Pembangkit Tenaga Listrik Air

Pembangkit ListrikTenaga Air

Disusun Oleh :

Samuel PirdionAnastasya Br NapitupuluNovy Arizka PratiwiNofita Sari Br GintingM. Zaenuddin DarwiyaniM. Mukti AliBerkat Surya Putra Hia

PendahuluanPembangkit listrik tenaga air merupakan pembangkit listrik utama yang ada di Indonesia. Hal ini dikarenakan melimpahnya potensi air yang ada di Indonesia. Mengingat konsumsi akan kebutuhan listrik yang semakin meningkat dari tahun ke tahunnya, pembangunan PLTA dapat menjadi salah satu solusi dalam mengatasi permasalahan yang ada.

Adapun pada tahun 1995 2000 konsumsi listrik di Indonesia mengalami peningkatan sebesar 2,9 % pertahun, sedangkan pada tahun 2000 2004 konsumsi energi listrik juga mengalami peningkatan signifikan yaitu sebesar 5,2% per tahunnya.

Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah dalam penulisan ini adalah :Bagaimana cara pengelolaan air untuk PLTA?Bagaimana cara mengatasi beban puncak air pada bendungan PLTA?

Batasan MasalahTentang pengertian dan prinsip kerja PLTA dan contoh pengaplikasian PLTA

Pengertian PLTA

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) ialah pembangkit yang bekerja dengan cara merubah energipotensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator).

Dalam penentuan pemanfaatan suatu potensi sumber tenaga air bagi pembangkitan tenaga 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.

Gambar Prinsip kerja PLTA

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).

Ek = Epmv = mghm = x volumeKeterangan: Ek = energy kinetik (J) Ep = energy potensial (J) m = massa air (kg) v = kecepatan air (m/s) g = gravitasi 9.8 (m/s) h = ketinggian air

Rumus perhitungan debit air :Q = AvQ = AKeterangan:A = luas penampangQ

Besarnya daya listrik sebelum masuk ke turbin secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :Pin turbin = .h.Q.g

Sedangkan besar daya output turbin adalah sebagai berikut :Pout turbin = . h . Q . g . turbin

Sehingga secara matematis daya real yang dihasilkan dari pembangkit adalah sebagai berikut :

Preal = . h . Q. g . turbin . generator . tm

Keterangan : Pin= daya masukan ke turbin (watt) Pout = daya keluaran dari turbin (watt) Preal = daya sebenarnya yang dihasilkan (watt) = massa jenis fluida (kg/ ) Q = debit air ( /s) h = ketinggian efektif (m) g = gaya gravitasi (m/s

Proses Pengolahan Energi Potensial Air Menjadi Energi ListrikAliran sungai dengan jumlah debit air yang demikian besar ditampung dalam bendungan yang ditunjang dengan bangunan bendungan.

Air dialirkan melalui saringan Power Intake kemudian masuk ke Pipa Pesat (Penstock) untuk merubah energi potensial menjadi energi kinetik. Pada ujung pipa pesat dipasang Katup Utama (Main Inlet Valve) untuk mengalirkan air ke turbin. Katup utama akan ditutup otomatis apabila terjadi gangguan atau di stop atau dilakukan perbaikan/pemeliharaan turbin.Air yang telah mempunyai tekanan dan kecepatan tinggi (energi kinetik) diubah menjadi energi mekanik dengan dialirkan melalui sirip-sirip pengarah (sudu tetap) akan mendorong sudu jalan/runner yang terpasang pada turbin.Energi putar yang diterima oleh turbin selanjutnya digunakan untuk menggerakkan generator (7) yang kemudian menghasilkan tenaga listrik. Air yang keluar dari turbin melalui Tail Race selanjutnya kembali ke sungai .Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator tegangannya masih rendah. Oleh karena itu, tegangan tersebut terlebih dahulu dinaikkan dengan Trafo Utama untuk efisiensi penyaluran energi dari pembangkit ke pusat beban. Tegangan tinggi tersebut kemudian diatur/dibagi di Switch Yard Apabila terjadi banjir maka kelebihan air tersebut akan dibuang melalui pintu pelimpas otomatis (spillway).

Komponen Dasar PLTA

GeneratorPipa PenstockTrafoBendunganTurbinJalur Transmisi

Jenis-Jenis PLTA1. PLTAjenis 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.

2. PLTAjenis DAM /bendunganAdalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang di sungai,pembuatan bendungan ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air di bagian hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang lebih besar sebagaipembangkit listrik.

3. PLTAjenis terusan dan DAM (campuran)Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.

Parameter yang mempengaruhi Pengoperasian PLTA1. Keberadaan AirUntuk dapat mengoptimalkan pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan. Maupun musim kemarau panjang, diperlukan perhitungan besar volume airyang tersedia dalam waduk / dam, guna perhitungan berapa besar debit air yang harus dialirkan melalui pintu air yang dialirkan ke turbin. 2 . Konstruksi saluran air ke turbinKecepatan 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.

Klasifikasi PLTAa.Berdasarkan tujuanHal 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 hidraulikSuatu dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan prinsip dasar hidraulika saat perencanaannya. Ada 4 jenis pembangkit air menggunakan prinsip ini yaitu:Pembangkit listrik tenaga air konvensionalPembangkit listrik dengan pemompaanPembangkit litrik tenaga air pasang surutPembangkit litrik tenaga air yang ditekan

c.Berdasarkan Sistem PengoperasianPengoperasian 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 TopografiInstalasi pembangkit dapat berlokasi didaerah pegunungan atau dataran. Pembangkit di pegunungan biasanya bangunan utamanya berupa bendungan dan di daerah dataran berupa tanggul.

f. Berdasarkan Kapasitas PLTAMenurut Mesonyi:Pembangkit listrik yang paling kecil sampai dengan:100 kWKapasitas PLTA yang terendah sampai dengan:1000 kWKapasitas menengah PLTA sampai dengan:10000 kWKapasitas tertinggi diatas:100000 kW

g. Berdasarkan ketinggian tekanan air1. PLTA dengan tekanan air rendah kurang dari: dibawah 15 m2. PLTA dengan tekan air menengah berkisar: 15 m 70 m3. PLTA dengan tekanan air tinggi berkisar: 71 m 250 m4. PLTA dengaan tekanan air yang sangat tinggi: diatas 250 m

h. Berdasarkan bangunan/konstruksi utamaBerdasarkan bangunan / konstruksi utama dibagi atas:Pembangkit listrik pada aliran sungaiPembangkit listrik dengan bendungan yang terletak di lembah.Pembangkit listrik tenaga air dengan pengalihan terusan

Berdasarkan Jenis Turbin

1. Turbin KaplanTurbin Kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah 20 meter

2. Turbin FrancisTurbin Francis paling banyak digunakan di Indonesia. Turbin ini digunakan untuk tinggi terjun sedang, yaitu antara 20-400 meter.

c.Turbin PeltonTurbin 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.

Keuntungan turbin peltonDaya yang dihasilkan besar.Konstruksi yang sederhana.Mudah dalam perawatan. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir.

Kekurangan1. Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak.

a. Turbin Kaplan b. Turbin FrancisC. Turbin Pelton

Contoh PLTA : PLTA Sutami di Desa Karangkates, Kecamatan Sumber Pucung, Kabupaten Malang, Jawa Timur

PLTA Sutami memiliki tiga turbin dengan kapasitas terpasang 3x35 megawatt (MW) dan mampu memproduksi listrik sekitar 400 MWh per tahun.

>> Gardu PLTA Sutami

Turbin PLTA SUTAMIPipa PLTA SUTAMI

Bangunan Pengalih Air Sutami

Bendungan Sutami

Data Teknis PLTA SutamiTipe bendungan: Rockfill Tinggi bendungan: 97,5 mPanjang:820 mVolume normal bendungan: 343 juta m3Catchment area: 2.050 km2Spillway capacity:1.600 m3/detikElevasi muka air normal: + 272,5 mElevasi muka air banjir: + 277 mKedalaman maksimum: 31 meterKetinggian permukaan: 297 meterLuas permukaan: 15 km2Volume air: 343.000.000 m3Daerah pengumpulan air: 2050 km2

Data perhitungan efisiensi sistem PLTA SUTAMI

Video PLTA Sutami

Kelebihan dan Kekurangan PLTAKelebihanRespon pembangkit listrik yang cepat dalam menyesuaikan kebutuhan beban. Sehingga pembangkit listrik ini sangat cocok digunakan sebagai pembangkit listrik tipepeakuntuk kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan.Kapasitas daya keluaran PLTA relatif besar dibandingkan dengan pembangkit energi terbarukan lainnyadan teknologinya bisa dikuasai dengan baik oleh Indonesia.PLTA umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun.Bendungan yang digunakan biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain, seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata.Bebas emisi karbon yang tentu saja merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan.

Kekurangan Pada lingkungan, yaitu mengganggu keseimbangan ekosistem sungai/danau akibat dibangunnya bendungan.Biaya investasi paling mahal.Pembangunan bendungan memakan waktu yang lama.Memerlukan lahan yang luas.Disamping itu terkadang, kerusakan pada bendungan dapat menyebabkan resiko kecelakaan dan kerugian yang sangat besar.