Cilacap dan PLTU nya ( 2 )

Batubara

Bahan Bakar Fossil

PLTU Cilacap dan Adipala dikegorikan PLTU dengan bahan bakar Fossil.
Pembangkit dengan bahan bakar fossil membakar fossil ( fossil fuels ) seperti batubara ( coal ), natural gas atau petroleum (oil) untuk menghasilkan listrik ( electricity ).
Bahan bakar fossil adalah sumber energi yang tidak terbarukan artinya bahan baker tersebut habis setelah di konversi dan tidak bisa diperbaharui lagi. Bahan baker ini terbentuk dari tumbuhan dan binatang yang tumbuh dan hidup pada 300 juta tahun yang lalu. Deposit bahan bakar ini dapat ditemukan di dalam bumi. Bahan bakar ini di bakar untuk melepaskan energi kimia yang terkandung di dalamnya.

Batu bara ( coal ) terbentuk dengan cara yang sama seperti bahan bakar fossil lainnya, walaupun batu bara mengaami proses yang berbeda yang disebut Coalification. Batubara merupakan bentukan dari tanaman atau pepohonan yang tertimbun di dalam tanah jutaan tahun yang lalu pada tekanan dan suhu yang tinggi. Komposisi batubara tidak seragam tetapi berbeda dari satu deposit ke deposit lainnya. Pembentukan batubara berawal dari Peat atau tumbuhan yang mati. Peat menjadi Lignite, batu kecoklatan yang mengandung dan memperlihatkan dengan jelas material tumbuhan dan mempunyai nilai panas yang rendah. Lignite merupakan setengah perjalanan dari peat ke batubara. Phase berikutnya adalah sub-bituminous, bongkahan hitam yang hanya sedikit memperlihatkan material tumbuhan. Jenis ini mempunyai nilai panas yang sedikit di bawah nilai panas ideal. Dari sub-bituminous menjadi Bituminous, yaitu batubara berwarna hitam pekat dengan densitas yang tinggi. Batubara jenis ini mempunya nilai panas yang tinggi.

Yang utama dari bahan bakar fossil adalah bahan bakar ini terbuat dari Hydrocarbon. Dua elemen Hydro dan Carbon dapat membentuk senyawa yang berbeda – beda dengan karakteristik yang unik. Apa yang membuat hydrocarbon ini berguna bagi masyarakat kita adalah energi matahari yang terperangkap dalam tubuh organisma hewan maupun tumbuhan yang hidup ratusan hingga jutaan tahun yang lalu, mati karena berbagai alasan dan tertimbun tanah. Bagaimana kita mendapatkan energinya ? Ya dibakar.

Pembangkit listrik

Pembangkit dengan bahan bakar fossil dirancang pada pembangkit dengan skala besar untuk operasi yang terus menerus. Di banyak Negara pembangkit jenis ini banyak digunakan untuk memproduksi listrik. Pembangkit ini mempunyai berbagai jenis mesin berputar ( rotating machine ) untuk mengubah tenaga panas hasil pembakaran ( combustion ) menjadi tenaga mekanis ( mechanical energy ), yang kemudian memutar generator listrik ( electrical generator ) sebagai pembangkit listrik. Penggerak utama ( prime mover ) bisa berupa turbin uap ( steam turbine ), atau turbin gas ( gas turbine ).

Hasil produk buang pembangkit adalah limbah panas. Limbah panas yang disebabkan oleh efisiensi terbatas ( finite efficiency ) dari siklus daya harus dilepas ke udara, sering menggunakan Tower Pendingin ( cooling tower ), sungai, air danau atau air laut sebagai media pendingin. Gas buang ( flue gas ) dari pembakaran bahan bakar fossil bi buang ke udara. Gas buang ini mengandung Karbon Dioksida ( carbon dioxide ) dan uap air, sama seperti halnya kandungan lain seperti nitrogen, nitrous oxides, sulfur oxides, dan ( dalam kasus Pembangkit berbahan bakar batubara ) fly ash and mercury. Limbah debu padat dari pembangkit bahan bakar batubara juga harus dibuang. Debu batubara ini dapat di daur ulang sebagai bahan bangunan seperti batu bata.

Konsep Dasar

Dalam pembangkit berbahan bakar fossil, energi kimia yang tersimpan dalam fossil (seperti batubara / coal, minyak / fuel oil, gas alam / natural gas atau oil shale) dengan oxygen yang terkandung dalam udara ( air ) di ubah menjadi energi panas ( thermal energy ), energi mekanik ( mechanical energy ) . Sebagian besar pembangkit listrik thermal di dunia ( thermal power stations ) menggunakan bahan bakar fossil, selebihnya adalah nuclear, geothermal, biomass, atau solar thermal.

Konversi Kimia ke Energi panas.

Pembakaran lengkap ( complete combustion ) bahan bakar fossil menggunakan udara sebagai sumber oksigen.
Tergantung pada parameter suhu dan bara ( flame ) pada proses pembakaran, beberapa Nitrogen dapat dioksidasikan ( oxidized ), menghasilkan Nitrogen Oksida ( nitrogen oxides ). Hasil lain dari pembakaran adalah sulfur dioxide yang timbul karena impuriti Sulfur terutama dalam batubara.

Konversi Panas ke Energi Mekanis.

Hukum kedua thermodynamics ( Second law of thermodynamics ) mengatakan bahwa siklus tertutup ( closed-loop cycle ) hanya dapat mengubah sebagian panas sebagai hasil pembakaran menjadi kerja mekanis ( mechanical work ). Sisa panas yang lain yang disebut limbah panas ( waste heat ), harus dilepas ke dalam sistem pendingin untuk kembali dalam siklus. Bagian panas yang dilepas kedalam media pendingin harus sebanding atau lebih besar dari rasio absolute temperatures sistem pendingin (environment) dan sumber panas / pembakaran (combustion furnace). Menaikan suhu sumber pembakaran ( furnace ) akan memperbaiki efisiensi tetapi juga akan menaikan tekananan uap. Hal ini akan memperumit desainnya dan membuatnya semakin mahal. Meskipun sisa panas / limbah panas ini tidak dapat dikonversi menjadi energi mekanis tanpa sistem pendingin tetapi masih dapat digunakan dalam sistem ko-generasi ( cogeneration plants ) untuk pemanas dalam bangunan, pemanas air dalam industri seperti oil refineries, cement plants, dan chemical synthesis plants.

Pengangkutan Bahan Bakar

PT PLN sedang dan akan membangun beberapa PLTU di pulau Jawa dalam program percepatan 10,000 MW. PLTU – PLTU tersebut berbahan bakar batubara. Batubara akan didatangkan dari luar pulau dan diangkut dengan kapal. Oleh sebab itu semua PLTU dalam program ini berlokasi dipinggir pantai dan dilengkapi dengan pelabuhan batubara ( Jetty ). Kapal pengangkut ini bisa membawa 40,000 ton batubara dan bisa memakan waktu berhari – hari untuk membongkar muatannya di pelabuhan batubara di lokasi PLTU. PLTU dilengkapi dengan fasilitas bongkar ( Coal Un-Loader ) dan Conveyer Belt untuk membawa batubara ke lokasi penyimpanan ( Coal Yard ).

Untuk keperluan startup atau keperluan lain, PLTU mungkin juga membutuhkan bahan bakar minyak fuel oil . Minyak ini dapat dikirim menggunakan pipeline, tanker, tank car atau truk.

Proses Bahan Bakar

Batubara siap digunakan dengan menghaluskannya menjadi serpihan dengan ukuran kurang dari 2 inchi ( 5 cm ). Batubara diangkut dari tempat penyimpanan ( coal yard ) ke Silo ( tabung besar dari besi dengan bentuk kerucut dibagian bawah ) di pembangkit menggunakan conveyor belts dengan kecepatan 4,000 ton/jam.

Dari Silo ini batubara dimasukan kedalam mesin penghalus / pemecah ( pulverizers / coal mills). Pulverizer ini memecah dan menghaluskan batubara dari semula berukuran pecahan 2-inchi menjadi bubuk batubara ( face powder ), memprosesnya dan mencampur bubuk tersebut dengan udara untuk pembakaran ( primary combustion air ). Kemudian memasukan batubara ke tungku ( furnace ) dan memanaskan batubara sehingga siap untuk dibakar. PLTU 2 x 300 MW bisa mempunyai 6 unit pulverizer dan dalam beban penuh sanggup menyediakan batubara ke tungku sebanyak 250 ton / jam.