Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi
potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkanenergi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini biasa disebut sebagai hidroelektrik.
Pembangkit listrik tenaga air (Hydro Power Plant) atau dikenal dengan singkatan PLTA, adalah suatu sistem pembangkitan tenaga listrik dengan memanfaatkan energi gerak yang dimiliki oleh air.
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.
Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan
ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air tau dengan cara ditampung dahulu (bersamaan dengan air hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum
Alat :
· Dam/Bendungan Pengalih (intake). Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap.
· Bak Pengendap (Settling Basin). Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.
· Saluran Pembawa (Headrace). Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.
· Pipa Pesat (Penstock). Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah turbin.
· Turbin. Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.
· Pipa Hisap. Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan tekanan aliran yang masih tinggi ke tekanan atmosfer.
· Generator. Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis. · Panel kontrol. Panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan.
· Pengalih Beban (Ballast load). Pengalih beban berfungsi sebagai beban sekunder (dummy) ketika beban konsumen mengalami penurunan. Kinerja pengalih beban ini diatur oleh panel kontrol.
· Air , terutama air sungai .
Penggunaan beberapa komponen disesuaikan dengan tempat instalasi (kondisi geografis, baik potensi aliran air serta ketinggian tempat) serta budaya masyarakat. Sehingga terdapat kemungkinan terjadi perbedaan desain mikrohidro serta komponen yang digunakan antara satu daerah dengan daerah yang lain.
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 (%)
Perencanaan pengoperasian PLTA yang dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi yang 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
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
Gb 2. PLTA dengan aliran sungai langsung Keterangan:
3. Bak pengendapan pasir 9. Saluran pembersih 4. Pressure tunel 10. Saluran pengelak 5. Surge tank 11. Sungai
6. 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 :
1. Mengendapkan pasir 2. Mengendapkan lumpur 3. 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.
Gb 3. PLTA dengan kolam Tando
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.
Gb 4. PLTA dengan waduk
PLTA aliran Danau
Sumber air dari PLTA ini adalah sebuah danau yang potensinya cukup besar. Untuk pengambilan air yang masuk ke PLTA dilaksanakan dengan:
1. Pembuatan bendungan yang berfungsi juga sebagai pelimpas yang berlokasi pada mulut sungai.
2. Perubahan duga muka air (DMA) + 4 meter
Gb 5. Lay Out PLTA Danau
PLTA 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.
Gb 6. (a) Keadaan pasang (b) Keadaan surut
PLTA 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
1. Generator berfungsi sebagai motor
2. Turbin berdiri sendiri terpisah dari pompanya
Gb 7. PLTA Pompa
PLTA 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.
PLTA telah berkontribusi banyak bagi pembangunan kesejahteraan manusia sejak beberapa puluh abad yang lalu. Yunani tercatat sebagai negara pertama yang memanfaatkan tenaga air untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya. Pada akhir tahun 1999, tenaga air yang sudah berhasil dimanfaatkan di dunia adalah sebesar 2650 TWh, atau sebesar 19 % energi listrik yang terpasang di dunia.
Indonesia mempunyai potensi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sebesar 70.000 mega watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar 6 persen atau 3.529 MW atau 14,2 % dari jumlah energi pembangkitan PT PLN.
tahun yang lampau. Bangsa Yunani Kuno menggunakan kincir air (water wheel) yang digerakkan oleh aliran air yang kemudian ditransmisikan kemesin penggiling gandum. Pemanfaatan energi air untuk membangkitkan listrik dilakukan pertama kali di Amerika. Pembangkit listrik tenaga air pertama didunia tersebut dibangun di Air terjun Niagara pada tahun 1879. Teknologi pembangkitan ini dikembangkan hingga akhirnya pada awal 1940-an PLTA menyumbangkan 33% pembangkitan listrik di Amerika.
Hingga sekarang dan masa yang akan datang, pembangkitan listrik tenaga air terus dikembangkan sebagai salah satu sumber energi terbarukan yang penting di dunia.
Tenaga listrik hydro, menggunakan kinetik, atau energi gerakan sungai, sekarang menyediakan 20% listrik dunia. Norwegia menghasilkan hampir seluruh listriknya dari hydro,
sedangkan Islandiamemproduksi 83% dari kebutuhannya (2004), Austria memproduksi 67% dari seluruh listrik yang dihasilkan di negara tersebut. Kanada merupakan penghasil tenaga hidro terbesar dunia dan memproduksi lebih dari 70% listriknya dari sumber hidroelektrik.
Di banyak bagian Kanada (provinsi British Columbia, Manitoba, Ontario, Quebec,
dan Newfoundland and Labrador) hidroelektrisitas digunakan secara luas. Pusat tenaga yang dijalani oleh provinsi-provinsi ini disebut BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (dulunya "Ontario Hydro"), Hydro-Québec, dan Newfoundland and Labrador Hydro. Hydro-Québec merupakan perusahaan penghasil listrik hydro terbesar dunia, dengan total listrik terpasang sebesar 31.512 MW (2005).
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PLTA
Ada beberapa keunggulan dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang dapat dirangkum secara garis besar sebagai berikut :
Kelebihan
Beberapa keuntungan/kelenihan yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga listrik mikrohidro adalah sebagai berikut:
Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan.
Tidak menimbulkan pencemaran.
Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.
Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan air terjamin.
o Respon pembangkit listrik yang cepat dalam menyesuaikan kebutuhan beban. Sehingga pembangkit listrik ini sangat cocok digunakan sebagai pembangkit listrik tipe peak untuk kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan.
o Kapasitas daya keluaran PLTA relatif besar dibandingkan dengan pembangkit energi terbarukan lainnya dan teknologinya bisa dikuasai dengan baik oleh Indonesia.
o PLTA umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun.
o Bendungan yang digunakan biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain, seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata.
o Bebas emisi karbon yang tentu saja merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan.
Kelemahan
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) juga mempunyai kelemahan-kelemahan dalam melayani penguna listrik dalan jumlah besar, antara lain :
· Konsumen pengguna listrik dalam jumlah besar dan terlalu jauh dari pusat Pembangkit membutuhkan sarana jaringan tower transmisi tegangan tinggi yang panjang juga memerlukan sarana traffo peningkat tengangan yang banyak.
· Dari sisi keamanan maupun keselamatan terhadap sanara dan perlengkapan tranmisi harus mendapat perhatian khusus.
· Bila kita mengalami musim kemarau panjang PLTA yang mengunakan tenaga air dari danau alam dan danau buatan maka cadanagan air akan sangat berkurang dan berdampak pada penurunan kuantitas produksi daya listrik yang disalurkan ke konsuman. Maka hal ini yang dirugikan adalah konsuman baik rumah tangga maupun pihak industri.
