Heat Recovery Steam Generator: Solusi Inovatif untuk Energi Terbaharukan

Saat ini, perkembangan di bidang industri, bidang teknologi, dan bidang pembangunan mengalami kemajuan yang sangat pesat.  Hal ini, berimbas pada naiknya tingkat kebutuhan di sektor tenaga listrik. Peningkatan ini bukan semata-mata hanya menitikberatkan pada kapasitas daya yang dihasilkan, namun dalam sistem operasi dan pemeliharaan dalam memproduksi listrik juga harus memperhitungkan penggunaan bahan bakar yang efisien. Jumlah penduduk yang semakin pesat juga menambah konsumsi energi listrik dalam pemenuhan kebutuhan sehari-hari.

Menurut data dari Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM), konsumsi  energi listrik masyarakat pada tahun 2023 mencapai 1.285kWh/kapita. Hal ini membuat pemerintah menargetkan konsumsi listrik pada tahun 2024 sebesar 1408kWh/kapita. Melalui data tersebut, dapat dilihat bahwa energi listrik merupakan energi utama yang digunakan oleh masyarakat Indonesia. Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik, maka dibangunlah berbagai sistem pembangkit listrik di Indonesia. Salah satunya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). PLTU menghasilkan listrik dengan memanfaatkan uap air berkecepatan tinggi untuk menggerakkan turbin dan dinamo yang akan menghasilkan listrik. Uap air dihasilkan dari air yang dipanaskan melalui proses pembakaran. 

Menurut data dari megashift.fisipol.ugm.ac.id, PLTU menyumbang sebesar 34% dari polusi udara di Jabodetabek. Emisi gas dari PLTU dapat menyebabkan berbagai kerugian dan kerusakan bagi masyarakat di sekitarnya. Proses pembakaran PLTU menghasilkan gas karbon dioksida, nitrogen dioksida, dan sulfur dioksida. Tingginya konsentrasi karbon dioksida dan nitrogen dioksida dapat menyebabkan tubuh sulit mengikat oksigen dan mengakibatkan berbagai penyakit pernapasan. Tingginya konsentrasi sulfur dioksida juga dapat menyebabkan terjadinya hujan asam yang dapat merusak lingkungan sekitar.

PLTU dapat menghasilkan emisi gas dengan suhu mencapai 482 hingga 593. Suhu gas emisi PLTU yang relatif tinggi ini kemudian hanya dilepaskan di udara dan tidak dimanfaatkan. Dalam upaya mencari solusi energi yang terbarukan sekaligus mengurangi polusi udara, suhu gas emisi PLTU yang tinggi ini dapat dimanfaatkan kembali dengan menggunakan teknologi Heat Recovery Steam Generator (HRSG).  

Apa itu Heat Recovery Steam Generator (HRSG)?

Heat Recovery Steam Generator (HRSG) merupakan sebuah sistem yang dirancang untuk memanfaatkan panas yang tersisa dari proses industri, seperti dari Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Cara kerja dari HRSG menyerupai PLTU. Panas yang tersisa dapat dimanfaatkan oleh HRSG untuk memanaskan air dan menghasilkan uap yang dapat memutar turbin. Melalui proses tersebut, energi panas diubah menjadi energi mekanik. Lalu turbin ini dapat memutar generator dan menghasilkan listrik. Setelah melewati turbin, uap akan terbawa ke kondensor. Uap akan didinginkan dan mengalami kondensasi hingga berubah kembali menjadi air. 

Bagaimana cara kerja dari Heat Recovery Steam Generator (HRSG)?

HRSG yang digunakan pada PLTU dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu economizer, evaporator, dan  superheater. Bagian-bagian tersebut akan mendapatkan panas dari sisa gas hasil pembakaran PLTU dengan suhu yang berbeda-beda.

Bagian economizer terletak paling jauh dari tempat masuknya gas emisi PLTU. Maka, suhu yang diterima bagian ini juga relatif rendah. Pertama-tama, air akan memasuki bagian economizer. Pada bagian ini, air dipanaskan dengan menggunakan panas dari gas emisi hingga mendekati titik didihnya.

Setelah air dipanaskan dalam economizer, air akan dialirkan ke evaporator. Posisi dari evaporator semakin mendekati tempat masuknya gas emisi PLTU, maka suhu yang diterima evaporator juga lebih tinggi. Akibatnya, air mulai berubah menjadi uap dengan suhu 121 sampai 315. 

Uap air dari evaporator kemudian mengalir ke superheater. Posisi superheater berada paling dekat dengan tempat masuknya gas emisi PLTU, oleh karena itu, superheater menerima suhu terbesar dari seluruh bagian HRSG. Dengan suhu superheater yang tinggi ini, suhu uap air semakin meningkat, hingga mencapai 550. Berdasarkan hukum gas ideal, suhu proporsional dengan tekanan dan kecepatan sehingga dengan peningkatan suhu, tekanan dan kecepatan uap air juga meningkat. 

Uap air dari superheater akan mengalir menuju turbin uap, turbin ini akan mengubah energi dari uap air menjadi energi mekanik. Energi mekanik dari turbin juga terhubung ke generator. Kemudian, generator akan mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik. 

Apa manfaat dari penggunaan Heat Recovery Steam Generator (HRSG)?

HRSG dapat memanfaatkan sisa panas dari PLTU yang sebelumnya dianggap sebagai limbah. Sisa panas dari PLTU dapat diubah menjadi energi listrik terbarukan. Oleh karena itu, HRSG dapat meningkatkan efisiensi PLTU. Beberapa model HRSG memiliki desain dengan spesifikasi output listrik sebesar 3 sampai 10 megawatt. Menurut penelitian dari Fiqri Hadi, Rifania Nendry, dan Vibianti Dwi (2023), HRSG yang memanfaatkan emisi gas bersuhu 244C dapat menghasilkan listrik sebesar 1,756 megawatt. Apakah ini tidak ada alasannya?? HRSG juga sudah mulai banyak digunakan oleh beberapa pabrik di Thailand, seperti di daerah Chonburi dan Rayong. Penggunaan HRSG  di Thailand, secara signifikan dapat menghasilkan uap air sebanyak 20 hingga 150 ton setiap jamnya.

HRSG dapat menghasilkan energi listrik dengan jumlah besar.Hal ini disebabkan oleh efisiensi dari HRSG yang cukup tinggi. Menurut penelitian dari Ahmad Yusron dan Danang Dwi Saputro (2018), efisiensi HRSG dalam mengubah emisi gas menjadi listrik mencapai 89.3%. Oleh karena itu, HRSG dapat mengkonversi 89.3% dari energi yang dibuang oleh PLTU menjadi energi listrik. HRSG juga dapat meningkatkan penghasilan listrik dari PLTU. Menurut penelitian dari Muhammad Syahmi (2013), HRSG menambah penghasilan listrik PLTU sebesar 35,59%. Maka, ketika HRSG digunakan untuk mencapai 100% dari output listrik semula, hanya diperlukan bahan bakar sebesar 73,75% dari penggunaan bahan bakar tanpa HRSG. Melalui ini, emisi gas dari PLTU juga dapat berkurang, sehingga mengurangi pencemaran udara.

Bagaimana cara pemasangan Heat Recovery Steam Generator (HRSG)?

HRSG hanya memanfaatkan gas emisi sebagai sumber energi. Maka dari itu, HRSG dapat dikonstruksi secara terpisah dari PLTU. Setelah dikonstruksi, HRSG dapat langsung disambung ke tempat pembuangan gas PLTU. Selain itu, HRSG juga dapat dibeli dari beberapa perusahaan. Beberapa perusahaan perdagangan seperti Indotrading, menjual HRSG dengan harga 4 milyar rupiah per unit. Kekurangan dari pembuatan HRSG memang membutuhkan biaya yang cukup besar. Namun, perlu dipertimbangkan pula efektivitas yang dihasilkan untuk menghasilkan tenaga listrik dan penyelamatan lingkungan dari ancaman polusi udara. Sebab, HRSG dapat mengurangi penggunaan bahan bakar dan meningkatkan efisiensi PLTU.

Kesimpulan dan hubungan dengan Sustainable Development Goals (SDGs)

Dalam upaya mencari sumber energi yang terbarukan untuk menghadapi perubahan iklim, salah satu produk  yang selama ini menjadi polusi bagi lingkungan dapat diubah menjadi solusi brilian. Dengan memanfaatkan HRSG, gas emisi dari PLTU yang selama ini telah terbuang dan mencemari lingkungan, dapat dimanfaatkan kembali menjadi energi listrik. HRSG memanfaatkan suhu tinggi dari gas emisi PLTU untuk memanaskan air menjadi uap yang kemudian akan menggerakkan turbin. Hingga pada akhirnya, uap ini dapat menghasilkan listrik. Lantas, energi yang terbuang dari PLTU dapat diubah menjadi energi listrik.

Dari berbagai penelitian dan penggunaan HRSG, terlihat bahwa HRSG memiliki banyak potensi untuk meningkatkan efisiensi PLTU. HRSG dengan efisiensinya yang tinggi, dapat meningkatkan penghasilan listrik PLTU hingga 35,59%. Melalui ini, HRSG dapat mengurangi penggunaan bahan bakar dan polusi udara. Dengan demikian, HRSG memiliki potensi besar dalam upaya menghadapi perubahan iklim dan mencari energi yang terbarukan. 

HRSG juga berkontribusi dalam mewujudkan pembangunan berkelanjutan atau biasa disebut dengan Sustainable Development Goals (SDGs). HRSG dapat menghasilkan listrik dengan menggunakan energi yang terbarukan. HRSG juga terbukti dapat mengurangi pencemaran lingkungan. Dengan ini, HRSG juga dapat mewujudkan poin 7 dan 11 dari SDGs yaitu "affordable and clean energy" dan "climate action". Melalui ini, HRSG juga secara tidak langsung berkontribusi dalam mewujudkan poin ke 11 dari SDGs yaitu "sustainables cities and communities". Maka dari itu, HRSG bukan hanya sebuah inovasi teknologi yang penting, namun juga sebagai langkah nyata bagi kita untuk menuju masa depan, dengan energi yang berkelanjutan dan ramah lingkungan.