Transformasi energi atau konversi energi adalah proses perubahan energi dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang berbeda. Prinsip transformasi energi dimanfaatkan oleh manusia ke dalam sistem yang mampu menghasilkan usaha. Setiap proses transformasi energi pasti mengalami kerugian. Setiap kerugian dalam transformasi energi dipengaruhi oleh lingkungan dan sifat alami energi yang cenderung menyebar. Kegiatan konversi energi yang terencana harus memiliki beberapa prinsip umum dengan validitas yang terbukti sehingga dapat digunakan oleh pemakai akhir energi. Prinsip utama dalam transformasi energi adalah penghematan kerugian energi dan peningkatan efisiensi energi yang diatur melalui manajemen energi. Konversi energi dilakukan dengan memperhatikan manajemen energi tanpa memandang keragaman teknologi pemakaian energi di pengguna akhir. Proses transformasi energi dapat dilakukan dengan menggunakan mesin konversi energi. Pengubahan energinya meliputi energi mekanis, energi listrik, energi kimia, energi nuklir dan energi termal.

Konsep dasar

1. Energi

Dalam konsep teknologi dan fisika, energi diartikan sebagai kemampuan melakukan usaha. Sifat energi di dalam alam adalah kekal. Sesuai dengan hukum termodinamika pertama bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Sifat alami dari energi adalah berubah-ubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya. Selain mampu berubah-ubah, energi juga dapat berpindah-pindah. Meskpun memiliki sifat berubah-ubah dan berpindah-pindah, jumlah keseluruhan energi adalah tetap. Manusia memanfaatkan perubahan energi yang berguna untuk kebutuhan hidupnya.

2. Termodinamika

Kajian fisika tentang perubahan energi panas menjadi bentuk energi lain secara khusus masuk dalam bidang ilmu termodinamika. Konsep konversi energi secara khusus mengacu pada hukum pertama termodinamika dan hukum termodinamika kedua. Pengukuran energi di dalam termodinamika hanya dinyatakan dengan besaran maksroskopis dan tidak dengan besaran mikroskopis. Konsep mengenai sistem termodinamika menjadi pemikiran terawal dalam memahami proses konversi energi. Prinsip sistem termodinamika ini digabungkan bersama dengan prinsip kesetimbangan energi. Kedua prinsip ini dimanfaatkan untuk mengetahui tingkatan unjuk kerja yang dihasilkan selama proses konversi energi.

• Hukum kenol termodinamika

Hukum kenol termodinamika menyatakan bahwa kesetimbangan akan terbentuk ketika terdapat tiga sistem dengan dua sistem di antaranya setimbang dengan sistem ketiga. Hukum ini dilandasi oleh konsep perpindahan panas yang terjadi dari suatu sistem menuju ke sistem yang lainnya. Perbedaan suhu antar sistem menjadi penyebab terjadinya perpindahan panas secara umum. Sifat perpindahan panas dari suatu sistem ke sistem lain adalah pemuaian secara kelistrikan. Hukum kenol termodinamika tetaop berlaku meskipun suatu sistem tidak saling berhubungan secara langsung.

• Hukum pertama termodinamika

Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa berlangsungnya suatu proses termal akan membuat jumlah entropi bernilai konstan atau bertambah di dalam suatu sistem yang terisolasi. Hukum pertama termodinamika sejalan dengan prinsip kenaikan entropi. Hukum pertama termodinamika berlaku pula dalam kasus hukum kekekalan energi. Nilai perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika yang terisolasi selalu sama dengan jumlah keseluruhan energi kalor yang memasuki suatu sistem. Usaha yang diberikan kepada sistem juga sama dengan nilai perubahan energi.

• Hukum kedua termodinamika

Hukum kedua termodinamika dilandasi oleh adanya entropi. Pernyataan resmi yang menjadi penjelasan bagi hukum kedua termodinamika tidak dapat diberikan dengan tepat. Setiap pernyataan hukum kedua termodinamika oleh ilmuwan dapat diterima selama sesuai dengan hasil percobaan. Clausius merupakan salah satu ilmuwan yang memberikan pernyataan mengenai hukum kedua termodinamika yang dapat diterima. Clausius menyatakan bahwa jenis sistem apapun tidak mungkin dapat bekerja sedemikian rupa tetapi hanya menghasilkan perpindahan energi sebagai panas dari sistem. Pernyataan Clausius dapat diterapkan pada perpindahan panas dengan temperatur yang lebih rendah pada suatu sistem ke sistem lain dengan temperatur yang lebih tinggi. Landasan pernyataan ini adalah prinsip kenaikan entropi.

Konversi energi terbarukan

1. Konversi energi laut

Energi listrik dapat dihasilkan melalui energi yang terkandung dalam laut yang meliputi gerakan gelombang, daya pasang surut dan panas laut. Ketinggian air dari cekungan laut ke puncak permukaan laut dapat menghasilkan energi gelombang. Sementara energi kinetik diperoleh dari gerakan air. Gerak osilasi dari permukaan air dapat menghasilkan energi pasang surut. Osilasi laut ini terjadi secara berkala serta dapat diketahui kapan terjadinya. Energi listrik juga dapat dihasilkan dari pengubahan energi panas yang tersimpan di dalam lautan.

2. Konversi energi angin

Energi angin merupakan sumber energi yang tak terbatas sehingga termasuk energi terbarukan. Kelebihan dari energi angin adalah dapat digunakan berulang kali sebagai pembangkit energi tanpa menimbulkan pencemaran udara atau pencemaran lingkungan. Konversi energi angin dikelola dengan sistem konversi energi yang mengubah energi angin menjadi energi mekanik. Peralatan yang digunakan adalah turbin angin.

Proses konversi dimulai dengan pengubahan energi potensial angin menjadi energi mekanik. Bentuk pengubahan energi ini menghasilkan torsi pada putaran turbin angin. Energi ini kemudian disalurkan ke generator listrik atau ke pompa mekanis. Peralatan pengubah energi angin menjadi energi listrik disebut turbin angin, sementara yang mengubahnya menjadi energi mekanik disebut kincir angin. Jenis pembangkit listrik yang mengubah energi angin menjadi energi listrik ialah pembangkit listrik tenaga bayu.

3. Konversi energi listrik

Konversi energi listrik berkaitan dengan proses konversi energi dari energi listrik menjadi energi lainnya. Proses konversi energi listrik dilakukan oleh peralatan yang memanfaatkan arus listrik agar dapat bekerja. Konversi energi listrik menjadi bentuk energi lain hanya terjadi melalui penghantar listrik. Energi listrik umumnya diubah menjadi cahaya atau energi gerak. Hasil konversi energi listrik dimanfaatkan oleh rumah tangga, industri maupun pabrik.

4. Konversi energi elektromekanik

Konversi energi elektromekanik merupakan pengubahan energi mekanik menjadi energi listrik dan sebaliknya. Perubahan energi pada energi elektromekanik dapat berlangsung dari suatu jaringan listrik menuju ke jaringan listrik yang berbeda. Proses konversi energi elektromekanik menggunakan generator listrik dan motor listrik yang bekerja dalam suatu sistem tenaga listrik. Peralatan pengubah energinya bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetik dengan memanfaatkan keberadaan medan magnet. Fungis medan magnet ada dua, yaitu penyimpanan energi dan menghubungkan proses konversi energi.

Mesin konversi energi

Mesin konversi energi adalah mesin atau alat yang digunakan untuk mengubah suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lainnya. Bentuk energi yang umumnya diubah oleh mesin koversi energi meliputi energi mekanis, energi listrik, energi kimia, energi nuklir dan energi termal. Mesin konversi energi terbagi menjadi dua jenis, yaitu mesin konversi energi konvensional dan mesin konversi energi non-konvensional. Tiap mesin konversi energi menghasilkan perubahan energi dengan batasan-batasan perubahan tertentu.

Pengelolaan

Manajemen energi

Manajemen energi berkaitan dengan konversi energi. Prinsip umum manajemen energi dan konversi energi adalah sama, yaitu harus bersifat umum dan memiliki tingkat keabsahan yang telah terbukti. Manajemen energi tidak dipengaruhi oleh tingkat keragaman pengguna akhir energi baik dari segi standar teknis, ekonomi, dan lingkungan. Konversi energi di dalam kajian manajemen energi berarti bahwa setiap proses perubahan energi harus mengalami kerugian energi sesedikit mungkin. Manajemen energi dalam hal ini berperan dalam meningkatkan efisiensi energi akibat adanya kegiatan konversi energi. Manajemen energi yang efektif tercapai melalui tahap pengumpulan informasi dan penyampaian informasi. Tahap pengumpulan informasi meliputi analisis data sejarah energi, audit energi, akuntansi, analisis teknik serta pembuatan proposal investasi dengan studi kelayakan sebagai acuannya. Sementara tahap penyampaian informasi meliputi pelatihan dan pemberian informasi kepada personel yang bekerja di bidang energi.

Program manajemen energi disesuaikan dengan kemampuan anggaran perusahaan dalam pembiayaan energi. Indeks kinerja utama pada energi-energi yang penting diidentifikasi untuk keperluan penghematan energi. Pekerjaan manajemen energi ini dapat dilakukan oleh konsultan internal maupun konsultan eksternal.

• Pengaliran energi

Pengaliran energi merupakan bagian dari manajemen energi. Energi disalurkan dari batas wilayah menuju ke pengguna akhir. Pengaliran energi dilakukan dengan beberapa bentuk sesuai dengan jenis energi dan kebutuhan pemakai. Beberapa jenis energi berperan sebagai bahan bakar atau produk siap pakai yang dibeli. Sebagian besar energi lainnya ditransformasi menjadi energi lain di lokasi penyaluran sebelum disalurkan lagi menuju ke pengguna energi. Beberapa di antaranya ialah energi listrik pada gardu listrik dengan transformator, pabrik boiler, pembangkit listrik dengan kogenerasi dan trigenerasi. Ada juga energi yang langsung digunakan oleh pengguna energi setelah dikonversi, antara lain energi surya dan energi angin.

Pada beberapa fasilitas dan pabrik, pengubahan energi disesuaikan dengan kebutuhan pengguna akhir. Transformasi lebih lanjut dalam fasilitas dan pabrik harus dilakukan untuk memperoleh berbagai bentuk energi turunan yang cocok untuk pengguna akhir. Jelas, memeriksa efisiensi semua instalasi transformasi dan menjaganya setinggi mungkin adalah prioritas utama. Aliran energi dalam berbagai bentuk didistribusikan di sekitar lokasi untuk memproses dan memfasilitasi pengguna akhir. Sistem distribusi bertanggung jawab atas kehilangan, yang harus dikurangi dengan perencanaan yang benar dan isolasi termal.

Pengguna akhir energi di sekitar wilayah melakukan operasi berbeda yang mengarah pada produk atau layanan akhir. Ini membentuk output dari situs, bersama dengan limbah (yang mungkin atau mungkin tidak mengandung energi dalam beberapa bentuk) dan energi yang terbuang. Limbah dan energi yang terbuang meliputi air, bahan padat dan cairan (mudah terbakar atau tidak), dan gas.

• Penyimpanan energi

Setiap energi yang diubah ke bentuk energi lain membutuhkan penyimpanan energi sebelum digunakan oleh konsumen energi. Dalam manajemen energi, penyimpanan energi merupakan cara mengurangi biaya energi serta memperlancar rantai pasok energi kepada konsumen. Produsen energi harus mengadakan eksploitasi peluang pembelian energi dalam tingkat rendah dan mengetahui profil permintaan energi. Penyimpanan energi umumnya menggunakan pendekatan hidro, mekanika, listrik, dan termal.

Reka baru

Konsumsi energi dunia mengalami kecenderungan peningkatan seiring dengan bertambahnya jumlah manusia di dunia. Kecenderungan ini juga disebabkan oleh meningkatnya kebutuhan manusia akan barang dan kenyamanan. Manusia mulai menciptakan berbagai teknologi dan penemuan bentuk konversi energi inovatif. Sumber energi diperoleh dari Bumi dan luar angkasa. Sumber energi tersebut merupakan pengganti bahan bakar fosil, nuklir dan sumber energi terbarukan yang ada di Bumi. Pemenuhan kebutuhan konsumsi energi juga cenderung terbentuk melalui penghematan energi yang dilakukan oleh industri, bangunan, dan transportasi. Penghematan ini menjadi salah satu faktor politik dunia.

Sumber: id.wikipedia.org

Tegangan listrik atau beda potensial adalah tegangan yang bekerja pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya yang dapat menggerakkan muatan listrik. Secara matematis, kerja yang dilakukan untuk menggerakkan suatu muatan sebesar satu coulomb dapat didefinisikan sebagai perubahan energi yang dikeluarkan(dalam Joule) terhadap perubahan muatan listrik (dalam Coulomb) dengan satuan Volt. Kemungkinan yang bisa terjadi pada tegangan listrik adalah tegangan jatuh atau tegangan naik.Tegangan jatuh terjadi apabila potensial dipandang dari terminal lebih rendah ke tinggi, dan tegangan naik terjadi apabila potensial dipandang dari terminal lebih tinggi ke terminal lebih rendah. Rangkaian listrik sederhana dapat dibuat bila sebuah lampu yang dihubungkan dengan sumber potensial listrik berupa baterai . Selain baterai, sumber tegangan juga dapat dihasilkan oleh aki atau sel surya. Pada titik yang berbeda perbedaan potensial dapat terjadi apabila sumber potensial listrik terpasang pada suatu rangkaian listrik yang mengalami gaya gerak listrik. Arus listrik akan mengalir dari titik yang memiliki potensial tinggi (kutub positif) ke titik yang memiliki potensial rendah (kutub negatif).

Analogi

Secara sederhana, sirkuit elektronik dapat dipermisalkan dengan suatu bejana air yang menghasilkan aliran air dalam pipa yang didorong oleh pompa air. Tekanan air dari satu titik yang berada di dekat pompa dan titik lain di ujung pipa yang memiliki perbedaan dapat dianalogikan dengan potensial tegangan listrik. Jika pompa mulai bekerja tekanan air dalam pipa pada titik di dekat pompa menjadi lebih tinggi sehingga air dalam pipa mulai terdorong dari satu titik di dekat pompa menuju titik yang lain di ujung pipa. Pergerakan air ini disebabkan adanya perbedaan tekanan sehingga mampu melakukan usaha, misalnya dapat memutar turbin. Begitu pula dalam rangkaian elektronik, perbedaan potensial yang dihasilkan misal oleh baterai mampu melakukan usaha dengan memutar motor listrik. Jika dalam analogi, air pompa tidak bekerja, maka tidak ada perbedaan tekanan dan air tidak mengalir. Begitu rangkaian elektronik, jika baterai habis, maka tidak ada perbedaan potensial tegangan listrik dan motor listrik tidak akan berputar.

Alat ukur

1. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik dari dua titik potensial listrik. Pada peralatan elektronik, voltmeter digunakan sebagai pengawasan nilai tegangan kerja. Voltmeter tersusun atas beberapa bagian yaitu terminal positif dan negatif, batas ukur, setup pengatur fungsi, jarum penunjuk serta skala tinggi dan skala rendah.

2. Potensiometer

Potensiometer adalah suatu alat elektronika yang digunakan untuk merancang dan mengatur sebuah pembagi tegangan yang nantinya dapat diatur tegangan outputnya. Pembagi tegangan ini dapat digunakan jika tegangan yang realtif besar memberikan bias terhadap komponen elektronika aktif, rangkaian penguat dan sebagainya.

3. Rangkaian

• Rangkaian seri tegangan

Sumber tegangan yang dirangkai secara seri akan menghasilkan gaya gerak listrik total yang besar. Rumus dari rangkaian seri tegangan yaitu:

E total = E1 + E2 + E3 + ……..+ En

r total = 1 r + 2 r + 3 r + ……… + n

E total = gaya gerak listrik total (Volt).

r total = hambatan dalam total dari seluruh sumber tegangan (ohm).

• Rangkaian paralel tegangan

Berbeda dengan rangkaian seri, rangkaian paralel pada sumber tegangan jika dirangkai paralel akan menghasilkan ggl total yang lebih kecil. Jika gaya gerak listrik. Bila masing-masing sumber teganganya sama, maka besar ggl totalnya sama dengan ggl masing-masing sumber tegangan tersebut. adapun rumus dari rangkaian paralel tegangan:

Etotal = E1 = E2 = E3 = ……En = E

Rumusan

Medan listrik yang terletak di antara dua titik pada beda potensial V akan menimbulkan usaha untuk membawa satu satuan muatan listrik dari suatu titik menuju ke titik yang lain. Dengan kata lain, satuan beda potensial adalah Volt. Dimana 1 Volt adalah 1 joule/coulomb. Di dalam medan listrik homogen (E), beda potensi memiliki jarak (s) antara titik-titik dengan arah yang sejajar. Jadi besarnya beda potensial (V) dirumuskan; V = E x s.[10]

Jenis

Benda yang memiliki muatan listrik bila dihubungkan dengan tanah (Bumi), maka akan menjadi netral kembali. Ini dikarenakan muatan listriknya memberikan kelebihan elektron ke Bumi atau mengambil elektron dari Bumi untuk menutup kekurangan elektronnya. Jadi benda yang bermuatan dengan kondisi muatan listrik atau tegangan listrik yang tidak seimbang maka benda yang bermuatan tersebut juga bertegangan atau berpotensial. Dua benda yang tidak sama muatannya mempunyai tegangan yang tidak sama. Antara dua benda yang tidak sama besar muatannya atau tidak sama sifat muatannya terdapat beda potensial listrik. Tegangan listrik ini merupakan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan suatu unit muatan listrik dari satu tempat ke tempat lain, satuan tegangan dinyatakan dalam Volt yang diberi simbol “V”, 1 Volt didefinisikan sebagai tegangan listrik yang dibutuhkan untuk memindahkan 1 Ampere arus listrik melalui konduktor yang bersistansi 1 Ohm. Alessandro Volta memberikan sebuah istilah Volt yang berasal dari namanya sendiri. Ilmuwan yang berasal dari Italia ini awalnya menemukankan baterai Volt. Gaya yang mendorong perpindahan elektron melalui penghantar (konduktor) sering kali dianggap sebagai suatu gaya tegangan listrik. Besar tegangan berbanding lurus dengan kemampuan untuk mendorong elektron melalui rangkaian. Muatan listrik ini diumpamakan seperti tekanan air pada suatu bejana air. Sebuah tegangan listrik konstan disebut tegangan searah dan sumber tegangan yang berubah-ubah secara berkala dengan waktu tertentu disebut tegangan bolak-balik.

Sumber

Pembangkitan potensial tegangan dilakukan dengan beberapa cara yaitu dengan cara induksi elektromagnetik, kimiawi, panas, cahaya dan piezoelektrik. Sumber tegangan dan arus searah adalah suatu energi listrik yang mengalir secara merata setiap saat. Elemen-elemen seperti volta, baterai, dan akumulator merupakan suatu sumber energi dalam membangkitkan tegangan listrik.

Pengukuran

Satuan pengukuran tegangan listrik yang digunakan secara internasional adalah Volt. Standar satuan ini pertama kali ditetapkan pada tahun 1893 bersama dengan satuan Ampere dan satuan Ohm. Hasil akhir dari pertemuan internasional tersebut adalah penetapan nilai dari satuan Volt internasional. Volt internasional dijelaskan sebagai sel Clark pada 15 oC dengan gaya gerak listrik sebesar 1,434 Volt. Pada tanggal 1 Januari 1948 ditetapkan sebuah standar baru yang menjadi standar absolut hingga saat ini. Dalam standar absolut ditetapkan bahwa satu Volt internasional sama dengan nilai dari 1,000330 Volt absolut.

Penerapan praktis

• Pengecatan mobil secara elektrostatis

Pemanfaatan elektrostatik telah diterapkan pada pengecatan mobil. Proses pengecatan ini dilakukan dengan bantuan robot sehingga proses penngerjaan dapat selesai dengan sangat cepat serta hasil pengecatan sangat rata dan dapat dikendalikan kontras warnanya. Pengecatan dengan memanfaatkan elektrostatik mampu memberikan penghematan pada jumlah cat yang digunakan serta sangat akurat. Metode pengecatan elektrostatik merupakan pengecatan yang ekonomis dan ramah lingkungan karena limbah yang diproduksi sangat sedikit. Prinsip yang digunakan adalah gaya tarik antara muatan positif dan negatif. Muatan listrik yang terletak pada nosel memberikan dorongan udara dan menghasilkan tegangan listrik yang sangat tinggi sehingga partikel yang keluar dari nosel mengikat sebagian muatan tersebut dan menyebabkan keluar dari nosel sebagai partikel bermuatan. Umumnya benda yang dicat merupakan logam atau bahan konduktor yang telah dilapisi dan diberi muatan listrik dengan jenis yang berlawanan. Karena bahan tersebut adalah logam maka muatan akan tersebar di permukaan logam. Partikel akan ditarik oleh muatan yang berada di permukaan sehingga keluar dari nosel dan bergerak menuju ke arah benda yang akan dicat. Muatan yang ada di permukaan bahan tersebar secara merata di seluruh permukaan sehingga partikel pelapis akan menuju bahan juga secara merata. Penyebaran partikel secara merata membuat cat tersebar secara merata pula.

• Penyaring udara

Penyaring pembersih udara merupakan salah satu aplikasi dari gaya elektrostatik. Kegunaan penyaring ini adalah untuk menyaring partikel-partikel dari udara yang mengandung debu atau asap. Penyaring udara umumnya dipasang pada cerobong asap pabrik. Penyaring udara yang digunakan di dalam ruangan juga menerapkan prinsip kerja yang sama. Setelah melewati sejumlah penyaringan, udara kotor berubah menjadi udara bersih. Sistem penyaringan terdiri dari penyaringan awal yang menyaring secara langsung partikel-partikel kasar yang memiliki ukuran besar. Partikel ukuran yang lebih kecil dapat lolos dari saringan. Partikel ini kemudian melalui elektroda dengan tegangan listrik yang tinggi. Pemberian tegangan tinggi menyebabkan partikel yang meninggalkan elektroda menjadi bermuatan listrik. Partikel yang melewati elektroda memiliki muatan yang berlawanan sehingga dapat melekat di elektroda. Hasil penyaringan menghasilkan penumpukan partikel yang dibersihkan secara periodik. Partikel yang lolos dari elektroda pengumpul memiliki jumlah yang tidak terlalu banyak dan umumnya dilewatkan lagi pada penyaringan akhir dengan ukuran pori yang lebih kecil. Setelah keluar dari penyaringan, udara yang lolos menjadi udara bersih.

Sumber: https://id.wikipedia.org/

Sistem tenaga listrik adalah sebuah sistem yang meliputi beberapa bagian yang saling terhubung dan saling bekerja sama untuk memenuhi kebutuhan energi listrik bagi pemakai energi listrik. Ruang lingkup sistem tenaga listrik secara garis besarnya meliputi pembangkit listrik, saluran transmisi tenaga listrik, gardu induk hingga ke jaringan distribusi tenaga listrik.

Bagian-bagian

• Gardu induk

Gardu induk merupakan salah satu komponen dari sistem tenaga listrik yang posisinya berada di antara dua komponen sistem tenaga listrik yang lainnya. Peralatan listrik yang terpasang pada gardu induk meliputi peralatan pemutus dan penghubung arus listrik. Pada bagian awal dan akhir dari gardu induk terdapat transformator penurun tegangan yang terhubung ke sistem tenaga listrik yang lainnya. Gardu induk utamanya berfungsi sebagai pemutus dan penghubung aliran daya listrik dan pengatur tingkat tegangan listrik pada sistem yang terhubung. Fungsi lainnya sebagai pengatur aliran daya listrik pasa sistem transmisi tenaga listrik dan sebagai tempat pemasangan peralatan pengaman bagi sistem tenaga listrik. Berdasarkan tingkat tegangan operasinya, gardu induk dibedakan menjadi gardu induk tegangan tinggi dan gardu induk tegangan tinggi dan gardu induk tegangan rendah.

• Transformator

Transformator merupakan peralatan listrik yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik pada sistem tenaga listrik. Posisinya berada pada dua jenis sistem tenaga listrik dengan tingkat tegangan listrik yang berbeda. Transformator umumnya terpasang pada kedua ujung saluran transmisi tenaga listrik. Pada bagian pembangkit listrik yang terhubung ke saluran transmisi dipasang transformator penaik tegangan, sedangkan bagian yang terhubung ke gardu induk dipasangi trasnformator penurun tegangan. Jenis transformator yang dipasang di antara kedua bagian ini adalah transformator daya yang memiliki kemampuan mempertahankan nilai daya listrik tetap stabil meskipun tegangan listriknya dinaikkan dan diturunkan.

Analisis

Seiring dengan makin kompleksnya perkembangan sistem tenaga listrik, analisis sistem tenaga listrik mulai diperlukan. Pada sistem kelistrikan modern, transmisi tenaga listrik dan distribusi tenaga listrik ke konsumen listrik dilakukan dengan nilai daya listrik yang sangat besar. Meningkatnya nilai daya listrik ini, membuat arus gangguan dan arus hubung singkat yang terjadi di dalam sistem ini diperhitungkan dalam pengoperasian sistem tenaga listrik. Cara menghitungnya menggunakan analisis sistem tenaga listrik.

Analisis aliran beban

Analisis aliran beban bertujuan untuk menghitung nilai aliran beban dan vektor tegangan pada suatu bus dan cabang-cabangnya. Perhitungan nilai dilakukan dengan bus dan cabang-cabangnya dalam kondisi normal dan terhubung dengan beban listrik pada nilai tertentu. Hasil analisis aliran beban kemudian dimanfaatkan dalam telaah atas berbagai persoalan yang berkaitan dengan jaringan listrik. Persoalan ini meliputi operasi jaringan, perluasan atau pengembangan jaringan, dan perencanaan jaringan listrik. Dalam persoalan operasi jaringan, dibahas tentang pengaturan tegangan listrik, perbaikan faktor daya listrik, kapasitas kawat penghantar, dan rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan listrik. Dalam persoalan perluasan atau pengembangan jaringan, dibahas tentang penentuan lokasi untuk penambahan unit baru terhadap bus beban, unit pembangkit, atau gardu induk. Sementara dalam persoalan perencanaan jaringan listrik dibahas mengenai kondisi jaringan listrik di masa depan setelah terjadinya peningkatan beban listrik seiring dengan peningkatan kebutuhan energi listrik.

Sumber: https://id.wikipedia.org/

Manajemen energi adalah program terpadu yang direncanakan dan dilaksanakan secara sistematis untuk memanfaatkan sumber daya energi dan energi secara efektif dan efisien. Tujuan diadakannya manajemen energi adalah untuk penghematan energi dan penghematan biaya akibat kenaikan harga energi, kelangkaan sumber daya energi serta kesadaran akan dampak buruk dari eksploitasi berlebihan terhadap energi bagi lingkungan. Sejak dasawarsa 1970-an, manajemen industri telah menjadikan manajemen energi sebagai salah satu fungsi industri yang utama. Faktor yang menentukan tingkat kualitas manajemen energi meliputi rantai pasok, biaya produksi, kualitas energi dan keberlanjutan lingkungan produksi. Manajemen energi digunakan dalam proses transformasi energi dengan menerapkan prinsip umum yang memiliki keabsahan yang dapat dibuktikan kebenarannya. Faktor teknologi pemakai energi tidak diperhitungkan dalam manajemen energi. Prosedur manajemen energi yang efektif meliputi tahapan analisa data sejarah energi, audit energi dan akuntansi, analisis teknik dan studi kelayakan untuk proposal bisnis dan investasi, serta pelatihan dan pemberian informasi kepada personel pelaksana pekerjaan. Pelaksanaan manajemen energi dillakukan oleh konsultan internal atau konsultan eksternal dari suatu perusahaan. Manajemen energi dikelola sesuai dengan anggaran perusahaan bagi biaya energi serta sesuai dengan indeks kinerja ilmiah dari energi.

Sejarah

Masyarakat internasional mulai menyadari kemutlakan adanya permasalahan energi ketika krisis energi dimulai pada periode tahun 1980 hingga 1990 M. Pada periode ini, dunia memasuki era industri yang memberikan masalah lingkungan yang besar dan meningkatkan harga energi dunia. Penghematan energi menjadi suatu faktor yang penting dalam perancangan pabrik dan peralatannya. Pengelola industri mulai mempertimbangkan keberadaan energi bersama dengan pertimbangan pengembalian modal.

Bidang keilmuan

Manajemen energi mengacu kepada dua bidang keilmuan yaitu keteknikan dan ekonomi. Penngembangan strategi industri di dalam pabrik dan bangunan besar dipengaruhi oleh kedua bidang tersebut. Pendidikan tradisional mengenai manajemen industri khususnya mengkaji tentang mekanika dan termodinamika. Setelah teknologi informasi dan elektronika daya berkembang secara pesat, maka kajian manajemen energi dialihkan ke kelistrikan dan termodinamika. Para pekerja yang dipekerjakan dalam pengelolaan energi juga diberikan pelatihan yang sesuai dengan bidang manajemen energi.

Manajemen energi tidak menjadi bagian dari bidang ilmu manajemen, melainkan termasuk dalam bidang teknik energi. Bidang kajian di dalam manajemen energi dikhusukan pada yang lebih pengelolaan peralatan yang mengkonsumsi energi beserta dampak ekonominya terhadap bisnis, organisasi atau perusahaan. Kehadiran manajemen energi dipengaruhi oleh meningkatnya penggunaan energi pada peralatan-peralatan yang digunakan dalam proses produksi khususnya energi listrik dan bahan bakar. Selain itu, kehadiran manajemen energi cenderung meningkat seiring peningkatan efisiensi energi dalam pemakaian mesin atau sistem produksi.

Jenis

Manajemen energi pada bangunan gedung

Sistem manajemen energi pada bangunan gedung modern menentukan ketersediaan pelayanan di dalam gedung. Beberapa fasilitas gedung yang memanfaatkan konsep energi dalam perancangannya antara lain pendinginan ruangan, ventilasi, pencahayaan, hiburan, transportasi, dan keamanan. Pengelolaan eneegi di dalam gedung modern memanfaatkan sistem elektronik yang dikendalikan secara terpusat. Tujuan pemusatan pengendalian energi adalah untuk mengurangi pemakaian energi oleh pemakai gedung tetapi kualitas kerja tetap optimal.

Data pemakaian energi juga dimanfaatkan untuk mengelola dan menetapkan strategi operasional dan pemeliharaan bangunan gedung. Tiap peralatan yang mengonsumsi energi dikumpulkan informasinya secara spesifik, khususnya periode pemakaian dan jumlah energi yang digunakan setiap kali pemakaian. Manajemen energi yang baik akan menghemat pemakaian energi, Sebaliknya, manajemen energi yang buruk menyebabkan produktivitas energi menurun, biaya pemeliharaan meningkat dan kualitas lingkungan dalam gedung menjadi buruk.

Dalam manajemen energi pada bangunan gedung diperlukan integrasi antara beberapa sistem, pengaturan dan pengawasan. Integrasi sistem terjalin antara sistem pembangkit energi, sistem baterai pusat, sistem penyejuk udara, sistem pencahayaan serta sistem lift dan eskalator. Pada area umum, integrasi pengaturan terjalin antara pengaturan pencahayaan, sistem kontrol akses, pengawasan aktivitas manusia dan keamanan, dan sistem alarm kebakaran. Selain itu, ada pula suatu sistem pengukuran yang khusus mengumpulkan data mengenai konsumsi air, listrik dan energi. Manajemen energi pada bangunan gedung wajib meyediakan layanan peringatan, kecenderungan pemakaian energi, catatan dan laporannya serta profil pemakai dan peran manajemen energi.

Prosedur

1. Pengaliran energi

Setiap jenis energi yang melalui tahap transformasi energi mengalami tahap pengaliran energi. Beberapa jenis energi digunakan dalam bentuk bahan bakar atau disimpan untuk digunakan pada keperluan tertentu dalam waktu tertentu. Sementara beberapa energi lainnya diubah pada saat pengaliran energi berlangsung. Beberapa jenis perlengkapannya yaitu transformator pada gardu listrik, boiler pada pabrik, serta trigenerasi dan kogenerasi pada pembangkit listrik. Konversi energi ini bertujuan menyimpan energi sebelum menjangkau pengguna energi. Selain itu, ada pula energi yang digunakan secara langsung setelah diubah. Jenis energi ini umumnya diperoleh dari sumber energi terbarukan seperti energi surya dan energi angin.

Pada fasilitas pabrik, transformasi energi dilakukan untuk memperoleh berbagai bentuk energi turunan yang sesuai dengan kebutuhan pengguna akhir. Hal yang menjadi prioritas dalam kegiatan perubahan energi ini adalah pemeriksaan efisiensi semua instalasi transformasi beserta dengan pemeliharaannya. Beberapa pengaliran energi ditujukan untuk memproses dan memfasilitasi pengguna akhir yang berada dekat dengan lokasi pengubahan energi. Kehilangan energi harus dikurangi selama proses pengaliran energi. Tanggung jawab ini dibebankan kepada sistem distribusi energi khususnya selama tahap perencanaan pengaliran energi dan isolasi termal.

Operasi yang berbeda dapat terjadi pada pengguna akhir energi di sekitar wilayah pengubahan energi. Perbedaan ini terjadi secara alami karena adanya perbedaan produk atau layanan akhir. Umumnya, produk energi ini menghasilkan limbah yang memiliki energi maupun telah kehabisan energi. Selain itu, proses pembuatan produk selalu menghasilkan energi yang terbuang. Limbah dan energi yang terbuang dapat berbentuk air, bahan padat, cairan yang mudah terbakar maupun yang tidak mudah terbakar, serta gas.

2. Penyimpanan energi

Setiap energi yang diubah ke bentuk energi lain membutuhkan penyimpanan energi sebelum digunakan oleh konsumen energi. Dalam manajemen energi, penyimpanan energi merupakan cara mengurangi biaya energi serta memperlancar rantai pasok energi kepada konsumen. Produsen energi harus mengadakan ekspliotasi peluang pembelian energi dalam tingkat rendah dan mengetahui profil permintaan energi. Penyimpanan energi umumnya menggunakan pendekatan hidro, mekanik, listrik, dan termal.

3. Audit energi

Audit energi merupakan proses pengumpulan dan analisis data yang digabungkan dengan kegiatan konservasi energi. Landasan pengadaan audit energi adalah adanya keharusan tersedianya tujuan dalam proses manajemen energi yang efektif dengan uraian tindakan yang dijelaskan secara rinci. Audit energi meliputi kegiatan pencatatan jenis energi dan jumlah energ yang digunakan di setiap tingkat proses manufaktur. Pencatatan dilakukan secara sistimatis dan berkesinambungan. Selama proses pengumpulan data energi, analisa dan pendefinisian kegiatan konservasi energi juga dilakukan bersamaan.

Kegiatan audit energi merupakan langkah pertama dalam mengadakan efisiensi energi. Audit energi diperlukan dalam peningkatan efisiensi energi di berbagai industri dan proses teknologi untuk mengurangi kerugian energi dan pemakaian cadangan energi. Audit energi dilakukan oleh auditor energi. Kegiatan-kegiatan di dalam audit energi meliputi survei data sederhana hingga pengujian data yang sudah ada secara rinci. Hasil analisa data kemudian digunakan untuk memperoleh data baru dengan mengggabungkan data lama dengan uji coba pabrik secara khusus. Ukuran dan jenis fasilitas pabrik mempengaruhi lamanya waktu yang diperlukan dalam pelaksanaan suatu audit. Pelaksanaan audit energi juga ditentukan oleh tujuannya.

• Audit energi awal

Audit energi awal meliputi kegiatan survei manajemen energi dan survei energi. Waktu pelaksanaannya ditentukan oleh jenis pabrik dan fasilitasnya. Pabrik yang sederhana dapat mengadakan dan menyelesaikan audit energi awal selama sehari atau beberapa hari. Sementara itu, pabrik dengan fasilitas yang kompleks memerlukan waktu yang lebih lama. Survei manajemen energi meliputi kegiatan memahami manajemen energi yang sedang berlangsung, khususnya pengambilan keputusan dalam investasi proyek konservasi energi. Sedangkan kegiatan pada survei energi adalah membuat ulasan mengenai kondisi peralatan selama digunakan oleh pemakai energi yang penting. Jenis pemakai energi ini khususnya adalah pendidih dan sistem uap. Instrumentasi yang mampu menghasilkan energi secara efisien juga termasuk dalam peralatan penting. Audit energi awal menggunakan instrumentasi portabel dengan jumlah yang sedikit. Audit energi awal dilakukan oleh auditor energi yang berpengalaman dalam mengadakan pengamatan dan pengumpulan data yang saling terhubung satu sama lain. Hasil audit energi awal digunakan untuk diagnosa situasi energi pabrik secara cepat.

Manfaat utama dari audit energi awal ialah mengetahui penyebab-penyebab adanya pemborosan energi. Efisiensi energi dalam jangka pendek juga dapat dicapai dengan mengadakan tindakan-tindakan sederhana yang menghemat energi. Beberapa indikasi di dalam audit energi awal yaitu kecacatan insulasi, kebocoran uap dan udara-tekan, kerusakan peralatan, dan pembandingan udara dan bahan bakar yang tidak terkendali. Hal lain yang dapat diperoleh dari kegiatan audit energi awal adalah informasi mengenai analisa data yang tidak lengkap dan lokasi pengawasan manajemen energi yang perlu diperketat. Pelaporan hasil audit energi awal dapat disusun dalam bentuk seperangkat rekomendasi yang berisis tindakan berbiaya rendah yang dapat dilaksanakan segera setelah pelaporan. Selain itu, laporan audit energi awal dapat berisi rekomendasi audit yang lebih sesuai untuk menguji secara teliti di area pabrik yang terpilih.

• Audit energi terinci

Audit energi terinci dilakukan setelah audit energi awal selesai dikerjakan. Waktu pelaksanaannya dapat mencapai beberapa pekan. Lamanya kegiatan audit energi terinci bergantung pada sifat dan kompleksitas pabrik. Audit energi terinci mengamati kondisi peralatan operasi dari segi bahan pembuatan peralatan. Indikator utamanya adalah neraca bahan dan neraca panas. Instrumentasi portabel digunakan untuk mengukur parameternya. Uji coba dalam audit energi terinci disesuaikan dengan jenis dan tujuan fasilitas yang sedang dipelajari, serta tingkat pembiayaan program manajemen energi. Uji coba yang diadakan dalam audit energi terinci meliputi uji efisiensi pembakaran, pengukuran suhu dan aliran udara bahan bakar pada peralatan utama, penentuan peralatan listrik yang menyebabkan penurunan faktor daya, dan uji sistem proses untuk peralatan yang baru diketahui spesifikasinya saja dan belum beroperasi. Audit energi rinci hanya dilakukan ketika suatu bangunan mempunyai nilai intensitas konsumsi energi yang melebihi nilai dari suatu standar yang diberlakukan.

Kebijakan

Kebijakan manajemen energi dibuat agar setiap pelaksananya dapat berperan aktif dalam mencapai tujuan manajemen energi. Penetapan kebijakan manajemen energi memberikan peluang yang lebih besar dalam pencapaian tujuan manajemen energi. Lingkup kebijakan manajemen energi meliputi pernyataan kebijakan dan strategi manajemen energi. Pernyataan kebijakan berisi pernyataan umum mengenai tujuan pelaksanaan manajemen energi. Sementara strategi manajemen berisi langkah-langkah pencapaian tujuannya. 

Adanya kebijakan manajemen energi akan mempusatkan para pelaksananya pada satu kerangka berpikir yang tunggal dalam pencapaian tujuannya. Kebijakan ini juga membentuk program kerja yang sistemasi dan menunjukkan adanya komitmen terhadap manajemen energi. Penetapan kebijakan juga dijadikan sebagai bentuk pengawasan perubahan perilaku pelaksana manajemen enerfi serta menyediakan sumber daya yang memadai. Manfaat lain dari penetapan kebijakan manajemen energi adalah membangun kesadaran energi bagi para pelaksananya. Efektifitas pelaksanaan kebijakan manajemen energi ditentukan oleh tingkat integrasinya dengan sistem informasi, standar teknis, pemasaran dan manajemen keuangan.

Penerapan

Manajemen energi bertujuan untuk mengawasi penggunaan energi di dalam suatu organisasi atau perusahaan. Dalam pengawasannya dilibatkan berbagai disiplin ilmialh lainnya, antara lain keteknika, ekonomi, akuntansi, desain dan riset operasional serta teknologi sistem informasi manajemen. Manajemen energi dapat diterapkan untuk semua jenis perusahaan, industri maupun bangunan.

Hambatan

Manajemen energi dapat dikelola secara buruk jika pengelolanya kekurangan pengetahuan mengenai teknik manajemen energi. Buruknya manajemen energi juga dapat disebabkan oleh kurangnya tradisi yang kuat dalam investasi modal. Dampak yang ditimbulkan ialah pemborosan energi. Di sisi lain, pabrik berukuran besar menggunakan energi dalam jumlah besar. Pabrik besar ini kemudian mengadakan penguatan pabrik dengan meningkatkan fasilitas proses produksi. Sementara itu, sektor industri dengan penggunaan energi yang tidak besar hanya melakukan investasi dengan pengembalian modal sesingkat mungkin. Pabrik berukuran kecil umumnya menunda modifikasi proses produksi dan hanya melakukan pemulihan panas dan pengurangan kerugian akibat biaya energi. Manajemen energi dengan kondisi tersebut menghasilkan perubahan strategi produksi yang drastis sehingga sulit terkendali.

Sumber: https://id.wikipedia.org/

Gardu listrik (bahasa Inggris: electrical substation) adalah sebuah bagian dari sistem pembangkit, transmisi dan distribusi listrik. Gardu listrik mengubah tegangan listrik dari tinggi menjadi rendah, atau sebaliknya, atau untuk menjalankan beberapa fungsi penting lainnya. Antara gardu listrik dan pelanggan, tenaga listrik mengalir lewat beberapa gardu dengan tingkat tegangan listrik yang berbeda. Gardu listrik dapat meliputi transformator untuk mengubah tingkat tegangan listrik antara tegangan transmisi tinggi dan tegangan distribusi rendah, atau penghubung dua transmisi tegangan listrik berbeda.

Gardu listrik dapat dimiliki dan dioperasikan oleh perusahaan listrik, atau dimiliki oleh industri besar atau pelanggan komersial. Pada umumnya, gardu listrik tak ditempati, memakai sistem SCADA untuk mengatur sistem.

Tipe

Gardu listrik dapat dibedakan berdasarkan tegangannya, penggunaannya, metode insulasinya, maupun bahan struktur yang digunakan.

1. Gardu transmisi

Sebuah gardu transmisi atau Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi (GITET) berfungsi menghubungkan dua atau lebih jalur transmisi. GITET paling sederhana menghubungkan dua jalur transmisi dengan tegangan yang sama. GITET dapat dipasangi saklar bertegangan tinggi yang memungkinkan jalur listrik untuk dihubungkan atau diputus dalam rangka perbaikan atau pembersihan. Sebuah GITET juga dapat diisi transformator untuk mengubah tegangan, alat pengatur tegangan/koreksi faktor daya, seperti kapasitor, reaktor atau kompensator VAR statis dan juga peralatan seperti transformator penggeser fasa untuk mengatur aliran listrik antara dua jalur listrik.

GITET dapat bervariasi dari yang paling sederhana hingga paling kompleks. Sebuah GITET sederhana mungkin hanya berisi sebuah bus dan beberapa pemutus sirkuit. GITET yang kompleks dapat menempati lahan beberapa hektar, dan menangani beberapa jenis tegangan, beberapa pemutus sirkuit, dan banyak peralatan perlindungan dan pengaturan (trafo tegangan dan arus, relai, dan sistem SCADA). GITET modern umumnya dijalankan dengan standar internasional seperti IEC Standar 61850.

2. Gardu distribusi

Sebuah gardu distribusi atau Gardu Induk (GI) mengirim listrik dari sistem transmisi ke sistem distribusi di suatu wilayah. Gardu induk berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sehingga cocok untuk distribusi lokal. Hal ini dilakukan karena tidak ekonomis jika harus menghubungkan pengguna listrik langsung dengan jaringan transmisi utama, kecuali jika pengguna menggunakan listrik yang cukup banyak.

Masukan untuk sebuah gardu induk umumnya berasal dari setidaknya dua jalur transmisi. Tegangan listrik yang masuk ke gardu umumnya sebesar 150 kV. Tegangan tersebut kemudian diturunkan hingga berada di antara 2,4 kV hingga 33 kV, tergantung pada ukuran wilayah yang dilayani. Setelah diturunkan, listrik kemudian didistribusikan dengan menggunakan penyulang, yang berada di tepi jalan (ataupun di bawah tanah) hingga ke trafo distribusi yang berada di dekat pengguna.

Selain mengubah tegangan, gardu induk juga berfungsi mengisolasi kesalahan apabila terjadi pada sistem distribusi maupun sistem transmisi listrik yang terhubung dengannya. Gardu induk umumnya juga merupakan titik pengaturan tegangan, walaupun pada sebuah jalur listrik yang panjang, peralatan pengaturan tegangan dapat juga dipasang di sepanjang jalur.

Kota yang padat biasanya memiliki gardu induk yang rumit, dengan saklar tegangan tinggi, saklar, dan sistem cadangan pada listrik tegangan rendah. Gardu induk biasa umumnya hanya memiliki sebuah saklar, sebuah trafo, dan sedikit peralatan pada listrik tegangan rendah.

3. Gardu traksi

Jalur rel listrik juga menggunakan gardu induk, yang diberi nama gardu traksi. Pada kasus tertentu, gardu traksi juga berfungsi untuk mengonversi tipe arus agar sesuai dengan kebutuhan dari kereta yang digunakan, biasanya dengan penyearah untuk kereta dengan arus searah, atau konverter putar untuk kereta dengan arus bolak-balik pada frekuensi yang berbeda dengan frekuensi listrik masukan. Terkadang gardu traksi juga berfungsi sebagai GITET atau gardu kolektor pada jaringan kereta api yang memiliki sistem kelistrikan sendiri.

4. Gardu bergerak

Sebuah gardu bergerak adalah gardu listrik yang dilengkapi dengan roda, yang berisi sebuah trafo, pemutus sirkuit, dan busbar, sehingga dapat ditarik oleh kendaraan lain. Gardu ini dapat digunakan sebagai cadangan sementara pada saat bencana alam ataupun perang. Gardu bergerak biasanya dibangun dengan beberapa model, untuk menyesuaikan dengan kebutuhan dan tipe jalan yang dilewati.

Sumber: https://id.wikipedia.org/

Distribusi tenaga listrik adalah tahap akhir dalam penyaluran tenaga listrik. Tahap ini membawa listrik dari sistem transmisi ke konsumen individual. Gardu distribusi terhubung ke sistem transmisi dan menurunkan tegangan transmisi ke tegangan menengah antara 2 kV dan 35 kV dengan menggunakan transformator. Kabel distribusi primer lalu membawa listrik bertegangan menengah tersebut ke transformator distribusi yang terletak di dekat lokasi konsumen. Transformator distribusi kemudian menurunkan tegangan ke tegangan utilisasi yang digunakan oleh lampu, peralatan industri, dan perabot rumah. Biasanya sejumlah konsumen dipasok oleh satu transformator melalui kabel distribusi sekunder. Konsumen komersial dan residensial biasanya terhubung ke kabel distribusi sekunder melalui sambungan listrik rumah. Konsumen yang membutuhkan listrik dalam jumlah yang lebih besar biasanya langsung terhubung ke kabel distribusi primer atau gardu listrik.

Transisi dari transmisi ke distribusi terjadi di gardu listrik sebagai berikut:

• Pemutus daya dan saklar memungkinkan gardu untuk diputus dari sistem transmisi atau dari kabel distribusi.
• Transformator menurunkan tegangan transmisi, 35 kV atau lebih, ke tegangan distribusi primer, biasanya 600–35.000 V.
• Dari transformator, listrik menuju ke busbar yang dapat membagi listrik ke beberapa kabel distribusi.

Distribusi listrik di perkotaan biasanya dilakukan melalui bawah tanah, terkadang melalui terowongan utilitas, sementara distribusi listrik di pedesaan biasanya dilakukan dengan tiang utilitas, sedangkan distribusi listrik di suburban biasanya dilakukan melalui bawah tanah maupun dengan tiang utilitas. Makin dekat ke lokasi konsumen, transformator distribusi menurunkan tegangan listrik ke tegangan distribusi sekunder, biasanya 120/240 V di Amerika Serikat untuk konsumen residensial. Listrik lalu menuju ke lokasi konsumen melalui sambungan listrik rumah dan meteran listrik. Panjang kabel distribusi sekunder di perkotaan dapat hanya kurang dari 15 meter (50 ft), tetapi dapat lebih dari 91 meter (300 ft) di pedesaan.

Sejarah

Distribusi tenaga listrik baru dibutuhkan pada dekade 1880-an saat listrik mulai dibangkitkan di pembangkit listrik. Sebelum itu, listrik biasanya dibangkitkan di dekat lokasi konsumen. Sistem distribusi tenaga listrik yang dibangun di Eropa dan Amerika Serikat awalnya digunakan untuk menyalakan lampu, seperti lampu busur yang menggunakan tegangan sangat tinggi (sekitar 3000 volt) arus bolak-balik atau arus searah, dan bohlam yang menggunakan tegangan rendah (100 volt) arus searah. Keduanya menggantikan sistem lampu gas, dengan lampu busur biasa digunakan sebagai lampu penerangan jalan, dan bohlam biasa digunakan sebagai lampu di rumah.

Karena tegangan tinggi yang digunakan oleh lampu busur, sebuah pembangkit listrik dapat memasok barisan lampu di jalan sepanjang hingga 7-mil (11 km). Jika tegangan listrik dinaikkan dua kali lipat, kabel berukuran sama dapat menghantarkan listrik empat kali lebih jauh. Listrik untuk sistem bohlam arus searah di dalam ruangan buatan Edison, seperti yang dipasang di Pearl Street Station pada tahun 1882, sulit untuk dipasok ke lokasi yang berjarak lebih dari satu mil dari pembangkit listrik, karena tegangan yang digunakan pada sistem tersebut hanya 110 volt, dari pembangkit listrik hingga ke lokasi konsumen. Sistem tersebut membutuhkan kabel tembaga tebal, dan pembangkit listrik tidak boleh berjarak lebih dari 1,5 mil (2,4 km) dari konsumen terjauh untuk menghindari kebutuhan akan konduktor yang besar dan mahal.

Pengenalan transformator

Mentransmisikan listrik dalam jarak jauh pada tegangan tinggi dan kemudian menurunkannya ke tegangan rendah awalnya masih menjadi tantangan. Pada pertengahan dekade 1880-an, diluncurkan transformator yang memungkinkan tegangan arus bolak-balik untuk dinaikkan ke tegangan transmisi yang lebih tinggi dan kemudian diturunkan ke tegangan konsumen yang lebih rendah. Dengan biaya transmisi yang lebih murah dan keekonomian skala yang lebih besar, karena satu pembangkit listrik dapat memasok listrik ke seantero kota, penggunaan arus bolak-balik pun meningkat pesat.

Di Amerika Serikat, kompetisi antara arus searah dan arus bolak-balik makin meningkat pada akhir dekade 1880-an menjadi "perang arus" saat Thomas Edison mulai menyerang George Westinghouse yang mengembangkan sistem transformator arus bolak-balik pertama di Amerika Serikat, dengan menunjukkan semua kematian yang disebabkan oleh sistem arus bolak-balik bertegangan tinggi dan mengklaim bahwa sistem arus bolak-balik pada dasarnya berbahaya. Upaya propaganda Edison tersebut tidak berumur panjang, dengan perusahaannya akhirnya beralih ke arus bolak-balik pada tahun 1892.

Arus bolak-balik lalu menjadi bentuk transmisi listrik dominan dengan adanya inovasi desain motor elektrik dan pengembangan sistem universal di Eropa dan Amerika Serikat yang memungkinkan banyak sistem terdahulu untuk dihubungkan ke sistem arus bolak-balik.

Pada paruh pertama abad ke-20, di sejumlah tempat, industri tenaga listrik terintegrasi secara vertikal, dengan satu perusahaan melakukan pembangkitan, transmisi, distribusi, pengukuran, dan penagihan listrik sekaligus. Pada dekade 1970-an dan 1980-an, sejumlah negara memulai proses deregulasi dan privatisasi, sehingga mengarah ke pasar listrik. Sistem distribusi listrik tetap diatur secara ketat, tetapi pembangkitan, pemasaran, dan terkadang transmisi listrik ditransformasi menjadi pasar yang kompetitif.

Pembangkitan dan transmisi

Listrik dibangkitkan di pembangkit listrik, di mana tegangannya dapat mencapai 33.000 volt. Listrik yang dibangkitkan biasanya berarus bolak-balik. Pengguna arus searah dalam jumlah besar, seperti sejumlah sistem elektrifikasi perkeretaapian, sentral telepon, dan industri pemrosesan, seperti peleburan aluminium, menggunakan penyearah untuk menghasilkan arus searah dari pasokan arus bolak-balik, atau juga memiliki sistem pembangkitan listriknya sendiri. Arus searah bertegangan tinggi dapat digunakan untuk mengisolasi sistem arus bolak-balik atau mengendalikan jumlah listrik yang ditransmisikan. Contohnya, Hydro-Québec memiliki kabel arus searah dari James Bay ke Boston.

Dari pembangkit listrik, listrik dialirkan ke gardu induk di dekat pembangkit listrik yang dilengkapi dengan transformator step-up untuk menaikkan tegangan dari listrik tersebut agar sesuai dengan kebutuhan transmisi, yakni antara 44 kV hingga 765 kV. Di dalam sistem transmisi, listrik tersebut digabungkan dengan listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik lain. Listrik kemudian dialirkan secepat mungkin ke konsumen, dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.

Distribusi primer

Tegangan distribusi primer bervariasi dari 4 kV hingga 35 kV fasa-ke-fasa (2,4 kV hingga 20 kV fasa-ke-netral) Hanya konsumen besar yang dipasok langsung dengan tegangan distribusi. Sebagian besar konsumen dihubungkan ke sebuah transformator, yang menurunkan tegangan distribusi ke "tegangan utilisasi", "tegangan pasokan" atau "tegangan utama" yang digunakan oleh sistem kabel di dalam rumah.

Konfigurasi jaringan

Jaringan distribusi dibagi menjadi dua tipe, yakni radial dan jaringan. Sistem radial disusun seperti pohon dengan tiap konsumen dipasok dari satu sumber pasokan, sementara tiap konsumen di sistem jaringan dipasok oleh lebih dari satu sumber pasokan yang beroperasi secara paralel. Sistem jaringan biasanya digunakan di kawasan yang lokasi konsumennya berdekatan, sementara sistem radial biasanya digunakan di kawasan rural atau suburban.

Sistem radial biasanya dilengkapi dengan penyulang darurat, sehingga sistem dapat direkonfigurasi jika terjadi masalah atau perawatan rutin. Rekonfigurasi tersebut dapat dilakukan dengan membuka atau menutup saklar untuk mengisolasi bagian tertentu dari sistem.

Penyulang panjang mengalami turun tegangan (distorsi faktor daya listrik) sehingga memerlukan pemasangan kapasitor atau regulator tegangan.

Rekonfigurasi, dengan mengganti hubungan fungsional antar elemen di dalam sistem, merupakan salah satu tindakan paling penting untuk meningkatkan performa operasional dari sebuah sistem distribusi. Sejak tahun 1975, saat Merlin dan Back memperkenalkan ide rekonfigurasi sistem distribusi untuk mengurangi susut daya aktif, hingga saat ini, banyak peneliti telah mengajukan berbagai macam metode dan algoritma untuk memecahkan masalah rekonfigurasi sebagai sebuah masalah objektif tunggal. Sejumlah peneliti mengajukan pendekatan optimalisasi berbasis Pareto (termasuk susut daya aktif dan indeks reliabilitas sebagai tujuan). Untuk itu, sejumlah metode berbasis kecerdasan buatan pun telah digunakan, yakni mikrogenetik, pertukaran cabang, optimisasi particle swarm, dan algoritma genetika pengurutan non-dominasi.

Layanan pedesaan

Sistem elektrifikasi pedesaan cenderung menggunakan tegangan distribusi yang lebih tinggi, karena jauhnya jarak yang harus dicapai oleh kabel distribusi. Tegangan distribusi pedesaan yang biasanya digunakan di Amerika Serikat adalah 7,2, 12,47, 25, dan 34,5 kV, sementara di Britania Raya biasanya adalah 11 kV dan 33 kV.

Layanan pedesaan biasanya berupaya untuk meminimalkan jumlah kabel dan tiang. Layanan pedesaan menggunakan tegangan yang lebih tinggi (daripada layanan perkotaan), sehingga memungkinkan penggunaan kabel baja galvanisir, yang memungkinkan tiang diletakkan dalam jarak yang lebih jauh. Di kawasan pedesaan, sebuah transformator dapat hanya melayani satu konsumen. Di Selandia Baru, Australia, Saskatchewan, Kanada, dan Afrika Selatan, sistem single-wire earth return (SWER) digunakan untuk mengalirkan listrik ke kawasan pedesaan.

Listrik tiga fasa digunakan untuk menyalakan fasilitas pertanian besar, fasilitas SPBU, fasilitas pengolahan air, dsb. Di Amerika Utara, tiang listrik biasanya berupa empat kabel tiga fasa dengan sebuah konduktor netral. Sistem distribusi pedesaan juga dapat memiliki konduktor satu fasa dan netral yang panjang. Di kawasan pedesaan terpencil, kabel netral dihubungkan ke tanah untuk digunakan kabel return (single-wire earth return).

Distribusi sekunder

Listrik dihantarkan ke konsumen dengan frekuensi sebesar 50 atau 60 Hz, tergantung pada wilayahnya, sebagai tenaga listrik satu fasa. Di sejumlah negara di Eropa, listrik tiga fasa juga dapat dihantarkan untuk konsumen besar. Jika dilihat dengan osiloskop, listrik di Amerika Utara akan terlihat seperti gelombang sinus, yang berosilasi antara −170 volt dan 170 volt, sehingga tegangan efektifnya adalah 120 volt RMS. Tenaga listrik tiga fasa lebih efisien dalam hal jumlah listrik yang dapat dihantarkan per jumlah kabel, dan lebih cocok untuk menyalakan motor elektrik besar. Sejumlah perabot besar di Eropa juga dapat dinyalakan dengan listrik tiga fasa, seperti kompor listrik dan pengering pakaian.

Sebuah kabel bumi biasanya disediakan di sistem milik konsumen serta di peralatan yang dimiliki oleh perusahaan ketenagalistrikan. Tujuan menghubungkan sistem milik konsumen ke bumi adalah untuk membatasi tegangan yang dapat timbul jika konduktor bertegangan tinggi jatuh ke konduktor bertegangan lebih rendah yang biasanya diletakkan lebih rendah, atau jika terjadi kegagalan di transformator distribusi. Sistem pembumian dapat berupa TT, TN-S, TN-C-S, atau TN-C.

Sumber: https://id.wikipedia.org/