Konsep Dasar Peningkatan Efisiensi PLTGU
Berdasarkan siklus Carnot dinyatakan bahwa efisiensi termal maximum dari suatu siklus ideal adalah;
ηC = (Tw – Tk)/Tw
Dimana :
C = Efisiensi Siklus Carnot
Tw = Temperature dari energi yang dimasukan.
Tk = Temperature dari Iingkungan.
Karena terdapat beberapa faktor yang dapat menimbulkan kerugian panas (heat losses) maka efisiensi termal siklus aktual selalu lebih kecil dari efisiensi termal siklus Carnot, sehingga tidak ada satupun suatu mesin yang memiliki efisiensi termal menyamai efisiensi termal siklus Carnot.
Terdapat 2 (dua) bentuk kerugian (losses) yang dibedakan menjadi energitic losses dan exergitic losses. Energitic losses sebagian besar berupa losses panas yang disebabkan oleh kerugian panas radiasi dan konveksi, dan keseluruhan losses tersebut selalu ada pada setiap proses atau siklus. Sedangkan exergitic losses adalah kerugian internal yang disebabkan oleh sifat tidak – mampu – balik suatu proses atau akibat irreversibilitas suatu proses sesuai hukum thermodinamika ke-dua.
Terdapat dua hal utama penyebab efisiensi termal pada proses aktual selalu lebih kecil dari efisiensi siklus Carnot, diantaranya adalah :
- Terjadinya perbedaan temperature yang cukup tinggi (temperature differential) pada sumber kalor yang dimasukkan terhadap suhu suatu proses siklus. Sebagai contoh pada suatu pembangkit Iistrik tenaga uap (PLTU) konvensional, suhu maximum dari uap kerja sekitar 810 K (537°C), sedangkan suhu ruang bakar pada boiler mencapai 2000 K (1727°C).
- Perbedaan suhu dari kalor yang dibuang ke Iingkungan cukup tinggi, contohnya apabila suhu gas buang dari cerobong (exhaust gas stack) mencapai 132°C, sedanhkan suhu ambient (lingkungan) 32°C, atau suhu gas buang jauh lebih tinggi dari suhu lingkungan.
Secara teoritis usaha terbaik untuk dapat meningkatkan efisiensi proses adalah dengan cara memperkecil perbedaan antar kedua suhu diatas, yaitu dengan meningkatkan suhu masuk siklus (topping temperature) setinggi mungkin dan menurunkan suhu gas buang dari siklus (bottom temperature) serendah mungkin.
Pertimbangan disain dari siklus – gabungan PLTGU adalah berdasarkan kedua hal tersebut. Pada siklus gas (Turbin Gas) yang dioperasikan open cycle (siklus tunggal), suhu masuk siklus dapat mencapai temperature yang sangat tinggi (1070°C atau l343°K) karena energy yang disuplai, secara langsung diolah di dalam ruang bakar GT tanpa melalui sarana atau peralatan penyerap kalor, sedangkan suhu gas buangnya masih sangat tinggi (529°C atau 802°K), sedangkan pada siklus uap (PLTU), suhu uap masuk relative tidak tinggi (482°C atau 755°K), sedangkan exhaustnya pada fluida dalam kondensor cukup rendah yaitu (42°C atau 315°K). Dengan menggabungkan kedua siklus tersebut yaitu siklus gas sebagai topping temperature dan siklus uap sebagai bottom temperature, maka efisiensi termal suatu proses gabungan dapat ditingkatkan.
Refrensi : Optimasi Operational PLTGU, Tulus Ruseno
Malam senin di Sidoarjo
