Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Definisi Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Pembangkit listrik tenaga panas didefinisikan sebagai fasilitas yang menghasilkan listrik dengan menggunakan energi panas, terutama dari pembakaran batu bara, untuk menghasilkan uap yang menggerakkan turbin.

Teori Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Teori pembangkit listrik tenaga panas cukup sederhana. Pembangkit ini menggunakan turbin uap yang terhubung ke alternator untuk menghasilkan listrik. Uap diproduksi di dalam boiler bertekanan tinggi.

Secara umum di India, batu bara bituminus, batu bara coklat, dan gambut digunakan sebagai bahan bakar untuk boiler. Batu bara bituminus yang digunakan sebagai bahan bakar boiler memiliki kandungan zat mudah menguap antara 8 hingga 33% dan kandungan abu 5 hingga 16%. Untuk meningkatkan efisiensi termal, batu bara digunakan dalam bentuk bubuk di dalam boiler.

Di pembangkit listrik tenaga panas batu bara, uap diproduksi pada tekanan tinggi di dalam boiler uap akibat pembakaran bahan bakar (batu bara bubuk) di dalam tungku boiler. Uap ini kemudian dipanaskan lebih lanjut di superheater.

Uap superpanas ini kemudian masuk ke dalam turbin dan memutar bilah-bilah turbin. Turbin secara mekanis dikopel dengan alternator sehingga rotor akan berputar bersama putaran bilah turbin.

Ketika uap memasuki turbin, tekanannya turun dengan cepat, menyebabkan volume uap meningkat.Setelah memberikan energi ke rotor turbin, uap keluar dari bilah turbin ke kondensor.Di dalam kondensor, air dingin disirkulasikan dengan bantuan pompa yang mengkondensasi uap basah bertekanan rendah.

Air yang telah mengkondensasi ini kemudian disupply ke pemanas air bertekanan rendah di mana uap bertekanan rendah meningkatkan suhu air ini; air tersebut kemudian dipanaskan lagi pada tekanan tinggi.Untuk pemahaman yang lebih baik, mari kita uraikan langkah-langkah operasi pembangkit listrik tenaga panas:

• Pertama, batu bara bubuk dibakar di dalam tungku boiler uap.

• Uap bertekanan tinggi diproduksi di dalam boiler.

• Uap ini kemudian dilewatkan melalui superheater, di mana uap dipanaskan lebih lanjut.

• Uap superpanas ini kemudian dimasukkan ke dalam turbin dengan kecepatan tinggi.

• Di dalam turbin, gaya uap memutar bilah-bilah turbin, artinya di sini energi potensial yang tersimpan dalam uap bertekanan tinggi diubah menjadi energi mekanik.

Diagram Garis Pembangkit Listrik

Setelah memutar bilah-bilah turbin, uap yang telah kehilangan tekanan tingginya keluar dari bilah-bilah turbin dan masuk ke dalam kondensor.Di dalam kondensor, air dingin disirkulasikan dengan bantuan pompa yang mengkondensasi uap basah bertekanan rendah.

Air yang telah mengkondensasi ini kemudian disupply ke pemanas air bertekanan rendah di mana uap bertekanan rendah meningkatkan suhu air ini, lalu dipanaskan kembali di pemanas bertekanan tinggi di mana uap bertekanan tinggi digunakan untuk pemanasan.Turbin di pembangkit listrik tenaga panas berfungsi sebagai penggerak utama alternator.

Tinjauan Umum Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Pembangkit Listrik Tenaga Panas biasa bekerja dalam siklus yang ditunjukkan di bawah ini.

Cairan kerja adalah air dan uap. Ini disebut siklus air dan uap. Siklus Termodinamika ideal yang mirip dengan operasi Pembangkit Listrik Tenaga Panas adalah siklus Rankine.

Di dalam boiler uap, air dipanaskan dengan membakar bahan bakar di udara di dalam tungku, dan fungsi boiler adalah untuk menghasilkan uap superpanas kering pada suhu yang diperlukan. Uap yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan turbin uap.

Turbin ini dikopel dengan generator sinkron (biasanya alternator sinkron tiga fasa), yang menghasilkan energi listrik.

Uap buangan dari turbin dibiarkan menguap menjadi air di dalam kondensor uap turbin, yang menciptakan hisapan pada tekanan sangat rendah dan memungkinkan ekspansi uap di turbin hingga tekanan sangat rendah.

Keuntungan utama dari operasi kondensasi adalah peningkatan jumlah energi yang diekstrak per kg uap, sehingga meningkatkan efisiensi, dan kondensat yang disupply kembali ke boiler mengurangi jumlah air umpan segar yang diperlukan.

Kondensat bersama dengan beberapa air umpan segar kembali disupply ke boiler oleh pompa (disebut pompa umpan boiler).

Di dalam kondensor, uap dikondensasi oleh air pendingin. Air pendingin didaur ulang melalui menara pendingin. Ini merupakan sirkuit air pendingin.

Udara lingkungan diperbolehkan masuk ke dalam boiler setelah penyaringan debu. Juga, gas buang keluar dari boiler dan dibuang ke atmosfer melalui cerobong asap. Ini merupakan sirkuit udara dan gas buang.

Aliran udara dan juga tekanan statis di dalam boiler uap (disebut tarikan) dipertahankan oleh dua kipas yang disebut Kipas Tarikan Paksa (FD) dan Kipas Tarikan Induksi (ID).Skema total pembangkit listrik tenaga panas beserta sirkuit-sirkuitnya digambarkan di bawah ini.

Di dalam boiler, terdapat berbagai penukar panas, yaitu Ekonomiser, Evaporator (tidak ditampilkan dalam gambar, sebenarnya adalah pipa air, yaitu sirkuit downcomer riser), Superheater (kadang-kadang Reheater, preheater udara juga ada).

Di Ekonomiser, air umpan dipanaskan secara signifikan oleh panas sisa dari gas buang.Drum Boiler mempertahankan kepala untuk sirkulasi alami campuran dua fase (uap + air) melalui pipa air.Ada juga Superheater yang juga mengambil panas dari gas buang dan meningkatkan suhu uap sesuai kebutuhan.

Efisiensi Pembangkit Listrik Tenaga Panas atau Pembangkit

Efisiensi keseluruhan pembangkit listrik tenaga panas didefinisikan sebagai rasio setara panas dari output listrik terhadap panas pembakaran batu bara. Efisiensi keseluruhan pembangkit listrik tenaga panas bervariasi antara 20% hingga 26% dan tergantung pada kapasitas pembangkit.

Keuntungan Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Keuntungan dari pembangkit listrik tenaga panas meliputi:

• Ekonomis karena biaya awal rendah dibandingkan dengan jenis pembangkit lainnya.

• Luas lahan yang diperlukan lebih sedikit dibandingkan dengan pembangkit tenaga air.

• Karena batu bara adalah bahan bakar utama dan harganya relatif murah dibandingkan bensin/diesel, maka biaya pembangkitan listrik menjadi lebih ekonomis.

• Perawatan lebih mudah.

• Pembangkit listrik tenaga panas dapat dipasang di lokasi mana pun di mana transportasi dan air dalam jumlah besar tersedia.

Kerugian Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Kerugian dari pembangkit listrik tenaga panas meliputi:

• Biaya operasional untuk pembangkit listrik tenaga panas relatif tinggi karena bahan bakar, perawatan, dll. 

• Jumlah asap yang besar menyebabkan pencemaran udara. Pembangkit listrik tenaga panas bertanggung jawab atas pemanasan global.

• Air yang dipanaskan dari pembangkit listrik tenaga panas memiliki dampak negatif pada kehidupan akuatik dan mengganggu ekologi.

• Efisiensi keseluruhan pembangkit listrik tenaga panas rendah, kurang dari 30%.