11 a
b Gambar 2.1. Siklus Panas Carnot. a Siklus Panas Ideal Carnot
b Siklus Panas Realistik Carnot
Siklus energi sebagaimana terjadi dalam keadaan yang nyata sehari- hari dilukiskan oleh Gambar 2.1b. Suhu T
1
bukanlah merupakan besaran yang konstan sebagaimana dilukiskan oleh Gambar 2.1, melainkan merupakan
lengkung 1-2 yang tidak rata. Sedangkan suhu T
2
naik dari 3- 4 menjadi 3’-4’,
dan jumlah “energi terbuang” adalah sesuai dengan luas 3’-4’-a-b, yang lebih besar dari luas 3-4-a-b.
Dalam suatu siklus energi, perlu berbagai faktor dipertimbangkan, misalnya jenis sumber energi yang dipakai untuk proses pembakaran, reaksi
nuklir, atau radiasi surya. Penting juga diperhatikan bahan siklus yang dimanfaatkan, yaitu uap atau gas. Juga mesin yang dimanfaatkan untuk
proses ini, misalnya boiler uap, atau motor diesel. Serta juga medium, atau penerima panas dengan suhu yang terendah.
2.4.3 Siklus Tenaga Uap
Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling sederhana yang mempergunakan uap sebagai medium kerja
sebagaimana dipergunakan pada sebuah pusat listrik tenaga uap. Gambar 2.2a
Universitas Sumatera Utara
12 memperlihatkan skema dari Pusat Listrik Tenaga Uap PLTU yang terdiri
atas komponen-komponen terpenting yaitu : boiler, turbin uap, dan kondensor. Jumlah energi masuk sebagai bahan bakar melalui boiler adalah E
m
, sedangkan energi efektif yang tersedia pada poros turbin adalah energi kerja
E
k
. Energi yang terbuang melalui kondensor adalah sebesar E
b
. Dengan menganggap semua kerugian lainya adalah Eb, maka dapat dikatakan bahwa
berlaku : E
m
= E
k
+ E
b
Sedangkan untuk efisiensi kerja dapat ditulis : -
Dalam Gambar 2.2b, yang merupakan suatu diagram suhu entropi bagi konstelasi menurut Gambar 2.2a, luas 1-2-3-4 merupakan energai
keluaran Ek, sedangkan luas a-b-3-4 merupakan energi terbuang Eb. Luas wilayah a-b-2-1 mewakili jumlah energi masukan Em. Meningkatkan daya
guna siklus ini dapat dilakukan dengan menurunkan tekanan kondensor. Secara ideal tekanan kondenser yang terendah dapat dicapai adalah tekanan
jenuh sesuai dengan suhu terendah dari air pendingin atau udara yang dipakai sebagai penerima. Dalam diagram suhu-entropi hal ini berarti menutunkan
garis suhu 4-3. Hal ini dapat dilakukan dengan mempergunakan air pendingin pada kondensor yang mempunyai suhu yang lebih rendah. Akan tetapi hal ini
sangat terbatas, karena air pendingin yang dapat dipakai hanyalah apa yang tersedia, yaitu air laut, air sungai, atau air danau yang ada.
Universitas Sumatera Utara
13 Gambar 2.2. Siklus Tenaga Uap: a Skema Pusat Listrik Tenaga Uap;
b Siklus Rankine.
2.4.4 Siklus Pemanasan Ulang
Peningkatan efisiensi dapat pula dicapai dengan mempergunakan proses pemanasan ulang. Proses pemanasan ulang ini terlihat pada gambar
2.3.a. Turbin uap tebagi dua bagian, yaitu bagian Tekanan Tinggi TT dan bagian Tekanan Rendah TR. Uap yang telah dipakai pada taraf pertama
meninggalkan bagian TT pada titik 3 dan dialirkan kembali ke boiler untuk pemanasan ulang, kemudian dimasukkan kembali ke turbin pada titik 4 dan
dipakai oleh bagian TR turbin uap tersebut. Luas 1-2-3-4-5-6 dari gambar 2.3b yang
“mewakili” jumlah energi yang dimanfaatkan, dengan demikian menjadi lebih besar, dan daya guna atau
efisiensi termal dari pusat tenaga listrik menjadi lebih besar pula. Untuk mesin-mesin yang lebih besar, pemanasan ulang dapat dilakukan hingga dua
kali, dan turbin uap terbagi atas tiga bagian, yaitu bagian Tekanan Tinggi TT, Tekanan Menengah TM, dan Tekanan Rendah TR.
Keuntungan dari pemanasan kembali adalah untuk menghindari terjadinya korosi dan pengikisan, peningkatan kualiltas uap, peningkatan
efisiensi sudu dan nosel, efisiensi panas, dan daya keluaran. Tetapi biaya yang diperlukan untuk pemanasan kembali lebih besar dibandingkan dengan
keuntungan yang didapat dari peningkatan efisiensi panas, disamping itu pemeliharaan menjadi lebih banyak.
Universitas Sumatera Utara
14 Gambar 2.3. PLTU dengan Proses Pemanasan Ulang
2.4.5 Siklus Regeneratif
