Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Uap Komponen dan Cara Kerjanya

Tahukah kalian bahwa semua peralatan elektronik yang berada di rumah kalian darimana listriknya berasal? Dari PLN, ya kalian tidak salah jika menjawab listrik di rumah kalian berasal dari PLN. Lebih spesifik bahwa Perusahaan Listrik Negara memiliki pembangkit-pembangkit listrik skala besar yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik bagi para konsumennya. Salahsatu pembangkit listriknya yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Uap.

PLTU Sumatera Utara. Sumber : PLN

Pengertian PLTU

Pembangkit Listrik Tenaga Uap atau yang biasa dengan mudah disingkat PLTU. Pembangkit jenis ini memanfaatkan energi kinetik dari uap air dengan temperature dan pressure yang tinggi sehingga dapat menggerakkan turbin. Uap yang digunakan berasal dari air yang dipanaskan. Bisa dikatakan bahwa perubahan yang terjadi pada jenis pembangkit ini yaitu dari energi kinetik pada uap menjadi energi listrik yang dihasilkan pada generator.


Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dikopel seporos dengan turbin yang digerakkan oleh energi kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap dapat menggunakan berbagai macam bahan bakar baik bahan bakar padat maupun bahan bakar minyak untuk memanaskan air di dalam boiler. Namun bahan bakar yang sering digunakan adalah batu bara karena harga batu bara yang relatif lebih murah dibandingkan dengan bahan bakar minyak.

Pada pembangkit listrik tenaga uap terjadi konversi atau perubahan energi. Konversi energi tersebut berlangsung dalam tiga tahapan hingga menjadi energi listrik yang kemudian didistribusikan.

1. Konversi energi kimia menjadi energi kinetik. Pembakaran bahan bakar yang mengandung energi kimia pada ruang bakar menghasilkan uap panas tinggi yang mengandung energi kinetik yang dihasilkan oleh air yang berada dalam boiler.
2. Konversi energi kinetik menjadi energi mekanik. Energi kinetik oleh uap panas yang dihasilkan air menyebabkan perubahan menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran turbin.
3. Konversi energi mekanik menjadi energi listrik. Energi mekanik pada turbin menyebabkan generator berputar sehingga menghasilkan energi listrik.

Pembangkit listrik tenaga uap termasuk jenis pembangkit listrik yang memiliki efisiensi tinggi sehingga banyak pembangkit listrik yang memfokuskan pembangunannya pada tenaga uap. Jenis pembangkit listrik ini juga memiliki kelebihan diantara jenis pembangkit listrik lainnya seperti ketersediaan fluida yang melimpah, pengoperasiannya yang tidak terlalu sulit, dapat dibangun mengikuti kapasitas yang diinginkan serta pembangkit listrik jenis ini memiliki masa produktif yang relatif lebih lama.

Komponen PLTU

Seperti bagaimana kebanyakan pembangkit listrik lainnya, pembangkit listrik tenaga uap pun memiliki komponen-komponen yang tidak jauh berbeda. Terdapat beberapa komponen utama yang harus ada agar pembangkit listrik tenaga uap dapat beroperasi dan menghasilkan listrik yang optimal. Komponen-komponen tersebut adalah :

1. Boiler

Boiler adalah suatu peralatan pada PLTU yang berfungsi sebagai tempat merubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap dilakukan dengan memanaskan air yang berada dalam pipa-pipa dengan panas hasil pembakaran bahan bakar. Proses pembakaran dilakukan secara kontinu di dalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. Uap yang dihasilkan pada proses ini adalah uap dengan suhu panas dan tekanan sangat tinggi. Jumlah uap yang dihasilkan tergantung pada laju aliran air, luas permukaan pipa tempat air serta udara panas pembakaran yang diberikan.

2. Turbin Uap

Hampir semua jenis pembangkit listrik menggunakan turbin yang berfungsi untuk menghasilkan energi mekanik. Energi mekanik pada turbin yang kemudian mampu memutar generator sehingga dapat menghasilkan listrik. Pada pembangkit listrik tenaga uap turbin berbentuk sirip-sirip atau sudu-sudu yang memiliki jarak kemiringan tidak terlalu jauh terhadap badan turbin. Melalui pipa-pipa uap dialirkan dan diarahkan untuk mendorong sudu-sudu pada turbin sehingga dapat memutar turbin. Akibat proses kerja dengan temperature dan pressure tinggi kemudian uap keluar dan turun menjadi uap basah. Uap basah ini masih memiliki temperature yang tinggi yang dialirkan menuju kondensor, sedangkan tenaga putar pada turbin tadi digunakan untuk memutar generator.

3. Kondensor 

Kondensor adalah peralatan yang digunakan untuk mengubah uap basah sisa yang dikeluarkan akibat dari proses menggerakkan turbin menjadi air. Kondensor berbentuk seperti ruangan yang berisi pipa-pipa yang dalamnya terdapat air yang mengalir. Air di dalam pipa tersebut digunakan untuk mendinginkan uap basah yang telah dialirkan masuk ke kondensor, sehingga uap basah yang semula masih memiliki suhu panas akan menjadi dingin akibat proses penyetaraan suhu oleh pipa-pipa yang berisi air pendingin. Sebagai pendingin biasanya digunakan air sungai atau air laut. Kondensor jenis ini disebut dengan surface kondensor. Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin di dalam pipa, kebersihan pipa baik permukaan maupun luar dan perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin.

4. Generator 

Tujuan utama dari pembangunan pembangkit listrik adalah energi listrik. Peralatan pembangkit listrik yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik adalah generator. Generator memanfaatkan energi mekanik berupa putaran yang dihasilkan oleh turbin dan mengubahnya menjadi energi listrik dengan menerapkan prinsip induksi magnet. Pada generator terdapat bagian utama yaitu rotor dan stator. Stator adalah bagian yang diam dari generator dan merupakan housing atau rumah yang berisi kumparan/lillitan. Rotor adalah bagian yang terletak tepat di tengah-tengah stator dan merupakan bagian yang bergerak memutar. Rotor merupakan inti besi yang memiliki medan magnet dan berisi kumparan/lilitan.

Cara Kerja PLTU

Pada pembangkit listrik tenaga uap fluida memiliki siklus tertutup, yaitu digunakan secara berulang-ulang. Siklus dimulai pada tahap pengisisan air ke dalam boiler hingga penuh dengan kapasitas tertentu. Air di dalam boiler kemudian menguap karena mendapat energi gas panas dari pembakaran bahan bakar di ruang bakar yang berada di bawahnya.Uap panas yang dihasilkan di boiler tersebut kemudian dialirkan melalui pipa steam yang memiliki sistem pengaturan tekanan agar. Uap dengan suhu dan tekanan yang tinggi diarahkan menuju sudu-sudu pada turbin untuk menggerakkannya.

Uap dengan tekanan tinggi mendorong sirip-sirip turbin sehingga terjadi energi mekanik pada turbin berupa putaran. Setelah proses tersebut uap akan keluar dan turun menjadi uap basah yang dialirkan ke kondensor. Pada tahap ini uap basah yang masih memiliki suhu panas akan didinginkan oleh pipa-pipa yang berisi air pendingin di dalam kondensor. Uap sisa proses yang telah didinginkan ini disebut dengan air kondensat. Air kondensat kemudian digunakan kembali untuk mengisi boiler, begitu seterusnya proses ini terjadi.

Energi mekanik berupa putaran turbin digunakan untuk memutar generator yang dikopel langsung, sehingga ketika turbin berputar maka dihasilkan energi listrik dari terminal output generator. Walaupun siklus fluida merupakan siklus tertutup, namun terjadi pengurangan volume air dalam prosesnya. Pengurangan volume air dapat terjadi karena kebocoran baik kebocoran yang disengaja maupun yang tidak disengaja. Untuk mengatasi hal tersebut maka dilakukan penambahan air ke dalam siklus untuk mengganti volume air yang hilang. Air yang digunakan untuk proses penambahan ini harus memiliki kriteria yang dengan air yang ada di dalam siklus.