Pengertian, Prinsip Kerja, Siklus Air, Dan Pembakaran Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap Bahan Bakar Batu Bara

Pembangkit listrik tenaga uap bahan bakar batu bara adalah pembangkit yang membakar bahan bakar untuk melepaskan energi kimia dan energi panas yang digunakan untuk memanaskan air dan menghasilkan uap.

Diagram skema sederhana pembangkit listrik bahan bakar batu bara (source: arpwahy.blogspot.com)

Prinsip kerja

Prinsip kerja bagaimana proses produksi energi (thermal energy) yang bekerja dalam batu bara adalah :

1. Membakar batu bara dalam tungku pembakaran (furnace), untuk melepaskan energi potensial kimia di dalam batu bara dan menghasilkan energi panas. 
2. Sehingga energi panas yang sudah didapat dari hasil pembakaran ini kemudian digunakan untuk memanaskan air dan menyebabkan air mendidih menjadi uap yang bertekanan.
3. Kemudian dialirkan ke turbin untuk memutar turbin. Energi gerak dari turbin ini akan menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan di kehidupan sehari-hari seperti saat ini.

Siklus air

Ada dua siklus air utama di setiap pembangkit listrik, tanpa kedua siklus ini, pembangkit listrik termal tidak dapat beroperasi. dan siklus bekerja secara serentak atau bersamaan adapun jenis siklus nya yaitu :

Siklus air penghasil tenaga (loop tertutup) yang disebut sebagai siklus uap

Diagram skema siklus uap (source: arpwahy.blogspot.com)

Proses :

1. Dimulai dari tungku pembakaran (furnace), furnace memanaskan air di dalam pipa air (water tube) yang berasal dari kondensor (saturated liquid).
2. Air panas ini dialirkan ke drum uap (steam drum), dimana tekanan di dalam steam drum bisa menguap lebih dari 200 bar.
3. Uap bertekanan tinggi yang diperoleh dari steam drum dikirim ke turbin dan memutar turbin untuk menggerakkan generator.
4. Uap sisa yang melewati turbin masuk ke dalam condenser untuk dikondensasi menjadi air. air ini kita sebut sebagai saturated liquid.
5. Setelah air terkondensasi, air dipompa lagi ke dalam tungku pembakaran (furnace) di mana ia mulai memanaskan pipa air di dalam tungku pembakaran untuk menghasilkan uap seperti pada proses pertama.

Siklus air pendingin (loop terbuka) 

Diagram skema siklus pendingin (source: arpwahy.blogspot.com)

Proses :

1. Dimulai dengan memompa air dingin dari bagian hulu sungai (Upstream water) ke condenser.
2. Di dalam condenser, air tersebut dilewati oleh uap sisa keluaran dari turbine. Karena temperature uap keluaran dari turbine itu masih tinggi, air dingin dari bagian hulu yang dipompa tadi menjadi panas.
3. Air panas tersebut kemudian dialirkan ke bagian hilir sungai (downstream water). air yang dibuang ke hilir sungai membuat air menjadi hangat daripada yang seharusnya. Dan kenaikan suhu harus dijaga seminimal mungkin untuk melindungi stabilitas ekosistem yang ada di sungai.

Pembakaran batu bara

Pembakaran batu bara adalah reaksi yang sangat eksotermik/eksoterm yang melepaskan banyak energi panas, sangat bagus untuk digunakan di pembangkit listrik untuk memanaskan air dan menghasilkan uap. Proses mendapatkan energi dari batu bara harus mematuhi hukum kedua termodinamika  yang menyatakan bahwa reaksi ini hanya dapat mengubah sebagian kecil dari panas yang dihasilkan. Selama pembakaran batu bara menjadi kerja mekanis turbin, sisa panas yang disebut limbah  panas harus dilepaskan ke lingkungan yang lebih dingin. Fraksi panas atau perpindahan panas yang dilepaskan ke media yang lebih dingin harus sama atau lebih besar daripada rasio mutlak sistem pendingin yang mana dalam hal ini adalah lingkungan.