Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik ada yang berbentuk padat, cair, maupun gas. Bahan bakar padat yang banyak digunakan adalah batubara. Untuk bahan bakar cair dan gas, pembangkitan tenaga listrik banyak menggunakan minyak bumi dan gas bumi.
Di Filipina, pernah direncanakan PLTU menggunakan kayu (dan turunannya yang disebut juga biomassa) sebagai bahan bakar dengan harapan agar didapat sumber energi terbarukan (renewable energy). Jenis kayu yang digunakan dalam bahasa Filipina disebut yakni sejenis kayu lamtoro. Untuk penyediaan bahan bakar kayu
ini diperlukan lahan yang luas bagi penanaman kayu ipil-ipil ini untuk dapat memasok kayu bagi PLTU secara kontinu dengan daya terpasang tertentu. Penggunaan kayu ini dapat juga dianggap sebagai energi surya tidak langsung karena kayu adalah hasil fotosintesis yang terjadi dengan bantuan energi surya langsung.
Bahan bakar yang lain adalah sampah kota. Di negara-negara maju, sampah kota dijadikan bahan bakar PLTU, tetapi yang menjadi sasaran utama bukanlah pembangkitan listriknya, melainkan menyelesaikan masalah sampah kota. Batubara berasal dari hutan (kayu) yang tertimbun dalam tanah, di mana makin tua umurnya, maka makin tinggi nilai kalorinya. Batubara pada dasarnya adalah Karbon (C) yang didapat dari tambang dengan kualitas berbeda-beda, karena tercampur dengan bahan-bahan lain yang tergantung pada kondisi tambangnya. Hal-hal yang menentukan mutu batubara, antara lain adalah nilai kalorinya. Nilai kalori ini ada 2 macam, yaitu nilai atas (Ho) dan nilai bawah (Hu).
Nilai atas kalori bahan bakar didapat dengan cara membakar bahan bakar tersebut sebanyak satu kilogram dan mengukur kalori yang didapat dengan menggunakan kalorimeter pada suhu 15°C sehingga uap air yang didapat dari pembakaran ini (hasil pembakaran) mengembun dan melepaskan kalori pengembunannya. Sedangkan nilai bawah kalori bahan bakar didapat dengan eara mengurangi nilai atasnya dengan kalori pengembunan air yang dikandungnya. Pembakaran bahan bakar pada pembangkit listrik termal mengeluarkan gas buang pada suhu yang jauh di atas titik embun air, perhitungan neraca energi didasarkan pada nilai bawah kalori karena pada suhu gas buang setinggi itu air berada pada face uap.
Selain oleh nilai kalori yang dimilikinya, mutu batubara juga ditentukan oleh kemurniannya. Batubara selalu ditempeli zat-rat lain, seperti air serta unsur H, 0, N. dan S. Tingkat kemurnian batu bara selain menyangkut umumya, juga dipengaruhi oleh tambang asal tempat batu bara diambil.
Tabel di bawah ini menunjukkan klasifikasi batubara secara singkat.
Bahan bakar padat seperti batubara dibakar dalam ruang bakar ketel uap PLTU untuk mendapatkan energi panasnya. Pembakaran itu sendiri sesungguhnya adalah reaksi kimia dengan oksigen 02 yang ada dalam udara, dengan reaksi kimia adalah sebagai berikut:
C + 02 → CO2 + energi panas
Tetapi karena batubara tercampur dengan unsur-unsur H, 0, N, dan S, maka pada proses pembakaran batu bara juga timbul reaksi kimia antara unsur-unsur
tersebut dengan oksigen yang ada di udara seperti berikut ini:
2H2 + 02 → 2H20
N2 + 02 → NO2
yang selanjutnya dengan H2O yang ada di udara dapat bereaksi menjadi bermacam-macam asam nitrat HNO2.
S + 02 → SO2
selanjutnya SO2 dengan H2O dan 02 yang ada di udara bereaksi
2502 + 2H2O + 02 → 2H2S02
Timbulnya asam nitrat HNO2 dan asam sulfat sebagai hasil pembakaran unsur N dan S yang terbawa oleh batubara merupakan pencemaran lingkungan dan harus dibatasi jumlahnya.
Unsur-unsur tersebut di atas bisa terbakar, bereaksi dengan O, yang menghasilkan energi panas. Tetapi ada juga zat-zat yang tidak bisa terbakar, seperti air dan abu yang dikandung batubara. Batubara yang keluar dad tambang selalu mengandung air dan abu. Lignite ada yang kandungan airya melebihi 60%, sedangkan pada anthracite hanya 2-5%. Kandungan abu dari batubara bervariasi antara 0,8-20.8%.
Apabila batubara lignite dengan nilai kalori yang relatif rendah dan kandungan air serta abu yang relatif tinggi digunakan sebagai bahan bakar PLTU, umumnya baru dapat dikatakan ekonomis jika PLTU-nya dibangun di dekat tambang batubara atau yang disebut sebagai PLTU Mulut Tambang. Hal ini terjadi karena
mengangkut energi dalam hentuk batubara yang hanyak mengandung air dan abu, serta rendah nilai kalorinya lebih mahal daripada mengangkut energi dalam bentuk listrik yang dihasilkan di dekat tambang bersangkutan.
Selain hal tersebut di atas, penggunaan batubara dengan nilai kalori yang relatif rendah memerlukan ketel uap yang lebih besar daripada apabila digunakan batubara dengan nilai kalori yang relatif tinggi karena jumlah kilogram batubara yang harus dibakar per satuan waktu menjadi lebih besar untuk mencapai daya bangkitan yang sama.
Dalam menyediakan batubara untuk PLTU juga harus diperhatikan ada tidaknya unsur yang dapat merusak ketel uap yang terbawa oleh batubara seperti silika yang dapat menyebabkan korosi suhu tinggi. Di lain pihak, kandungan unsur S yang dapat menimbulkan asam sulfat H2SO4 sesuai reaksi diatas pada bagian PLTU yang
suhunya relatif dingin (di bawah 180°C). yaitu di pemanas udara, bisa mengembun dan menimbulkan korosi suhu rendah. Dalam penyediaan batubara untuk PLTU juga harus diperhatikan tingkat kekerasan batuhara. Hal ini berkaitan dengan kekuatan mesin piling pembuat serbuk batubara dad PLTU bersangkutan.
Unsur-unsur tersebut di atas dapat terbakar, bereaksi dengan 02 yang menghasilkan energi panas. Tetapi ada juga zat-zat yang tidak bisa terbakar, seperti air dan abu yang dikandung batubara. Karena hasil pembakaran batubara menimbulkan gas-gas ikutan yang membuat pencemaran, maka dikembangkan berbagai teknik untuk
mengurangi pencemaran. Salah satu cara untuk mengurangi pencemaran oleh gas buang hasil pembakaran batubara ialah dengan menggunakan fluedized bed combustion, di mana batu bara dialirkan bersama air pencuci dalam ruang bakar.
Pembangkit tenaga listrik dengan tungku lapisan perputaran.
Ciri yang diharapkan pembangkit listrik adalah menghasilkan aliran uap air panas secara aman dan rumah lingkungan. Untuk pembangkit tenaga listnk dengan bahan bakar batu bara telah dimanfaatkan teknik seperti tungku debu, tungku karat dan sebagainya. kemudian dalam tahun delapan puluhan tungku lapisan perputaran.
Bermacam-macam konsep dan pelaksanaan dikembangkan dari statoner sampai bersirkulasi. Dengan adanya tuntutan palestarian alam yang meningkat, kecenderungan bergerak ke arah tungku lapisan perputaran yang bersirkulasi. Perkembangan selanjutnya diharapkan dan keadaan sekarang menuju lapisan perputaran yang dimuat tekanan → Gambar 1 digambarkan bagian instatasi yang panting dan aliran bahan yang terpenting secara skematis. Suatu bagian yang penting ialah produksi uap. Terdiri dari rumah ketel dengan beberapa ketel, tempat penimbunan batu bara dan tangki penyimpanan yang kecil, di samping instalasi tambahan, saringan listrik, penghisap debu dan cerobong asap. Suatu kumpulan instalasi yang kedua adalah produksi aliran listrik yang berisikan ruang turbin dengan turbinnya dan pembagian uap serta instalasi listrik dengan transformator, pembagian aliran listrik, teknik listrik, teknik pengukuran dan teknik pengaturan secara Otomatis. Pengawasan dan pengendalian semua sistem dilakukan oleh menara jaga pusat.
Bahan yang panting adalah:
a) Aliran masuk seperti batu bara, minyak atau gas, kapur, pasir dan cairan dan gas yang dipadatkan.
b) Aliran keluar seperti aliran listrik, uap dalam proses, abu dan gas asap.
c) Aliran bahan intern seperti air pendingin.
Pengolahan dan penyimpanan zat yang padat dan cair terjadi secara sentral di instalasi tambahan di dalam pembangkit tenaga listrik yang diatur dari sini → Gambar 2 digambarkan skema fungsi suatu pembangkit tenaga listrik dengan tungku lapisan perputaran dan hubungan panas tenaga. Kepatan semacam itu terjadi di pembangkit tenaga listrik industri dan pemanasan. Bahan bakar batu bara dimasukkan ke dalam abu yang panas oleh suatu alat pembawa dan mencapai bagian bawah ruang tungku, untuk jenis batu bara yang kering, lebih didahulukan langsung dan tempat masuk langsung ke dalam ruang tungku. Pada temperatur antara 800 derajat Celcius sampai 900 derajat Celcius terjadi pembakaran yang sempuma. Udara pembakaran yang perlu dihisap dan ruang ketel dari luar ruang ventilator yang baru, dipanasi Olen pemanas pendahuluan udara dan dialirkan ke ruang tungku dorong doh suatu pesawat peniup untuk meningkatkan tekanan, melalui dasar mesin jet sebagai udara primer, dan dari samping di beberapa bidang sebagai udara sekunder. Pada waktu pembakaran terjadi gas asap yang panas, abu yang ada di ruang tungku menampung perputaran yang intensif sebagian panas pembakaran, yang dibaker oleh gas asap dan memberikan panas ke bidang pembakaran ruang tungku sampai masuk ke dalam alat pemroses.
Di dalam alat pemroses zat padat dikeluarkan dan campuran-zat pada gas asap dan disalurkan ke ruang tungku melalui gerakan mundur abu hingga terjadi suatu sirkulasi zal padat. Gas asap yang panas didinginkan di dalam bidang pemanasan listrik lanjutan disesuakan dengan temporatur uap tekanan tinggi dan uap tekanan sedang melewati batas panas, zat cair dipadatkan dan udara pembakaran dipanasi. Gas asap dibebaskan dan debu dengan lebih kurang 140 derajat Celcius didalam filter listrik atau di dalam filter jaringan dan disalurkan dengan gaya hiSap di atas suatu cerobong asap khusus atau di atas sebuah cerobong asap kolektif.
Uniuk menjalankan fungsinya, belerang kapur dalam jumlah tertentu diangkut ke ruang tungku untuk pengisian pertama dan tambahan zat Padat yang bersirkulasi yang dipakal antara lain pasir. Uap tekanan tinggi, yang dihasilkan sebagian dikurangi tekanannya di dalam suatu turbin uap dan setelah pemanasan yang berlebihan dibuang sebagai uap tekanan menengah sampai uap dalam keadaan siap proses; energi aliran listrik diubah turbin menjadi tenaga, dan generator diubah lagi mejnadi aliran listrik. Uap dalam proses dipasang untuk produksi air panas pada pemanasan dari jauh dan untuk proses pengeringan dan reaksi kimia. Uap membenkan panas melalui kondensasi.
Zat car yang menjadi padat dikumpulkan jika perlu dibersihkan dan dialirkan kembali ke ketel sebagai air pangisi. → Gambar 3 memperlihatkan suatu penampang lintang → Gambar 4 denah suatu pembangkit tenaga listrik dengan ukuran bagian tertentu. Ukuran berlaku untuk pembangkit tenaga listrik industri menengah, yang terdiri dan 3 ketel dengan produksi uap masing masing 200 t/h dan perluasan di sekeliling sebuah ketel.
Penyusunan inatalasi yang baru di kompleks pembangkit tenaga listrik diperlukan suatu pembangunan yang bertahap; konsep bangunan baru harus memungkinkan terjadi suatu perluasan, yang aman saat instalasi yang ada dalam keadaan bekerja agar tetap berkesinambungan; bidang yang penting di sini harus dicadangkan.
Sumber Pustaka
- Pembangkitan Energi Listrik Erlangga
- Data Arsitek Jl. 1 Ed. 33
Tidak ada komentar :
Posting Komentar