Pembangkit Listrik Tenaga Panas Surya (Solar Thermal)

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

  

Salah satu pemanfaatan energi solar thermal adalah untuk pembangkit listrik. Pada prinsipnya pembnagkit listrik ini memanfaatkan energi panas matahari untuk menggerakan heat engine, yaitu suatu sistem yang mengubah energi panas menjadi energi gerak (kerja). Energi gerak dalam bentuk putaran ini lah yang digunakan untuk memutar generator sehingga menghasilkan listrik. Berdasarkan siklus Carnot, efisiensi maximum yang dapat dicapai oleh suatu heat engine adalah:

Dari efisiensi siklus carnot dapat terlihat bahwa, semakin tinggi temperatur T­­_H maka semakin tinggi efisiensinya. Ini artinya dibutuhkan tempearatur yang tinggi untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi. Oleh karena itu biasanya concentrating solar collector digunakan untuk pembangkit listrik. Yang akan di bahas disini adalah pembangkit listrik yang menggunakan siklus rankine.

Prinsip kerja siklus rankine 

Hampir semua pembangkit listrik, baik itu yang berbahan bakar batu bara atau pun nuklir, menggunakan siklus rankine untuk mendapatkan energi gerak (kerja). Untuk lebih jelasnya perhatikan siklus rankine di bawah ini:

 Siklus Rankine

Pada boiler air dipanaskan hingga mengahasilkan uap bertekanan dan temperatur tinggi.  Uap ini dialirkan ke turbin sehingga poros turbin berputar. Setelah memutar turbin uap kondensasikan menjadi air di kondenser. Selanjutnya air kondensasi ini dipompakan kembali ke boiler untuk proses yang sama. Listrik dapat dihasilkan karena putaran turbin dihubungkan ke generator. Dalam pembangkit listrik energi solar thermal, panas matahari digunakan untuk memanaskan air sehingga dihasilkan uap. Pada gambar ditunjukkan dengan Q_in.

_{Penerapan siklus rankine pada pembangkit listrik energi solar thermal}

_{Salah satu pembangkit listrik tenaga solar thermal yang menggunakan siklus rankine adalah Solar Energy Generating System (SEGS) yang terletak di gurun Mojave di California. Sembilan buah pembangkit listrik dibangun antara tahun 1984 dan 1990 dengan total kapasitas 354 MW. Pembangkit listrik ini menggunakan cermin parabolik berjumlah 232.500 cermin. Luas area nya mencapai 6.5 km², dengan panjang total 370 km. Radiasi matahari yang datang dipantulkan ke pipa yang terisi minyak sintetis yang dapat dipanaskan hingga 400 ^oC. Dengan cermin parabolik ini intensitasnya 70 – 80 kali lipat dari intensitas matahari biasa.  Oli sintetis yang bertemperatur ini dialirkan ke boiler sehingga terjadi perpindahan panas dari oli ke air untuk siklus rankine, sehingga listrik dihasilkan.}

Solar Energy Generating System

Untuk mencapai temperatur yang lebih tinggi, radiasi matahari difokuskan ke satu titik (Heliostat), ditunjukkan oleh gambar 1. Dengan cara ini, temperatur yang sangat tinggi dapat dicapai (565 ^oC). Pembangkit listrik yang menggunakan konsep ini adalah proyek Solar One yang juga terletak di gurun Mojave, gambar 2.

 

 (a) Heliostat; (b) Solar One, Mojave

Proyek ini selesai pada tahun 1981 dan dioperasikan pada tahun 1982 sampai dengan 1986. Pembangkit ini menggunakan 1818 cermin. Oli atau air digunakan sebagai fluia kerja. Pada awalnya efisiensi pembangkit ini hanya 6%. Pada tahun 1995, Solar One ditingkatkan menjadi Solar Two. Garam yang dilelehkan digunakan sebagai fluida kerja dalam pembangkit ini, yaitu 60% sodium nitride dan 40% potasisium nitrde. Kapasistas yang dihasilkan mencapai 10 MW dengan efisiensi 16%.