Mendapatkan Listrik Untuk Rumah Anda

Bagaimana Mendapatkan Listrik Untuk Rumah Anda

 

Itu selalu ada setiap kali Anda flip switch atau kabel plug di - tetapi listrik telah melakukan perjalanan jauh untuk sampai ke rumah Anda. Bahkan, pembangkit listrik di mana listrik Anda dibuat mungkin ratusan mil jauhnya!

Semua tiang dan kabel yang Anda lihat di sepanjang jalan raya dan di depan rumah Anda disebut transmisi listrik dan sistem distribusi. Menggunakan listrik tenaga air dari Air Terjun Niagara, ilmuwan Nikola Tesla merancang sistem skala penuh listrik pertama di awal 1900-an.

Saat ini, pembangkit listrik di seluruh negara saling terhubung satu sama lain melalui sistem listrik (kadang-kadang disebut "kekuatan jaringan"). Jika salah satu pembangkit listrik tidak dapat menghasilkan listrik cukup untuk menjalankan semua AC ketika itu panas, lain pembangkit listrik dapat mengirim beberapa di mana itu dibutuhkan. 

Berikut adalah bagaimana listrik sampai ke rumah Anda:

 

Listrik dibuat di sebuah pembangkit listrik oleh generator besar. Sebagian besar pembangkit listrik menggunakan batu bara, tetapi menggunakan beberapa gas air, alam atau bahkan angin.

	Saat ini dikirim melalui transformator untuk meningkatkan tegangan untuk mendorong daya jarak jauh.  Add caption
	Muatan listrik berjalan melalui tegangan tinggi jalur transmisi yang membentang di seluruh negeri.

Add caption

Ini mencapai gardu, di mana tegangan diturunkan sehingga dapat dikirim pada saluran listrik yang lebih kecil. 

 

Ini perjalanan melalui jalur distribusi untuk lingkungan Anda, di mana tiang-atas lebih kecil transformator mengurangi tegangan lagi untuk mengambil kekuatan aman digunakan di rumah kita.

Ini menghubungkan ke rumah Anda melalui drop layanan dan melewati satu meter yang mengukur berapa banyak keluarga kita menggunakan.

Listrik pergi ke panel servis di basement atau garasi, di mana atau sekering pemutus melindungi kabel di dalam rumah Anda dari kelebihan beban.

Listrik bergerak melalui kabel di dalam tembok ke outlet dan switch di seluruh rumah Anda.

Konsep Dasar Pembangkitan Tenaga Listrik

            Arus listrik adalah elektron-elektron yang mengalir. Untuk mengalirkan arus listrik secara terus-menerus dalam suatu rangkaian tertutup diperlukan pembangkitan tenaga listrik. Pembangkitan tenaga listrik dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapatkan tenaga listrik arus bolakbalik tiga fasa. Tenaga mekanik yang dipakai memutar generator listrik didapat dari mesin penggerak generator listrik atau biasa disebut penggerak mula (primover).

Mesin penggerak generator listrik yang banyak digunakan adalah mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas. Mesin penggerak generator melakukan konversi tenaga primer menjadi tenaga mekanik penggerak generator

Proses pembangkitan tenaga listrik adalah proses konversi tenaga primer (bahan bakar atau potensi tenaga air) menjadi tenaga mekanik sebagai penggerak generator listrik dan selanjutnya generator listrik menghasilkan tenaga listrik. Gambar 1 menunjukkan diagram poses pembangkitan tenaga listrik, mulai dari tenaga primer sampai dengan konsumen (consumers): (a) Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA); (b) Pusat Listrik Tenaga Panas (PLTP); dan (c) Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).

Jenis-jenis Pusat Pembangkit Listrik

 Tenaga listrik dihasilkan di pusat-pusat pembangkit tenaga listrik. Berdasarkan sumber dan asal tenaga listrik dihasilkan, dapat dikenal pusat-pusat listrik:

1.         Pusat listrik tenaga thermo

Pusat pembangkit listrik tenaga thermo menggunakan bahan bakar yang berbentuk padat, cair, dan gas. Pusat pembangkit listrik tenaga thermo, terdiri dari:

a)      Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU).

Pada pusat listrik tenaga uap menggunakan bahan bakar batu bara, minyak, atau gas sebagai sumber energi primer. Untuk memutar generator pembangkit listrik menggunakan putaran turbin uap. Tenaga untuk menggerakkan turbin berupa tenaga uap yang berasal dari ketel uap. Bahan bahan bakar ketelnya berupa batu bara, minyak bakar, dan lainnya.

b)      Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pada pusat listrik tenaga gas, energi primer berasal dari bahan bakar gas atau minyak. Untuk memutar generator pembangkit listrik menggunakan tenaga penggerak turbin gas atau motor gas. Untuk memutar turbin gas atau motor gas menggunakan tenaga gas. Gas berasal dari dapur tinggi, dapur kokas, dan gas alam.

c)      Pusat Listrik Tenaga Disel (PLTD)

Pada pusat pembangkit listrik tenaga diesel, energi primer sebagai energi diesel berasal dari bahan bakar minyak atau bahan bakar gas. Untuk memutar generator pembangkit listrik menggunakan tenaga pemutar yang berasal dari putaran disel.

d)      Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

Pusat listrik tenaga gas dan uap merupakan kombinasi PLTG dengan PLTU. Gas buang dari PLTG dimanfaatkan untuk menghasilkan uap oleh ketel uap dan menghasilkan uap sebagai penggerak turbin uap. Turbin uap selanjutnya memutar generator listrik

e)      Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) merupakan pusat pembangkit yang tidak memiliki ketel uap karena uap sebagai penggerak turbin uap berasal dari dalam bumi

2.         Pusat listrik tenaga hydro

Pusat listrik yang menggunakan tenaga air atau sering disebut Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA). Pada pusat listrik tenaga air, energi utamanya berasal dari tenaga air (energi primer). Tenaga air tersebut menggerakkan turbin air dan turbin air memutar generator listrik. Pusat listrik ini menggunakan tenaga air sebagai sumber energi primer.

A.                 Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Dalam PLTA, potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga listrik. Mula-mula potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga mekanik dalam turbin air. Kemudian turbin air memutar generator yang membangkitkan tenaga listrik. Gambar 2 menggambarkan secara skematis bagaimana potensi tenaga air, yaitu sejumlah air yang terletak pada ketinggian tertentu diubah menjadi tenaga mekanik dalam turbin air.

Daya yang dibangkitkan generator yang diputar oleh turbin air adalah:

P = k.?.H.q [kW]                                                                                                       

Keterangan:

P = daya [kW]

H = tinggi terjun air [meter]

q = debit air [m³/detik]

? = efisiensi turbin bersama generator

k = konstanta.

Potensi tenaga air didapat pada sungai yang mengalir di daerah pegunungan. Untuk dapat memanfaatkan potensi tenaga air dari sungai ini, maka kita perlu membendung sungai tersebut dan airnya disalurkan ke bangunan air PLTA seperti ditunjukkan oleh Gambar III.3. Ditinjau dari caranya membendung air, PLTA dapat dibagi menjadi dua kategori:

a. PLTA run off river

b. PLTA dengan kolam tando (reservoir)

PLTA run off river, air sungai dialihkan dengan menggunakan dam yang dibangun memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian disalurkan ke bangunan air PLTA seperti pada Gambar 4 PLTA dengan kolam tando (reservoir), aliran sungai dibendung dengan bendungan besar agar terjadi penimbunan air sehingga terjadi kolam tando. Selanjutnya air dari kolam tando dialirkan ke bangunan air PLTA seperti Gambar 4. Dengan adanya penimbunan air terlebih dahulu dalam kolam tando, maka pada musin hujan di mana debit air sungai besarnya melebihi kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA, air dapat ditampung dalam kolam tando. Pada musim kemarau di mana debit air sungai lebih kecil dari pada kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA, selisih kekurangan air ini dapat di atasi dengan mengambil air dari timbunan air yang ada dalam kolam tando. Inilah keuntungan penggunaan kolam tando pada PLTA. Hal ini tidak dapat dilakukan pada PLTA run off river. PLTA run off river, daya yang dapat dibangkitkan tergantung pada debit air sungai. Tetapi PLTA run off river biaya pembangunannya lebih murah dari pada PLTA dengan kolam tando (reservoir), karena kolam tando memerlukan bendungan yang besar dan juga memerlukan daerah genangan yang luas. Jika ada sungai yang mengalir keluar dari sebuah danau, maka dapat dibangun PLTA dengan menggunakan danau tersebut sebagai kolam tando. Contoh mengenai hal ini, yaitu PLTA Asahan yang menggunakan Danau Toba sebagai kolam tando, karena Sungai Asahan mengalir dari Danau Toba. Bangunan air PLTA yang mengalirkan air dari dam pada PLTA run off river dan dari kolam tando pada PLTA yang menggunakan bendungan sampai ke turbin digambarkan oleh Gambar 4. Secara garis besar, bangunan air ini terdiri dari saluran air yang terbuka atau tertutup (terowongan) sampai pada tabung peredam.

B.        Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Dalam PLTU, energi primer yang dikonversikan menjadi energi listrik adalah bahan bakar. Baban bakar yang digunakan dapat berupa batubara (padat), minyak (cair), atau gas. Ada kalanya PLTU enggunakan kombinasi beberapa macam bahan bakar. Konversi energi tingkat pertama yang berlangsung dalam PLTU adalah konversi energi primer menjadi energi panas (kalor). Hal ini dilakukan dalam ruang bakar dari ketel uap PLTU. Energi panas ini kemudian dipindahkan ke dalam air yang ada dalam pipa ketel untuk menghasilkan uap yang dikumpulkan dalam drum dari ketel. Uap dari drum ketel dialirkan ke turbin uap. Dalam turbin uap, energi uap dikonversikan menjadi energi mekanis penggerak generator, dan akhirnya energi mekanik dari turbin uap ini dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator. Secara skematis, proses tersebut di atas digambarkan oleh Gambar 6.

C.        Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Gambar 7  menunjukkan prinsip kerja PLTG. Udara masuk ke kompresor untuk dinaikkan tekanannya menjadi kira-kira 13 kg/cm2 Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik 181kemudian udara tersebut dialirkan ke ruang bakar. Dalam ruang bakar, udara bertekanan 13 kg/cm2 ini dicampur dengan bahan bakar dan dibakar. Apabila digunakan bahan bakar gas (BBG), maka gas dapat langsung dicampur dengan udara untuk dibakar, tetapi apabila digunakan bahan bakar minyak (BBM), maka BBM ini harus dijadikan kabut terlebih dahulu kemudian baru dicampur dengan udara untuk dibakar. Teknik mencampur bahan bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran.

Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu tinggi  sampai kira-kira 1.3000C dengan tekanan 13 kg/cm2. Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin untuk disemprotkan kepada sudu-sudu turbin sehingga energi (enthalpy) gas ini dikonversikan menjadi energi mekanik dalam turbin penggerak generator (dan kompresor udara) dan akhirnya generator menghasilkan tenaga listrik. Karena pembakaran yang terjadi pada turbin gas mencapai suhu sekitar 1.3000C, maka sudu-sudu turbin beserta porosnya perlu didinginkan dengan udara. Selain masalah pendinginan, operasi turbin gas yang menggunakan gas hasil pembakaran dengan suhu sekitar 1.3000C memberi risiko korosi suhu tinggi, yaitu bereaksinya logam kalium, vanadium, dan natrium yang terkandung dalam bahan bakar dengan bagian-bagian turbin seperti sudu dan saluran gas panas (hot gas path). 182 Pembangkitan Tenaga Listrik Oleh karena itu, bahan bakar yang digunakan tidak boleh mengandung logam-logam tersebut di atas melebihi batas tertentu. Kebanyakan pabrik pembuat turbin gas mensyaratkan bahan bakar dengan kandungan logam kalium, vanadium, dan natrium tidak boleh melampaui 1 part per mill (rpm). Di Indonesia, BBM yang bias memenuhi syarat ini hanya minyak Solar, High Speed Diesel Oil, atau yang sering disebut minyak HSD yang disediakan oleh PERTAMINA. Sedangkan BBG umummya dapat memenuhi syarat tersebut di atas.

D. Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

PLTGU merupakan kombinasi PLTG dengan PLTU. Gas buang dari PLTG yang umumnya mempunyai suhu di atas 4000C, dimanfaatkan (dialirkan) ke dalam ketel uap PLTU untuk menghasilkan uap penggerak turbin uap. Dengan cara ini, umumnya didapat PLTU dengan daya sebesar 50% daya PLTG. Ketel uap yang digunakan untuk memanfaatkan gas buang PLTG mempunyai desain khusus untuk memanfaatkan gas buang di mana dalam bahasa Inggris disebut Heat Recovery Steam Generator (HRSG). Gambar 20 menunjukkan bagan dari 3 buah unit PLTG dengan sebuah unit PLTU yang memanfatkan gas buang dari 3 unit PLTG tersebut. 3 unit PLTG beserta 1 unit PLTU ini disebut sebagai 1 blok PLTGU. Setiap unit PLTG mempunyai sebuah ketel uap penampung gas buang yang keluar dari unit PLTG. Uap dari tiga ketel uap unit PLTG kemudian ditampung dalam sebuah pipa pengumpul uap bersama yang dalam bahasa Inggris disebut common steam header. Dari pipa pengumpul uap bersama, uap dialirkan ke turbin uap PLTU yang terdiri dari turbin tekanan tinggi dan turbin tekanan rendah. Keluar dari turbin tekanan rendah, uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan. Dari kondensor, air dipompa untuk dialirkan ke ketel uap. HRSG dalam perkembangannya dapat terdiri dari 3 drum uap dengan tekanan uap yang berbeda: Tekanan Tinggi (HP), Tekanan Menengah (IP), dan Tekanan Rendah (LP). Hal ini didasarkan perhitungan Termodinamika Drum HP, IP, dan LP yang berhubungan dengan suhu gas buang yang tinggi, sedang, dan rendah.

E.         Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

Energi panas bumi (Geothermal energi) sudah dikenal sejak ratusan tahun lalu dalam wujud gunung berapi,aliran lava, sumber air panas maupun geyser. Pada mulanya uap panas yang keluar dari bumi tersebut hanya dimanfaatkan untuk tujuan theraphy. Baru pada awal abad ke-20, seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta dimakluminya keterbatasan sumber energi minyak maka, mulai dipikirkan pemanfaatan energi panas bumi untuk keperluan–keperluan yang lebih komersil. Pada tahun 1913, pembangkit listrik tenaga panas bumi pertama, dengan kapasitas 250 KWH. Berhasil dioperasikan di Italia. Kemudian disusul dengan pembangkit lainnya yang sampai dengan tahun 1988 total kapasitas PLTP di dunia sudah mencapai lebih dari 20.000 MW. Penelitian potensi panas bumi di Indonesia sudah di mulai sejak tahun 1926 di Kamojang Jawa Barat oleh Belanda dan diteruskan oleh bangsa Indonesia setelah kemerdekaan. Dari penelitian yang dilakukan ternyata potensi panas bumi di Indonesia sangat memberi harapan, yaitu sekitar 16.000 MW. Namun demikian hingga 1992, baru sekitar 500 MW yang berhasil di usahakan sebagai energi listrik.

 

F.         Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) adalah stasiun pembangkit listrik thermal di mana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.

PLTN termasuk dalam pembangkit daya base load, yang dapat bekerja dengan baik ketika daya keluarannya konstan (meskipun boiling water reactor dapat turun hingga setengah dayanya ketika malam hari). Daya yang dibangkitkan per unit pembangkit berkisar dari 40 MWe hingga 1000 Mwe.

Jenis-jenis PLTN

PLTN dikelompokkan berdasarkan jenis reaktor yang digunakan. Tetapi ada juga PLTN yang menerapkan unit-unit independen, dan hal ini bisa menggunakan jenis reaktor yang berbeda. Sebagai tambahan, beberapa jenis reaktor berikut ini, di masa depan diharapkan mempunyai sistem keamanan pasif.

Reaktor Fisi

Reaktor daya fisi membangkitkan panas melalui reaksi fisi nuklir dari isotop fissil uranium dan plutonium.

Selanjutnya reaktor daya fissi dikelompokkan lagi menjadi:

• Reaktor thermal menggunakan moderator neutron untuk melambatkan atau me-moderate neutron sehingga mereka dapat menghasilkan reaksi fissi selanjutnya. Neutron yang dihasilkan dari reaksi fissi mempunyai energi yang tinggi atau dalam keadaan cepat, dan harus diturunkan energinya atau dilambatkan (dibuat thermal) oleh moderator sehingga dapat menjamin kelangsungan reaksi berantai. Hal ini berkaitan dengan jenis bahan bakar yang digunakan reaktor thermal yang lebih memilih neutron lambat ketimbang neutron cepat untuk melakukan reaksi fissi.
• Reaktor cepat menjaga kesinambungan reaksi berantai tanpa memerlukan moderator neutron. Karena reaktor cepat menggunkan jenis bahan bakar yang berbeda dengan reaktor thermal, neutron yang dihasilkan di reaktor cepat tidak perlu dilambatkan guna menjamin reaksi fissi tetap berlangsung. Boleh dikatakan, bahwa reaktor thermal menggunakan neutron thermal dan reaktor cepat menggunakan neutron cepat dalam proses reaksi fissi masing-masing.
• Reaktor subkritis menggunakan sumber neutron luar ketimbang menggunakan reaksi berantai untuk menghasilkan reaksi fissi. Hingga 2004 hal ini hanya berupa konsep teori saja, dan tidak ada purwarupa yang diusulkan atau dibangun untuk menghasilkan listrik, meskipun beberapa laboratorium mendemonstrasikan dan beberapa uji kelayakan sudah dilaksanakan.

Reaktor thermal

• Light water reactor (LWR)

·                   Boiling water reactor (BWR)

·                   Pressurized water reactor (PWR)

·                   SSTAR, a sealed, reaktor untuk jaringan kecil, mirip PWR

·      Moderator Grafit:

·                   Magnox

·                   Advanced gas-cooled reactor (AGR)

·                   High temperature gas cooled reactor (HTGR)

·                   RBMK

·                   Pebble bed reactor (PBMR)

• Moderator Air berat:

·                   SGHWR

·                   CANDU

Reaktor cepat

Meski reaktor nuklir generasi awal berjenis reaktor cepat, tetapi perkembangan reaktor nuklir jenis ini kalah dibandingkan dengan reaktor thermal.

Keuntungan reaktor cepat diantaranya adalah siklus bahan bakar nuklir yang dimilikinya dapat menggunakan semua uranium yang terdapat dalam urainum alam, dan juga dapat mentransmutasikan radioisotop yang tergantung di dalam limbahnya menjadi material luruh cepat. Dengan alasan ini, sebenarnya reaktor cepat secara inheren lebih menjamin kelangsungan ketersedian energi ketimbang reaktor thermal. Lihat juga reaktor fast breeder. Karena sebagian besar reaktor cepat digunakan untuk menghasilkan plutonium, maka reaktor jenis ini terkait erat dengan proliferasi nuklir.

G.        Pembagkit Listrik Tenaga Angin

            Dalam PLTAngin, potensi tenaga angin dikonversikan menjadi tenaga listrik. Mula-mula potensi tenaga angin dikonversikan menjadi tenaga mekanik dalam turbin angin. Kemudian turbin angin memutar generator yang membangkitkan tenaga listrik.

Jenis turbin angin

Jenis turbin angin ada 2, yaitu :

·        Turbin angin sumbu horizontal.

·        Turbin angin sumbu tegak.

Turbin angin sumbu horizontal

            Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah baling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar.

Karena sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya diarahkan melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar mereka tidak terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi. Sebagai tambahan, bilah-bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit dimiringkan.

Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas begitu penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind (melawan arah angin). Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind (menurut jurusan angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka tetap sejalan dengan angin, dan karena di saat angin berhembus sangat kencang, bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan dengan demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.

Turbin Angin Sumbu Vertikal

            Turbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. VAWT mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah.

Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincir berputar.

Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah bangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan obyek yang lain mampu menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira 50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energi angin yang maksimal dan turbulensi angin yang minimal.

H.        Pembangkit Listrik Tenaga Surya.

            Pada sistem pembangkit ini, tenga matahari dimanfaatkan sebagai sumber energi. Cahaya dan panas matahari diproses melalui sollar cell atau baterai matahari.

I.          Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil

Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil adalah pembangkit listrik yang membakar bahan bakar fosil seperti batubara, gas alam, atau minyak bumi untuk memproduksi listrik. Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil didesain untuk produksi skala besar yang berlangsung terus menerus. Di banyak negara, pembangkit listrik jenis ini memproduksi sebagian besar energi listrik yang digunakan.

Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil selalu memiliki mesin rotasi yang mengubah panas dari pembakaran menjadi energi mekanik yang lalu mengoperasikan generator listrik. Penggerak utamanya mungkin adalah uap, gas bertekanan tinggi, atau mesin siklus dari mesin pembakaran dalam.

Hasil sampingan dari mesin pembakaran dalam harus dipertimbangkan dalam desain mesin dan operasinya. Panas yang terbuang karena efisiensi yang terbatas dari siklus energi, ketika tidak direcovery sebagai pemanas ruangan, akan dibuang ke atmosfer. Gas sisa hasil pembakaran dibuang ke atmosfer; mengandung karbon dioksida dan uap air, juga substansi lain seperti nitrogen, nitrogen dioksida, sulfur dioksida, dan abu ringan (khusus batu bara) dan mungkin merkuri. Abu padat dari pembakaran batu bara juga harus dibuang, meski saat ini abu padat sisa pembakaran batu bara dapat didaur ulang sebagai bahan bangunan.

Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil adalah peyumbang utama gas rumah kaca dan berkontribusi besar terhadap pemanasan global. Batu bara menghasilkan gas rumah kaca sedikitnya tiga kali lebih banyak dari gas alam.

Konsep dasar

Pada pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil, energi kimia yang tersimpan dalam bahan bakar fosil (batu bara, gas alam, minyak bumi) dan oksigen dari udara dikonversikan menjadi energi termal, energi mekanis, lalu energi listrik untuk penggunaan berkelanjutan dan distribusi secara luas.

Konversi energi kimia menjadi panas

Pembakaran sempurna dari bahan bakar fosil menggunakan oksigen untuk menginisiasi pembakaran.

, di mana koefisien stoikiometri x dan y bergantung pada tipe bahan bakar. Persamaan yang lebi simpel lagi adalah:

, Sisa pembakaran seperti nitrogen dan sulfur dioksida, datang dari bahan bakar yang tidak murni karena terdapat campuran yang tidak diharapkan (pengotor) dari bahan bakar tersebut.

Konversi panas menjadi energi mekanis

Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa setiap siklus tertutup hanya bisa mengkonversi sebagian panas yang diproduksi menjadi kerja. Sisa panas harus dipindahkan ke reservoir yang lebih dingin, menjadi panas yang terbuang. Sebagian panas yang terbuang adalah sama atau lebih besar dari rasio temperatur mutlak reservoir dingin dan reservoir panas. Meningkatkan temperatur reservoir panas dapat meningkatkan efisiensi mesin. panas yang terbuang tidak dapat dimanfaatkan menjadi energi mekanis. Namun dapat dimanfaatkan untuk menghangatkan bangunan, memproduksi air panas, atau memanaskan material dalam skala industri.