Prinsip Cara Kerja PLTU Batu Bara dan Komponen Penyusunnya

tirto.id - Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah jenis pembangkit listrik yang menggunakan uap panas untuk memutar turbin. Pembangkit ini umumnya menggunakan bahan bakar batu bara atau minyak.

Di banyak negara, termasuk Indonesia, PLTU batu bara menjadi salah satu sumber utama pembangkit listrik. Namun, penggunaan batu bara sebagai bahan bakar utama menimbulkan berbagai isu lingkungan yang serius.

Selain dampak lingkungan, penting untuk memahami cara kerja PLTU batu bara. Dalam pembahasan berikut, kita akan mengupas lebih dalam mengenai operasional dan teknologi yang digunakan pada PLTU batu bara.

Komponen Penting Penyusun PLTU Batu Bara

Cara kerja PLTU batu bara terkait erat dengan komponen penyusunnya, termasuk batu bara, ketel atau boiler, turbin, dan cerobong. Dinukil dari buku Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik (2020) oleh Ramadoni Syahputra, berikut penjelasan mengenai komponen penting penyusun PLTU batu bara.

1. Batu bara

Batu bara adalah bahan bakar utama yang digunakan dalam PLTU untuk memanaskan air hingga menjadi uap. Untuk penyalaan awal, PLTU juga menggunakan minyak solar. PLTU batu bara di Indonesia sering menggunakan jenis batu bara subbituminius dengan nilai kalor antara 5700-6400 kkal/kg. Pembakaran batu bara menghasilkan emisi gas rumah kaca dan polutan lainnya yang berkontribusi pada perubahan iklim dan masalah kesehatan masyarakat.

2. Ketel (boiler)

Ketel atau boiler adalah tempat air diubah menjadi uap melalui pembakaran batu bara. Fungsi khusus boiler adalah memproduksi uap sesuai kebutuhan, memanaskan uap sebelum digunakan untuk turbin, dan memanaskan kembali uap yang telah digunakan oleh turbin tekanan tinggi. Boiler terdiri dari tiga komponen pemanas: primary superheater, secondary superheater, dan reheater.

3. Turbin

Turbin adalah komponen utama yang mengubah energi uap menjadi energi mekanik untuk memutar generator. Uap kering dari boiler menggerakkan sudu-sudu turbin, menghasilkan putaran pada rotor yang terhubung dengan generator sinkron. Turbin pada PLTU batu bara biasanya terdiri dari turbin tekanan tinggi, menengah, dan rendah.

4. Generator sinkron

Generator sinkron bertugas mengubah energi mekanik dari poros turbin menjadi energi listrik. Generator ini terdiri dari tiga kumparan stator yang dipasang pada sudut 120 derajat satu sama lain, dan rotor dengan kumparan medan.

5. Sistem eksitasi

Sistem eksitasi menghasilkan medan magnet searah yang diperlukan oleh stator untuk membangkitkan tegangan induksi. Prinsip kerja sistem ini adalah mengubah energi mekanik dari rotor menjadi medan magnet yang memotong kawat-kawat konduktor pada stator.

6. Penggiling batu bara

Penggiling batu bara (pulverizer mill) menghaluskan batu bara hingga menjadi serbuk halus yang diperlukan untuk pembakaran optimal di boiler. Proses ini memperhatikan tingkat kehalusan, kekerasan batu bara, dan metode pengembusan serbuk batu bara dengan udara hangat.

7. Pompa pengisi ketel (boiler feedwater pump)

Pompa ini memompa air yang telah dipanaskan melalui low pressure heater dan menjalani proses ekstraksi gas ke high pressure heater sebelum masuk boiler. Proses ini penting untuk menghilangkan oksigen dan gas lainnya.

8. Pompa air pendingin

Pompa ini digunakan untuk mendinginkan uap panas dari turbin melalui kondensor. Spesifikasinya termasuk kapasitas 180 m³/jam dan tekanan 2,0 kg/cm².

9. Transformer generator

Transformator generator bertugas mengubah dan mentransfer energi listrik dengan prinsip induksi elektromagnetik. Komponen utamanya meliputi inti besi, kumparan berisolasi, bushing, tangki minyak, dan konservator.

10. Electrostatic precipitator

Alat ini mengumpulkan abu pembakaran dengan efisiensi 99,5 persen, memastikan tidak ada abu batu bara dalam asap yang dikeluarkan dari cerobong. .

11. Cerobong (stack)

Cerobong PLTU batu bara dibuat tinggi, antara 200 hingga 275 meter. Hal itu dilakukan agar asap yang dibuang dapat terbawa angin dan kandungan debu serta gas sisa pembakaran tidak melebihi ambang batas di permukaan tanah.

Bagaimana Prinsip dan Proses Kerja Pembangkit Listrik Batu Bara?

Masih dalam buku Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik (2020), cara kerja PLTU menggunakan siklus sirkulasi tertutup yang memanfaatkan air sebagai fluida operasionalnya. Air dipanaskan di dalam boiler memakai gas panas yang dihasilkan dari pembakaran batu bara, mengubahnya menjadi uap.

Uap kering dengan suhu dan tekanan tinggi kemudian dialirkan ke turbin untuk memutar generator yang menghasilkan listrik. Uap bekas dari turbin dikirim ke kondensor, didinginkan, kemudian diubah kembali menjadi air.

Air ini kemudian dipompa kembali ke boiler untuk digunakan lagi. Siklus ini terus berulang. Meski merupakan siklus tertutup, air tambahan perlu ditambahkan untuk menggantikan air yang hilang akibat kebocoran.

Lalu, bagaimana PLTU menghasilkan listrik?

Proses PLTU menghasilkan listrik dimulai dengan air demineralisasi yang memiliki konduktivitas sangat rendah. Air tersebut dipompa dari hotwheel ke pompa kondensat, kemudian menuju pemanas bertekanan rendah (LP Heater) untuk pemanasan awal.

Setelah itu, air masuk ke alat ekstraksi gas untuk menghilangkan gas-gas yang tidak diinginkan. Air yang sudah dipanaskan ini kemudian dipompa oleh Boiler Feed Pump (BFP) menuju boiler. Di situ, air dipanaskan hingga berubah menjadi uap.

Pembakaran batu bara di boiler menghasilkan uap yang awalnya masih jenuh dan mengandung air. Uap jenuh ini dikeringkan dalam superheater untuk menghasilkan uap kering yang siap digunakan untuk memutar turbin.

Turbin yang berputar menggerakkan generator sinkron tiga fase, yang kemudian menghasilkan energi listrik. Energi listrik ini kemudian diteruskan ke transformator untuk diubah menjadi tegangan tinggi, yang selanjutnya disalurkan melalui jaringan transmisi listrik.