PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR PLTA (1)

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)

MAKALAH

Diajukan untuk memenuhi kelulusan matakuliah Fisika Dasar

Disusun Oleh :

Nama : Anita Nur Aprilianti NPM : 1144067

PROGRAM DIPLOMA IV TEKNIK INFORMATIKA POLITEKNIK POS INDONESIA

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis bisa menyelesaikan proposal yang berjudul “Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)”.

Selama menyusun proposal ini, penulis banyak memperoleh saran, dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada :

1. Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya yang telah memberikan kesehatan kepada penulis sampai pembuatan proposal ini selesai

2. Kedua orang tua yang telah mencurahkan segenap cinta dan kasih sayang serta perhatian moril maupun materil

3. Bapak Cahyo Prianto, S.Pd., M.T. selaku Dosen Fisika Dasar

Semoga Allah SWT melimpahkan kasih sayang-Nya serta membalas kebaikan semua pihak yang telah membantu dalam penulisan proposal ini. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun sebagai bahan perbaikan di kemudian hari.

Bandung, September 2017

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik merupakan sumber energi yang sangat penting bagi kehidupan manusia baik untuk kegiatan industri, kegiatan komersial, maupun dalam kehidupan sehari-hari rumah tangga. Energi listrik dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan penerangan dan juga proses produksi yang melibatkan barang-barang elektronik dan alat-alat atau mesin industri. Mengingat begitu besar dan pentingnya manfaat energi listrik sedangkan sumber energi pembangkit listrik terutama yang berasal dari sumberdaya tak terbarui ketersediaannya semakin terbatas, maka untuk menjaga kelestarian sumber energi perlu diupayakan langkah strategis yang dapat menunjang penyediaan energi listrik secara optimal dan terjangkau.

Saat ini, ketersediaan sumber energi listrik tidak mampu memenuhi peningkatan kebutuhan listrik di Indonesia. Krisis listrik terjadi karena pesatnya pertumbuhan permintaan listrik tidak diimbangi penambahan jaringan distribusi dan pembangkit, sehingga permintaan listrik perlu dikelola dengan baik.

pembangkit listrik yang ada di dunia. Seperti pembangkit listrik tenaga surya, 675.000 MW, setara dengan 3,6 milyar barrel minyak atau sama dengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1 milyar orang. PLTA termasuk jenis pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini menggunakan air untuk kerjanya.

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, sekarang pengembangan PLTA mulai di tinjau ulang karena penggunaan bahan bakar minyak menghasilkan banyak polusi lingkungan dan persediaan bahan bakar minyak mulai menipis.

Berdasarkan permasalahan latar belakang diatas, penulis akan menyusun makalah yang berjudul “Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)”.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas ada beberapa rumusan masalah, diantaranya:

1. Apa yang dimaksud dengan PLTA?

2. Apa saja komponen-komponen PLTA?

3. Apa saja jenis-jenis PLTA?

4. Bagaimana prinsip kerja PLTA?

1.3 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini agar dapat mengetahui pengertian, komponen-komponen, jenis-jenis, prinsip kerja, bagian-bagian dan fungsi serta Studi Kasus yang berhubungan dengan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).

1.4 Metodologi Penelitian

Metode pengumpulan data yang digunakan sebagai berikut : 1. Observasi

Kegiatan mengamati lingungan sekitar melalui media sosial 2. Diskusi

Proses penggalian informasi lebih lanjut dengan berdiskusi bersama beberapa teman di dalam kampus maupun lingkungan sekitar

3. Penelitian Keperpustakaan

Mencari dan mempelajari buku – buku yang membahas pengaruh bahasa asing dikalangan masyarakat Indonesia,serta literatur – literatur lain yang ada kaitannya dengan masalah yang diteliti

1.5 Sistematika Penulisan

Makalah ini secara keseluruhan terdiri dari lima bab, dimana secara garis besar masing - masing bab membahas hal-hal diantaranya sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi latar belakang yang menjelaskan secara ringkas mengenai keadaan yang ada dan kekurangan dari masalah yang diamati sehingga muncul topik yang diambil, rumusan masalah membahas masalah yang sudah dikenali dan akan diberikan, tujuan berisi untuk apa makalah itu dibuat, metode penelitian membahas pengumpulan data yang dikumpulkan dan sistematika penulisan menjelaskan isi yang ada di makalah

Pada bab ini berisi tentang pembahasan yang berhubungan dengan penulisan yang digunakan dalam penyelesaian makalah ini

BAB III. PENUTUP

Kesimpulan berisi pencapaian tujuan dari makalah yang dibuat dan saran berisi tujuan dari pembuatan makalah yang dirasa belum sempurna atau tidak tercapai merupakan hasil akhir terhadap permasalahan

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian PLTA

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Pada tahun 2015 tenaga air menghasilkan 16.6% total listrik dunia dan 70% dari seluruh energi terbarukan, dan diperkirakan akan naik 3.1% per tahun sampai 25 tahun ke depan.

Tenaga air dihasilkan di 150 negara, dan kawasan Asia-Pasifik menghasilkan 33% tenaga air global tahun 2013. China adalah produsen tenaga air terbesar (920 TWh tahun 2013) menyumbang 16,9% kebutuhan listrik domestik.

langsung dan tingkat gas rumah kaca yang relatif lebih rendah daripada pembangkit listrik berbahan bakar fosil

Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Hidroelektrisitas adalah sumber energi terbarukan.

2.2 Komponen – komponen PLTA 1. Kolam Tando

Kolam tando (reservoir) atau waduk adalah tempat yang digunakan untuk menampung air yang kemudian akan disalurkan menuju turbin. Sumber air waduk terutama berasal dari aliran permukaan dtambah dengan air hujan langsung.

Gambar 2.1 Kolam Tando

Berdasarkan fungsinya, waduk diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu :

Waduk yang dioperasikan untuk memenuhi satu kebutuhan saja, misalnya untuk kebutuhan air irigasi, air baku atau PLTA. Pengoperasian waduk eka guna lebih mudah dibandingkan dengan waduk multi guna dikarenakan tidak adanya konflik kepentingan di dalam. Pada waduk eka guna pengoperasian yang dilakukan hanya mempertimbangkan pemenuhan satu kebutuhan.

b. Waduk multi guna

Waduk yang berfungsi untuk memenuhi berbagai kebutuhan, misalnya waduk untuk memenuhi kebutuhan air, irigasi, air baku dan PLTA. Kombinasi dari berbagai kebutuhan ini dimaksudkan untuk dapat mengoptimalkan fungsi waduk dan meningkatkan kelayakan pembangunan suatu waduk.

2. Dam

Dam adalah suatu bangunan menahan laju air sehingga mencapai ketinggian tertentu agar menghasilkan energi yang besar saat air dialirkan. 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.

Gambar 2.2 DAM

Intake digunakan untuk mengatur banyaknya air yang masuk menuju pipa pesat.

Gambar 2.3 Intake Building

4. Control Gate

Control gate adalah komponen pembangkit listrik tenaga air untuk mengatur debit atau besar/kecilnya aliran air yang masuk menuju turbin. Control gate dapat dibuka dan ditutup sesuai waktu operasi ataupun jika terjadi masalah pada turbin atau komponen lain.

Gambar 2.4 Control Gate

5. Pipa pesat

Gambar 2.5 Pipa Pesat

6. Turbin

Turbin merupakan alat yang digunakan untuk mengkonversi energi kinetik menjadi energi mekanik. Dimana system kerja dari turbin adalah ketika ada suatu aliran air yang cukup kencang, dan aliran air tersebut menabrak dan kemudian mendorong sudu-sudu secara kontinyu akibatnya turbin tersebut berputar.

7. Generator

Generator merupakan alat yang digunakan untuk memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik. Tenaga mekanik dapat berasal dari panas, air, uap, dan lain – lain. Nergi listrik yang dihasilkan oleh generator dapat berupa listrik AC maupun DC. Hal tersebut tergantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenaga listrik. Pada gambar 8. dapat dilihat konstrusi generatot pada suatu pembangkit.

Gambar 2.7 Generator

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]

η = efisiensi turbin dan generator k = konstanta

8. Draft tube

Draft tube merupakan saluran divergen kedap udara untuk membawa air keluar dari sudu turbin menuju ke tail race. Secara bertahap meningkatkan penampang draft tube membantu untuk mengubah energi kinetik air keluar menjadi energi tekanan.

Gambar 2.8 Draft Tube

9. Kanal

Kanal untuk mengarahkan aliran air kembali ke saluran irigasi / sungai yang berasal dari draf tube untuk pemanfaatan lebih lanjut.

2.3 Jenis-Jenis PLTA

1. PLTA jenis terusan air

Gambar 2.10 PLTA Jenis Terusan Air

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.

2. PLTA jenis DAM

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.

3. PLTA Jenis Terusan dan DAM (campuran)

Pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, energi potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.

a. PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

Gambar 2.12 PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

Banyak dipakai dalam PLTA saluran air/terusan, jenis ini membangkitkan listrik dengan memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

b. PLTA dengan kolam pengatur

Mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan listrik sesuai dengan beban.

c. Pusat listrik jenis waduk

Gamabr 2.14 Pusat Listrik Jenis Waduk

Membangun suatu waduk yang melintang sungai, sehingga terbentuk seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan sebagai cadangan untuk musim kemarau.

d. PLTA Jenis Pompa

Gambar 2.15 PLTA Jenis Pompa

waktu ini sebgian turbin berfungsi sebagai pompa untuk memompa air yang di hilir ke hulu, jadui pembangkit ini memanfaatkan kembali air yang dipakai saat beban puncak dan dipompa ke atas lagi saat beban puncak terlewati.

2.4 Prinsip Kerja PLTA

Gambar 2.16 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Air

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan pembangkit tenaga listrik yang mengubah energi potensial air (energi gravitas 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.

kolam tando, maka pada musim hujan di mana debit air sungai besarnya melebihi kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA dapat ditampung dalam kolam tando.

Jika terjadi kelebihan air pada DAM, maka petugas PLTA biasanya memperbesar aliran air ke sungai dengan membuka pintu air. Namun jika kekurangan, aliran sungai akan diperkecil. Hal ini bertujuan untuk menjaga ketinggian air DAM. Fenomena seperti ini biasanya terjadi ketika puncak musim kemarau tiba.

DAM yang ada harus memiliki perbedaan ketinggian dengan turbin. Semakin tinggi perbedaan ketinggiannya, maka semakin besar pula daya listrik yang dihasilkan generator. Untuk menghubungkan antara DAM dengan turbin, digunakan pipa besar dengan diameter yang menyesuaikan debit air yang akan dialirkan. Pipa ini dinamakan dengan pipa pesat (penstock). Semakin besar diameter, maka semakin besar pula debit air yang dialirkan.

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. Namun, biaya pembangunannya mahal karena kolam tando memerlukan bendungan yang besar dan juga memerlukan daerah genangan yang luas.

Gambar 2.17 Bagian-bagian PLTA

Penjelasan bagian-bagian Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) pada gamabr 2.17, sebagai berikut :

1. Waduk Menahan air 2. Main gate

Katup pembka 3. Bendungan

Menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.

4. Pipa pesat (penstock)

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Diameter pipa udara ±

5. Katup utama

Mengubah energi potensial menjadi energi kinetik 6. Turbin

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.

7. Generator

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

Mengalir berasal dari turbin 9. Tailrace

Pipa pembuangan 10. Transformator

Mengubah tegangan AC ke tegangan yang lebih tinggi. 11. Switchyard (controler)

Lubang besar di dam (bendungan) yang sebenarnya adalah sebuah metode untuk mengendalikan pelepasan air untuk mengalir dari bendungan atau tanggul ke daerah hilir.

2.6 Studi Kasus

1. Sebuah PLTA mempunyai debit air penggerak turbin sebesar 14 m3/detik dengan tinggi terjun 125 m. Apabila efisiensi turbin bersama generator = 0,95 hitunglah besarnya daya yang dibangkitkan generator tersebut !

Jawaban :

P = k. η . H .q .

= 9,8 x 0,95 x 125 x 14

= 16.292,5 kW

2. Apabila pada PLTA berbeban penuh selama 24 jam sehari.

a. Berapa banyak jumlah produksi kWh-nya ? b. Berapa banyak pemakaian airnya ?

a. Produksi kWh dalam satu hari (24 jam) = 16.292,5 kW x 24 jam = 391.020 kWh.

b. Pemakaian air dalam satu hari = 14 x 3600 x 24 = 1.209.600 m3 c. Dalam 24 jam :

-Produksi = 391.020 kWh -Pemakaian air = 1.209.600 m3

-Untuk memproduksi tenaga sebesar 1 kWh diperlukan air sebanyak

= 1.209.600 ÷ 391.020 = 3,093447905 m3

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Indonesia memilki sumber daya alam yang berlimpah, terutama sumber daya air yang bisa dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan pusat pembangkit tanaga listrik yang mengubah energi potensial dan kinetik dari air menjadi energi listrik.

3.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

Kadir, Abdul, 1995. Energi; Sumber daya, inovasi, tenaga listrik, potensi ekonomi. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia ( UI-Press).