BAHAN BAKAR PADA PLTU

A.          PENGERTIAN TURBIN

Turbin adalah suatu mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi dari aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat. Mesin turbin yang paling sederhana terdiri dari sebuah bagian yang berputar disebut rotor, yang terdiri atas sebuah poros/shaft dengan sudu-sudu atau blade yang terpasang disekelilingnya. Rotor tersebut berputar akibat dari tumbukan aliran fluida atau berputar sebagai reaksi dari aliran fluida tersebut. Oleh karena itulah turbin terbagi atas 2 jenis, yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Rotor pada turbin impuls berputar akibat tumbukan fluida bertekanan yang diarahkan oleh nozzle kepada rotor tersebut, sedangkan rotor turbin reaksi berputar akibat dari tekanan fluida itu sendiri yang keluar dari ujung sudu melalui nozzle. Untuk lebih jelasnya dapat kita amati pada gambar di bawah ini.

1.      Turbin Impuls

Turbin ini merubah arah dari aliran fluida berkecepatan tinggi menghasilkan putara impuls dari turbin dan penurunan energi kinetik dari aliran fluida. Tidak ada perubahan tekanan yang terjadi pada fluida, penurunan tekanan terjadi di nozzle.

2.      Turbin Reaksi

Turbin ini menghasilkan torsi dengan menggunakan tekanan atau massa gas atau fluida. Tekanan dari fluida berubah pada saat melewati sudu rotor. Pada turbin jenis ini diperlukan semacam sudu pada casing untuk mengontrol fluida kerja seperti yang berkeja pada turbin tipe multistage atau turbin ini harus terendam penuh pada fluida kerja (seperti pada kincir angin).

B.                 JENIS – JENIS BAHAN BAKAR PADA PLTU

1.      PLTU Dengan Bahan Bakar Batubara

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Batubara adalah sebuah instalasi pembangkit tenaga listrik menggunakan mesin turbin yang diputar oleh uap yang dihasilkan melalui pembakaran batubara. PLTU batubara adalah sumber utama dari listrik dunia saat ini. Sekitar 60% listrik dunia bergantung pada batubara karena biaya PLTU batubara. 

 Cara kerja PLTU batubara, mula-mula batubara dari luar dialirkan ke penampung batubara dengan conveyor,kemudian dihancurkan menggunakan pulverized fuel coal . Tepung batubara halus kemudian dicampur dengan udara panas oleh forced draught. Dengan tekanan yang tinggi, campuran tersebut disemprotkan ke dalam boiler sehingga akan terbakar dengan cepat seperti semburan api. Kemudian air dialirkan ke atas melalui pipa yang ada di dinding boiler. Air dimasak menjadi uap kemudian uap dialirkan ke tabung boiler untuk memisahkan uap dari air yang terbawa. Selanjutnya uap dialirkan ke superheater untuk melipatgandakan suhu dan tekanan uap hingga mencapai suhu 570° C dan tekanan sekitar 200 bar yang meyebabkan pipa akan ikut berpijar menjadi merah. Untuk mengatur turbin agar mencapai set point, dilakukan dengan men-setting steam governor valve secara manual maupun otomatis. Uap keluaran dari turbin mempunyai suhu sedikit di atas titik didih, sehingga perlu dialirkan ke condenser agar menjadi air yang siap untuk dimasak ulang.

Sedangkan air pendingin dari condenser akan di semprotkan kedalam cooling tower sehingga menimbulkan asap air pada cooling tower. Air yang sudah agak dingin dipompa balik ke condenser sebagai air pendingin ulang. Sedangkan gas buang dari boiler diisap oleh kipas pengisap agar melewati electrostatic precipitator untuk mengurangi polusi dan gas yang sudah disaring dibuang melalui cerobong. PLTU Batubara terbesar se-Asia Tenggara berkapasitas 2 x 1000 megawatt rencananya dibangun di Batang, Jawa Tengah dengan menggunakan teknologi terbaru dan pertama kali diterapkan Indonesia, yakni teknologi USC (Ultra Super Critical) dengan menggunakan peralatan penangkap sulfur (FGD) filter debu.

Karena memiliki cadangan batubara yang cukup besar, terutama yang berupa lignit, teknologi gasifikasi di masa mendatang menjadi sangat penting bagi Indonesia. Teknologi pencairan batubara masih banyak terganggu oleh biaya yang tinggi. Negara yang paling maju dalam bidang ini adalah Afrika Selatan yang memiliki beberapa pabrik batubara cair yakni “Sasol One” di Sasolburg, yang berproduksi sejak pertengahan 1950an, ‘Sasol Two’ di kota Secunde yang berproduksi sejak tahun 1980, dan ‘Sasol Three’, berproduksi sejak tahun 1982.

Sayang, pembangkit listrik ini membuang energi dua kali lipat dari energi yang dihasilkan. Setiap 1000 megawatt yang dihasilkan dari pembangkit listrik bertenaga batubara akan mengemisikan 5,6 juta ton CO2 per tahun. CO2 merupakan salah satu penyebab utama global warming atau efek rumah kaca. Pakar energi Kadek Fendy Sutrisna menilai proses gasifikasi / batubara cair ‘belum’ bisa mengurangi emisi gas karbondioksida dan ‘belum’ bisa meningkatkan efisiensi bahan bakar. Walaupun PLTU dengan teknologi batubara bersih mampu mengurangi 90 % gas buangan dan abu terbangnya pada saat beroperasi, namun polutan selama proses pembuatan batubara cair /gas yang dihasilkan masih cukup tinggi.

Proses Flow PLTU Batubara
Pertama muatan kapal batubara di Coal Jetty dibongkar dengan Ship Unloader & disimpan di Coal Yard. Secara kontinue batubara diambil oleh Stacker Reclaimerdialirkan melalui Conveyor menuju Crusher House untuk diturunkan ukuran batubara & dialirkan ke Coal Silo.
            Proses selanjutnya, penurunan ukuran batubara menjadi bubuk di Pulverizer. Batubara yang telah berbentuk bubuk di Pulverizer dipanaskan & dihembuskan dengan udara dari Primary Air Fan menuju Furnace melalui Burner. Sedangkan untuk kebutuhan udara pembakaran disediakan oleh Force Draft Fan. Pembakaran tersebut digunakan untuk memanaskan Boiler sehingga akan merubah air umpan menjadi uap hingga Superheated. Proses di Boiler merupakan perubahan energi kimia dari batubara menjadi energi kalor/panas.
            Uap Superheated digunakan untuk memutar High Pressure (HP) Turbine. Uap keluar HP Turbine dipanaskan kembali oleh Reheater untuk memutar Intermediete Pressure (IP) dan Low Pressure (LP) Turbine. HP, IP, dan LP Turbine tersebut dikopel bersamaan dengan Generator sehingga menghasilkan listrik. Uap yang keluar dari LP Turbine  lalu masuk ke Condensor untuk dikondensasi menjadi air umpan kembali. Air tersebut selanjutnya dipompa kembali ke Boiler untuk dipanaskan dan diubah menjadi uap air yang digunakan untuk memutar Turbine lagi (Close Cycle). Proses di Turbine dan Generator merupakan perubahan energi kalor/panas menjadi energi gerak selanjutnya menjadi energi listrik.

2.      PLTU Dengan Bahan Bakar Minyak Bumi

Tak jauh berbeda dengan prinsip pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakar batu bara, pada pembangkit jenis ini juga menggunakan sebuah generator yang akan dihubungkan dengan turbin pembangkit yang mana memanfaatkan tenaga minyak bumi yang memiliki panas berkekuatan besar. Pada bagian minyak panas bumi ini hanya dimanfaatkan uap panasnya saja yang digunakan untuk tenaga pembangkit listrik. Pemanfaatan energi semacam ini memang lebih di dominasi selain energinya lebih kuat pemanfaatan bahan bakar minyak bumi juga lebih banyak digunakan di berbagai negara termasuk juga yang ada di Indonesia.

            Pemanfaatan energi uap bumi memang dapat digunakan untuk pembangkit listrik berskala besar, selain dapat memenuhi kebutuhan listrik dunia jenis energi ini juga memiliki cadangan yang sangat banyak di bumi. Pengelolaan yang terus dilakukan akan dapat menambah pasokan kebutuhan energi pembangkit listrik di berbagai negara. Namun, meskipun memiliki manfaat yang besar. Penggunaan atau pemanfaatan energi uap juga memiliki kelemahan dan juga kekurangan yang mana dapat menimbulkan masalah terhadap pencemaran lingkungan.

            Di ketahui sebagai energi yang menghsilkan gas karbon secara terus menerus jelas pemanfaatan energi uap dapat menyuplai kebutuhan listrik baik itu untuk kebutuhan industri berskala besar ataupun unutk kebutuhan listrik rumahan. Pembangki listrik panas bumi dari tenaga panas bumi saat ini digunakan di 24 negara. Sementara pemanasan memanfaatkan panas bumi digunakan di 70 negara. Perkiraan potensi listrik yang bisa dihasilkan oleh tenaga panas bumi berkisar antara 35 s.d. 2.000 GW. Kapasitas di seluruh dunia saat ini adalah 10.715 megawatt (MW), dengan kapasitas terbesar di Amerika Serikan sebesar 3.086 MW, diikuti oleh Filipina dan Indonesia. Indoa sudah mengumumkan rencana untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga panas bumi pertamanya di Chhattisgarh.  

Ketarangan gambar:

1.      Circulating water pump, berfungsi untuk memompa air

2.      Desalination evaporator

3.      Destilate pump

4.      Make up water tank

5.      Denim water tank

6.      Condenser

7.      Low pressure heater

8.      Deaerator, untuk mendapatkan tambahan air akibar kebocoran dan juga mengolah air agar memenuhi mutu air ketel (Boiler) berkandungan NaCl , Cl, 02 dan pH.

9.      Boiler feed pump

10.  High pressure heater

11.  Economizer

12.  Steam drum

13.  Boiler

14.  Super heater

15.  Steam turbine

16.  Barge (kapal), alat angkut bahan bakar minyak (BBM)

17.  Pumping house

18.  Fuel Oil Tank

19.  Fuel Oil Heater

20.  Burner

21.  Forced Draught fan, menghasilkan udara untuk pembakaran

22.  Air heater, berfungsi sebagai pemanas udara

23.  Smoke stack, berfungsi membuang sisa gas panas

24.  Generator, menghasilkan energi listrik

25.  Main transformer, untuk transfer energi listrik antar dua sirkuit dengan induksi elektromagnetik.

26.  Switch yard

27.  Transmission line, penyalur energi listrik ke konsumen

3.       PLTU Dengan Bahan Bakar Gas Alam

            Menurut General Electric, cadangan gas alam Indonesia mencapai lima kali cadang minyak bumi Indonesia, yakni yang sudah proven adalah 157,14 trillion standard cubic feet(TSCF) dan bisa dipakai hingga 46 tahun. Estimasi cadangan yang belum proven mencapai 594,43 TSCF (174 tahun). Potensi gas ini akan semakin besar bila ditambahkan coal bed methane (CBM) berjumlah 453,3 TSCF (133 tahun). Belum lagi ditambahkan shale gas (gas yang berada didalam batuan induk), seperti dilansir Harian Kontan, sebesar 574 TSCF yang mampu dipakai hingga 168 tahun.

            Gas alam dianggap lebih efesien karena memiliki pembakaran yang lebih sempurna dan bersih (clean burning) sehingga perawatan mesin menjadi lebih murah. Dengan pembakaran yang bersih, gas alam menjadi lebih ramah lingkungan karena bebas dari logam berat, sulfur dan emisi NOx yang sangat rendah. Jika dilihat dari sisi finansial, gas alam yang langsung dari pipa gas lebih hemat seperempat kali dari harga minyak bumi. Jika sudah berbentuk LNG, lebih murah setengah harga dari minyak bumi.

            PLTU memanfaatkan energi panas dan uap dari gas buang hasil pembakaran di PLTG untuk memanaskan air di HRSG (Heat Recovery Steam Genarator), sehingga menjadi uap jenuh kering. Uap jenuh kering inilah yang akan digunakan untuk memutar sudu (baling-baling). Gas yang dihasilkan dalam ruang bakar pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) akan menggerakkan turbin dan kemudian generator, yang akan mengubahnya menjadi energi listrik. Sama halnya dengan PLTU, bahan bakar PLTG bisa berwujud cair (BBM) maupun gas (gas alam). Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya. 

            Hampir semua bahan bakar gas adalah bahan bakar fosil atau hasil sampingan dari bahan bakar fosil. Gas alam terdiri dari metana dengan sedikit fraksi gas-gas lainnya. Komposisi bahan bakar gas umumnya dinyatakan dalam bentuk fraksi mole atau volume dari komponen gas tersebut, dan analisa dapat juga dinyatakan dalam bentuk fraksi massa elemental. Nilai pembakaran dari suatu bahan bakar gas dinyatakan dalam satuan volume seperti kilojoule per meter kubik atau Btu ( British thermal unit per kaki kubik ), dan juga dapat dinaytakan dalam energi per satuan massa (kilo joule perkilogram).

Keterangan gambar :

1. Stack
2. Boiler
3. FD Fan
4. Air Heater

5. Steam Drum
6. Primary Superheater
7. Economizer
8. Header
9. Water Wall
10. Secondary Superheater
11. Reheater
12. Wind Box
13. HP Turbine
14. IP Turbine
15. LP Turbine
16. Generator
17. Condenser
18. MFO Tank
19. MFO Pump
20. MFO Heater
21. Burner
22. Circulating Water Pump
23. Desalination Plant
24. Distillate Water Pump
25. Make Up Water Tank
26. Make Up Water Pump
27. Demin Water Tank
28. Demin Water Pump
29. Condensate Pump
30. LP Heater
31. Deaerator
32. Boiler Feed Pump
33. HP Heater
34. 18 kV/150kV Switch Yard
35. Transmission

                                   

C.                MENGENAL PLTU TERBESAR DI ASIA

1. PLTU Taichung (Taiwan)

PLTU Taichung terletak di Longjing, Taichung, Taiwan. Kapasitas pembangkitannya 5.500 MW yang merupakan pembangkit listrik tenaga uap terbesar di dunia, yang juga merupakan pembangkit listrik (dari seluruh jenis pembangkit listrik) dengan emisi karbondioxida terbesar di dunia, sekitar 40 juta ton per tahun.

PLTU ini terdiri atas 10 unit pembangkitan yang masing-masing berkapasitas 550 MW. Empat unit pertama dikomisioning pada tahun 1991 dan 1992. Pada tahun 1996 s.d 1997, empat unit baru ditambahkan. 2 unit selanjutnya dipasang pada tahun 2005 dan 2006. Ada rencana untuk menambah kapasitas berupa dua buah unit berkapasitas 800 MW pada tahun 2016.Selain 10 turbin uap batubara, PLTU Taichung juga memiliki empat gas turbin berkapasitas 280 MW dan 22 turbin uap yang berkapasitas 44 MW, sehingga total daya pembangkitannya adalah 5824 MW. Pembangki ini digunakan untuk memasok base load. Adapun listriknya dijual kepada Taipower dalam kontrak selama 25 tahun.

2. PLTU Belchatow (Polandia)

PLTU Belchatow berkapasitas 5.420 MW yang terletak Belchatow di Lodz Voivodeship, Polandia. PLTU ini merupakan PLTU terbesar di Eropa yang mampu memproduksi 27-28 TWh listrik pertahunatau sekitar 20%  dari total pembangkitan Polandia. PLTU dimiliki dan dioperasikan oleh PGE GIEK Oddział Elektrownia Bełchatów yang merupakan anak perusahaan Polska Grupa Energetyczna. 

3. PLTU Tuoketuo (China)

PLTU Tuoketuo berkapasitas 5400 MW terletak di daerah Inner Mongolia, China. PLTU ini dikomisioning pada bulan November 1995 dan dimiliki oleh Tuoketuo Power Company.

4. PLTU Guodian Beilun (China)
PLTU Guodian berkapasitas 5000 MW terletak di District Beilun, Ningbo, Zhwjiang, China. PLTU ini memiliki 5 unit 600 MW dan 2 unit 1000 MW.

5. PLTU Waigaoqiao (China)

PLTU Waigaoqiao berkapasitas 5000 MW terletak di Pudong, Shanghai China. PLTU ini mampu memproduksi hingga 11.4 TWh energi perbulan. PLTU PLTU Waigaoqiao dimiliki oleh China Power Investment.

6. PLTU Jiaxing (China)

PLTU Jiaxing berkapasitas 5000 MW terletak di Zhejiang, China.

7. PLTU Guohoa Taishian (China)

PLTU Taishian terletak di Taishan, Jiangmen, Guangdong, China. Kapasitasnya adalah 5.000 MW.

8. PLTU Yingkou (China)

PLTU Yingkou

 merupakan pembangki besar di China dengan kapasitas 4.840 MW. Bahan bakarnya adalah batubara.

9. PLTU Mundra (India)
PLTU Mundra berkapasitas 4.620 MW, merupakan PLTU terbesar di India terletak di Mundra,Gujarat, India. Batubara yang digunakan di PLTU ini berasal dari Indonesia.

10. PLTU Shengtou (China)
PLTU Shengtou berkapasitas 4.600 MW

REFERENSI    :

http://www.satuenergi.com/2015/11/10-pltu-batubara-terbesar-di-dunia.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_pembangkit_listrik_di_Indonesia

https://www.viva.co.id/berita/bisnis/1078434-mengintip-pltu-paiton-pembangkit-terbesar-di-asia-tenggara

https://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_uaphttp://coal-fenomena.blogspot.com/2011/08/teknologi-pembakaran-pada-pltu-batubara.html