Tingginya jumlah persediaan batu bara baik secara global maupun nasional menjadikan batu bara sebagai bahan baku yang bisa dipertimbangkan untuk pembangkit listrik, selain itu harganya juga rendah. Oleh sebab itu PLTU menjadikan batu bara sebagai bahan bakar utamanya. Dalam PLTU, batu bara dipakai sebagai bahan bakar boiler untuk menghasilkan energi panas yang kemudian berguna untuk mengubah fasa fluida kerja dari cair menjadi uap. Energi kinetik yang terkandung dalam uap kemudian dimanfaatkan untuk memutar turbin yang terhubung dengan generator. Salah satu permasalahan utama dari pemanfaatan batu bara sebagai pembangkitan listrik adalah tingginya emisi CO₂. Untuk memahami lebih dalam mengenai PLTU mari simak artikel ini.

Pengertian PLTU

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan jenis pembangkit yang menggunakan “uap panas” untuk memutarkan turbin. Uap panas berasal dari proses penguapan air melalui boiler, PLTU menggunakan bahan bakar batu bara maupun bahan bakar minyak untuk memanaskan air. PLTU banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik dengan memanfaatkan energi kinetik berupa uap panas. Energi ini nantinya bisa menghasilkan energi listrik yang cukup untuk sejumlah wilayah.

Bentuk utama dari PLTU merupakan generator seporos, generator akan digerakkan dengan turbin dari energi uap panas atau kering. Fungsi PLTU yang utama merupakan pembangkit listrik dengan tenaga uap dimana listrik yang sudah dihasilkan nantinya disalurkan ke bagian wilayah tertentu untuk memenuhi kebutuhan harian.

Komponen PLTU

PLTU merupakan salah satu pembangkit listrik yang dapat dikatakan juga sebagai pabrik untuk memenuhi kebutuhan daya listrik masyarakat sekitar dengan tenaga uap. PLTU tersebar di berbagai tempat di Indonesia, terutama pada daerah yang memiliki kandungan batu bara tinggi. Ada banyak komponen yang digunakan untuk mengoperasikan PLTU berjalan, beberapa diantaranya adalah:

1) Boiler dan Ketel Uap

Boiler mempunyai fungsi untuk mentransformasikan air (feed water) menjadi bentuk uap panas lanjut  (superheated  steam) yang akan dipakai untuk memutar turbin. Energi kimia bahan bakar pada PLTU akan diubah menjadi energi panas dari uap. Sederhananya boiler adalah tempat untuk memanaskan air, yang nantinya uap air tersebut dapat memutar turbin.

2) Turbin Uap

Turbin digunakan untuk konversi energi panas yang ada pada uap, sehingga akan menjadi energi putar atau energi mekanik. Poros pada turbin akan dikopel dengan poros generator sehingga saat turbin berputar generator akan ikut berputar juga. Mesin ini berjalan dengan mengalirkan air didalamnya, ada juga turbin yang bergerak karena mendapatkan uap.

3) Kondensator dan Perangkat Bantuan

Kondensor dan perangkat bantuannya berguna sebagai media mengkondensasikan uap bekas dari memutar turbin (uap yang telah digunakan untuk memutar turbin).

4) Generator

Generator berguna untuk mengubah energi putar dari turbin menjadi energi listrik.

5) Transformator

Transformator merupakan komponen elektronika yang mempunyai fungsi menyalurkan daya listrik dari tegangan tinggi ke rendah atau sebaliknya. Pada sistem yang digunakan PLTU, ada 3 jenis transformator yang digunakan yaitu UAT (Unit Auxiliary Transformer), Trafo Generator (Generator Transformer), dan SST (Standby Startup Transformer).

6) Cerobong Asap

Cerobong asap berfungsi sebagai media untuk menyalurkan atau melepaskan uap sisa dari pembakaran menuju ke udara.

7) Pompa

Pompa pada PLTU berguna untuk mendorong dan mengalirkan air dari kondensor menuju ke boiler untuk kemudian dilakukan pembakaran dan proses penguapan.

Cara Kerja PLTU

Cara kerja pembangkit listrik ini cukup panjang, berikut adalah penjelasan singkatnya yang kami rangkum berdasarkan referensi dari buku “Pembangkitan Energi Listrik” yang ditulis oleh Djiteng Marsudi:

1. Boiler akan diisi air sampai mengisi seluruh permukaan pemindah panas yang ada.
2. Uap hasil produksi boiler diarahkan menuju bagian pemutar turbin. Nantinya uap ini akan menghasilkan daya mekanik menjadi energi untuk melakukan putaran.
3. Generator yang sudah tersedia akan berputar dan mengubah energi yang telah masuk. Turbin yang berputar mengalirkan listrik yang kemudian disalurkan dengan generator.
4. Uap bekas yang sudah memutar turbin akan masuk ke kondensor. Dan uap ini akan dikembalikan lagi ke bagian pendingin untuk menjadi air kondensat.

Siklus tersebut akan dilakukan berulang berulang, sehingga menghasilkan energi dan gerakan yang berjalan secara kontinyu. Gambaran kerjanya bisa di lihat pada ilustrasi gambar dibawah ini :

Pada dasarnya, prinsip kerja dari PLTU mengikuti siklus air -> uap -> air, yaitu sebuah sistem tertutup yang mengolah air dari kondensat untuk dipompa ke pemanas bertekanan rendah. Siklus kerja PLTU tersebut umumnya dapat digambarkan dengan menggunakan diagram T – s ( Temperatur – entropi). Dimana urutannya dapat anda lihat dibawah ini :

• Siklus a – b :Siklus pertama, air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Proses ini disebut juga proses kompresi isentropis yang terjadi pada pompa air pengisi.
• Siklus b – c :Siklus selanjutnya adalah proses dimana air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya sampai mencapai titik didih tertentu. Proses ini terjadi di HP heater, LP heater dan Economiser.
• Siklus c – d :Siklus berikutnya air telah berhasil berubah wujud menjadi uap jenuh. Siklus ini disebut juga dengan istilah vapourising (penguapan) dengan proses isobar isothermis, prosesnya terjadi di boiler yaitu di wall tube (riser) dan steam drum.
• Siklus d – e :Selanjutnya uap jenuh yang telah diperoleh akan dipanaskan mencapai temperatur kerjanya menjadi uap panas lanjut (superheated vapour). proses ini terjadi di bagian superheater boiler dengan proses yang dinamakan isobar.
• Siklus e – f :Selanjutnya uap bekerja sehingga tekanan dan temperaturnya akan mengalami penurunan. Proses ini diberi istilah ekspansi isentropis, dimana proses terjadi didalam turbin.
• Siklus f – a :Siklus kerja yang terakhir adalah proses pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat. Siklus ini disebut dengan istilah isobar isothermis, dan terjadi didalam perangkat kondensor.

Kelebihan PLTU

Sebagai pembangkit listrik, tentunya PLTU memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari PLTU antara lain:

1. Biaya bahan bakar yang digunakan tidak terlalu tinggi bila dibandingkan dengan pembangkit lain.
2. Usia pakai PLTU relatif lebih lama, apabila dilakukan perawatan dan pembaharuan secara berkala.
3. Teknologi yang digunakan sudah dalam fase mature, sehingga cukup ramah lingkungan.

Kekurangan PLTU

PLTU mempunyai kekurangan, diantaranya adalah:

1. Biaya investasi awal PLTU cukup tinggi, sehingga diperlukan dana yang besar untuk memulainya.
2. Meski ramah lingkungan, namun emisi karbon yang dihasilkan tidak kalah tinggi. Jika emisi berlebih bisa menjadikan kualitas udara memburuk.
3. Lokasi pembangkit tidak fleksibel, karena harus dekat pelabuhan atau dengan sumber air besar untuk pendingin
4. Bahan bakar yang digunakan belum terbarukan, sehingga kemungkinan dapat habis di masa depan.