Pembangkit Listrik Termal / Uap

Pada pembangkit listrik termal, tenaga mekanik yang dihasilkan oleh mesin yang mengubah energi panas, sering berasal dari pembakaran bahan bakar yang akan menjadi energi rotasi. Kebanyakan pembangkir listrik termal menghasilkan uap, sehingg mereka terkadang disebut pembangkit listrik uap. Tidak semua energi panas dapat diubah menjdi tenaga mekanik, sesuai dengan hukum kedua termodinamika (“kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin, kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas”Sumber: http://fisikazone.com/hukum-ii-termodinamika/). Oleh karena itu, selalu ada panas yang hilang ke lingkungan. Jika kerugian ini digunakan sebagai panas yang berguna, untuk proses industri atau pemanasan kawasan, pembangkit listrik ini disebut sebagai pembangkit listrik kogenerasi atau CHP (combined heat-and-power/ Gabungan panas dan power). Kelas penting dari pembangkit listrik di Timur Tengah menggunakan produk panas untuk desalinasi (menghilagkan kadar garam berlebih) air.

Gambar: Rotor of a modern steam turbine, used in power station. (https://en.wikipedia.org/wiki/Power_station)

Efisiensi dari siklus tenaga panas dibatasi oleh temperatur maksimal cairan/ fluida yang dihasilkan saat berkerja. Efisiensi tidak langsung merupakan fungsi dari bahan bakar yang digunakan. Untuk kondisi uap yang sama, batu baram pembangkit listrik nuklir, dan gas semua memiliki efisiensi teoritis yang sama. Secara keseluruhan, jika sistem adalah stabil/ terus-menerus (beban dasar) akan lebih efisien dari paha hanya digunakan sesaat (beban puncak). Turbin uap umumnya beroprasi pada frekuensi yang lebih tinggi ketika dioperasikan pada kapasitas penuh.

Gambar: St. Clair Power Plant, a large coal-fired generating station in Michigan, United States.. (https://en.wikipedia.org/wiki/Power_station)

Selain penggunaan penolakan panas untuk proses atau area pemanas, salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi keseluruhan pembangkit listrik adalah untuk menggabungkan dua siklus termodinamika yang berbeda dalam siklus gabungan pembangkit. Biasanya gas buangan dari turbin gas yang digunakan untuk menghasilkan uap untuk ketel uap dan turbin uap. Kombinasi dari siklus "atas" dan siklus "bawah" menghasilkan efisiensi kesluruhan yang lebih tinggi daripda salah satu siklusyang dapat mencapai sendiri.

klasifikasi

Berdasarkan Sumber Panas

• Pembangkit Listrik berbahan bakar fosil juga dapat meggunakan generator turbin uap atau dalam kasus pembangkit berbahan bakar gas alam dapat menggunakan turbin pembakar. Sebuah pembangkit listrik tenaga batubara menghasilkan panas dengan membakar batubara di tabung/ketel uap. Uap menggerakkan turbin uap dan generator yang kemudian menghasilkan listik. Produk limbah pembakaran termasuk abu, sulfur dioksida, nitrogen oksida dan karbon dioksida. Beberapa gas dapat dihapus dari aliran limbah untuk mengurangi polusi.
• Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, menggunakan panas reaktor nuklir yang ditransfer ke uap yang kemudian menggerakkan turbin uap dan generator. Sekitar 20 persen dari pembangkit listrik di Amerika Serikat diproduksi oleh pembangkit listrik tenaga nuklir.
• Pembangkit listrik panas bumi menggunakan uap yang diperoleh dari batuan panas bawah tanah. Batuan ini dipanaskan oleh peluruhan bahan radioaktif di kerak bumi.
• Pembangkit listrik berbahan bakar biomassa. Contohnya limbah tebu, sampah perkotaan, pebuangan sampah (TPA), metana, atau bentuk lain dari biomassa. Limbah panas dari proses industri kdang-kadang terkonsentrasi cukup untuk digunakan untuk pembangkit listrik, biasanya dalam tabung/ketel uap dan turbin.
• Pembangkit listrik tenaga Surya, menggunakan sinar matahari untuk mendidihkan air dan menghasilkan uap yang mengerakkan generator. 

Berdasarkan Penggerak Utama

• Pembangkit turbin uap yang menggunakan tekanan dinamis yang dihasilkan dengan mengembangkan/memuaikan uap untuk memutar bilah turbin. Hampir semua pembangkit besar non-hydro menggunakan sistem ini. Sekitar 90 persen dari semua listrik yang diproduksi di dunia adalah menggunakan turbin uap.
•  Pembangkit turbin gas memgguakan tekanan dinamis dari aliran gas (produk udara dan pembakaran) untuk langsung mengoprasikan turbin. Berbagan bakar Gas alam  (dan bahan bakar minyak) pembakaran pembangkit turbin dapat memulai dengan cepat begitu digunakan untuk memasok beban "puncak" disaat priode permintaan energi tinggi. Hal ini memungkinkan unit (pembangkit turbin) relatif kecil, dan terkadang tanpa operator,  dan dioperasikan dari jarak jauh. Jenis ini dipelopori oleh Inggris, Proncetown yang pertama didunia,beroperasi pada tahun 1959.
• Pembangkit dengan siklus gabungan (PLTGU), memiliki kedua turbin gas yang diaktifkan oleh gas alam, dan turbin tabung/ketel uap danuap yag menggunakan gas buangan panas dari turbin gas untuk menghasilkan listrik. Hal ini sangat meningkatkan efisiensi keseluruhan pembangkit, dan banyak pembangkit listrik dengan beban-dasar baru yang digabungkan dengan pembangkit yang siklusnya diaktifkan oleh gas alam.
• Mesin dengan pembakaran torak/ piston internal digunakan untuk menyediakan listrik untuk masyarakat terpencil dan sering digunakan untuk embangkit kogenerasi (sumber energi alternatif) yang relatif kecil. Rumah sakit, gedung perkantoran, pabrik-pabrik industri, dan fasilitas penting lainnya juga menggunakan mesin ini untuk menyediakan tenaga cadangan dalam kasus pemedaman listrik. Mesin ini biasanya diaktifkan/ dipicu oleh minyak diesel, minyak berat, gas alam, dan gas pembuangan sampah.
• Turbin Mikro, mesin stirling dan mesin pembakaran torak/ piston internal merupakan solsi murah untuk menggunakan bahan bakar yang tersedia, seperti gas pembungan sampah, gas reaktor dari instalasi pengolahan air dan limbah dari produksi minyak.

Berdasrkan Tugas

Pembangkit listrik yang dapat diatur (dijadwalkan) untuk menyediakan energi untuk sistem meliputi:

Gambar: Ikata Nuclear Power Plant, Japan. (https://en.wikipedia.org/wiki/Power_station)

• Pembangkit listrik beban dasar menjalankan hampir terus-menerus untuk memberikan komponen beban sistem yang tidak bervariasi dalam satu hari atau satu minggu. Pembangkit beban dasar dapat sangat dioptimalkan untuk biaya bahan bakar rendah, tetapi mungkin tidak memulai atau berhenti dengan cepat selama perubahan beban sistem. Contoh pembangkit beban dasar akan termasuk pembangkit besar yang modern, pembangkit batubara dan pembangkit nuklir, atau pembangkit hidro dengan pasaokan air yang dapat diperkitarakan/ diprediksi.
• Pembangkit  listrik titik puncak memenuhi beban puncak harian, yang meungkin hanya untuk satu atau dua jam setiap hari. Sementara biaya operasional tambahan ereka selalu lebih tinggi dari pembangkit beban dasar, pembangkit ini dibutuhkan untuk menjamin keamanan sistem selama beban puncak. Pembangkit beban puncak termasuk turbin gas siklus sederhana dan kadang-kadang mesin torak/piston pembakaran internal, dapat dimulai dengan cepat ketika puncak sistem diprediksi. Pembangkit listri air juga dapat dirancang untuk memenuhi beban puncak.
• Pembangkit Listrik mengikuti beban ekonomis dapat mengiuti variasi beban harian dan mingguan, dengan biaya yang lebih rendah dari pada pembangkit beban puncak dan dengan fleksibilitas lebih dari pembangkit beban dasar.

Sumber: diterjemahkan dengan beberapa penyesuaian dari situs: https://en.wikipedia.org/wiki/Power_station

Semoga Bermanfaat....