dan ramah lingkungan



Panas Bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem Panas Bumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses penambangan.

Pemanfaatan panas bumi relatif ramah lingkungan, terutama karena tidak memberikan kontribusi gas rumah kaca, sehingga perlu didorong dan dipacu perwujudannya; pemanfaatan panas bumi akan mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak sehingga dapat menghemat cadangan minyak bumi

Potensi energi panas bumi di Indonesia mencakup 40% potensi panas bumi dunia, tersebar di 251 lokasi pada 26 propinsi dengan total potensi energi 27.140 MW atau setara 219 Milyar ekuivalen Barrel minyak. Kapasitas terpasang saat ini 1.194 atau 4% dari seluruh potensi yang ada.

sumber: PERTAMINA GeoThermal Energy



PANAS BUMI DI INDONESIA: PROBLEM SOLVER ATAU PROBLEM MAKER?

Kalau kita membaca judul di atas, terbayang betapa berat beban yang harus ditanggung pihak-pihak yang terkait dengan pengembangan panas bumi. Dari sekian banyak stakeholders pengembangan panas bumi, paling tidak ada 3 pihak utama, yaitu pengembang panas bumi, PLN sebagai pembeli dan pemerintah sebagai regulator.

Mengapa sampai ada pertanyaan di atas? Ini dikarenakan banyak pihak yang berpendapat, yang mengisyaratkan ketidakyakinan, apakah pengembangan panas bumi merupakan langkah yang strategis, tepat, dan ekonomis buat Negara ataukah malah sebaliknya, akan memberikan beban kepada Negara ini. Meskipun pada sisi yang lain, banyak pihak juga yang optimis bahwa panas bumi akan memberikan solusi terhadap kekurangan pasokan listrik nasional. Pertanyaan yang sering diutarakan adalah pada harga beli listrik berapa yang harus ditanggung oleh PLN.

Panas Bumi

Seperti diketahui dari data Pemerintah, bahwa Indonesia memiliki potensi panas bumi sebesar 40% cadangan dunia, yaitu mencapai 27.000 MW. Jumlah yang sangat besar apabila dapat dikembangkan dan dimanfaatkan sebaik-baiknya untuk penyediaan listrik nasional. Sampai sejauh ini, pemanfaatannya hanya sebesar 1.196 MW (4.4%) saja yang berasal dari 7 pembangkit listrik yaitu di Jawa, Sulawesi dan Sumatera Utara. Mengapa baru sebesar itu? Dalam kebijakan energy-mix ditargetkan bahwa pada tahun 2025, Indonesia harus sudah dapat memanfaatkan panas bumi sebagai sumber energi minimum 5% (atau lebih dari 1.350 MW) terhadap konsumsi energi nasional. Berdasarkan milestone-nya, sesuai yang termuat dalam Blue Print Pengelolaan Energi Nasional 2006-2025, diperlukan penambahan lebih dari 5.000 MW Pembangkit Listrik Tenaga Panasbumi (PLTP) sebelum tahun 2015. Hal ini kemudian tertuang dalam Rencana Proyek Kelistrikan 10.000 MW Tahap Kedua antara tahun 2010-2015.

Panas Bumi di Indonesia

Dari beberapa artikel yang Penulis baca, kebutuhan listrik nasional akan meningkat antara 6-10% per tahun. Dari data PLN Jawa Bali, beban puncak dari Januari sampai dengan April 2010 berkisar antara 14.000-17.000 MW (80% dari beban nasional). Apabila dihitung rata-rata sebesar 16.000 MW, maka kebutuhan listrik nasional saat ini menjadi sekitar 20.000 MW. Rata-rata margin cadangan listrik nasional saat ini adalah 20% sedangkan persentase margin yang ideal diasumsikan sebesar 35%. Dengan mempertimbangkan kehilangan listrik secara nasional rata-rata sebesar 10% (tahun 2009), maka jumlah listrik yang harus tersedia pada kuartal pertama 2010 menjadi sekitar 29.000 MW. Tingkat elektrifikasi nasional sampai dengan Oktober 2009 baru sebesar 64% (masih di bawah 50% untuk Indonesia bagian timur, sedang Jakarta hampir 100%). Target PLN adalah 80% pada tahun 2014, terutama akan tercapai dengan masuknya pengusahaan listrik oleh swasta. Bagaimana kebutuhan listrik nasional sebesar itu dapat terpenuhi? Direktur Utama PT PLN (Persero) sebelum Dahlan Iskan, Fahmi Mochtar pernah mengatakan bahwa ada 4 tantangan utama yang menjadi penghambat percepatan penyediaan energi listrik nasional yaitu keseimbangan antara supply dan demand, tarif dan subsidi, optimalisasi "fuel mix" serta keamanan penyediaan energi primer. Dari situs Berita Indonesia, April 2009, kapasitas pembangkitan pada tahun 2009 adalah sebesar 29.705 MW (Jawa-Bali 22.302 MW dan di luar Jawa-Bali sebesar 7.403 MW). Dari data ini dapat dilihat bahwa margin cadangan listrik yang kita punyai relatif kecil. Inilah salah satu penyebab mengapa masih sering terjadi shortage listrik di Jawa-Bali.



Kamojang

Sejauh mana cadangan energi nasional mampu menjawab tantangan kebutuhan listrik di atas? Menurut dokumen Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral, Siaran Pers Nomor 24/HUMAS DESDM/2008 pada bulan April 2008 tentang Membangun Ketahanan Energi Nasional, disebutkan bahwa pada April 2008, cadangan dan produksi energi Indonesia terdiri dari Minyak Bumi dengan sumber daya 56,6 miliar barel, cadangan 8,4 miliar barel, produksi 348 juta barel dan rasio cadangan/produksi 24 tahun. Gas bumi dengan sumber daya 334,5 TSCF, cadangan 165 TSCF, produksi 2,79 TSCF dan rasio cadangan/produksi 59 tahun. Batubara dengan sumber daya 90,5 miliar ton, cadangan 18,7 miliar ton dan produksi 201 juta ton, sedangkan rasio cadangan/produksi 93 tahun. Coal Bed Methane (CBM) dengan sumber daya 453 TSCF. Tenaga air 75,67 GW, panas bumi 27 GW, mikro hydro 0,45 GW, biomass 49,81 GW, tenaga surya 4,8 kWh/m2/day, tenaga angin 9,29 GW dan uranium 3 GW untuk 11 tahun (hanya di Kalan, Kalimantan Barat). Dari cadangan yang tersisa, bahan bakar fosil akan habis dalam waktu yang tidak terlalu lama. Dengan mengandalkan sumber energi dari fosil maka akan ada ketergantungan yang tinggi terhadap harga pasar dan kehilangan kesempatan untuk mendapatkan pendapatan/devisa dari ekspor bahan bahan bakar fosil tersebut karena pemanfaatan di dalam negeri. Panas bumi mempunyai keunikan secara alami yang tidak dipunyai oleh sebagian besar jenis energi yang lain, diantaranya adalah bahwa hasil dari panas bumi tidak dapat di-ekspor, hanya dapat dimanfaatkan di lokasi asal panas bumi tersebut dihasilkan, ramah lingkungan untuk mendukung usaha pemerintah merespon isu global warming, merupakan energi terbarukan, pengusahaannya tidak memerlukan lahan yang luas, tingkat keandalan pembangkit yang tinggi sehingga menjadi dapat alternative base-load dari PLN, bebas dari risiko kenaikan harga bahan bakar fosil, tidak tergantung dari cuaca, dan pada akhirnya dapat menggantikan sebagian dari bahan bakar fosil yang makin habis.

Pengusahaan panas bumi mempunyai keunikan dibandingkan dengan energi yang lain. Produksi dari pengusahaan hulu adalah uap panas yang sebagian besar akan dipakai untuk menggerakkan sudu-sudu pembangkit listrik. Kapasitas dan jenis pembangkit listrik dirancang dengan mempertimbangkan parameter-parameter tertentu; terutama karakteristik uap, cadangan yang tersedia di reservoir, kemampuan produksi uap per sumur, dan kondisi lokasi untuk tempat pembangkit. Hal-hal tersebut akan menentukan besarnya investasi yang akan ditanamkan. Skema pengusahaan dari hulu (produksi uap) ke hilir (produksi listrik) ini dikenal dengan skema total project. Pengusahaan dapat juga mengusahakan produksi uapnya saja, kemudian dijual ke pihak lain seperti yang terjadi di wilayah Gunung Salak, Drajat dan Lahendong. Pada saat ini investor secara umum lebih tertarik dengan skema pengembangan total project. Hal ini dapat dipahami karena dengan skema total project, pengembang dapat menjamin kepastian tidak adanya keterlambatan pemanfaatan produksi uap menjadi listrik. Namun demikian, baik skema parsial maupun total project, pengembang haruslah mendapatkan kepastian bahwa produksi uap dan listriknya dibeli dengan harga yang wajar oleh pembeli, dalam hal ini PLN. Karena PLN adalah pembeli tunggal listrik hasil pengusahaan tersebut, maka wajar apabila sebelum pengembang memutuskan suatu investasi, mulai dari mengikuti lelang wilayah panas bumi, eksplorasi dan eksploitasi, sudah harus diketahui berapa harga listrik yang akan diterima kalau berhasil memproduksi uap dan listrik. Hal ini berbeda dengan pengusahaan batubara dan migas, yang hasil produksinya dapat dijual bebas ke pasar dengan harga pasar. Karena itu dengan adanya beberapa lelang WKP yang melelangkan harga jual listrik sebagai penentu, dapat dikatakan sebagai langkah terobosan Pemerintah untuk mempercepat proses pembangunan pembangkit listrik panas bumi. Penentuan harga beli listrik ini sempat lama ditunggu oleh para pengembang, dan setelah melalui beberapa perubahan peraturan, akhirnya Pemerintah mengeluarkan Peraturan Menteri ESDM Nomor 32/2009 pada tanggal 4 Desember 2009, yang menetapkan harga patokan tertinggi pembelian tenaga listrik oleh PLN dari pembangkit listrik tenaga panas bumi sebesar 9,70 sen US$/Kwh. Harga ini sama dengan harga beli listrik yang diusulkan oleh API (Asosiasi Panas Bumi Indonesia), namun lebih tinggi dari usulan PLN yaitu sebesar 7,6 sen US$/Kwh. Usulan API dibarengi dengan rekomendasi bahwa project IRR yang menarik untuk pengembang adalah 16%, lebih tinggi dibandingkan dengan usulan PLN sebesar 12%. JICA/BKF-DEPKEU melakukan kajian harga beli listrik panas bumi dan hasilnya adalah sebesar 11,9 sen US$/Kwh. Perbandingan yang lebih lengkap dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Apakah besaran maksimum harga beli di atas memberikan dampak positif sehingga membuat para pengembang tertarik dan segera menanamkan investasi? Dari beberapa kesempatan dan berdasarkan uraian di beberapa media, nampaknya pengembang dapat menerima ceiling price yang dikeluarkan, namun masih menyisakan kebimbangan; diantaranya adalah apakah PLN akan membeli listrik dengan hasil lelang WKP? Bagaimana dengan key terms and conditions dari Electricity Sales Contract-nya (ESC)? PLN dalam banyak kesempatan masih meyakini bahwa harga beli listrik panas bumi seharusnya sama atau lebih rendah dari batubara. Masih menurut studi JICA (West JEC), harga beli listrik batubara berfluktuasi tergantung dari harga pasar batubara. Pada harga pasar tertentu, harga beli listrik dari batubara memang masih lebih rendah dari harga beli listrik panas bumi. Dengan memakai harga listrik panas bumi hasil studi JICA, sepanjang harga pasar batubara tidak lebih dari US$ 135 per ton, maka harga beli listrik batubara masih lebih rendah dari harga beli listrik panas bumi. Hal ini tentu menyisakan pertanyaan apakah harga batubara dapat bertahan di bawah harga tersebut dalam 30 tahun ke depan seiring dengan makin menipisnya cadangannya? Bagaimana dampaknya terhadap ketahanan dan swasembada energi nasional?

Tabel 1: Harga Pembelian PLTP dengan Kapasitas 110 MW (Base Price, sen US$/Kwh)


Tabel 2: Harga Listrik Pembangkit Batubara (PLTU) Hasil Studi JICA (West JEC)


Dengan memperhitungan keunikan panas bumi, JICA (West JEC) menyatakan bahwa totalbiaya pembangkit listrik PLTU (batubara) adalah sen 17,7 sen US$/kwh, lebih mahal sebesar 5,8 sen US$ per kwh dibandingkan dengan panas bumi. Perbedaan ini disebabkan oleh selisih efisiensi pembangkit, kesempatan mendapatkan devisa dari ekspor batubara, selisih pendapatan pajak serta biaya lingkungan yang harus dibebankan untuk pengusahaan batubara.

Apakah harga beli listrik panas bumi sebesar di atas tidak memberikan beban subsisi yang semakin besar ke Negara? Memang, banyak pihak yang mengatakan bahwa sejalan dengan pengembangan panas bumi sebagai sumber tenaga listrik, maka biaya subsidi yang akan ditanggung Negara akan meningkat. Hal ini tidak tepat. Seperti diketahui bahwa BPP (Biaya Pokok Penyediaan) PLN tahun 2009 adalah sebesar US$ 10 sen sedangkan harga tertinggi listrik panas bumi yang ditetapkan adalah US$ 9,7 sen. Sehingga harga beli listrik pada lokasi yang sama (electricity grid) panas bumi secara nasional masih lebih rendah dari BPP. Dengan berjalannya waktu dan dengan terambilnya porsi listrik dari tenaga diesel yang tergantikan oleh sumber panas bumi misalnya, maka BPP tentu akan turun sehingga harga beli listrik panas bumi tidak lagi lebih rendah dari BPP.

Dari semua uraian di atas, Penulis berpendapat bahwa pengusahaan tenaga listrik dari panas bumi merupakan salah satu solusi yang tepat; terutama untuk menambah tingkat elektrifikasi nasional, meningkatkan ketahanan Negara dan swasembada di bidang listrik karena pemanfaatan sumberdaya lokal yang secara karakteristik harus dimanfaatkan di tempat (non-exportable), mendukung penuh upaya Negara dalam menurunkan efek global warming, dan di atas semua itu, pemanfaatan sumberdaya panas bumi, secara integral, tidak memberikan beban subsidi yang lebih besar kepada Negara. Salah satu kunci sukses percepatan pengembangan sumberdaya panas bumi adalah response yang cepat dari PLN dalam pencapaian kesepakatan dengan para pengembang PLTP, baik dari sisi harga beli listrik maupun dalam kesepakatan ketentuan-ketentuan dan kondisi-kondisi yang penting dalam kontrak pembelian listrik. Dan pada akhirnya, kelengkapan dan ketersediaan peraturan-peraturan pendukung secara cepat dan akurat tentu sangat diperlukan oleh PLN dan para pengembang untuk bersama-sama memajukan bangsa dan Negara ini.

Semoga...

Catatan Tentang Penulis
Win Sukardi (Ir., M. Eng, MM, MBA, M. Hum, C.P.M.), salah satu pemerhati energi dan alumni Teknik Mesin UB-1987.

sumber: 123teknik.com (media informasi ikatan alumni fakultas teknik universitas brawijaya)

kalkulasi tegangan jatuh listrik

Apa arti praktis kalkulasi tegangan jatuh listrik bagi seorang perencana listrik ketenagaan? Kalkulasi ini adalah sama artinya dengan perencanaan ukuran-ukuran kabel daya dan sistem proteksi listrik ketenagaan yang aman suatu bangunan atau utilitas plant. Contohnya jika seorang insinyur listrik diminta untuk merancang ukuran kabel 3-fasa untuk suatu pompa submersible listrik 150 HP, 380 V yang akan digunakan sebagai pompa banjir( katakan banjir lumpur Porong Sidoarjo). Pompa tersebut berjarak 125 meter dari sumber listriknya(atau panel induknya), berapa ukuran kabel yang aman, tidak panas tetapi ekonomis, kemudian berapa ukuran rating pemutus tenaga (Circuit Breaker atau Fuse) agar dapat memproteksi kabel secara aman terhadap beban lebih.

Seorang mahasiswa calon insinyur atau ahli madya yang serius belajar disiplin ilmunya seharusnya menguasai program spread-sheet excel sehingga kalkulasi kelistrikan secara umum akan lebih cepat difahami, dilatih, dan diingat terus sebagai pegangan bagi seorang praktisi listrik ketenagaan. Karena variabel-variabel ukuran kabel yang banyak, dan pembebanan arus yang juga bervariasi tergantung dari kebutuhan beban listrik, maka menggunakan program excel adalah merupakan keharusan. Berikut ini bentuk formulasi dasar tegangan jatuh dalam bentuk format excel/ppt yang dapat dikembangkan lebih jauh untuk aplikasi yang berbeda.

Kalkulasi tegangan jatuh listrik sebenarnya berdasarkan hukum Ohm kemudian ditambahkan faktor reaktansi (induktif atau kapasitif) dan faktor daya, maka formulasinya untuk aplikasi tegangan rendah sampai tegangan menengah 20 KV dapat ditulis sbb :

Tegangan jatuh = 1.732*R*I*cos f + 1.732*X*I*sin f

dimana 1.732 adalah hasil akar 3 ( beban 3-fasa), I adalah arus beban, R adalah resistansi arus bolak-balik AC ( bukan arus searah DC) , X adalah reaktansi induktif, dan cos f adalah faktor daya.

Kemudian data-data resistansi kabel dapat dicari dari buku katalog spesifikasi kabel seperti Supreme, Kabel Metal, Kabelindo, Tranka, Voksel yang bisa diminta langsung ke fabrikannya atau produk luar negeri untuk industri perminyakan seperti Pirelli atau Okonite. Data resistansi kabel pada umumnya disajikan dalam bentuk satuan Ohm per-kilometer sebagai resistansi arus searah DC, artinya resistansi terbaca jika kita mengukur dengan alat ukur Ohm-meter. Yang kita perlukan adalah resistansi AC (arus bolak-balik), kalau ditampilkan resistansi AC pada suhu 90 derajat Celsius maka resistansinya menjadi lebih besar. Umumnya suhu inti konduktor kabel yang diizinkan adalah 70 derajat Celsius, jadi resistansinya lebih kecil dari tabel.

Rumus tegangan jatuh diatas dapat diaplikasikan untuk arus searah DC maka faktor daya = 1 sehingga formulasinya untuk kabel 2 jalur adalah Tegangan jatuh = 2*R*I dimana R adalah resistansi DC ( hasil pengukuran alat Ohm-meter) dan I adalah arus searah DC.

Berapa jatuh tegangan kerja yang diizinkan. Jika tegangan rumah 220 Volt dan misalnya kita menerima dari sumber PLN hanya 200 Volt berari jatuh tegangan 10%, maka hal ini akan mengganggu performance motor listrik mesin pendingin (Air Conditioner atau Kulkas) atau pompa air. Jatuh tegangan maksimum 5% dari sumber ke beban konsumen masih dapat diterima sistem (misalnya sumber 400 Volt dan kita sebagai konsumen menerima tegangan kerja setelah dibebani sebesar 380 Volt), tetapi untuk perencanaan terkadang ada yang menetapkan 2,5 %, tergantung untuk aplikasi dimana dan semuanya akan mempengaruhi total biaya instalasi listrik.

Sebagai referensi online, pembaca dapat meng-click link-link situs Okonite atau General Electric untuk studi perbandingan aplikasi tegangan jatuh, tetapi ingat rating tegangan listrik Amerika berbeda dengan Indonesia, jadi kita harus mengkonversikan dahulu dan pula mereka menggunakan standar ukuran kabel AWG( lihat tabel konversi AWG dan mm2 dibawah). Silahkan pembaca melatih formulasi tegangan jatuh ini dengan excel dengan data dari berbagai sumber dan silahkan dikembangkan lebih jauh.

sumber: http://www.geocities.com/kelistrikan/powercable.htm (situs sudah tidak dapat dibuka karena yahoo geocities sudah menghentikan pelayanan gratisnya)

DOWNLOAD TABEL KALKULASI TEGANGAN JATUH BERDASARKAN JENIS DAN UKURAN KABEL:
DISINI !!!!

Fenomena Frekwensi Listrik

Berbicara mengenai frekwensi listrik tidak lepas dari analisa dari pembangkit listrik/generator, karena sumbernya dari situ. Bagi yg non electrical yg masih kurang faham apa itu frekwensi saya coba kasih gambaran disini.

Frekwensi sebenarnya adalah karakteristik dari tegangan yg dihasilkan oleh generator. Jadi kalau dikatakan frekwensi 50 hz, maksudnya tegangan yg dihasilkan suatu generator berubah-ubah nilainya terhadap waktu, nilainya berubah secara berulang-ulang sebanyak 50 cycle setiap detiknya. jadi tegangan dari nilai nol ke nilai maksimum (+) kemudian nol lagi dan kemudian ke nilai maksimum tetapi arahnya berbalik (-) dan kemudian nol lagi dst (kalau digambarkan secara grafik akan membentuk gelombang sinusoidal) dan ini terjadi dalam waktu yg cepat sekali, 50 cycle dalam satu detik. Jadi kalau kita perhatikan beban listrik seperti lampu, sebenarnya sudah berulang kali tegangan nya hilang (alias nol) tapi karena terjadi dalam waktu yg sangat cepat maka lampu tersebut tetap hidup.

Jadi kalau kita amati fenomena ini dan mencoba bereksperimen, coba kita buat seandainya kalau frekwensinya rendah, kita ambil yg konservatif misalnya 1 hz, apa yg terjadi maka setiap satu detik tegangan akan hilang dan barulah kelihatan lampu akan hidup-mati secara berulang-ulang seperti lampu flip-flop (lihat animasi disebelah kanan).

Dari analisa diatas kita bisa tarik kesimpulan bahwa untuk kestabilan beban listrik dibutuhkan frekwensi yg tinggi supaya tegangan menjadi benar-benar halus (tidak terasa hidup-matinya). Nah sekarang timbul pertanyaan kenapa 50 hz atau 60 hz kenapa gak dibuat saja yg tinggi sekalian 100 hz atau 1000 hz biar benar-benar halus. untuk memahami ini terpaksa kita harus menelusuri analisa sampai ke generatornya. Tegangan yg berfrekwensi ini yg biasa disebut juga tegangan bolak-balik (alternating current) atau VAC, frekwensinya sebanding dengan putaran generator. Secara formula N = 120f/P
N = putaran (rpm)
f = frekwensi (hz)
P = jumlah pasang kutub generator, umumnya P = 2

Dengan menggunakan rumus diatas, untuk menghasilkan frekwensi 50 hz maka generator harus diputar dengan putaran N = 3000 rpm, dan untuk menghasilkan frekwensi 60 hz maka generator perlu diputar dengan putaran 3600 rpm, jadi semakin kencang kita putar generatornya semakin besarlah frekwensinya. Nah setelah itu apa masalahnya? kenapa gak kita putar saja generatornya dengan putaran super kencang biar menghasilkan frekwensi yg besar sehingga tegangan benar2 halus. Kalau kita ingin memutar generator maka kita membutuhkan turbine, semakin tinggi putaran yg kita inginkan maka semakin besarlah daya turbin yg dibutuhkan, dan selanjutnya semakin besarlah energi yg dibutuhkan untuk memutar turbin. Kalau sumber energinya uap maka makin banyaklah uap yg dibutuhkan, dan makin besar jumlah bahan bakar yg dibutuhkan, dst dst.

Para produsen generator maupun turbine tentunya mempunyai batasan dan tentunya setelah para produsen bereksperimen puluhan tahun dengan mempertimbangkan segala sudut teknis maka dibuatlah standard yangg 50 hz dan 60 hz itu, yg tentunya dinilai cukup efektif untuk kestabilan beban dan effisien dari sisi teknis maupun ekonomis. Eropa menggunakan 50 hz dan Amerika menggunakan 60 hz. Setelah adanya standarisasi maka semua peralatan listrik di desain mengikuti ketentuan ini. Jadi logikanya kalau 50 hz atau 60 hz saja sudah mampu membuat lampu tidak kelihatan kedap-kedip untuk apalagi dibuat frekwensi lebih tinggi yg akan memerlukan turbine super kencang dan sumber energi lebih banyak sehingga tidak efisien.

Baik tegangan maupun frekwensi dari generator bisa berubah-ubah besarnya berdasarkan range dari beban nol ke beban penuh. sering kita temui spesifikasi menyebutkan tegangan plus minus 10% dan frekwensi plus minus 5%. Ini artinya sistim supplai listrik/generator harus di desain pada saat beban penuh tegangan tidak turun melebihi 10% dan pada saat beban nol tegangan tidak naik melebihi 10%, begitu juga dengan frekwensi.

Berlian Syako
Lead Electrical Engineer
Escravos Export System Project - Chevron Nigeria Ltd
(hasil diskusi di yahoo groups)

mengenai sejarah frekuensi listrik, bisa dibaca disini:
http://electrical-science.blogspot.com/2009/12/history-of-power-frequency.html

Karakteristik Beberapa Jenis Bahan Penghantar Listrik

Seperti telah kita ketahui, bahwa untuk pelaksanaan penyaluran energi listrik dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu berupa saluran udara dan kabel tanah. Pada saluran Udara, terutama hantaran udara telanjang biasanya banyak menggunakan kawat penghantar yang terdiri atas: kawat tembaga telanjang (BCC, singkatan dari Bare Cooper Cable), Aluminium telanjang (AAC, singkatan dari All Aluminium Cable), Campuran yang berbasis aluminium (Al-Mg-Si), Aluminium berinti baja (ACSR, singkatan dari Aluminium Cable Steel Reinforced) dan Kawat baja yang berisi lapisan tembaga (Cooper Weld).

Sedangkan pada saluran kabel tanah, biasanya banyak menggunakan kabel dengan penghantar jenis tembaga dan aluminium, perkembangan yang sangat dominan pada saluran kabel tanah adalah dari sisi bahan isolasinya, dimana pada saat awal banyak menggunakan isolasi berbahan kertas dengan perlindungan mekanikal berupa timah hitam, kemudian menggunakan minyak ( jenis kabel ini dinamakan GPLK atau Gewapend Papier Lood Kabel yang merupakan standar belanda dan NKBA atau Normal Kabel mit Bleimantel Aussenumheullung yang merupakan standar jerman, dan jenis bahan isolasi yang terkini adalah isolasi buatan berupa PVC (Polyvinyl Chloride) dan XLPE (Cross-Linked Polyethylene). Jenis bahan isolasi PVC dan XLPE pada saat ini telah berkembang pesat dan merupakan bahan isolasi yang andal.

Di waktu yang lalu, bahan yang banyak digunakan untuk saluran listrik adalah jenis tembaga (Cu). Namun karena harga tembaga yang tinggi dan tidak stabil bahkan cenderung naik, aluminium mulai dilirik dan dimanfaatkan sebagai bahan kawat saluran listrik, baik saluran udara maupun saluran kabel tanah. Lagipula, kawat tembaga sering dicuri karena bahannya dapat dimanfaatkan untuk pembuatan berbagai produk lain.

Suatu ikhtisar akan disampaikan dibawah ini mengenai berbagai jenis logam atau campurannya yang dipakai untuk kawat saluran listrik, yaitu:

� Tembaga elektrolitik, yang harus memenuhi beberapa syarat normalisasi, baik mengenai daya hantar listrik maupun mengenai sifat-sifat mekanikal.

� Brons, yang memiliki kekuatan mekanikal yang lebih besar, namun memiliki daya hantar listrik yang rendah. Sering dipakai untuk kawat pentanahan.

� Aluminium, yang memiliki kelebihan karena materialnya ringan sekali. Kekurangannya adalah daya hantar listrik agak rendah dan kawatnya sedikit kaku. Harganya sangat kompetitif. Karenanya merupakan saingan berat bagi tembaga, dan dapat dikatakan bahwa secara praktis kini mulai lebih banyak digunakan untuk instalasi-instalasi listrik arus kuat yang baru dari pada menggunakan tembaga.

� Aluminium berinti baja, yang biasanya dikenal sebagai ACSR (Aluminium Cable Steel Reinforced), suatu kabel penghantar aluminium yang dilengkapi dengan unit kawat baja pada inti kabelnya. Kawat baja itu diperlukan guna meningkatkan kekuatan tarik kabel. ACSR ini banyak digunakan untuk kawat saluran hantar udara.

� Aldrey, jenis kawat campuran antara aluminium dengan silicium (konsentrasinya sekitar 0,4 % � 0,7 %), Magnesium (konsentrasinya antara 0,3 % - 0,35 %) dan ferum (konsentrasinya antara 0,2 % - 0,3 %). Kawat ini memiliki kekuatan mekanikal yang sangat besar, namun daya hantar listriknya agak rendah.

� Cooper-weld, suatu kawat baja yang disekelilingnya diberi lapisan tembaga.

� Baja, bahan yang paling banyak digunakan sebagai kawat petir dan juga sebagai kawat pentanahan.

Berdasarkan ikhtisar diatas, dapat dikatakan bahwa bahan yang terpenting untuk saluran penghantar listrik adalah tembaga dan aluminium, sehingga kedua bahan tersebut banyak digunakan sebagai kawat pengantar listrik, baik saluran hantar udara maupun kabel tanah.

Untuk pembahasan lebih detail mengenai bahan penghantar listrik, dapat dibaca pada artikel berikut:

�Ilmu Bahan Listrik Dasar� , "Konduktor" dan �Electrical Power Cable Engineering�

atau kunjungi label artikel: "Ilmu Bahan Listrik"

Semoga bermanfaat,
Sumber: �Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik� � Abdul Kadir.

Dasar Elektronika Daya - bagian 1

Pada Sistem Tenaga Listrik terdapat penggunaan komponen elektronika yang umumnya dipakai dalam rangkaian pengaturan motor-motor listrik. Komponen-komponen elektronika yang dipergunakan pada sistem tenaga listrik pada prinsipnya harus mampu menghasilkan daya yang besar atau mampu menahan disipasi daya yang besar.

Elektronika daya meliputi switching, pengontrolan dan pengubah (konversi) blok-blok yang besar dari daya listrik dengan menggunakan sarana peralatan semikonduktor. Dengan demikian elektronika daya secara garis besar terbagi menjadi 2 (dua) bagian yaitu :

1. Rangkaian Daya
2. Rangkaian kontrol

Pada gambar berikut menunjukkan hubungan antara kedua rangkaian diatas yang terintegrasi menjadi satu, dimana keduanya banyak memanfaatkan peralatan semikonduktor.



Rangkaian daya terdiri dari komponen Dioda, Thyristor dan Transistor Daya. Sedangkan rangkaian kontrol terdiri atas Dioda, Transistor dan rangkaian terpadu (Integrated Circuit / IC).

Dengan menggunakan peralatan-peralatan yang serupa keandalan dan kompatibilitas dari perlengkapan (sistem) akan dapat diperbaiki. Elektronika daya merupakan bagian yang penting dalam industri-industri, yaitu dalam pengontrolan daya pada sistem, proses elektronika dan lain-lain.

I. DIODA

Dioda merupakan penyatuan dari lapisan P dan N sebagaimana gambar struktur dan simbol lapisan.



Syarat dioda dalam keadaan ON adalah Vak positip sedangkan untuk OFF adalah Vak negatif.



Karateristik tersebut menggambarkan hubungan antara arus dioda (IR dan IF) agar Vak dalam kondisi menahan arus (OFF) maupun dalam keadaan mengalir (ON). Dalam keadaan OFF, Vak = Vr = negatif, maka dioda menahan arus namun terdapat arus bocor Ir yang kecil.

Dalam keadaan ON, Vak = Vf = positif, dioda mengalirkan arus namun terdapat tegangan jatuh pada dioda = ? Vf, dan jika ? Vf ini makin besar untuk arus dioda yang makin tinggi, berarti rugi konduksi If * ? Vf naik. Terlihat pula pada karateristik dioda diatas bahwa bila Vr terlalu tinggi dioda akan rusak.

Karateristik Switching

Karateristik ini menggambarkan sifat kerja dioda dalam perpindahan keadaan ON ke OFF dan sebaliknya.



Dioda akan segera melalukan arus jika Vr telah mencapai lebih dari Vf minimum dioda kondusif dan pada saat OFF terjadi kelambatan dari dioda untuk kembali mempunyai kemampuan memblokir tegangan reverse. Dari gambar diatas tgerlihat adanya arus balik sesaat pada dioda, dimana arus balik ini terjadi pada saat peralihan keadaan dioda dari kondisi ON ke kondisi membloking tegangan reverse.

Dengan adanya sifat arus balik, maka diperoleh dua jenis penggolongan dioda yaitu :
1. Dioda Cepat, yaitu dioda dengan kemapuan segera mampu membloking
tegangan reverse yang cepat, orde 200 ns terhitung sejak arus forward dioda
sama dengan 0 (nol).

2. Dioda Lambat, yaitu untuk hal yang sama dioda memerlukan waktu lebih lama,
Q32 > Qs1.

Terminologi karateristik dioda

Trr : Reverse Recovery Time, waktu yang diperlukan dioda untuk bersifat membloking tegangan forward.
Tjr : Waktu yang diperlukan oleh Juction P-N untuk bersifat membloking.
Tbr : Waktu yang diperlukan daerah perbatasan Junction untuk membentuk zone bloking.
Qs : Jumlah muatan yang mengalir dalam arah reverse selama perpindahan status dioda ON ke OFF.

Dioda jenis lambat banyak digunakan pada rangkaian konverter dengan komutasi lambat/natural, seperti rangkaian penyearah. Sedangkan Dioda jenis Cepat dipergunakan pada konverter statis dengan komutasi sendiri seperti misalnya pada DC Chopper, konverter komutasi sendiri dll.

Kemampuan Tegangan

Dioda bersifat memblokir tegangan reverse, ternyata mampu menahan tegangan tersebut tergantung pada karateristik tegangan itu sendiri.



VRWM = Puncak tegangan kerja normal.
VRRM = Puncak tegangan lebih yang terjadi secara periodik.
VRSM = Puncak tegangan lebih tidak periodik.

Kemampuan Arus Dioda

Adanya tegangan jatuh konduksi ? Vf menyebabkan rugi daya pada dioda yang keluar dalam bentuk panas. Temperatur junction maksimum terletak antara 110�C - 125�C. Panas yang melebihi dari temperatur ini akan menyebabkan dioda rusak. Temperatur maksimum ini dapat dicapai oleh bermacam-macam pembebanan arus terhadap dioda.



If (AV) : Arus rata-rata maksimum yang diijinkan setiap harga arus rata-rata akan menghasilkan suatu harga temperatur akhir pada junction dioda. Batas If (AV) ini juga tergantung pada temperatur ruang dan jenis sistem pendinginan (Heat-sink).

If (RMS) : Harga effektif maksimum arus dioda. Harga rata-rata yang di bawah If (?V) maksimum, belum menjamin keamanan operasi dioda terutama arus beban dioda dengan form factor yang tinggi. ( Rate Mean Square )

If (RM) : Harga puncak arus lebih periodik yang diijinkan.

If (SM) : Harga puncak arus lebih non periodik yang diijinkan

T : Batas integral pembebanan arus dimana dioda masih mampu mengalaminya.

Besaran ini berlaku untuk � cycles atau 1 ms dan merupakan pedoman dalam pemilihan pengaman arus.

Contoh data Fast Dioda Type MF 70
Maximum repetitive peak reverse voltage, Vdrm = 1200 Volt.
Mean forward current, If (AV) = 70 A
RMS forward current, Irms max = 110 A
Non repetitive forward current, If (ms) = 700 A
Forward V-Drop, Vfm=V, pada Ifm = 210 A
Peak reverse current, Irm = 5 mA
Reverse recovery time, trr = 200 ns
Stored, charger, Qrr = T �c (Qs)
Thermal resistance, Rth-jc = 0,37�C/w

Pada artikel lanjutan akan dibahas mengenai: SCR (Silicon Controlled Rectifier), TRIAC (Trioda Alternating Current Switch), DIAC (Bilateral Trigger Dioda) dan UJT (Uni-Juntion Transistor).

Semoga bermanfaat,

Terima kasih kepada Kontributor: Ir. A. Muid Fabanyo, MMT (Elektronika Daya-Elektro S1)

Kode IP (International Protection / Ingress Protection)

Kode IP (International Protection), ada juga yang mengartikan sebagai �Ingress Protection� terdiri dari huruf IP yang kemudian diikuti oleh dua angka dan terkadang diikuti juga oleh sebuah atau dua huruf tambahan. Sebagaimana didefinisikan dalam standar internasional IEC 60529, dimana IP rating tersebut mengklasifikasikan derajat atau tingkat perlindungan yang diberikan dari suatu peralatan listrik, contohnya motor listrik seperti telah dijelaskan pada artikel sebelumnya disini.

Perlindungan tersebut merupakan perlindungan terhadap gangguan:
� Benda padat (termasuk bagian tubuh manusia seperti tangan dan jari).
� Debu.
� Hubungan/kontak langsung.
� Air.

Dua digit angka setelah huruf IP menunjukkan kondisi yang sesuai dari peralatan tersebut berdasarkan klasifikasinya. Dan jika tidak ada rating perlindungan sehubungan dengan salah satu kriteria, maka angka diganti dengan huruf X, contoh IP4X atau IPX6.

Kode Tingkat Perlindungan




Kode Utama

Digit Pertama, menunjukkan tingkat perlindungan peralatan terhadap benda padat termasuk perlindungan terhadap akses ke bagian berbahaya (misalnya, konduktor listrik dan bagian-bagian yang bergerak)

0. Tidak ada perlindungan terhadap kontak dan masuknya objek.

1. Perlindungan dari benda dengan ukuran >50 mm, seperti tangan, tapi tidak ada perlindungan terhadap kontak langsung yang disengaja dengan bagian tubuh (contoh tanpa sengaja tersentuh oleh tangan).

2. Perlindungan dari benda dengan ukuran >12,5 mm, seperti jari atau benda semacam itu.

3. Perlindungan dari benda dengan ukuran >2,5 mm, seperti alat-alat, kabel tebal, dll

4. Perlindungan dari benda dengan ukuran >1 mm, seperti sekrup, baut, kabel, dll

5. Perlindungan dari masuknya debu dan perlindungan lengkap terhadap kontak langsung. Pada tingkatan ini debu masih dapat dijinkan masuk namun dalam batas normal selama tidak mengganggu pengoperasian peralatan.

6. Perlindungan secara ketat dari masuknya debu dan perlindungan lengkap terhadap kontak langsung.

Digit kedua, menunjukkan tingkat perlindungan peralatan terhadap masuknya air.

0. Tidak dilindungi.

1. Perlindungan terhadap tetesan air yang jatuh langsung secara vertikal.

2. Perlindungan terhadap tetesan air yang jatuh langsung dengan kemiringan 15�.

3. Perlindungan terhadap percikan air yang jatuh dengan kemiringan 60�.

4. Perlindungan terhadap percikan air yang datang dari segala arah.

5. Perlindungan terhadap semprotan air yang datang dari segala arah, contohnya semprotan air dari pipa air atau keran.

6. Perlindungan terhadap semprotan air bertekanan yang datang dari segala arah, contohnya semprotan air dari water jet.

7. Perlindungan akibat perendaman dalam air pada kedalaman air antara 15 cm sampai dengan 1 m.

8. Perlindungan akibat perendaman dalam air yang bertekanan dan dilakukan dalam jangka waktu tertentu ataupun terus-menerus. Biasanya, ini berarti bahwa alat ini tertutup rapat. Namun, pada beberapa jenis peralatan, itu dapat berarti bahwa air bisa masuk tetapi hanya dalam sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan efek yang berbahaya.

Kode Tambahan

Digit ketiga, merupakan kode tambahan pertama berupa notasi huruf yang menunjukkan perlindungan bagian-bagian berbahaya dari akses manusia.

� A - Tangan

� B - Jari

� C - alat-alat

� D - kabel

Digit keempat, merupakan kode tambahan kedua juga berupa notasi huruf ntuk memberikan informasi tambahan kepada pengguna yang terkait dengan perlindungan peralatan tersebut.

� H - perangkat tegangan tinggi.

� M - perangkat bergerak (selama uji air).

� S - perangkat diam (selama uji air).

� W- kondisi cuaca

Kode IK

Kode IK, merupakan kode nomor tambahan yang digunakan untuk menentukan ketahanan peralatan untuk dampak mekanis. Dampak mekanis ini diidentifikasi dengan energi yang diperlukan untuk memenuhi syarat tingkat ketahanan yang ditentukan, yang diukur dalam joule (J), didasarkan pada EN 50102 - VDE 0470 Part 100 dan EN 62262 dan telah menggantikan standar kode IP untuk ketahanan peralatan yang dinotasikan dengan angka 0 s/d 9.

Kode IP untuk menentukan tingkat ketahanan (termasuk kategori kode lama)
� 0 - Tanpa perlindungan

� 1 � Perlindungan sampai dengan 0,225 J, setara dengan benda seberat 150 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 15 cm.

� 2 - Perlindungan sampai dengan 0,375 J, setara dengan benda seberat 250 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 15 cm.

� 3 - Perlindungan sampai dengan 0, 5 J, setara dengan benda seberat 250 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 20 cm.

� 5 - Perlindungan sampai dengan 2 J, setara dengan benda seberat 500 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm.

� 7 - Perlindungan sampai dengan 6 J, setara dengan benda seberat 1,5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm.

� 9 - Perlindungan sampai dengan 20 J, setara dengan benda seberat 5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm.

Kode IK

� 00 - Tanpa Perlindungan

� 01 - Perlindungan sampai dengan 0,150 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 7,5 cm.

� 02 - Perlindungan sampai dengan 0,200 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 10 cm.

� 03 - Perlindungan sampai dengan 0,350 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 17,5 cm.

� 04 - Perlindungan sampai dengan 0,500 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 25 cm.

� 05 - Perlindungan sampai dengan 0,700 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 35 cm.

� 06 - Perlindungan sampai dengan 1 J, setara dengan benda seberat 500 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 20 cm.

� 07 - Perlindungan sampai dengan 2 J, setara dengan benda seberat 500 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm.

� 08 - Perlindungan sampai dengan 5 J, setara dengan benda seberat 1,7 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 29,5 cm.

� 09 - Perlindungan sampai dengan 10 J, setara dengan benda seberat 5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 20 cm.

� 10 - Perlindungan sampai dengan 20 J, setara dengan benda seberat 5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm.

Semoga bermanfaat, http://dunia-listrik.blogspot.com

Tabel Kode IP dan IK

Kode Tingkat Pengaman Motor Listrik

Pada peralatan listrik umumnya terdapat �name plate� atau sebuah plat yang terdapat penjelasan mengenai karakteristik dari peralatan tersebut, seperti tegangan kerja, arus, frekuensi, tingkat isolasi dan lainnya, juga tertera simbol atau logo yang berhubungan dengan tindakan pengamanan, lihat gambar-1.

Simbol pada peralatan listrik tersebut dibagi menjadi 3 tingkatan/klas, yaitu:

� Klas I memberikan keterangan bahwa badan alat harus dihubungkan dengan pentanahan.
� Klas II menunjukkan alat dirancang dengan isolasi ganda dan aman dari tegangan sentuh.
� Klas III peralatan listrik yang menggunakan tegangan rendah yang aman, contoh mainan anak-anak.

Motor listrik bahkan dirancang oleh pabriknya dengan kemampuan tahan terhadap siraman langsung air, lihat gambar-2. Motor listrik jenis ini tepat digunakan di luar bangunan tanpa alat pelindung dan tetap bekerja normal dan tidak berpengaruh pada kinerjanya. Name plate motor dengan IP 54, yang menyatakan proteksi atas masuknya debu dan tahan masuknya air dari arah vertikal maupun horizontal. Ada motor listrik dengan proteksi ketahanan masuknya air dari arah vertikal saja gambar-3a, sehingga cairan arah dari samping tidak terlindungi. Tapi juga ada yang memiliki proteksi secara menyeluruh dari segala arah cairan gambar-3b. Perbedaan rancangan ini harus diketahui oleh teknisi karena berpengaruh pada ketahanan dan umur teknik motor, disamping harganya juga berbeda.

Simbol Indek Proteksi Alat Listrik





Kode IP (International Protection) peralatan listrik menunjukkan tingkat proteksi yang diberikan oleh selungkup dari sentuhan langsung ke bagian yang berbahaya, dari masuknya benda asing padat dan masuknya air. Contoh IP X1 artinya angka X menyatakan tidak persyaratan proteksi dari masuknya benda asing padat. Angka 1 menyatakan proteksi tetesan air vertikal. Contoh IP 5X, angka 5 proteksi masuknya debu, angka X tidak ada proteksi masuknya air dengan efek merusak. Tabel-1 merupakan contoh simbol Indek proteksi alat listrik yang dinyatakan dengan gambar.

***** Klik gambar untuk melihat lebih jelas *****

Semoga bermanfaat, http://dunia-listrik.blogspot.com