PENDAHULUANPembangkit 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.

4)      Perkembangan sektor – sektor lainnya yang membutuhkan listrik

Pembangkit tenaga listrik dengan tenaga air diklasifikasikan atas 4 golongan berdasarkan

kriteria besarnya kapasitas energi yang dapat dibangkitkan. Pembangkit listrik tenaga air

dengan kapasitas hingga 99kW diklasifikasikan sebagai Mikro Hidro, yang berkapasitas

antara 100kW–999kW diklasifikasikan sebagai PLTA kapasitas rendah, yang berkapasitas

antara 1000kW–9999kW diklasifikasikan sebagai PLTA kapasitas sedang, dan yang

berkapasitas lebih dari 10.000kW merupakan PLTA kapasitas tinggi. Skala pengembangan

masing-masing jenis klasifikasi pembangkitan energi tenaga air didasarkan kepada

kepentingan-kepentingan pengembangan wilayah, strategi pembangunan, dan potensi tenaga

air yang dimiliki.

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.

6)      Hampir tidak ada resiko meledak.

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 diamnfaatkan untuk cadangan yang bisa diandalakn 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).

PLTA dapat beroperasi sesuai dengan perancangan sebelumnya, bila mempunyai Daerah

Aliran Sungai (DAS) yang potensial sebagai sumber air untuk memenuhkebutuhan dalam

pengoperasian PLTA tersebut. Pada operasi PLTA tersebut, perhitungan keadaan air yang

masuk pada waduk / dam tempat penampungan air, beserta besar air yang tersedia dalam

waduk / dam dan perhitungan besar air yang akan dialirkan melalui pintu saluran air untuk

menggerakkan turbin sebagai penggerak sumber listrik tersebut, merupakan suatu keharusan

untuk dimiliki, dengan demikian kontrol terhadap air yang masuk maupun yang

didistribusikan ke pintu saluran air untuk menggerakkan turbin harus dilakukan dengan baik,

sehingga dalam operasi PLTA tersebut, dapat 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.

PERALATAN UTAMAKomponen – 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.

1. DAM

 

2. TURBIN

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.

Macam – macam turbin air

1)      Turbin Kaplan.

Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah20 meter.

Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik roda air turbin

dilakukan melalui pemanfaatan kecepatan air. Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-

baling dari kipas angin. Turbin Kaplan ditunjukkan pada Gambar III.11.

2)      Turbin Francis.

Turbin Francis paling banyak digunakan di Indonesia. Turbin ini digunakan untuk tinggi

terjun sedang, yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air

menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga turbin

Francis jugadisebut sebagai turbin reaksi. Turbin Francis ditunjukkan pada Gambar III.12,

III.13 dan III.14.

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 ,

yang ditunjukkan pada Gambar III.15.

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.

Saluran air dari dam atau kolam tando sampai pada. tabung peredam, panjangnya dapat

mencapai beberapa kilometer. Apabila saluran ini tidak rata, jalannya naik turun, maka di

bagian-bagian cekungan yang rendah, harus ada katup untuk membuang endapan pasir atau

lumpur yang terjadi di cekungan rendah tersebut. Di sisi lain, yaitu di bagian-bagian

lengkungan yang tinggi 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.

3. GENERATOR

Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox. Memanfaatkan

perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet didalam generator sehingga terjadi

pergerakan elektron yang membangkitkan arus AC.

4. TRAVO

Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak

terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up.

Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri.

Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down. Pembangkit

listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin setelah

itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant.

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 :

1)      Keberadaan Air

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.

PRINSIP KERJA

Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga AirPosted on April 23, 2013 by alief rakhman

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.

Gb 1. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air

Air sebagai  bahan baku PLTA dapat diperoleh dari sungai secara langsung disalurkan untuk  memutar turbin, atau dengan cara  ditampung dahulu (bersamaan dengan air hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin.

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  (%)

ή g       = Efisiensi Generator (%)

Perencanaan pengoperasian PLTA yang dilakukan berdasarkan pada kondisi hydrologi yang meliputi :

Tahun Basah Sekali Tahun Basah Tahun Normal Tahun Kering Tahun Kering Sekali

Untuk mendapatkan hasil yang optimum dan memudahkan untuk perencanaan operasional tahunan, maka perencanaan operasi dilakukan berdasarkan pada  kondisi hydrologi tahun 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:

1. Sungai 7. Power house

2. Saringan 8. Bendung3. Bak pengendapan pasir 9. Saluran pembersih4. Pressure tunel 10. Saluran pengelak5. Surge tank 11. Sungai6. 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 pasir2. Mengendapkan lumpur3. 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

 

PLTA Aliran sungai Langsung dengan waduk (Reservoir)

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 meter3. Intake

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.

Air Laut Surut: Pada saat air laut surut, permukaan air kolam lebih tinggi dari permukaan air laut. Air kolam akan mengalir ke Laut melalui bangunan sentral dan akan memutar sudu-sudu turbin yang seporos dengan generator sehingga didapat energi listrik kembali sampai terjadi air pasang lagi.

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 motor2. Turbin berdiri sendiri terpisah dari pompanya3. Generator, turbin dan pompa terletak di dalam satu poros (pompa terletak paling

bawah)

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.

PERMASALAHAN

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PLTA

Ada beberapa keunggulan dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang dapat dirangkum secara garis besar sebagai berikut :

1. 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.

2. Kapasitas daya keluaran PLTA relatif besar dibandingkan dengan pembangkit energi terbarukan lainnya dan teknologinya bisa dikuasai dengan baik oleh Indonesia.

3. PLTA umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun.4. Bendungan yang digunakan biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain,

seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata.5. Bebas emisi karbon yang tentu saja merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan.

KESIMPULAN

Selain keunggulan yang telah disebutkan diatas, ada juga dampak negatif dari pembangunan PLTA pada lingkungan, yaitu mengganggu keseimbangan ekosistem sungai/danau akibat dibangunnya bendungan, pembangunan bendungannya juga memakan biaya dan waktu yang lama. Disamping itu, terkadang kerusakan pada bendungan dapat menyebabkan resiko kecelakaan dan kerugian yang sangat besar.

DAFTAR PUSTAKA

M. M Dandekar dan K. N Sharma Penerjemah, D. Bambang Setyadi, Sutanto. Pembangkit

Listrik Tenaga Air, 1991. Cet 1. -, Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia ( UI-Press).

Kadir, Abdul, 1995. Energi; Sumber daya, inovasi, tenaga listrik, potensi ekonomi. Cet 1.

Edisi Kedua/ Revisi- Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia ( UI-Press).

Kadir, Abdul, 1996, Pembangkit Tenaga Listrik, Jakarta: Universitas Indonesia (UI-Press).

Rancangan Sistem Kontrol Operasi Pembangkit Listrik Tenaga Air.

http://tumoutou.net/3_sem1_012/b_nababan.htm

Listrik Tenaga Air

http://rafflesia.wwf.or.id/library/admin/attachment/clips/2006-08-02-006-00C4-001-04-

0904.pdf

Berita Iptek

http://berita-iptek.blogspot.com/2008/04/pembangkit-listrik-tenaga-air.html

Beberapa Macam Pembangkit Listrik Tanpa Menggunkan BBM

http://anekasurya.indonetwork.co.id/profile/aneka-surya-com-perakitan-penjualan-dan-

penyedia-pembangkit.html

PLTA primadona ditengah krisis energi listrik

http://www.surya.co.id/web/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=52156

Rancangan system control PLTA

http://www.fab.utm.my/download/ConferenceSemiar/ICCI2006S2PP14.pdf