PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

MINI HIDRO

Tugas ini Diajukan Untuk

Memenuhi Tugas Matakuliah Teknik Tenaga Listrik

Disusun oleh :

RAHMAT HIDAYAT SANJAYA 12-2011-056

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

BANDUNG

2013

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Seiring dengan kemajuan zaman, kemajuan teknologi semakin

berkembang. Demikian juga dengan kebutuhan hidup manusia untuk

mengonsumsi energi. Konsumsi energi berhubungan langsung

dengan tingkat kehidupan penduduk serta derajat indrustrialisasi

suatu negara. Negara-negara yang mempunyai persediaan suplai

energi yang besar ternyata mengalami laju pertumbuhan penduduk,

laju indrustri serta kenaikan produk nasional bruto yang sebanding.

Akan tetapi hal ini tidak diikuti ketersediaan sumberdaya alam, dimana

sumberdaya alam tersebut tidak diperbaharui dan tidak bertambah

jumlahnya, namun terus menyusut seiring meningkatnya kebutuhan

atau tuntutan hidup manusia. Hal ini terjadi juga pada pengadaan

energi, terutama pada pembangkit listrik yang menggunakan Bahan

Bakar Minyak (BBM).

Untuk mengatasi pemenuhan kebutuhan listrik di atas, maka

diperlukan sebuah sumber energi baru yang mampu memenuhi

kebutuhan listrik nasional yang semakin besar. Energi tersebut adalah

air, sebagai sumber yang tersedia di alam air dapat dimanfaatkan

sebagai salah satu sumber energi listrik. Air merupakan sumber

energi yang tak ada habisnya, sehingga pemanfaatan sistem konversi

energi air akan berdampak positif terhadap lingkungan.

Tenaga air telah lama dimanfaatkan di tanah air kita, sejak

ratusan mungkin ribuan tahun yang lalu. Khususnya untuk

menggerakkan turbin air sampai sekarang, saat ini di Indonesia mulai

memopulerkan PLTA minihidro. Tempat-tempat terpencil yang

biasanya menggunakan diesel-generator dapat menggantikannya

atau menambahkannya dengan PLTA ukuran kecil ini. Oleh karena

itu, untuk mengetahui lebih dalam lagi mengenai air dan pembangkit

listrik tenaga air, dalam makalah ini dibahas lebih detail lagi tentang

pembangkit listrik tenaga air. Selain itu, perlu diketahui bagaimana

proses pembangkitan listrik tenaga air mini hidro ini. Sehingga dapat

dianalisa kelebihan dan kekurangannya dibandingkan dengan sistem

pembangkit listrik lain.

B. Rumusan Masalah

Masalah yang perlu dibahas dalam makalah ini adalah sebagai

berikut di bawah ini.

1. Apa yang dimaksud dengan pembangkit listrik tenaga air mini

hidro?

2. Apa saja komponen-komponen pada pembangkit listrik tenaga air?

3. Bagaimana proses pembangkitan listrik dengan tenaga air mini

hidro?

C. Tujuan Pembahasan

Berdasarkan rumusan masalah yang telah dijabarkan di atas,

tujuan disusunnya makalah ini antara lain seperti di bawah ini.

1. Mengetahui pengertian dari pembangkit listrik tenaga air mini hidro.

2. Mengetahui komponen – komponen dari pembangkit listrik tenaga

air mini hidro.

3. Mengetahui proses pembangkitan listrik dengan menggunakan

tenaga air mini hidro.

D. Manfaat Pembahasan

1. Manfaat Akademik

Makalah ini disusun untuk bermanfaat bagi penulis dan juga

bagi yang lainnya agar lebih mengetahui struktur kerja dari

pembangkit listrik tenaga air mini hidro. Serta, diharapkan dapat

bermanfaat sebagai bahan penunjang referensi untuk tulisan

berikutnya.

2. Manfaat Praktis

Makalah ini disusun untuk bermanfaat bagi masyarakat

sebagai bahan pembelajaran untuk dapat membuat suatu PLTA

mini hidro yang sederhana yang bermanfaat bagi kehidupannya

sehari-hari.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Pembangkit Listrik Tenaga Air Mini Hidro

Pembangkit Listrik Tenaga Air Minihidro (PLTAMH) adalah suatu

pembangkit listrik skala kecil yang mengubah energi potensial air

menjadi kerja mekanis, memutar turbin dan generator untuk

menghasilkan daya listrik skala kecil, yaitu sekitar 0-100 Kw. Turbin

merupakan salah satu mesin fluida yang mengubah energi mekanis

fluida menjadi kerja poros. Terdapat dua jenis utama turbin, yaitu

turbin aksi/impuls dan turbin reaksi. Pada turbin impuls, pancaran (jet)

air bebas mendorong bagian turbin yang berputar yang ditempatkan

pada tekanan atmosfir. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin pelton,

turgo, dan crossflow. Sedangkan pada turbin reaksi, aliran air terjadi

pada tekanan tertutup. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin kaplan,

propeller dan turbin francis. Kedua jenis turbin tersebut tergantung

pada perubahan momentum dari air, sehingga gaya dinamiklah yang

mengenai bagian yang berputar (Runner) dari turbin tersebut.

B. Peralatan Utama Pembangkit Listrik Tenaga Air Mini Hidro

Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air

(sumber energi), turbin dan generator. Pada pembangkit,

pengendalian  putaran dimaksudkan untuk mengendalikan putaran

generator sehingga pengendalian putaran dalam hal ini diutamakan 

berfungsi sebagai pengendali frekuensi generator.  Perubahan

putaran  (frekuensi) generator dapat disebabkan karena adanya

perubahan  daya penggerak.  Jika daya air yang masuk ke turbin

dibuat selalu  tetap sehingga daya penggerak turbin selalu tetap,

maka frekuensi dan  respon generator akan menjadi fungsi dari

beban.  Agar frekuensi  yang dihasilkan oleh generator besarnya

selalu tetap, maka besar  beban dari generator harus selalu tetap. 

Untuk itu diperlukan beban tiruan yang besar bebannya dapat diatur

sesuai dengan pengurangan  beban dari PLTAMH.  Beban tiruan ini

disebut beban komplemen, pada  suatu kondisi beban tertentu misal

pada beban sebesar 75% beban. Secara menyeluruh komponen-

komponen dari PLTAMH yaitu:

1. Bendung

2. Intake gate

3. Conneting tunnel

4. Sand trap

5. Waterway

6. Head tank

7. Penstock

8. Power house

9. Turbine generator

10. Tail race

11. Switch yard

C. Prinsip Kerja/Blok Diagram

Secara umum prinsip kerja PLTAMH yaitu air yang mengalir

dengan kapasitas tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu

menuju rumah instalasi (rumah turbin). Di rumah instalasi, air tersebut

akan memutar turbin dimana turbin akan menerima energi air tersebut

dan mengubahnya menjadi energi mekanik melalui berputarnya poros

turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke

generator dengan mengunakan kopling. Generator menghaslikan

energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum

dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban).

Gambar. Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Air Mini Hidro

1. Bendung, Intake gate dan Connecting tunnel

Bendung berfungsi untuk mengumpulkan air yang akan

digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air. Dari bendungan ini

air memasuki pintu masuk intake gate menuju saluran khusus air

(connecting tunnel) yang keluar jalur sungai (run off river). Setelah

melalui connecting tunnel maka air melewati saluran pembawa

(water way).

Gambar. Bendungan

2. Sandtrap (pengendap pasir)

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.

Gambar. Sand trap (pengendap pasir)

3. Waterway

Saluran pembawa (water way) atau juga dinamakan head

race mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air

yang disalurkan dan menjaga energy potensial air tetap pada

nilainya.

Gambar. Water way

4. Head Tank (Bak Penenang)

Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur

perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace,

dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir dan

kayu-kayuan.

Gambar. Head tank (bak penenang)

5. Penstock (Pipa Pesat/Penstock)

Penstock adalah penyalur air dari head tank yang akan

memutar turbine. Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi

yang lebih rendah ke sebuah sebuah turbin.

Gambar. Penstock

6. Power House dan Tail race

Dalam ruangan power house ini berisi peralatan utama

pengubah energy potensial air menjadi energy listrik yaitu turbin

generator beserta panel-panel listriknya dan system kontrolnya.

Setelah memutar turbine air selanjutnya dikembalikan lagi

kesungai melalui saluran khusus yang dinamakan tail race.

Gambar. Power house and tail race

7. Turbine Generator

Turbine generator berfungsi mengubah energi potensial air

yang dijatuhkan melalui penstock menjadi energy listrik. Turbine

ini dihubungkan dengan sebuah pulley pada generatornya

sehingga sisi air dan listrik tetap terpisah. Untuk mengatur

tegangan listrik yang berubah-ubah digunakan AVR (Automatic

voltage regulator) pada generatornya.

Gambar. Turbin Generator

8. Switch yard

Switch yard adalah Trafo pengubah tegangan yang

bentuknya terbuka yang terletak di halaman (yard). Pada PLTA

Mini Hidro tegangan output generator adalah 6 atau 11 KV.

Karena jala-jala transmisi PLN tegangan tinggi berkisar 20 kV, 150

kV atau 250 kV, maka keluaran dari generator ini harus dinaikkan

dulu menjadi sesuai kondisi yang ada di lokasi milik PLN.

D. Permasalahan

Permasalahan yang terjadi pada pembangkit listrik tenaga air

mini hidro ini ialah bahwa arus listrik yang dihasilkan sangatlah rendah

yaitu 0-100 Kw, sehingga tidak dapat digunakan untuk kapasitas yang

besar dan hanya dapat digunakan pada skala kecil saja.

E. Kesimpulan

1. Pembangkit Listrik Tenaga Air Minihidro (PLTAMH) adalah suatu

pembangkit listrik skala kecil yang mengubah energi potensial air

menjadi kerja mekanis, memutar turbin dan generator untuk

menghasilkan daya listrik skala kecil, yaitu sekitar 0-100 Kw.

2. Listrik yang dihasilkan dimulai dari air lalu menggerakkan turbin

kemudian turbin menggerakkan generator sehingga menghasilkan

energi listrik.