TUGAS PEMBANGKIT
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
Nama
: Melanda Devi Amanta
NIM / No. Absen
: 1231120089 / 14
KELAS
: D3-TL / 2A
Program Studi Teknik Listrik
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Malang
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit yang memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini biasa disebut sebagai hidroelektrik. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian energi listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya energi listrik tersebut sampai ke konsumen.
Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan sumber listrik bagi masyarakat yang memberikan banyak keuntungan terutama bagi masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia. Disaat sumber energi lain mulai menipis dan memberikan dampak negatif, maka air menjadi sumber yang sangat penting karena dapat dijadikan sumber energi pembangkit listrik yang murah dan tidak menimbulkan polusi. Selain itu, Indonesia kaya akan sumber daya air sehingga sangat berpotensial untuk memproduksi energi listrik yang bersumber daya air.
Saat ini permintaan akan kebutuhan listrik semakin bertambah, hal ini disebabkan oleh : 1) Pertambahan jumlah penduduk yang makin tinggi.
2) Perkembangan yang cukup pesat di sektor jasa dan industri. 3) Pembangunan sarana pemerintahan yang semakin meningkat.
Di Indonesia terdapat banyak sekali sungai-sungai besar maupun kecil yang terdapat di berbagai daerah. Hal ini merupakan peluang yang bagus untuk pengembangan energi listrik di daerah khususnya daerah yang belum terjangkau energi listrik.
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.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun hal yang akan dibahas mengenai PLTA pada makalah ini adalah: 1) Apa yang dimaksud dengan PLTA?
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?
1.3. 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.
BAB II
ISI
2.1. Landasan Teori
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 bisadioperasikan setiap saat dan cukup sederhana untuk dimengerti. Peralatan PLTA yang mutakhir, umumnya memiliki peluang yang besar untuk bisa dioperasikan selama 50 tahun. PLTA bisa diamanfaatkan untuk cadangan yang bisa diandalkan pada sistem kelistrikan terpadu.
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).
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:
1) Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau salju.
2) Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi daerah tersebut.
3) Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan transmisi.
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.
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan memukul susu – sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator.
1. Waduk berfungsi untuk menahan air.
2. Main gate yaitu katup pembuka
3. Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.
4. Pipa pesat (penstock) ,berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong turbin. Salah satu ujung pipa pesat dipasang pada bak penenang minimal 10 cm diatas lantai dasar bak penenang. Sedangkan ujung yang lain diarahkan pada cerobong turbin. Pada bagian pipa pesat yang keluar dari bak penenang, dipasang pipa udara (Air Vent) setinggi 1 m diatas permukaan air bak penenang. Pemasangan pipa udara ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya tekanan rendah (Low Pressure) apabila bagian ujung pipa pesat tersumbat. Tekanan rendah ini akan berakibat pecahnya pipa pesat. Fungsi lain pipa udara ini untuk membantu mengeluarkan udara dari dalam pipa pesat pada saat start awal PLTMH mulai dioperasikan. ½ inch.
5. Katup utama (Main Inlet Valve), berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi kinetic
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.
7. Generator, 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
8. Draftube atau disebut pipa lepas, air yang mengalir berasla dari turbin
9. Tailrace atau disebut pipa pembuangan
10.Transformator adalah trafo untuk mengubah tegangan AC ke tegangan yang lebih tinggi.
11.Switchyard (controler)
12.Kabel transmisi
13.Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri.
14.Spillway adalah sebuah lubang besar di dam (bendungan) yang sebenarnya adalah sebuah metode untuk mengendalikan pelepasan air untuk mengalir dari bendungan atau tanggul ke daerah hilir.
Pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu:
1) Waduk Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan langsung ke turbin untuk menghasilkan listrik.
2) Waduk cadangan (lower reservoir). Air yang keluar dari turbin ditampung di lower reservoir sebelum dibuang disungai.
Parameter yang mempengaruhi operasi PLTA, disebabkan oleh :
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.
2) 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:
1) 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.
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:
a 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.
b Aliran dasar ( Base flow)
c Tinggi muka air
d 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
· Penyinaran Matahari
Semakin panas dan semakin lama penyinaran matahari, semakin besar kehilangan air.
e 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
2) 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.
Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air berdasarkan:
1) Berdasarkan tujuan
2) 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:
a Pembangkit listrik tenaga air konvensional.
Pembangkit yang menggunakan kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran air dan sungai.
b Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air ke kolam penampungan.
Pembangkitan menggunakan konsep perputaran kembali air yang sama denagn mempergunakan pompa, yang dilakukan saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik yang tidak begitu berat.
c Pembangkit listrik tenaga air pasang surut.
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.
d Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan.
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.
3) Berdasarkan Sistem Pengoperasian
4) 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.
5) Berdasarkan Lokasi dan Topografi
Instalasi pembangkit dapat berlokasi didaerah pegunungan atau dataran. Pembangkit di
7) Berdasarkan ketinggian tekanan air
a PLTA dengan tekanan air rendah kurang dari :dibawah 15 m
b PLTA dengan tekan air menengah berkisar :15 m – 70 m
c PLTA dengan tekanan air tinggi berkisar :71 m – 250 m
d PLTA dengaan tekanan air yang sangat tinggi :diatas 250 m
8) Berdasarkan bangunan/konstruksi utama
Berdasarkan bangunan / konstruksi utama dibagi atas:
pembangkit listrik walaupun mempunyai kolam cadangan untuk penyimpanan air yang besar, juga mempunyai sebuah saluran pengatur jalannya air dari kolam penyimpanan itu.
b 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.
c 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.
Pembangkit 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.
Macam – macam turbin air
1) Turbin Kaplan.
pemanfaatan kecepatan air. Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-baling dari kipas angin.
2) Turbin Francis.
3) 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.
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.
BAB III
PLTA
CIRATA
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).
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)
