Mode Pengaturan Daya Output Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pengaturan daya output pada PLTU menggunakan mode kontrol yang akan dijelaskan sebagai berikut :

1. Turbine Follow Mode

Turbine follow mode dapat dilihat pada Gambar dibawah ini. Ketika pengaturan beban dinaikkan pada generator dengan mengatur set point, aksi otomatis pertama yaitu mengatur pembakaran didalam boiler. Penambahan beban akan menghasilkan pertambahan bahan bakar dan udara yang disuplai ke boiler untuk menambah proses pembakaran serta dimbangi dengan penambahan air umpan dan hal ini akan menambah tekanan uap utama . Turbine steam pressure controller merasakan pertambahan tekanan dan merespon dengan menambah bukaan katup governor sehingga aliran uap utama yang masuk ke dalam turbin bertambah untuk mengimbangi perubahan beban. Pada mode kontrol ini tidak bisa merubah beban secara cepat karena perubahan pembakaran didalam boiler relatif lambat, namun mempunyai kelebihan tekanan uap utama yang stabil.

2. Boiler Follow Mode

Boiler follow mode dapat dilihat pada Gambar dibawah 2.9. Penambahan beban generator pada boiler follow mode akan menyebabkan penurunan putaran rotor generator yang menyebabkan penurunan frekuensi sehingga governor akan menambah bukaan control valve. Pertambahan bukaan control valve menyebabkan uap yang masuk kedalam turbin lebih banyak dan menyebabkan menurunnya tekanan uap utama. Boiler automatic control akan merespon penurunan uap utama dengan mengatur suplai udara pembakaran, bahan bakar batubara, dan aliran air umpan. Sistem kontrol ini mempunyai keuntungan respon yang cepat terhadap perubahan beban dan mempunyai kelemahan tekanan uap utama yang kurang presisi sehingag menghasilkan osilasi pada tekanan uap utama.

3. Coordinate Control System Mode

Coordinate control mode menggabungkan keuntungan dari boiler follow dan turbine follow dapat dilihat pada Gambar 2.10. Boiler follow mode mempunyai keunggulan respon yang cepat terhadap perubahan beban dikombinasikan dengan tekanan yang stabil dari turbine follow mode7.

Sinyal untuk menambah beban pada load control ditunjukkan ke boiler master untuk menambah bahan bakar dan aliran udara pembakaran yang akan menambah tekanan uap utama. Pada waktu yang sama, sinyal pertambahan beban dari load control juga memerintahkan throtle pressure control untuk menambah bukaan control valve sehingga aliran uap yang masuk ke turbin bertambah untuk mengimbangi perubahan beban. Ketika pertambahan beban sudah terpenuhi throtle pressure set point dan boiler control akan menormalkan tekanan uap.

Komponen Boiler (ketel Uap)

Boiler adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk merubah air menjadi uap dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Proses perubahan air menjadi uap dilakukan dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan panas hasil pembakaran bahan bakar. Proses pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. Uap yang dihasilkan adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran bahan bakar, dan panas pembakaran yang diberikan1 .
Bagian-bagian boiler dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Ruang Bakar
Ruang bakar adalah bagian dari boiler yang berfungsi untuk tempat berlangsungnya proses pembakaran antara bahan bakar dan udara.

2. Sootblower
Fungsi dari sootblower adalah untuk membersihkan abu, debu atau jelaga yang menempel pada pipa-pipa boiler, superheater, economizer dan pada elemen air heater. Tujuan dari pembersihan tersebut adalah untuk menaikkan perpindahan panas. Sootblower menggunakan uap ekstraksi untuk proses pembersihan.

3. Fan
Fan pada boiler terdiri dari Induced Draft Fan (ID Fan), Primary Air Fan (PA Fan), dan Forced Draft Fan (FD Fan). ID Fan berfungsi sebagai pengendali tekanan di ruang bakar. PA Fan berfungsi mendorong bahan bakar batubara menuju ruang bakar. FD Fan berfungsi sebagai pemasok udara pembakaran kedalam ruang bakar.

4. Air Heater
Air heater terpasang dari jenis elemen-elemen plat yang berfungsi mengambil panas dari gas bekas dan kemudian ditransfer ke udara pembakaran dengan mekanisme perpindahan panas konveksi.

5. Economizer
Economizer adalah penukar kalor yang dipasang pada saluran air pengisi sebelum air masuk ke Boiler Drum.

6. Boiler Drum
Boiler drum adalah bejana tempat menampung air yang datang dari Economizer dan uap hasil penguapan dari Tube Wall . Di dalam boiler drum terjadi pemisahan anatara fasa cair dan fasa uap.

7. Tube Wall dan Downcomer
Down comer dan tube wall merupakan pipa yang berfungsi sebagai saluran sirkulasi boiler drum untuk fluida yang masih berfase cair. Saluran down comer tidak terkena panas secara langsung dari ruang bakar, untuk menghindari kerugian panas yang terbuang pada down comer diberikan isolasi. Air yang bersikulasi dipanaskan didalam tube wall sehingga terjadi perubahan fase dari air menjadi uap. Sirkulasi yang terjadi didalam tube wall dan downcomer dikarenakan perbedaan massa jenis akibat pemanasan.

8. Superheater dan Rehetaer
Superheater berfungsi memanaskan uap basah yang keluar dari boiler drum menjadi uap panas lanjut. Reheater berfungsi memanaskan kembali uap yang telah keluar dari turbin tekanan tinggi dan dialirkan kembali menuju turbin tekanan sedang.

9. Desuperheater
Desuperheater berfungsi untuk menjaga temperatur uap panas yang dihasilkan agar tidak melebihai batasan operasi. Apabila terjadi kelebihan temperatur uap, maka desuperheater akan memberikan tindakan dengan cara menyemprotkan/menginjeksikan air kedalam uap sehingga temperatur uap akan turun.

Pro dan Kontra Pembangkit Listrik Tenaga nuklir

    

Di Indonesia, pengembangan teknologi nuklir telah diupayakan dengan cara mendirikan Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN). Lembaga ini bertugas mengoperasikan fasilitas penelitian teknologi nuklir di Jakarta, Serpong, Bandung dan Yogyakarta.

     Pemanfaatan Tenaga Nuklir dalam bidang pembangkitan terus diperbincangkan. Pembangkit listrik tenaga Nuklir (PLTN) merupakan salah satu pilihan, dalam rangka memenuhi kebutuhan energi nasional yang terus meningkat. Meskipun banyak pihak memandang bahwa pemanfaatan energi baru dan terbarukan di Indonesia – seperti tenaga panas bumi, tenaga angin, tenaga surya, tenaga air, biomassa dan hydrokinetic energy (pemanfaatan air laut untuk energi) – lebih prospektif karena ketersediaan sumber daya yang melimpah, namun pemanfaatan energi nuklir masih tetap dilirik. Beberapa pihak menilai, untuk keperluan sektor industri maka pembangunan PLTN perlu dipertimbangkan.

Dikutip dari majalah i-Tech, Vol I No. 05 - November 2013- Anggota Dewan Energi Nasional (DEN), Prof. Ir. Rinaldy Dalimi, M.Sc. Ph.D, yang bisa dikatakan tidak begitu setuju dengan pembangunan PLTN,

melihatnya dari beberapa hal. Di antaranya karena pertimbangan potensi energi di Indonesia, kondisi geografis Indonesia, skala manfaat PLTN, penguasaan teknologi, dan masalah keamanan. Dia mengatakan, “Potensi energi nasional melimpah ruah, terutama energi terbarukan yang sangat bervariatif. Selama ini,

potensi yang melimpah ini belum dikembangkan secara optimal.’’ Dr. Sidik Permana, dosen ITB dengan spesialisasi riset nuclear engineering, sepertinya mengamini apa yang dikemukakan Prof. Rinaldy. Berbicara tentang “ketidakmungkinan” pemanfaatan teknologi nuklir di Indonesia, menurut dia, didasarkan pada

beberapa hal. Di antaranya, keharusan Indonesia mengimpor uranium, karena uranium Indonesia tidak ekonomis.Di samping itu, dunia tidakakan mengizinkan Indonesia melakukan pengayaan uranium, karena Iran saja dilarang, meski pemerintahnya melawan.

 Seentara itu, Kepala BATAN, Prof. Dr. Djarot SulistioWisnubroto, mengatakan bahwa pembangunan PLTN di Indonesia Pelu dipertimbangkan. Sebab, menurut dia, manfaat yang dihasilkan dari penggunaan nukli lewat pembangunan PLTN antara lain untuk mendukungstabilitas pasokan energi listrik, mengurangi laju pengurasan energi fosil yang cadangannya sangat terbatas, dan mendukung Pngurangan dampak akibat pemanasan global. Akhirnya, beberapa perkembangan yang terjadi belakangan ini tentunya menimbulkan penilaian-penilaian baru. Pemerintah dan masyarakat Indonesia pada saatnya tentu harus memilih, apakah akan mngembangkan teknologi nuklir untuk kepentingan penyediaan energy atau non-energi. Baik dan buruknya tergantung pada pilihan yang akan diambil dan dilaksanakan sebagaimana mestinya.

Menara Pendingin (cooling tower)

1. Penegertian
Menara pendingin (bahasa Inggris: cooling tower) adalah alat penghilang panas yang digunakan untuk memindahkan kalor buangan ke atmosfer. Dalam sistem pembangkitan tenaga litrik menara pendingin dipakai untuk mendinginkan uap didalam kondenser sehingga uap berubah fasa menjadi cair yang terlihat seperti gambar dibawah ini.

2. Komponen Menara Pendingin

Komonen menara pendingin pada gambar diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Rangka dan wadah
    berfungsi untuk menempatkan peralatan pada menara pendingin.
2. Bahan Pengisi
terdapat dalam menara pendingin yang berfungsi untuk menahan air saat jatuh agar perpindahan panas terjadi secara maksimal. terdapat dua jenis bahan pengisi yaitu :

• Bahan pengisi berbentuk percikan/Splash fill: air jatuh diatas lapisan yang berurut dari batang pemercik horisontal, secara terus menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan bahan pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastik memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari kayu.
• Bahan pengisi berbentuk film: terdiri dari permukaan plastik tipis dengan jarak yang berdekatan dimana diatasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar, bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan memberi perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis splash.

3. Kolam air dingin. 

Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. disini biasanya diperlukan air penambah (make up water) karena adanya uap air yang hilang ke atmosfer saat terjadi proses pendinginan didalam menara pendingin.

4. Drift eliminators. 

Alat ini menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya tidak hilang ke atmosfir.

5. Nosel. 

Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang seragam pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari seluruh permukaan bahan pengisi.

6. Fan

Alat ini digunakan untuk memberikan percapatan pada aliran udara sehingga proses pendinginan lebih baik.

terdapat dua jenis fan yaitu forced draft fan dan induced draft fan

gambar induced draft fan

gambar forced draft fan

3. Paramaeter Dalam Menara Pendingin

a) Range. 

 merupakan perbedaan antara suhu air masuk dan keluar menara pendingin. Range CT yang tinggi berarti bahwa menara pendingin telah mampu menurunkan suhu air secara efektif, dan kinerjanya bagus. Rumusnya adalah:

Range CT (°C) = [suhu masuk CW (°C) – suhu keluar CW (°C)]

b) Approach. 

Merupakan perbedaan antara suhu air dingin keluar menara pendingin dan suhu wet bulb ambien. Semakin rendah approach semakin baik kinerja menara pendingin. Walaupun, range dan approach harus dipantau, ‘approach’ merupakan indikator yang lebih baik untuk kinerja menara pendingin.

Approach CT (°C) = [suhu keluar CW (°C) – suhu wet bulb (°C)]

c) Efektivitas. 

Merupakan perbandingan antara range dan range ideal (dalam persentase), yaitu perbedaan antara suhu masuk air pendingin dan suhu wet bulb ambien, atau dengan kata lain adalah = Range/ (Range + Approach). Semakin tinggi perbandingan ini, maka semakin tinggi efektivitas menara pendingin.

Efektivitas CT (%) = 100 x (suhu CW –suhu keluar CW) / (suhu masuk CW –suhu WB)

d) Kapasitas pendinginan. 

Merupakan panas yang dibuang dalam kKal/jam atau TR, sebagai hasil dari kecepatan aliran masa air, panas spesifik dan perbedaan suhu.