Energi listrik yang setiap hari disalurkan ke rumah-rumah, gedung perkantoran, dan industri berasal dari pembangkit. Di Indonesia, penggunaan pembangkit listrik tenaga air (PLTA) cukup banyak ditemukan. Oleh karena itu, penting untuk memahami bagaimana prinsip kerja pembangkit listrik tenaga air ini.
Seperti namanya, komponen utama yang digunakan untuk membangkitkan listrik adalah air. Untuk mengetahui lebih dalam mengenai PLTA, cara kerja, dan jenis-jenisnya, jangan lewatkan semua penjelasan yang akan diberikan pada kesempatan kali ini.
Apa Itu PLTA?
PLTA adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan energi air atau hydropower. Kebanyakan PLTA yang ada di Indonesia menggunakan bendungan yang memang memang dibuat secara sengaja. Bendungan ini terhubung dengan pipa-pipa yang mengarah ke turbin.
Namun tidak semua PLTA menggunakan bendungan. Ada juga yang menggunakan waduk, aliran sungai, hingga danau. Agar air bisa digunakan untuk menggerakkan turbin dan membangkitkan listrik, aliran airnya harus sangat deras.
Secara umum, PLTA terbagi ke dalam beberapa komponen di bawah ini:
- Bendungan/sumber air: PLTA membutuhkan air dengan aliran kencang dan pasokan yang stabil. Bendungan dianggap paling ideal untuk kebutuhan ini.
- Pipa: berguna untuk mengalirkan air dari sumbernya (bendungan, waduk, danau, dll) menuju ke cerobong urbin.
- Turbin: merupakan inti dari PLTA itu sendiri yang mengubah gaya jatuh air menjadi energi kinetik. PLTA tanpa turbin tidak bisa bekerja dengan efektif dan optimal.
- Generator: bagian ini terhubung langsung dengan turbin. Generator akan berputar karena turbin juga berputar. Di dalam generator terdapat kumparan magnet. Pergerakan generator akan menghasilkan arus listrik bolak balik atau AC.
- Jalur transmisi: listrik yang dihasilkan oleh PLTA tentu harus disalurkan ke rumah-rumah, gedung perkantoran, industri, dan seluruh pengguna listrik lainnya. Oleh karena itu, dibutuhkan jalur transmisi untuk menurunkan tegangan, kemudian menyalurkannya ke seluruh pengguna.
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air
Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air – PLTA merupakan mesin konversi energi yang mengubah energi potensial air (energi gravitasi air) menjadi energi listrik. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis poros yang akan memutar rotor generator untuk menghasilkan energi listrik.
Air sebagai bahan baku PLTA dapat diperoleh dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara ditampung dahulu (bersamaan dengan air hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin.
Daya listrik yang dibangkitkan dapat dihitung menggunakan pendekatan rumus :
P = 9,8 Q X H X ή t x ή g ( kW )
Dimana :
P = Daya yang dihasilkan (kW)
Q = Debit air dalam (m3/detik)
H = Tinggi terjun (m)
ή t = Efisiensi turbin (%)
ή g = Efisiensi Generator (%)
Perencanaan pengoperasian PLTA yang dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi yang meliputi :
- Tahun Basah Sekali
- Tahun Basah
- Tahun Normal
- Tahun Kering
- Tahun Kering Sekali
Untuk mendapatkan hasil yang optimum dan memudahkan untuk perencanaan operasional tahunan, maka perencanaan operasi dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi tahun normal dan tahun kering, yang kemudian dilakukan penyesuaian tiap bulan berdasarkan kondisi air masuk.
Indonesia hanya mengenal dua musim yaitu musim hujan biasa dimulai bulan Nopember s.d Maret dan musim kemarau pada bulan April s.d Oktober, sehingga kondisi ini dipergunakan untuk proses pengisian dan penggunaan air
[irp posts=”3361″ name=”PLTA Hujan: Prinsip Kerja dan Perkembangannya”]
Tipe Dan Jenis PLTA Berdasarkan Sumber Air dan Hidrologi
PLTA Aliran sungai Langsung tanpa kolam tando
Aliran sungai dialirkan langsung melalui saluran terbuka atau tertutup dengan memasang di ujung saluran tersebut (ujung masuk air). Air dimasukkan melalui pipa pesat/saluran terbuka
Keterangan:
- Sungai 7. Power house
- Saringan 8. Bendung
- Bak pengendapan pasir 9. Saluran pembersih
- Pressure tunel 10. Saluran pengelak
- Surge tank 11. Sungai
- Penstock valve
PLTA aliran sungai langsung dengan kolam tando
Air sungai dialirkan ke kolam melalui saluran terbuka atau tertutup dengan disaring terlebih dahulu dan ditampung di suatu kolam yang berfungsi untuk :
- Mengendapkan pasir
- Mengendapkan lumpur
- Sebagai reservoir
Air dari kolam tersebut dialirkan melalui pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga listrik. Kolam tando dilengkapi dengan beberapa pintu air gunanya untuk pengisian / pengosongan bila kolam tando diadakan pemeliharaan.
PLTA aliran sungai langsung dengan waduk (Reservoir)
Air dari satu sungai atau lebih ditampung di suatu tempat untuk mendapatkan ketinggian tertentu dengan jalan dibendung. Air dari waduk tersebut dialirkan melalui saluran terbuka, melalui pintu air ke saluran tertutup yang selanjutnya melalui pipa pesat menggerakkan turbin untuk membangkitkan tenaga listrik.
Pembangkit listrik tenaga air aliran danau
Sumber air dari PLTA ini adalah sebuah danau yang potensinya cukup besar. Untuk pengambilan air yang masuk ke PLTA dilaksanakan dengan:
- Pembuatan bendungan yang berfungsi juga sebagai pelimpas yang berlokasi pada mulut sungai.
- Perubahan duga muka air (DMA) + 4 meter
- Intake
Pembangkit listrik tenaga air pasang surut
Air laut Pasang: Air laut memasuki teluk (sebagai kolam) melewati bangunan sentral, sehingga air laut mendorong sudu-sudu jalan (runner) dari turbin. Turbin memutarkan generator sehingga menghasilkan energi listrik. ama kelamaan kolam akan terisi oleh air laut sehingga permukaan air laut menjadi sama, berarti tenaga penggeraknya tidak ada dan turbin berhenti berputar.
Air Laut Surut: Pada saat air laut surut, permukaan air kolam lebih tinggi dari permukaan air laut. Air kolam akan mengalir ke Laut melalui bangunan sentral dan akan memutar sudu-sudu turbin yang seporos dengan generator sehingga didapat energi listrik kembali sampai terjadi air pasang lagi.
Pembangkit listrik tenaga air pompa
PLTA pompa dibangun dan dioperasikan untuk PLTA beban puncak. Air waduk bagian atas dan air waduk bagian bawah diatur untuk operasi harian akan mingguan.
PLTA pompa digunakan untuk mengatur / menunjang beban puncak sistem. Danau bagian atas biasanya mempunyai kapasitas tampung yang besar tetapi mempunyai daerah tangkapan hujan yang sempit, sedangkan danau bagian bawah mempunyai daerah tangkapan hujan yang luas
- Generator berfungsi sebagai motor
- Turbin berdiri sendiri terpisah dari pompanya
- Generator, turbin dan pompa terletak di dalam satu poros (pompa terletak paling bawah)
Pembangkit listrik tenaga air Kaskade
Pemanfaatan sungai, berarti sepanjang sungai dibangun beberapa PLTA, maka daerah PLTA itu disebut sistem Kaskade PLTA, dimana PLTA yang berada di bawah memanfaatkan air setelah digunakan oleh PLTA di atasnya.
Contoh : Kaskade PLTA S.Citarum ( Saguling, Cirata, dan Jati Luhur )
Kelebihan dan Kekurangan PLTA
Pembangkit listrik tenaga air memiliki beberapa keunggulan sebagai berikut:
- Lebih ramah lingkungan, minim emisi, dan tidak menyebabkan pencemaran karena menggunakan energi air
- Output yang dihasilkan lebih besar
- PLTA juga dapat sekaligus dijadikan sebagai tempat wisata yang mendorong perekonomian masyarakat di sekitarnya
Meski memiliki beberapa keunggulan seperti yang sudah disebutkan di atas, PLTA juga punya beberapa poin kekurangan di bawah ini.
- Ekosistem sungai dan danau bisa terganggu karena pembuatan bendungan air yang dibutuhkan untuk PLTA
- Untuk menghasilkan kapasitas listrik yang besar, dibutuhkan lahan yang luas pula
- Membutuhkan dana investasi yang besar untuk pembangunannya.
[irp posts=”2002″ name=”Mengunjungi PLTA Bengkok Dago”]