Turbin gas modern tidak hanya dibedakan berdasarkan bentuk fisik atau jenis bahan bakarnya, tetapi juga berdasarkan bagaimana fluida kerja bersirkulasi di dalam sistem.

Dua jenis siklus utama yang digunakan adalah siklus terbuka (open cycle) dan siklus tertutup (closed cycle). Apa bedanya? Dan bagaimana dampaknya terhadap efisiensi serta penggunaan di industri?

Mari kenali perbedaan keduanya secara teknis dan praktis, berdasarkan sistem yang digunakan pada pembangkit listrik dan mesin industri saat ini.

Apa Itu Siklus Turbin Gas

Siklus turbin gas adalah rangkaian proses termodinamika yang mengatur bagaimana energi dari bahan bakar diubah menjadi energi mekanik melalui udara atau gas sebagai fluida kerja. Proses ini melibatkan kompresi, pembakaran, dan ekspansi.

Yang membedakan siklus satu dengan yang lain adalah bagaimana fluida kerja berputar, apakah dibuang setelah digunakan, atau dipakai kembali.

1. Siklus Terbuka (Open Cycle Gas Turbine)

Siklus terbuka adalah sistem di mana fluida kerja masuk dari atmosfer, dikompresi, digunakan dalam pembakaran, lalu dibuang kembali ke atmosfer setelah melewati turbin.

Siklus ini adalah jenis paling umum yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga gas, pembangkit beban puncak, dan mesin jet karena lebih sederhana dan fleksibel dalam operasional.

Urutan Proses:

1. Udara luar masuk melalui inlet, disaring, dan dikompresi
2. Udara dikompresi masuk ke ruang bakar, dicampur dengan bahan bakar dan dibakar
3. Gas panas hasil pembakaran diarahkan ke turbin
4. Setelah melewati turbin, gas buang dibuang ke atmosfer

Keunggulan Siklus Terbuka:

• Start-up cepat: dari kondisi dingin ke beban penuh hanya dalam hitungan menit
• Tanpa pendingin air: tidak perlu sistem pendingin tambahan seperti turbin uap
• Bisa menggunakan berbagai jenis bahan bakar: mulai dari gas alam hingga solar
• Instalasi lebih ringkas dan ringan

Kelemahan Siklus Terbuka:

• Efisiensi relatif lebih rendah jika tidak ditambah sistem bantu (intercooler, regenerator)
• Kinerja sangat bergantung pada suhu dan kelembaban udara luar
• Konsumsi udara tinggi, membutuhkan saluran buang berukuran besar

Aplikasi Umum:

• PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas) di wilayah-wilayah yang membutuhkan pasokan cepat
• Pesawat jet dan turbin aeroderivatif
• Backup generator di industri atau fasilitas strategis

2. Siklus Tertutup (Closed Cycle Gas Turbine)

Berbeda dari siklus terbuka, pada siklus tertutup fluida kerja tidak dibuang ke atmosfer. Sebaliknya, gas yang telah digunakan didinginkan, dipompa kembali, dan digunakan ulang dalam proses.

Gas yang digunakan bisa berupa udara, helium, atau CO₂. Pembakaran tidak terjadi langsung di dalam sistem fluida kerja, melainkan lewat pemanas eksternal.

Urutan Proses:

1. Fluida kerja dikompresi secara isentropik
2. Fluida dipanaskan melalui heat exchanger eksternal
3. Gas panas diekspansi di dalam turbin
4. Gas hasil ekspansi didinginkan dan dikembalikan ke kompresor

Keunggulan Siklus Tertutup:

• Efisiensi tinggi: karena tidak ada kehilangan energi ke lingkungan
• Ramah lingkungan: tidak ada emisi langsung ke atmosfer
• Stabil terhadap kondisi luar: suhu dan tekanan lingkungan tidak berpengaruh besar
• Cocok untuk sistem tertutup seperti PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) atau ruang vakum

Kelemahan Siklus Tertutup:

• Desain dan kontrol sistem lebih kompleks
• Biaya investasi awal tinggi
• Butuh sistem penukar panas dan pendingin yang besar
• Kurang cocok untuk beban yang berubah-ubah dengan cepat

Aplikasi Umum:

• Sistem pembangkit daya di ruang tertutup
• Sumber daya cadangan untuk reaktor nuklir
• Pembangkit daya berbasis energi panas bumi tertutup

Perbandingan Siklus Terbuka vs Tertutup

Aspek	Siklus Terbuka	Siklus Tertutup
Fluida kerja	Masuk dari dan dibuang ke atmosfer	Digunakan ulang dalam sistem tertutup
Emisi gas	Ada	Tidak ada
Efisiensi	Sedang, dapat ditingkatkan	Lebih tinggi dan stabil
Kompleksitas	Lebih sederhana	Lebih kompleks dan mahal
Kebutuhan pendingin	Tidak wajib (kecuali intercooler)	Wajib
Aplikasi utama	Pembangkit listrik gas, jet engine	Sistem tertutup: nuklir, geothermal tertutup

Memahami klasifikasi siklus turbin gas sangat penting dalam memilih sistem yang tepat untuk kebutuhan energi dan industri.

Siklus terbuka cocok untuk pembangkitan cepat dan praktis, sedangkan siklus tertutup unggul dalam efisiensi dan pengendalian emisi. Keduanya sama-sama memegang peran strategis dalam mendukung sistem kelistrikan modern.

Sebagai penyedia solusi rekayasa dan perbaikan turbin, Albany Engineering Services terus mengikuti perkembangan teknologi sistem siklus turbin untuk membantu klien kami mengambil keputusan berbasis performa dan efisiensi.