Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
BAB
I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
Pembangkit listrik tenaga air adalah
salah satu sumber energi listrik yang memanfaatkan air sebagai sumber listrik.
Pembangkit ini merupakan salah satu sumber energi listrik utama yang ada di
Indonesia. Keberadaannya diharapkan mampu memenuhi pasokan listrik bagi
masyarakat Indonesia, selain yang berasal dari bahan bakar batu bara.
Pembangkit listrik tenaga air di Indonesia banyak dikembangkan. Hal ini karena
persediaan air di Indonesia cukup melimpah. Keberadaan beberapa waduk besar di
Indonesia, selain digunakan untuk penampungan air juga dimanfaatkan untuk
menjadi energi penghasil listrik. Pilihan mengembangkan pembangkit listrik
tenaga air ini salah satunya disebabkan potensi air yang ada di Indonesia.
Jumlah air yang melimpah, dikembangkan untuk menciptakan energi yang diubah
menjadi sebuah arus listrik. Hal ini ditujukan untuk menciptakan biaya produksi
yang murah pada listrik di Indonesia. Pembangkit listrik tenaga air termasuk
salah satu sumber pembangkit listrik tertua yang pernah ditemukan. Selain
pembangkit ini, masih ada pula beberapa jenis pembangkit listrik yang ada di
dunia. Seperti pembangkit listrik tenaga surya, pembangkit listrik tenaga
diesel, dan juga pembangkit listrik tenaga nuklir. Pembangkit tinggi tenaga air
(PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan
bantuan turbin air) dan dari energy mekanik menjadi energi listrik
(dengan bantuan generator). Kapasitas PLTA diseluruh dunia ada sekitar 675.000 MW ,setara dengan 3,6 milyar barrel minyak
atau samadengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1
milyar orang. PLTA termasuk jenis pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini
menggunakan air untuk kerjanya. Saat
ini pengetahuan tentang PLTA perlu untuk diketahui oleh para mahasiswa sebagai
modal awal untuk kedepannya.
PLTA mulai dikembangkan di Indonesia
secara bertahap pada tahun 1900. Masa itu merupakan era dimana penggunaan bahan
bakar minyak merupakan sumber energi utama di dunia. Pengembangan PLTA tidak
terlalu diprioritaskan oleh karena itu progresnya berjalan lambat. Sedangkan
sekarang, pengembangan PLTA mulai di tinjau ulang karena penggunaan bahan bakar
minyak mengahasilkan banyak polusi lingkungan dan persediaan bahan bakar minyak
mulai menipis.
Beberapa alasan tambahan bahwa PLTA
lebih menguntungkan dibandingkan tipe generator lain adalah :
1. Persediaan
air cenderung tidak habis dan dapat diperbaharui.
2. Ramah
Lingkungan.
3. Tidak
memerlukan bahan bakar.
4. Periode
mulainya terjadi secara terus menerus.
5. Pengoperasiannya
sederhana dan biaya perawatannya murah.
6. Hampir
tidak ada resiko meledak.
B. Rumusan Masalah
Adapun
hal yang akan dibahas mengenai PLTA pada makalah ini adalah:
1. Apa
yang dimaksud dengan PLTA?
2. Bagaimana
sebuah PLTA bisa beroperasi?
3. Bagaimana
prinsip kerja PLTA?
4. Siapa
sasaran dari pembangunan PLTA?
5. Apa
saja yang dibutuhkan untuk membangun PLTA?
6. Apakah
dampak dari pembangunan PLTA?
C. Tujuan Pembahasan
Tujuan
dari pembahasan mengenai PLTA pada makalah ini adalah:
1. Mahasiswa
dapat menjelaskan tentang pembangkitan listrik, khususnya PLTA.
2. Mahasiswa
mengetahui bagaimana prinsip kerja dari sebuah PLTA.
3. Dengan
membahas PLTA, kita bisa mengetahui faktor penting dalam pembangunan PLTA dan
dampak bagi masyarakat sekitar.
Tenaga air merupakan sumber daya terpenting. Tenaga air
memiliki beberapa keuntungan yang tidak dapat dipisahkan. Bahan bakar untuk
PLTU adakah batubara. Berdasarkan pengertian yang sama, kita dapat mengatakan
bahwa bahan bakr untuk PLTA adalah air. Nyatanya suatu jurnal teknis mengenai
tenag air menamakannya sebagi batubara putih.
Tetapi keunggulan untuk bahan bakar PLTA ini sama sekali tidak akan habis terpakai ataupun
berubah menjadi yang lain.
PLTA tidak menghadapi masalah pembuangan limbah. PLTA
meruapkan suatu sumber energy yang abadi. Air melintas melalaui turbin tanpa
kehilangan kemampuan pelayanan untuk wilayah di hilirnya. Biaya pengoperasian
dan pemeliharaan PLTA sangat rendah.
Pada PLTA, transportasi batubara putih berlangsung secara
alamiah. Turbin-turbin pada PLTA bisa dioperasikan setiap saat dan cukup sederhana
untuk dimengerti. Peralatan PLTA yang mutakhir, umumnya memiliki peluang yang
besar untuk bisa dioperasikan selama 50 tahun. PLTA bisa diamnfaatkan untuk
cadangan yang bisa diandalakn pada sistem kelistrikan terpadu.
1. Pengertian
PLTA
Pengertian pembangkit listrik tenaga
air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air
terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbinair) dan dari energi
mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator) Pembangkit listrik
tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin
setelah itu air dibuang. Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan
di pompa ke upper reservoir sehingga cadangan air pada waduk utama tetap
stabil.
Pembangkit listrik
tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau
air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi
mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator).
PLTA dapat beroperasi sesuai dengan
perancangan sebelumnya, bila mempunyai Daerah Aliran Sungai (DAS) yang
potensial sebagai sumber air untuk memenuhkebutuhan dalam pengoperasian PLTA
tersebut. Pada operasi PLTA tersebut, perhitungan keadaan air yang masuk pada
waduk / dam tempat penampungan air, beserta besar air yang tersedia dalam waduk
/ dam dan perhitungan besar air yang akan dialirkan melalui pintu saluran air
untuk menggerakkan turbin sebagai penggerak sumber listrik tersebut, merupakan
suatu keharusan untuk dimiliki, dengan demikian kontrol terhadap air yang masuk
maupun yang didistribusikan ke pintu saluran air untuk menggerakkan turbin
harus dilakukan dengan baik, sehingga dalam operasi PLTA tersebut, dapat
dijadikan sebagai dasar tindakan pengaturan efisiensi penggunaan air maupun
pengamanan seluruh sistem, sehingga PLTA tersebut, dapat beroperasi sepanjang
tahun, walaupun pada musim kemarau panjang.
Kapasitas PLTA
diseluruh dunia ada sekitar 675.000 MW ,setara dengan 3,6 milyar barrel minyak
atau sama dengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1
milyar orang.
Dalam penentuan pemanfaatan suatu
potensi sumber tenaga air bagi pembangkitan tanaga listrik ditentukan oleh tiga
faktor yaitu:
a. Jumlah
air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau salju.
b. Tinggi
terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi daerah
tersebut.
c. Jarak
lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan
transmisi.
2. Prinsip
PLTA dan konversi energi
Pada prinsipnya PLTA mengolah energi
potensial air diubah menjadi energi kinetis dengan adanya head, lalu energi
kinetis ini berubah menjadi energi mekanis dengan adanya aliran air yang
menggerakkan turbin, lalu energi mekanis ini berubah menjadi energi listrik
melalui perputaran rotor pada generator. Jumlah energi listrik yang bisa
dibangkitkan dengan sumber daya air tergantung pada dua hal, yaitu jarak tinggi
air (head) dan berapa besar jumlah air yang mengalir (debit).
Untuk bisa menghasilkan energi
listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan perubahan energi, yaitu:
a.
Energi Potensial
Energi potensial yaitu energi yang
terjadi akibat adanya beda potensial, yaitu akibat adanya perbedaan ketinggian.
Besarnya energi potensial yaitu:
Ep = m . g . h
Dimana:
Ep : Energi Potensial
m : massa (kg)
g : gravitasi (9.8 kg/m2)
h : head (m)
b.
Energi Kinetis
Energi kinetis yaitu energi yang
dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga timbul air dengan kecepatan
tertentu, yang dirumuskan.
Ek = 0,5 m . v . v
Dimana:
Ek : Energi kinetis
m : massa (kg)
v : kecepatan (m/s)
c.
Energi Mekanis
Energi mekanis yaitu energi yang
timbul akibat adanya pergerakan turbin. Besarnya energi mekanis tergantung dari
besarnya energi potensial dan energi kinetis. Besarnya energi mekanis.
dirumuskan: Em = T . ω . t
Dimana:
Em : Energi mekanis
T : torsi
ω : sudut putar
t : waktu (s)
d. Energi Listrik
Ketika turbin berputar maka rotor
juga berputar sehingga menghasilkan energi listrik sesuai persamaan:
El = V . I . t
Dimana:
El : Energi Listrik
V : tegangan (Volt)
I : Arus (Ampere)
t : waktu (s)
3. Komponen Dasar PLTA
Komponen – komponen
dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi. Dam berfungsi untuk
menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang
cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir.
a. Turbin
Turbin berfungsi untuk
mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan memukul sudu – sudu
dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan ke
generator.
Turbin merupakan peralatan yang
tersusun dan terdiri dari beberapa peralatan suplai air masuk turbin,
diantaranya sudu (runner), pipa pesat (penstock), rumah turbin (spiral
chasing), katup utama (inlet valve), pipa lepas (draft tube), alat pengaman,
poros, bantalan (bearing), dan distributor listrik. Menurut momentum air turbin
dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin reaksi dan turbin impuls. Turbin
reaksi bekerja karena adanya tekanan air, sedangkan turbin impuls bekerja
karena kecepatan air yang menghantam sudu.
Prinsip Kerja Turbin Reaksi yaitu
Sudu-sudu (runner) pada turbin francis dan propeller berfungsi sebagai
sudu-sudu jalan, posisi sudunya tetap (tidak bisa digerakkan). Sedangkan
sudu-sudu pada turbin kaplan berfungsi sebagai sudu-sudu jalan, posisi sudunya
bisa digerakkan (pada sumbunya) yang diatur oleh servomotor dengan cara manual
atau otomatis sesuai dengan pembukaan sudu atur. Proses penurunan tekanan air
terjadi baik pada sudu-sudu atur maupun pada sudu-sudu jalan (runner blade).
Prinsip Terja Turbin Pelton berbeda dengan turbin rekasi Sudu-sudu yang
berbentuk mangkok berfungsi sebagai sudu-sudu jalan, posisinya tetap (tidak
bisa digerakkan).
Dalam hal ini proses penurunan
tekanan air terutama terjadi didalam sudu-sudu aturnya saja (nosel) dan sedikit
sekali (dapat diabaikan) terjadi pada sudu-sudu jalan (mangkok-mangkok runner).Air
yang digunakan untuk membangkitkan listrik bisa berasal dari bendungan yang
dibangun diatas gunung yang tinggi, atau dari aliran sungai bawah tanah. Karena
sumber air yang bervariasi, maka turbin air didesain sesuai dengan
karakteristik dan jumlah aliran airnya. Berikut ini merupakan berbagai jenis
turbin yang biasa digunakan untuk PLTA.
b. Generator
Generator dihubungkan
ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox. Memanfaatkan perputaran turbin
untuk memutar kumparan magnet didalam generator sehingga terjadi pergerakan
elektron yang membangkitkan arus AC.
Generator listrik adalah sebuah alat
yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri
dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari 18 buah besi
yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9
pasang kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari
Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu
poros dengan turbin, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut
berputar. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah
kutub melewati “coil” yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian
menjadi listrik. Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada tiga hal yang
harus diperhatikan, yaitu:
i. Putaran
Putaran rotor dipengaruhi oleh
frekuensi dan jumlah pasang kutub pada rotor, sesuai dengan persamaan:
η = 60 . f / P
dimana:
η : putaran
f : frekuensi
P : jumlah pasang kutub
Jumlah kutub pada rotor di PLTA
Saguling sebanyak 9 pasang, dengan frekuensi system sebesar 50 Hertz, maka
didapat nilai putaran rotor sebesar 333 rpm.
ii. Kumparan
Banyak dan besarnya jumlah kumparan
pada stator mempengaruhi besarnya daya listrik yang bisa dihasilkan oleh
pembangkit
iii. Magnet
Magnet yang ada pada generator bukan
magnet permanen, melainkan dihasilkan dari besi yang dililit kawat. Jika
lilitan tersebut dialiri arus eksitasi dari AVR maka akan timbul magnet dari
rotor.
Sehingga didapat persamaan:
E = B . V . L
Dimana:
E : Gaya elektromagnet
B : Kuat medan magnet
V : Kecepatan putar
L : Panjang penghantar
Dari
ketiga hal tersebut, yang bernilai tetap adalah putaran rotor dan kumparan,
sehingga agar beban yang dihasilkan sesuai, maka yang bisa diatur adalah sifat kemagnetannya,
yaitu dengan mengatur jumlah arus yang masuk. Makin besar arus yang masuk,
makin besar pula nilai kemagnetannya, sedangkan makin kecil arus yang masuk,
makin kecil pula nilai kemagnetannya.
Menurut
jenis penempatan thrust bearingnya, generator dibedakan menjadi empat, yaitu:
· Jenis biasa thrust bearing
diletakkan diatas generator dengan dua guide bearing.
· Jenis Payung (Umbrella Generator)
thrust bearing dan satu guide bearing diletakkan dibawah rotor.
· Jenis setengah payung (Semi Umbrella
Generator) kombinasi guide dan thrust bearing diletakkan dibawah rotor dan
second guide bearing diletakkan diatas rotor.
· Jenis Penunjang Bawah thrust bearing
diletakkan dibawah coupling. Generator yang digunakan di Saguling adalah jenis
Setengah Payung.
c. Travo
Travo digunakan untuk
menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat
dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up.
Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau
industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo
step down. Pembangkit listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara
mengalirkan air dari dam ke turbin setelah itu air dibuang. Saat ini ada
teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant.
d. Bendungan
Bendungan atau dam adalah konstruksi
yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau, atau tempat
rekreasi. Bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pusat
Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air
untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan.
Jenis bendungan antara lain:
i.
Bendungan Beton
· Bendungan Gravitasi
· Bendungan Busur
· Bendungan Rongga
ii.
Bendungan Urugan
· Bendungan Urugan Batu
· Bendungan Tanah
iii. Bendungan Kerangka Baja
iv. Bendungan Kayu
4. Jenis PLTA
a.
PLTA jenis terusan air (water way)
Adalah pusat listrik yang mempunyai
tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan mengalirkan air ke hilir melalui
terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil.Tenaga listrik
dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.
b. PLTA
jenis DAM /bendungan
Adalah pembangkit listrik dengan
bendungan yang melintang disungai, pembuatan bendungan ini dimaksudkan
untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan energi
potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik.
c.
PLTA
jenis terusan dan DAM (campuran)
Adalah pusat listrik yang
menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial yang
diperoleh dari bendungan dan terusan.
5. Waduk
Waduk adalah kolam besar tempat
menyimpan air sediaan untuk berbagai kebutuhan. Waduk dapat terjadi secara
alami maupun dibuat manusia.Sesuai dengan kondisi alam, pengembangan PLTA dapat
dibagi atas 2 jenis yaitu : tipe waduk dan tipe aliran langsung. Tipe waduk
dapat berupa bendungan(reservoir) dan keluaran danau (lake outlet), sedangkan
tipe aliran langsung dapat berupa aliran langsung sungai (run-off river) dan
aliran langsung dengan bendungan pendek (run-off river with low head dam).
Contohnya adalah bendungan Scrivener, Canberra Australia, dibangun untuk
mengatasi banjir 5000-tahunan.
Waduk buatan dibangun dengan cara
membuat bendungan yang lalu dialiri air sampai waduk tersebut penuh, dan dapat
diklasifikasikan menurut struktur, tujuan atau ketinggian.
a.
Berdasarkan struktur dan bahan yang
digunakan, bendungan dapat diklasifikasikan sebagai: Dam kayu, "embankment
dam" atau "masonry dam".
b. Berdasarkan tujuan dibuatnya, yaitu:
untuk menyediakan air untuk irigasi atau penyediaan air di perkotaan
meningkatkan navigasi, menghasilkan tenaga hidroelektrik, menciptakan tempat
rekreasi atau habitat untuk ikan dan hewan lainnya. Pencegahan banjir dan menahan
pembuangan dari tempat industri seperti pertambangan atau pabrik.
c.
Berdasarkan ketinggian, yaitu: dam
besar lebih tinggi dari 15 meter dan dam utama lebih dari 150 m.-dam rendah
kurang dari 30 m, dam ketinggian-medium antara 30 -100 m, dan dam tinggi lebih
dari 100 m.Beberapa bendungan lainnya yaitu bendungan Sadel sebenarnya adalah
sebuah dike,yaitu tembok yang dibangun sepanjang sisi danau untuk melindungi
tanah disekelilingnya dari banjir. Ini mirip dengan tanggul, yaitu tembok yang
dibuatsepanjang sisi sungai atau air terjun untuk melindungi tanah di
sekitarnya darikebanjiran. Sebuah bendungan Pengukur overflow dam didisain
untuk dilewati air. Weir adalah sebuah tipe bendungan pengukur kecil yang
digunakan untuk mengukur input air. Bendungan Pengecek check dam adalah
bendungan kecil yang didisain untuk mengurangi dan mengontrol arus soil
erosion. Pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu:
i. Waduk Utama (upper reservoir)
seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan langsung ke turbin untuk
menghasilkan listrik.
ii. Waduk cadangan (lower reservoir).
Air yang keluar dari turbin ditampung di lower reservoir sebelum dibuang
disungai.
6. Parameter yang mempengaruhi
pengoperasian PLTA
a. Keberadaan Air
Untuk dapat mengoptimalkan
pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan. Maupun musim
kemaraupanjang, diperlukan perhitungan besar volume air yang tersedia dalam waduk / dam, guna
perhitungan berapa besar debit air yang harus dialirkan melalui pintu air yang
dialirkan ke turbin. Bila terjadi banjir, berapa besar volume air yang harus
dibuang keluar dari waduk / dam melalui pintu pembungan air, sehingga tetap
terjadi keseimbangan air dalam waduk / dam, dengan demikian dapat dihindari
kerusakan bangunan waduk / dam maupun perangkat keras pendukung lainnya. Untuk
kebutuhan perhitungan keadaan air baik yang akan masuk maupun yang berada dalam
waduk / dam, dilakukan pengukuran terhadap parameter yang mempengaruhi keadaan
air yang akan masuk maupun yang ada dalam waduk/dam. Pengukuran tersebut
dilakukan pada berbagai stasiun ukur yang tersebar pada DAS dalam waduk / dam
tersebut.
b. Konstruksi
Saluran Air ke Turbin
Kecepatan gerakan turbin,
dipengaruhi oleh besar tekanan aliran air yang dialirkan ke turbin. Besar
tekanan aliran air yang dialirkan tersebut, dipengaruhi debit air yang
dialirkan beserta konstruksi dan penempatan saluran air yang mengalirkan air
tersebut. Semakin lebar diameter dan semakin tinggi pintu saluran air dibuka,
semakin besar debit air yang dialirkan, semakin tinggi tekanan air yang terjadi
masuk ke turbin. Selain hal tersebut diatas, rancangan dan peletakan saluran
air tersebut, juga mempengaruhi tekanan air yang dialirkan ke turbin.
Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang mempengaruhi
operasi PLTA, disebabkan oleh :
i. Keberadaan Air
Untuk dapat mengoptimalkan
pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan maupun musim kemarau
panjang, diperlukan perhitungan besar volume air yang tersedia dalam waduk /
dam, guna perhitungan berapa besar debit air yang harus dialirkan melalui pintu
air yang dialirkan ke turbin.
Bila terjadi banjir, berapa besar
volume air yang harus dibuang keluar dari waduk / dam melalui pintu pembungan
air, sehingga tetap terjadi keseimbangan air dalam waduk / dam, dengan demikian
dapat dihindari kerusakan bangunan waduk / dam maupun perangkat keras pendukung
lainnya. Untuk kebutuhan perhitungan keadaan air baik yang akan masuk maupun
yang berada dalam waduk / dam, dilakukan pengukuran terhadap parameter yang
mempengaruhi keadaan air yang akan masuk maupun yang ada dalam waduk/dam.
Pengukuran tersebut dilakukan pada
berbagai stasiun ukur yang tersebar pada DAS dalam waduk / dam tersebut. Data
hasil pengukuran yang diperoleh pada stasiun pengukuran, ditransmisikan melalui
media komunikasi yang digunakan ke pusat kontrol operasi PLTA untuk diproses
sesuai fungsinya dalam sistem kontrol tersebut.
Pada perhitungan keberadaan air
tersebut, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan antara lain:
ii. Aliran permukaan ( surface flow)
Aliran permukaan dan aliran dasar
dipengaruhi intensitas curah hujan dan lama turunnya hujan. Semakin tinggi
intensitas curah hujan dan semakin lama waktu turunnya hujan, semakin besar
aliran permukaan dan aliran dasar sungai. Tinggi permukaan dipengaruhi aliran
permukaan dan aliran dasar. Semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar,
semakin tinggi muka air yang terjadi, sehingga semakin besar volume air yang
mengalir ke dalam waduk / dam.
iii. Aliran dasar ( Base flow)
iv. Tinggi muka air
v. Kehilangan air karena keadaan
lingkungan
Parameter kehilangan air yang disebabkan keadaan lingkungan,
dipengaruhi antara lain:
·
Suhu udara semakin tinggi suhu
udara, semakin besar kehilangan air.
·
Kelembaban semakin kecil kelembaban
(humidity), semakin besar
kehilangan air.
·
Kecepatan angin semakin cepat
kecepatan angin berhembus, semakin besar kehilangan air.
·
Penyinaran matahari semakin panas
dan semakin lama penyinaran matahari, semakin besar kehilangan air.
vi. Keadaan DAS
Parameter keadaan DAS dipengaruhi beberapa parameter, antara
lain :
·
Vagitasi semakin rapat tumbuhnya
tumbuh-tumbuhan (pohon) dalam DAS, semakin besar aliran dasar sungai.
·
Penduduk semakin padat / ramai
penduduk yang bermukim dalam DAS, semakin besar kehilangan air.
·
Industri semakin banyak industri
yang beroperasi dalam DAS, semakin besar kehilangan air
7. Klasifikasi
PLTA
Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air berdasarkan:
a. Berdasarkan tujuan
Hal ini disebabkan karena fungsi
yang berbeda-beda misalnya untuk mensuplai air, irigasi, kontrol banjir dan
lain sebagainya disamping produksi utamanya yaitu tenaga listrik.
b. Berdasarkan keadaan hidraulik
Suatu dasar klasifikasi pada
pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan prinsip dasar hidraulika
saat perencanaannya. Ada empat jenis
pembangkit yang menggunakan prinsip ini. Yaitu:
i.
Pembangkit listrik tenaga air
konvensional yaitu pembangkit yang menggunakan kekuatan air secara wajar yang
diperoleh dari pengaliran air dan sungai.
ii.
Pembangkit listrik dengan pemompaan
kembali air ke kolam penampungan yaitu pembangkitan menggunakan konsep
perputaran kembali air yang sama denagn mempergunakan pompa, yang dilakukan
saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik yang tidak begitu berat.
iii.
Pembangkit listrik tenaga air pasang
surut yaitu gerak naik dan turun air laut menunjukkan adanya sumber tenaga yang
tidak terbatas. Gambaran siklus air pasang adalah perbedaan naiknya permukaan
air pada waktu air pasang dan pada waktu air surut. Air pada waktu pasang berada pada tingkatan
yang tinggi dan dapat disalurkan ke dalam kolam untuk disimpan pada tingkatan
tinggi tersebut. Air akan dialirkan kelaut pada waktu surut melalui
turbin-turbin.
iv.
Pembangkit listrik tenaga air yang
ditekan yaitu dengan
mengalihkan sebuah sumber air yang besar seperti air laut yang masuk ke sebuah
penurunan topografis yang alamiah, yang didistribusikan dalam pengoperasian
ketinggian tekanan air untuk membangkitkan tenaga listrik.
c. Berdasarkan Sistem Pengoperasian
Pengoperasian bekerja dalam hubungan
penyediaan tenaga listrik sesuai dengan permintaan, atau pengoperasian dapat
berbentuk suatu kesatuan sistem kisi-kisi yang mempunyai banyak unit.
d. Berdasarkan Lokasi Kolam Penyimpanan
dan Pengatur.
Kolam yang dilengkapi dengan
konstruksi bendungan/tanggul. Kolam tersbut diperlukan ketika terjadi
pengaliran tidak sama untuk kurun waktu lebih dari satu tahun. Tanpa kolam
penyimpanan, pembangkit/instalasi dipergunakan dalam pengaliran keadaan normal.
e. Berdasarkan Lokasi dan Topografi
Instalasi pembangkit dapat berlokasi
didaerah pegunungan atau dataran. Pembangkit di pegunungan biasanya bangunan
utamanya berupa bendungan dan di daerah dataran berupa tanggul.
f. Berdasarkan Kapasitas PLTA
Menurut Mesonyi:
i.
Pembangkit listrik yang paling kecil
sampai dengan : 100 kW
ii.
Kapasitas PLTA yang terendah sampai
dengan : 1000 kW
iii.
Kapasitas menengah PLTA sampai
dengan : 10000 kW
iv.
Kapasitas tertinggi diatas : 10000 kW
g. Berdasarkan ketinggian tekanan air
i.
PLTA dengan tekanan air rendah
kurang dari :dibawah 15 m
ii.
PLTA dengan tekan air menengah
berkisar :15 m – 70 m
iii.
PLTA dengan tekanan air tinggi
berkisar :71 m – 250 m
iv.
PLTA dengaan tekanan air yang sangat
tinggi :diatas 250 m
h. Berdasarkan bangunan/konstruksi
utama
Berdasarkan
bangunan / konstruksi utama dibagi
atas:
· Pembangkit listrik pada aliran
sungai, pemiliahn lokasi harus menjamin bahwa pengalirannya tetap normal dan
tidak mengganggu bahan-bahn konstruksi pembangkit listrik. Dengan demikian
pembangkit listrik walaupun mempunyai kolam cadangan untuk penyimpanan air yang
besar, juga mempunyai sebuah saluran pengatur jalannya air dari kolam
penyimpanan itu.
· Pembangkit listrik dengan bendungan
yang terletak di lembah, maka bendungan itu merupakan
lokasi utama dalam menciptakan sebauh kolam penampung cadangan air, dan
konstruksi bangunan terletak pada sisi tanggul.
· Pembangkit listrik tenaga air dengan
pengalihan terusan, aliran air yang dialirkan melalui sebauh terusan ke
konstruksi bangunan yang lokasinya cukup jauh dari kolam penyimpanan. Air dari
lokasi bangunan dikeringkan ke dalam sungai semula denagn suatu pengalihan aliran
air. Pembangkt listrik tenaga air dengan pengalihan ketinggian, tekanan air
dialirkan melalui sebuah sitem terowongan dan terusan yang menuju kolam
cadangan diatas, atau aliran lain melalui lokasi bangunan ini.
8. Jenis
Turbin Air
a. Turbin Kaplan
Turbin Kaplan digunakan
untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah20 meter. Teknik mengkonversikan
energi potensial air menjadi energi mekanik roda air turbin dilakukan melalui
pemanfaatan kecepatan air. Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-baling dari
kipas angin.
b. Turbin Francis
Turbin Francis paling
banyak digunakan di Indonesia. Turbin ini digunakan untuk tinggi terjun sedang,
yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi
energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga
turbin Francis jugadisebut sebagai turbin reaksi.
c. Turbin Pelton
Turbin Pelton adalah
turbin untuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu di atas 300 meter. Teknik
mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air
turbin dilakukan melalui proses impuls sehingga turbin Pelton juga disebut
sebagai turbin impuls.
Untuk semua macam turbin
air tersebut di atas, ada katup pengatur yang mengatur banyaknya air yang akan
dialirkan ke roda air. Dengan pengaturan air ini, daya turbin dapat diatur. Di
depan katup pengatur terdapat katup utama yang harus ditutup apabila turbin air
dihentikan untuk melaksanakan pekerjaan pemeliharaan atau perbaikan pada
turbin. Apabila terjadi gangguan listrik yang menyebabkan PMT generator trip,
maka untuk mencegah turbin berputar terlalu cepat karena hilangnya beban
generator yang diputar oleh turbin, katup pengatur air yang menuju ke turbin
harus ditutup. Penutupan katup pengatur ini akan menimbulkan gelombang air
membalik yang dalam bahasa Inggris disebut water hammer (palu air). Water
hammer ini menimbulkan pukulan mekanis kepada pipa pesat ke arah atas
(hulu) yang akhirnya diredam dalam tabung peredam (surge tank).
Kecepatan spesifik (specffic
speed) turbin air didefinisikan sebagai jumlah putaran per menit [rpm] (rotation
per minute [rpm] dari turbin untuk menghasilkan satu daya kuda pada tinggi
terjun H = I meter.
Saluran air dari dam
atau kolam tando sampai pada. tabung peredam, panjangnya dapat mencapai
beberapa kilometer. Apabila saluran ini tidak rata, jalannya naik turun, maka
di bagian-bagian cekungan yang rendah, harus ada katup untuk membuang endapan
pasir atau lumpur yang terjadi di cekungan rendah tersebut. Di sisi lain, yaitu
di bagian-bagian lengkungan yang tinggi juga harus ada katup, tetapi dalam hal
ini untuk membuang udara yang terperangkap dalam lengkungan yang tinggi ini.
Secara periodik, katup-katup tersebut di atas harus dibuka untuk membuang
endapan yang terjadi maupun untuk membuang udara yang terperangkap.
Dalam
pembuatan makalah ini kami menggunakan metode studi literatur yang bersumber
dari referensi – referensi jurnal yang bahasannya meliputi tentang Pembangkit
Listrik Tenaga Air (PLTA), tidak hanya itu kamipun menggunakan metode searching
melalui internet. Sehingga materi – materi yang kami dapat tidak hanya dari 1
sumber saja, melainkan kumpulan dari point – point penting dari setiap setiap
jurnal dan artikel.
EBTKE—Pembangkit
Listrik Tenaga Air (PLTA) Cirata merupakan PLTA terbesar di Asia
Tenggara. PLTA ini memiliki konstruksi power house di bawah tanah
dengan kapasitas 8x126 Megawatt (MW) sehingga total kapasitas terpasang 1.008
Megawatt (MW) dengan produksi energi listrik rata-rata 1.428 Giga Watthour
(GWh) pertahun.
Kapasitas
1008 MW tersebut terdiri dari Cirata I yang memiliki empat unit
masing-masing operasi dengan daya terpasang 126 MW yang mulai dioperasikan
tahun 1988 dengan daya terpasang 504 MW, selain itu Cirata II juga dengan empat
unit masing-masing 126 MW, yang mulai dioperasikan sejak tahun 1997 dengan daya
terpasang 504 MW. Cirata I dan II mampu memproduksi energi listrik
rata-rata 1.428 GWh pertahun yang kemudian dislaurkan melalui jaringan
transmisi tegangan ekstra tinggi 500 kV ke sistem interkoneksi Jawa-Madura-Bali
(Jamali).
Guna
menghasilkan energi listrik sebesar 1.428 Gwh, dioperasikan delapan buah turbin
dengan kapasitas masing-masing 129.000 KW dengan putaran 187,5 RPM. Adapun
tinggi air jatuh efektif untuk memutar turbin 112,5 meter dengan debit air
maksimum 135 m3 perdetik.
PLTA
Cirata dibangun dengan komposisi bangunan power house empat lantai di bawah
tanah yang menpengoperasiannya dikendalikan dari ruang control switchyard
berjarak sekitar 2 kilometer (km) dari mesin-mesin pembangkit yang terletak di power
house. PLTA tersebut merupakan pembangkit yang dioperasikan oleh anak
perusahaan PT Perusahaan Listrik Negara (PLN persero) yaitu PT Pembangkitan Jawa
Bali (PJB) yang disalurkan melalui saluran transmisi tenaga listrik 500 kilo
volt (KV) ke sistem Jawa Bali yang diatur oleh dispatcher PLN Pusat Pengatur
Beban (P3B).
Kontribusi utama Cirata terhadap sistem Jawa Bali yaitu
memikul beban puncak dan beroperasi pada pukul 17.00-22.00, dengan moda operasi
LFC (Load Frequency Control), dimana memiliki fasilitas line
charging bila sistem Jawa Bali mengalami Black Out dan Start up
operasi/ sinkron ke jaringan 500 KV yang relatif cepat yaitu kurang lebih lima menit.
PLTA Cirata terletak di daerah aliran sungai (DAS) Citarum
di Desa Tegal Waru, Kecamatan Plered, Kabupaten Purwakarta, Jawa Barat. Latar
belakang pendirian PLTA ini, dengan letak sungai Citarum yang subur,
bergunung-gunung dan dianugerahi curah hujan yang tinggi. Pembangunan proyek
PLTA Cirata merupakan salah satu cara pemanfaatan potensi tenaga air di Sungai
Citarum yang letaknya di wilayah kabupaten Bandung, kurang lebih 60 km sebelah
barat laut kota Bandung atau 100 km dari Jakarta melalui jalan Purwakarta. (ferial).
Komponen – kompnen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator
dan transmisi.
Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik.
Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik.
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi
energi mekanik. gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin
berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan
fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar
turbin. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. Turbin terdiri dari
berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dll.
Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan
gearbox. Memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet didalam
generator sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus AC.
Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik
(AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo
yang digunakan adalah travo step up.
Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke
rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan
lagi dengan travo step down.
Komentar
Posting Komentar