Pembangkit Listrik Tenaga Uap

• Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan olehenergi kinetik dari uap panas/kering.

• PLTU memiliki 3 siklus utama, yaitu• Siklus Air PLTU• Siklus Air Pendingin Condensor• Siklus Bahan Bakar

Siklus Air dan Uap

• Suatu siklus dimana air diubah fasanya menjadi uap kering untuk menggerakan turbin, kemudian dikondensasi kembali menjadi air, dan seterusnya.

Siklus Air dan UapAir dipompa oleh CWP (Circulating Water Pump) (1) yang sebagian besar dipakai untuk media pendingin diCondenser (6) dan sebagian lagi dijadikan air tawar di Desalination Evaporator(2). Setelah air menjadi tawar, kemudian dipompa oleh Distillate Pump (3) untukkemudian dimasukkan ke dalam Make Up Water Tank (4) yang kemudiandipompa lagi masuk ke sistem pemurnian air (Demineralizer) dan selanjutnyadimasukkan ke dalam Demin Water Tank (5). Dari sini air dipompa lagi untukdimasukkan ke dalam Condenser bersatu dengan air kondensat sebagai air benamban.Air kondensat yang kondisinya sudah dalam keadaan murni dipompa lagi denganmenggunakan pompa kondensat, kemudian dimasukkan ke dalam 2 buahpemanas Low Pressure Heater (7) dan kemudian diteruskan ke Deaerator (8)untuk mengeluarkan atau membebaskan unsur O2 yang terkandung dalam airtadi. Selanjutnya air tersebut dipompa lagi dengan bantuan Boiler Feed Pump (9)dipanaskan lagi ke dalam 2 buah High Pressure Heater (10) untuk diteruskan kedalam boiler yang terlebih dahulu dipanaskan lagi dengan Economizer (11) barukemudian masuk ke dalam Steam Drum (12). Proses pemanasan di ruang bakarmenghasilkan uap jenuh dalam steam drum, dipanaskan lagi oleh Superheater(14) untuk kemudian dialirkan dan memutar Turbin Uap (15). Uap bekas yangkeluar turbin diembunkan dalam condenser dengan bantuan pendinginan air lautkemudian air kondensat ditampung di hot well.

Siklus Air Pendingin CondensorSiklus air pendingin ini berkaitan erat dengan pengembunan uap air yang terjadi pada Condensor. Air yang digunakan untuk pendinginan pada condensor merupakan air laut. Air laut ini awalnya diambil dari water intake menggunakan Circulating Water Pump (CWP). Kemudian dibersihkan dari zat-zat pengotor dan hewan laut terlebih dahulu. Setelah itu, air menuju ke condensor. Air laut yang masuk ke condensor awalnya memiliki suhu yang rendah. Namun setelah keluar dari condensor, suhu air menjadi tinggi. Pada PLTU Tanjung Jati B (TJB), air pendingin yang masuk kondensor bersuhu 29,2oC dan keluarannya bersuhu 36,2-38oC. Air yang bersuhu tinggi ini kemudian dibuang lagi ke laut melalui Water outake/ Circulating Water Out Fall

Siklus Bahan BakarDalam proses PLTU, untuk mendidihkan air didalam boiler dibutuhkan energi panas. Energi panas ini dapat berasal dari pembakaran bahan bakar, seperti : batubara, minyak bumi atau gas. Karena harga batubara yang murah, kebanyakan dari PLTU yang ada di bumi menggunakan bahan bakar batubara. Untuk menangani batubara pada suatu PLTU, biasanya terdapat sistem tersendiri. Sistem tersebut dinamakan Sistem Penanganan Batubara (Coal Handling System). Awalnya, batubara diangkut dari tambang batubara menggunakan kapal kosong tanpa mesin bernama kapal tongkang dengan kapasitas 66 metrix ton. Kapal tersebut berlabuh disuatu dermaga didalam PLTU yang bernama Coal Jetty. Coal Jetty ini memiliki panjang 240 meter dan letaknya pun 1 kilometer dari tepi pantai. Batubara yang diangkut oleh kapal tongkang tersebut diturunkan dengan menggunakan alat yang bernama Ship Unloader. Untuk menurunkan seluruh batubara yang terdapat pada kapal tongkang tersebut dibutuhkan waktu selama 3 hari penuh. Batubara yang telah diturunkan dari kapal tongkang tersebut selanjutnya diletakkan diatas Conveyor Belt. Converyor Belt adalah suatu alat yang mirip seperti eskavator yang mengangkut batubara dari Coal Jetty yang letaknya 1 kilometer dari garis pantai menuju ke Coal Yard/ Stockpile. Coal Yard/ Stockpile adalah lapangan luas tempat diletakkan dan disimpannya batubara setelah diangkut oleh kapal tongkang. Coal Yard yang ada biasanya mampu memenuhi kebutuhan bahan bakar PLTU hingga 2 bulan (630.000 ton). Ketika batubara yang ada di Coal Yard ingin digunakan sebagai bahan bakar, batubara tersebut dikeruk dengan suatu alat pengeruk yang dinamakan dengan Stacker Reclaimer. Setelah dikeruk, batubara ini kembali diletakkan diatas Belt Conveyor namun menuju ke bagian dalam PLTU. Kemampuan keruk dari Stacker Reclaimer dan kemampuan angkut dari Belt Conveyor dapat mencapai 1500 ton per jam. Setelah diangkut oleh Belt Conveyor, batubara ini masuk ke bagian dalam PLTU tepatnya di Coal Bunker. Disini, batubara disimpan untuk sementara waktu hingga selanjutnya disalurkan oleh Coal Feeder untuk menuju ke Pulverizer. Batubara yang masuk ke Pulverizer awalnya berbentuk seperti batu dengan diameter berkisar 5 cm. Batubara seperti ini tidaklah baik untuk dibakar didalam tungku pembakaran. Hal ini dikarenakan semakin besar ukuran batubara, maka semakin kecil kalori yang dihasilkan oleh batubara tersebut ketika pembakaran nantinya. Oleh karenanya, Pulverizer ini berperan dalam menghaluskan batubara hingga bentuknya berubah menjadi serbuk batubara. Perlu diketahui saja, semakin halus batubara, kalori yang dihasilkan juga semakin besar. Kemampuan Pulverizer dalam menghaluskan batubara dapat mencapai 335 ton setiap jam. Serbuk batubara yang dihasilkan oleh Pulverizer ini selanjutnya dihembuskan ke dalam Furnace bersamaan dengan udara panas. Didalam Furnace ini, perbakaran dari serbuk batubara tersebut menghasilkan energi panas yang selanjutnya digunakan untuk memanaskan air yang ada didalam Boiler. Kalori yang dihasilkan oleh batubara tergantung pada jenis batubara yang digunakan. Selain menghasilkan energi panas, pembakaran dari batubara ternyata juga menghasilkan kandungan lain, yaitu Nox (Oksida Nitrogen), Sox (Oksida Sulfur), dan COx (oksida karbon). Untuk menciptakan PLTU yang ramah bagi manusia dan lingkungan, kandungan-kandungan tersebut harus diminimalisir hingga batas yang aman.

Bagian utama dari PLTU pada umumnya adalah :•BoilerBoiler berfungsi untuk mengubah air (feed water) menjadi uap panas lanjut (superheated steam) yang akan digunakan untuk memutar turbin.

•Turbin uapTurbin uap berfungsi untuk mengkonversi energi panas yang dikandung oleh uap menjadi energi putar (energi mekanik). Poros turbin dikopel dengan poros generator sehingga ketika turbin berputar generator juga ikut berputar.

•Kondensor Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin (uap yang telah digunakan untuk memutar turbin).

•Generator Generator berfungsi untuk mengubah energi putar dari turbin menjadi energi listrik.

PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara singkat adalah sebagai berikut :•Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara sehingga berubah menjadi uap.•Kedua, uap hasil produksi boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran.•Ketiga, generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan, sehingga ketika turbin berputar dihasilkan energi listrik dari terminal output generator•Keempat, Uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin agar berubah kembali menjadi air yang disebut air kondensat. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler.•Demikian siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang-ulang.

Kondensor merupakan alat penukar kalor yang berfungsi mengkondensasikan uap bekas dari turbin menjadi titik-titik air (air kondensat) dan air yang terkondensasi menjadi air ditampung pada Hotwell. Selanjutnya air tersebut disirkulasikan kembali keboiler untuk diproses kembali menjadi uap

Fungsi Utama Kondensor· Mengubah uap bekas dari turbin menjadi air

embun.· Dengan vakum kondensor yang bagus, maka

efisiensi turbin bagus.. Menampung dan mengontrol air kondensat.· Mengeluarkan udara atau gas yang tidak terkondensasi.

Proses pada kondensor yang terjadi adalah proses perpindahan panas. Panas dari uap bekas diteruskan ke massa Fluida pendingin melalui media pemisah yaitu permukaan perpindahan panas yang dibuat dengan pipa-pipa dengan ketebalan yang tipis dalam jumlah banyak untuk mencapai effektifitas transmisi sesuai persamaan :

Q = U . A x (to – ti )[log(T-ti /T-to)]Dimana :Q = Jumlah panas yang harus dibuang ke kondensor (kJ/kg)U = Koefisien perpindahan panas universal (kkal/jam)A = Luas permukaan perpindahan panas (m2)T = Temperatur uap masuk Kondensor (0C)ti = Temperatur Air pendingin masuk Kondensor (0C)to = Temperatur air pendingin keluar Kondensor (0C

• Masalah yang umum dan sering terjadi pada kondensor adalah Fouling

• Fouling memperbesar hambatan yang berarti menurunkan transmitasi.

• Bila transmitasi (U) turun, maka beda temperatur antara uap dan air pendingin naik untuk sejumlah panas (Q) yang harus dipindahkan, kenaikan suhu pada permukaan Kondensor akan berefek kenaikan tekanan dalam Kondensor sebagai konsekuensinya.

• Fouling disebabkan oleh lumpur atau binatang laut seperti tritip atau karang hijau akan mempertinggi resistansi sehingga akan menurunkan kecepatan Transmitasi (U) yang menghambat perpindahan panas dari Last Stage Steam Turbine ke air pendingin, karena itu harus dihambat laju fouling terhadap pipa kondensor yang dapat menurunkan performance kondensor.

Condensor dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu :1. Condensor kontak langsung (Direct Contact Condensor/Jet Condensor).

Prinsipnya mencampur uap dan air pendingin yang di sprey kan dalam satu tabung sehingga terbentuk air kondensate dan biasanya campuran air yang terbentuk diinjeksikan lagi keperut bumi untuk menjaga kelestarian alam. Condensor jenis ini banyak digunakan pada PLTP.

2. Condensor Permukaan (Surface Condensor).Prinsipnya air pendingin dan uap yang didinginkan tidak dicampur ,

terpisah air pendingin didalam pipa-pipa (tubes) pendingin sedangkan uap yang terkondensasi didalam cangkang (shell). Pada Condensor Permukaan air pendingin yang tersedia dalam jumlah besar dan diharapkan air yang masuk kedalam kondensor air yang bersih .•Menurut arah alirannya ada beberapa type Condensor :- Single Flow (aliran tunggal) satu arah- Double Flow (aliran ganda) dua/tiga arah

Generator• Turbin HP, IP, dan LP ini dikopel langsung dengan

rotor generator, maka ketika turbin ini berputar, rotor generator juga ikut berputar. Generator yang biasa digunakan dalam proses PLTU adalah generator sinkron revolving field. Pada generator jenis ini, bagian rotornya diberi arus eksitasi sedangkan statornya menghasilkan energi listrik. Tegangan yang dihasilkan dari generator ini biasanya 6, 11, atau 22 kV. Karena sistem transmisi di Indonesia bertegangan 150 kV(SUTT) atau 500 kV(SUTET), maka digunakan trafo step-up untuk menaikkan tegangan keluarannya.

Keunggulan PLTU Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) memiliki beberapa

keunggulan dibandingkan dengan jenis pembangkit listrik lainnya:

1. Dapat dioperasikan menggunakan berbagai jenis bahan bakar (padat, cair dan gas). 2. Dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi 3. Dapat dioperasikan dengan berbagai mode pembebanan 4. Kontinyuitas operasinya tinggi 5. Usia pakai (life time) relatif lama

Kerugian PLTU 1. Sangat tergantung pada tersedianya pasokan bahan bakar 2. Tidak dapat dioperasikan (start) tanpa pasokan listrik dari luar 3. Memerlukan tersedianya air pendingin yang sangat banyak dan kontinyu 4. Investasi awalnya mahal 5. Menghasilkan polusi udara yaitu gas sisa hasil pembakaran bahan bakar (gas CO2, NOX, SOX dan debu batu bara)