Cilacap dan PLTU nya ( 5 )

Sistem Pengubahan air menjadi uap dalam Boiler

PENJELASAN SEDERHANA KERJA PLTU

Bagi yang sudah paham tentang kerja PLTU tdak perlu membaca posting ini. Posting ini saya dedikasikan kepada adik - adik Sekolah Dasar, SMP serta siapa saja yang memang tidak tahu atau buta sama sekali tentang PLTU.

BOILER & BAHAN BAKAR

Foto : Teko
Berbicara operasi PLTU berarti kita berbicara tentang kerja merebus air. Sederhananya mari kita bayangkan atau kita gambarkan sebagai berikut. Ambil satu cerek atau teko yang terbuat dari logam ( Bahasa Cilacap : Ceret ) yang biasa untuk memasak air. Teko mempunyai leher untuk menuangkan air, ada lubang teko untuk mengisi air dan pegangan untuk mengangkatnya. Untuk memasak air dengan teko diperlukan kompor atau tungku ( Bhs Cilacap : Pawon ). Nah tungku atau kompor atau Pawon ini berfungsi untuk memanaskan air. Kompor / Pawon dan teko ini dalam bahasa teknis PLTU disebut Boiler ( bahasa inggris untuk pemanas atau alat untuk merebus ).

Foto : Pawon dengan kayu bakar

Apakah bahan bakar PLTU ? Bahan bakar PLTU bisa dilihat dari kompor atau tungku / pawon yang digunakan, bisa minyak, bisa gas dan bisa kayu atau arang. Bahan bakar batu bara bisa disamakan dengan bahan bakar kayu bakar untuk tungku / pawon.

Untuk PLTU batubara kita bisa mulai menggambarkannya dengan merebus air dengan teko ( ceret ) menggunakan tungku ( Pawon ) berbahan bakar kayu bakar. Kayu bakar identik dengan batubara karena batubara sebenarnya berasal dari kayu yang tertimbun tanah ratusan hingga jutaan tahun yang lalu hingga mengeras. Kayu bakar akan memanaskan air dalam teko hingga mendidih. Saat mendidih air berubah menjadi uap. Uap ini akan keluar melalui leher teko dengan kecepatan yang cukup kencang. Bahkan dibeberapa teko / ceret moderen leher teko diberi penutup dengan lubang kecil sehingga saat air mendidih dan uap keluar dari lubang ini dengan bunyi yang kencang. Bunyi ini memberitahu sipemilik bahwa air sudah mendidih. Inilah urutan kerja yang paling penting dari PLTU yaitu merebus air di dalam teko yang dalam istilah teknis PLTU di sebut Boiler.

Turbine & Generator Listrik

Foto : Selubung luar Turbin
Generator listrik adalah komponen utama yang mengubah energi putar menjadi energi listrik. Secara sederhana generator ini dapat kita gambarkan dengan dinamo sepeda. Pada jaman saya masih anak - anak lampu sepeda dihidupkan dengan dinamo kecil yang menempel di roda depan. Roda depan ini yang membantu putaran dinamo sehingga menghasilkan listrik. Kalau sepeda melambat maka lampupun akan meredup. Nah dalam PLTU generator listrik yang tentunya berukuran besar digerakan oleh alat pemutar yang disebut turbin.

( Foto : Baling Baling di dalam Turbin )

Kembali ke air yang berubah menjadi uap dalam teko. Apabila kita menempelkan baling - baling ke mulut teko yang menyemprotkan uap air maka baling - baling ini akan berputar. Nah baling - baling ini kita sebut sebagai Turbin. Turbin mempunyai poros yang dikopel / dihubungkan satu poros dengan generator. Generator akan berputar dan menghasilkan listrik.

Konsep sederhana ini menggambarkan tentang operasi utama dari PLTU : Kayu Bakar, Kompor, Teko, Baling - baling dan Generator listrik. Disini terjadi perubahan energi : energi panas kayu bakar berubah menjadi energi gerak ( mekanik ) baling - baling / turbin dan berubah menjadi energi listrik melalui generator. ( Foto ; Pemasangan generator di PLTU )

UAP & ASAP
Foto : Flue gas stack & ESP

Dari cerita teko / cerek di atas dihasilkan dua produk ada asap dan ada uap. Yang pertama adalah asap yang berasal dari kayu bakar dan yang kedua adalah uap yang berasal dari air yang dipanaskan. Demikian juga PLTU. PLTU mempunyai uap dari air yang dipanaskan dan asap dari hasil pembakaran batubara untuk pemanasan air. Asap dan Uap ini ditangani secara berbeda.

Asap kayu bakar ini tentu saja akan menyesakan paru - paru kalau terhisap oleh manusia. Oleh sebab itu asap PLTU yang berasal dari batubara ini harus ditangani secara serius sehingga tidak menyebabkan polusi lingkungan. Batubara yang dibakar mempunyai kemiripan dengan kayu yang dibakar. Ada abu yang jatuh karena ukuran debunya yang relative besar dan ada yang terbawa terbang karena ukurannya yang sangat kecil dan ringan. Di dalam PLTU debu yang berat ini langsung jatuh di bawah tungku Boiler, di kumpulkan dan di angkut ketempat penyimpanan debu ( Ash Yard / Storage ) sedang debu ringan yang terbawa terbang akan ditangani oleh ESP ( Electrostatic Precipitator ) yaitu alat penangkap debu. Melalui proses elektrostatik debu - debu kecil ini ditangkap. Bagaimana menangkapnya? Masih ingat pelajaran fisika di kelas 5 SD dulu kalau kita menggosok - gosokan penggaris mika ( plastik ) ke rambut kita yang kering dan kita tempelkan ke sobekan - sobekan kertas maka kertas itu akan tertarik atau menempel di penggaris ? Atau bila kita dekatkan ke tangan maka bulu - bulu tangan kita akan berdiri karena tertarik. Lalu apakah yang menarik itu ? Yang menarik itu adalah energi elektrostatik yang dapat ditimbulkan ketika bahan mika digosokkan ke bulu atau rambut yang kering. Jadi energi electrostatik ini yang digunakan untuk menarik debu - debu kecil yang terbawa terbang. Tentu saja teknologinya bukan dengan menggosok - gosokan mika tapi energi ini dibangkitkan melalui proses teknologi listrik di dalam ESP. Asap dan debu - debu yang sangat kecil yang tidak tertangkap ESP kemudian dialirkan melalui cerobong asap yang disebut Flue Gas Stack ( Chimney ) ke angkasa.

Bagaimana dengan uap air yang dihasilkan dari pemanasan air dengan suhu tinggi ? Uap air inilah yang digunakan untuk menggerakan baling baling turbin dan memutar generator listrik untuk menghasilkan energi listrik. Proses ini terjadi di dalam boiler dan turbin.

Bagaimana penanganan uap airnya ? Uap air yang keluar dari teko tentu saja akan langsung terbang ke udara. Tetapi di PLTU uap air ini tidak dibiarkan terbang keudara. Uap air dari Boiler yang kemudian masuk ke dalam turbin dan menggerakan baling - baling akan dikembalikan kembali bentuknya menjadi air. Caranya ? Ingat pelajaran fisika tentang perubahan bentuk. Uap akan menjadi air kembali bila didinginkan. Nah di PLTU ini uap kembali di dinginkan hingga menjadi air kembali. Pendinginnya adalah air juga. Air yang mana ? PLTU yang berlokasi dipinggir laut / pantai dapat dipastikan bahwa pendinginnya diambil dari air laut. Air laut dialirkan kedalam PLTU dan dimasukan ke dalam pipa pia pendingin yang disebut kondensor. Kemudian uap air dialirkan ke dalam ruang kondensor dan memindahkan panasnya ke air pendingin yang bersal dari laut. Uap menjadi dingin dan kembali menjadi air sedang air laut yang berfungsi sebagai pendingin menerima panas dari uap menjadi hangat dan dikembalikan ke laut.

Kenapa uap air dalam PLTU dikembalikan ke bentuk air kembali ? Ya karena air dari uap tersebut akan digunakan kembali, direbus kembali di dalam boiler dan menggerakan turbin kemudian didinginkan dan menjadi air kembali. Direbus kembali. Jadi air ini akan terus menjalani tugasnya. Dalam istilah teknis PLTU air ini disebut feedwater. Kalau dalam siklus sempurna secara teoritis air yang diubah menjadi uap kemudian didinginkan kembali menjadi air akan mempunyai volume yang sama. Tetapi pada prakteknya tidak ada yang sempurna. Ada saja uap air yang lepas keudara atau berubah menjadi gas sehingga saat didinginkan kembali volumenya tidaklah sama dengan volume sebelum direbus. PLTU membutuhkan volume air feedwater yang tetap. Lalu bagaimana mengganti air yang hilang ? Sederhana saja caranya. Ya ditambahkan saja sesuai dengan yang hilang. Istilah teknis air tambahan ini adalah make-up water. Jadi air yang masuk ke dalam Boiler atau teko PLTU ini adalah feedwater ditambah make-up water.

KEBUTUHAN AIR

Membaca cerita di atas kebutuhan air PLTU dibagi menjadi dua yaitu pertama yang digunakan untuk pendingin dan kedua yang direbus di dalam boiler untuk di ubah menjadi uap. Keduanya berasal dari laut hanya kegunaan dan penanganannya berbeda. Yang menjadi pendingin dibuang langsung ke laut. Yang satunya lagi harus dimurnikan atau di de-mineralisasi dahulu sebelum di masukan ke dalam Boiler atau teko PLTU untuk di rebus. Mengapa ? Masih ingat bahwa teko atau cerek yang karena begitu sering digunakan untuk memasak air akan terdapat kerak di dalamnya ? Kerak yang menempel di dalam teko / cerek tersebut berasal dari mineral atau kotoran halus di dalam air. Nah untuk menjamin umur Boiler PLTU maka proses kerak atau juga korosi di dalam boiler PLTU harus diminimalkan dengan cara pemurnian / de-mineralisasi air sebelum masuk boiler.

Limbah PLTU yang mana ?

Dari proses kerja di atas dari manakah asal limbah PLTU ? Limbah PLTU berasal pertama tentu saja dari asap dan gas yang berasal dari pembakaran batubara. Kedua ( ini sebetulnya bukan limbah ) air pendingin dari laut yang menjadi hangat dan dibuang kembali ke laut. Ketiga adalah dengan cara apa water treatment atau pengolah air dilakukan. Limbah juga bisa berasal dari sini. Berbahayakah bagi manusia dan lingkungan ? Ya tentu saja akan tergantung dari cara penangannya sebelum di lepas ke lingkungan. Misalnya besaran dan volume partikel debu ( fly ash ) yang diperbolehkan dilepas ke udara. Suhu air pendingin yang diperbolehkan sebelum di kembalikan kelaut sehingga tidak mengganggu biota laut. Penanganan limbah kimia yang mungkin digunakan untuk pemurnian air.