Anda pasti udah gak asing lagi kan dengan teknologi yang satu ini? Ya, Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Apa pernah terpikirkan oleh Anda sebenernya apa sih Pembangkit Listrik Tenaga Uap itu? Darimana energy listrik bisa dihasilkan? Atau bagaimana awal mula terciptanya listrik dari tenaga uap?
Kali ini kami akan memberikan ulasan tentang Pembangkit Listrik Tenaga Uap, yuk langsung disimak saja.
Apa itu Pembangkit Listrik Tenaga Uap?
Pembangkit listrik tenaga uap adalah pembangkit listrik dimana generator listrik digerakkan uap. Air dipanaskan lalu berubah menjadi uap dan memutar turbin uap yang menggerakkan generator listrik. Setelah melewati turbin, uap dikondensasikan dalam kondensor. Variasi terbesar dalam desain pembangkit listrik tenaga uap adalah karena sumber bahan bakar yang berbeda.
Hampir semua pembangkit listrik menggunakan tenaga batubara, nuklir, panas bumi, solar termal, pabrik insinerasi limbah serta banyak pembangkit listrik tenaga gas alam adalah uap listrik.
Gas alam sering dibakar di turbin gas maupun boiler. Panas buangan dari turbin gas dapat digunakan untuk menaikkan uap, dalam siklus gabungan tanaman yang meningkatkan efisiensi secara keseluruhan.
Di seluruh dunia, kebanyakan tenaga listrik diproduksi oleh pembangkit listrik tenaga uap, yang menghasilkan sekitar 86% dari semua pembangkit listrik.
Satu-satunya jenis pembangkit listrik lain yang saat ini memiliki kontribusi signifikan adalah pembangkit listrik tenaga air dan turbin gas, yang dapat membakar gas alam atau diesel. Panel fotovoltaik, turbin angin dan pembangkit panas bumi biner juga listrik non-uap, namun saat ini tidak menghasilkan banyak listrik.
Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Uap
Mesin uap reciprocating telah digunakan untuk sumber tenaga mekanik sejak abad ke-18, dengan perbaikan penting yang dilakukan oleh James Watt. Pusat pembangkit listrik komersil komersial pertama di New York dan London, pada tahun 1882, juga menggunakan mesin uap reciprocating. Sebagai ukuran generator meningkat, akhirnya turbin mengambil alih karena efisiensi yang lebih tinggi dan biaya konstruksi yang lebih rendah. Pada tahun 1920 setiap stasiun pusat yang lebih besar dari beberapa ribu kilowatt akan menggunakan penggerak utama turbin.
Pembangkit Listrik Tenaga Uap / Thermal
Pembangkit uap / termal menggunakan energi panas yang dihasilkan dari pembakaran batubara untuk menghasilkan energi listrik. Jenis pembangkit listrik ini banyak digunakan di seluruh dunia.
Pembangkit listrik ini menggunakan siklus Rankine. Ini adalah siklus uap yang dihasilkan di boiler, lalu dibawa ke turbin uap (prime mover). Dari turbin uap didinginkan kembali ke air di Kondensor, air yang dihasilkan dimasukkan kembali ke dalam boiler untuk mengulangi siklusnya.
Karena banyaknya bahan bakar (batu bara), pembangkit listrik semacam ini bisa digunakan untuk menghasilkan sejumlah besar energi listrik. Di kebanyakan negara, pembangkit listrik ini digunakan sebagai pembangkit listrik beban dasar. Ini karena pembangkit tenaga uap lambat untuk memulai dan tidak dapat digunakan untuk memenuhi beban puncak yang umumnya terjadi dalam waktu singkat.
Pembangkit listrik ini (bersama dengan PLTN) terus berjalan sangat dekat dengan efisiensi penuh selama 24 jam sehari (kecuali jika dipelihara). Mereka memiliki kehidupan khas 30 sampai 40 tahun (walaupun kebanyakan pemerintah telah mengurangi angka ini menjadi 35 tahun).
Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Uap
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. Di dalam 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.
Efisiensi Pembangkit Listrik Tenaga Uap
Efisiensi energi dari pembangkit listrik termal konvensional, yang dianggap sebagai energi yang dapat dijual yang dihasilkan sebagai persen dari nilai pemanasan bahan bakar yang dikonsumsi biasanya mencapai 33% sampai 48%. Seperti halnya semua mesin panas, efisiensi pembangkit listrik tenaga uap begitu terbatas dan diatur oleh hukum termodinamika.
Jenis pembangkit listrik lainnya mengikuti keterbatasan efisiensi yang berbeda, sebagian besar stasiun tenaga air di Amerika Serikat sekitar 90% telah mencapai efisiensi dalam mengubah energi air yang jatuh menjadi listrik, sementara efisiensi turbin angin dibatasi oleh hukum Betz hingga sekitar 59,3%.
Hukum Betz sendiri adalah hukum yang menunjukkan daya maksimum yang bisa diekstraksi dari angin, terlepas dari desain turbin angin dalam arus terbuka. Metode ini diterbitkan pada tahun 1919, oleh fisikawan Jerman Albert Betz.
Hukum ini didasari pada prinsip konservasi massa dan momentum aliran udara yang mengalir melalui “cakram aktuator ideal” yang mengekstrak energi dari aliran angin. Menurut hukum Betz, tidak ada turbin yang bisa menangkap lebih dari 16/27 (59,3%) energi kinetik dalam angin. Faktor 16/27 (0,593) dikenal sebagai koefisien Betz. Turbin angin berskala utilitas praktis mencapai puncak 75% sampai 80% dari batas Betz.
Energi pembangkit listrik termal yang tidak dimanfaatkan dalam produksi tenaga harus meninggalkan tanaman dalam bentuk panas ke lingkungan. Panas limbah ini bisa diproses melalui kondensor dan dibuang dengan air pendingin atau di menara pendingin. Jika panas buangan digunakan untuk pemanasan distrik, itu disebut co-generation.
Kelas pembangkit tenaga panas yang penting dikaitkan dengan fasilitas desalinasi Ini biasanya ditemukan di negara-negara gurun dengan pasokan gas alam yang besar dan di pabrik ini, produksi air tawar dan listrik sama-sama penting untuk produk bersama.
Efisiensi Carnot menentukan bahwa efisiensi yang lebih tinggi dapat dicapai dengan menaikkan suhu uap. Pembangkit listrik bahan bakar fosil sub-kritis dapat mencapai efisiensi 36-40%.
Desain super kritis memiliki efisiensi di kisaran rendah hingga pertengahan 40%, dengan desain “ultra kritis” yang menggunakan tekanan 4400 psi (30,3 MPa) dan pemanasan beberapa tahap mencapai efisiensi sekitar 48%. Di atas titik kritis untuk air 705 ° F (374 ° C) dan 3212 psi (22,06 MPa), tidak ada transisi fase dari air ke uap, namun hanya penurunan kerapatan secara bertahap.
Saat ini sebagian besar pembangkit listrik tenaga nuklir harus beroperasi di bawah suhu dan tekanan yang dilakukan pembangkit tenaga batubara, untuk memberikan tingkat keamanan yang lebih konservatif dalam sistem yang menghilangkan panas dari batang bahan bakar nuklir.
Hal ini, pada gilirannya, membatasi efisiensi termodinamika mereka menjadi 30-32%. Beberapa desain reaktor canggih yang sedang dipelajari, seperti reaktor suhu tinggi, reaktor berpendingin gas maju dan reaktor air superkritis, akan beroperasi pada suhu dan tekanan yang sama dengan pembangkit batubara saat ini, yang menghasilkan efisiensi termodinamika yang sebanding.
Itulah ulasan kami tentang Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Semoga artikel ini bisa berguna untuk menambah wawasan kamu ya.
Baca Juga: Semua yang perlu kamu ketahui tentang pembangkit listrik tenaga nuklir