Siklus Gabungan (Gas-Uap) pada Pembangkit Listrik

Pembangkit listrik siklus gabungan mengintegrasikan dua siklus termal, beroperasi pada kisaran suhu tinggi dan suhu rendah, masing-masing, untuk menghasilkan efisiensi dan keluaran yang lebih tinggi daripada salah satu siklus yang beroperasi sendiri. Setiap siklus beroperasi dengan fluida kerja terpisah dan dua siklus terintegrasi dengan pertukaran panas dari siklus suhu tinggi (siklus puncak/topping) ke suhu yang lebih rendah (siklus dasar/bottoming). Masukan panas harus terjadi dalam siklus topping, tetapi juga dapat terjadi pada siklus bottoming dengan pembakaran sementara atau melalui integrasi panas dari energi terbarukan. Bab ini adalah berfokus pada variasi siklus gabungan yang paling umum dalam operasi komersial yaitu GTCC (Gas Turbine Combined Cycle), menggunakan turbin gas untuk siklus topping (Brayton) dan siklus uap untuk pemulihan panas (Rankine).

Siklus turbin gas biasanya beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada siklus uap. Temperatur fluida maksimum pada saluran masuk turbin adalah sekitar 620 C (11508 F) untuk pembangkit listrik tenaga uap modern, tetapi lebih dari 1425 C (2600 F) untuk pembangkit listrik turbin gas. Lebih dari 1500 C panas di burner keluar dari mesin turbojet. Penggunaan suhu yang lebih tinggi dalam turbin gas disebabkan oleh perkembangan pendinginan bilah turbin dan pelapisan bilah dengan bahan tahan suhu tinggi seperti keramik. Karena suhu rata-rata yang lebih tinggi di mana panas disuplai, siklus turbin gas memiliki potensi yang lebih besar untuk efisiensi termal yang lebih tinggi. Namun, siklus turbin gas memiliki satu kelemahan bawaan yaitu gas keluar dari turbin gas dengan suhu sangat tinggi (biasanya di atas 500 C), yang dapat mengurangi setiap keuntungan potensial dalam efisiensi termal. Situasi ini bisa ditanggulangi dengan menggunakan regenerasi, namun pengembangannya terbatas.

Masuk akal secara teknik untuk mengambil keuntungan dari karakteristik yang sangat diinginkan dari siklus turbin gas pada suhu tinggi dan untuk menggunakan suhu tinggi gas buang sebagai energi sumber untuk siklus bawah dengan siklus tenaga uap. Hasilnya adalah siklus gabungan gas-uap, seperti yang ditunjukkan di Gambar 1. Dalam siklus ini, energi dipulihkan dari gas buang dengan mentransfernya menjadi uap dalam heat exchanger yang masuk ke boiler. Secara umum, lebih dari satu turbin gas diperlukan untuk memasok kalor yang cukup ke uap. Juga, siklus uap dapat melibatkan regenerasi serta pemanasan ulang. Energi untuk proses pemanasan ulang dapat disuplai dengan cara dibakar dengan beberapa tambahan bahan bakar di saluran buang kaya oksigen.

Perkembangan teknologi turbin gas telah membuat kombinasi siklus gas-uap secara ekonomis sangat menarik. Siklus gabungan meningkatkan efisiensi tanpa meningkatkan biaya awal secara signifikan. Akibatnya, banyak pembangkit listrik baru beroperasi pada siklus gabungan, dan lebih banyak pembangkit turbin uap atau gas yang diubah menjadi pembangkit listrik siklus gabungan. Efisiensi termal lebih dari 40 persen dilaporkan sebagai hasil dari konversi.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR KONVERSI ENERGI LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Tanuma, Tadashi. (2017). Advances in Steam Turbines for Modern Power Plants. Duxford: Elsevier.

Cengel, Yunus A. dan Michael A. Boles. (2015). Thermodynamics: An Engineering Approach, Eighth Edition. New York: McGraw-Hill Education.

Author: admin