Abstrak Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu

Abstrak
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit listrik yang
menggunakan energy potensial dan energi kinetik air sebagai alat penggerak turbinnya
sehingga bisa menghasilkan energy listrik.
Bagian utama pembangkit ini adalah sebuah generator yang dihubungkan ke turbin, lalu
energy kinetic dan energy potensial dari air tersebut yang menggerakkan turbin tersebut.
Pembangkit ini tidak mutlak menggunakan air yang terdapat di waduk saja, selain air yang
terdapat di waduk, pembangkit ini juga dapat menggunakan air yang terdapat pada air terjun
dan juga ombak. Energy listrik yang dihasilkan oleh PLTA disebut juga dengan hidroelektrik.
Kata Kunci : Pembangkit, PLTA, Generator, Turbin, Hidroelektrik
1. Pendahuluan
Beberapa catatan sejarah mengatakan
bahwa penggunaan kincir air untuk
pertanian, pompa dan fungsi lainnya telah
ada sejak 300 SM di Yunani, meskipun
peralatan-peralatan tersebut kemungkinan
telah digunakan jauh sebelum masa itu.
Pada masa-masa antara jaman tersebut
hingga revolusi industri, aliran air dan angin
merupakan sumber energi mekanik yang
dapat digunakan selain energi yang
dibangkitkan
dari
tenaga
hewan.
Perkembangan penggunaan energi dari air
yang mengalir kemudian berkembang
secara
berkelanjutan
sebagaimana
dicontohkan pada desain tenaga air yang
menakjubkan pada tahun 1600-an untuk
istana Versailles dibagian luar Paris,
Prancis. Sistem tersebut memiliki kapasitas
yang sepadan dengan 56 kW energi listrik.
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
merupakan salah satu pembangkit listrik
yang menggunakan energi terbarukan
berupa
air.
Pada
dasarnya
PLTA
merupakan pembangkitan energi listrik
dengan mengubah energi potensial air
menjadi energi mekanik oleh turbin dan
diubah lagi menjadi energi listrik oleh
generator dengan memanfaatkan ketinggian
dan kecepatan aliran air. Keberadaannya
diharapkan mampu memenuhi pasokan
listrik bagi masyarakat Indonesia, selain
yang berasal dari bahan bakar batu bara.
Pembangkit listrik tenaga air di Indonesia
banyak dikembangkan. Hal ini karena
persediaan air di Indonesia cukup
melimpah.
tempat dan tekanan ketika ke
sudu
jalan
turbin
dirubah
menjadi
energi
kecepatan.
Turbin pelton dipakai untuk tinggi
air jatuh yang besar, aliran air
didalam pipa akan keluar
dengan kecepatan tinggi air
jatuh H dihitung dari permukaan
air diatas sampai ke tengahtengah pancaran air bawah.
Dibagian bawah roda turbin
terdapat suatu tempat yang
dinamakan
sebagai
ruang
bebas. Ruang bebas tersebut
harus
sekecil
mungkin,
sedemikian rupa sehingga dalam
batas-batas yang diijinkan.
Gambar 1. Pembangkitan listrik tenaga air
umumnya
2. Komponen PLTA


Bendungan, berfungsi menaikkan
permukaan
air
sungai
untuk
menciptakan tinggi jatuh air. Selain
menyimpan air, bendungan juga
dibangun dengan tujuan untuk
menyimpan energi.
Turbine, gaya jatuh air yang
mendorong
baling-baling
menyebabkan
turbin
berputar.
Turbin air kebanyakan seperti kincir
angin, dengan menggantikan fungsi
dorong angin untuk memutar balingbaling digantikan air untuk memutar
turbin. Selanjutnya turbin merubah
energi kenetik yang disebabkan
gaya jatuh air menjadi energi
mekanik.
 Turbin Pelton (turbin tekanan
sama)
Turbin tekanan sama disebut
juga sebagai turbin pancaran
bebas atau turbin impuls, karena
aliran air yang keluar dari nosel
tekanannya
adalah
sama
dengan
tekanan
atmosfir
sekitarnya. Semua energi tinggi
Gambar 4. Turbin Pelton

Turbin Francis.
Turbin francis bekerja dengan
memakai proses tekanan lebih,
pada waktu air masuk ke roda
jalan sebagian dari energi tinggi
jatuh telah bekerja didalam sudu
pengarah
diubah
sebagai
kecepatan arus masuk. Sisa
energi
tinggi
jatuh
dimanfaatkan/bekerja
didalam
sudu jalan, dengan adanya pipa
isap memungkinkan energi tinggi
jatuh bekerja didalam sudu jalan
dengan semaksimal mungkin.
Pada sisi sebelah keluar roda
jalan
terdapat
tekanan
kerendahan (kurang dari 1
atmosfir) dan kecepatan aliran
air yang tinggi. Didalam pipa
isap kecepatan aliran akan
berkurang dan tekanannya akan
kembali naik, sehingga air bisa
dialirkan keluar lewat saluran air
bawah dengan tekanan dan
kecepatan air ketika melewati
dan berproses didalam turbin.
Pipa isap pada turbin ini
mempunyai tugas yang mirip
dengan sudu hantar yang
terdapat pada pompa sentrifugal
yakni sama-sama mengubah
energi kecepatan menjadi energi
tekanan.


Gambar 5. Turbin Francis


Generator, dihubungkan dengan
turbin
melalui
gigi-gigi
putar
sehingga ketika baling-baling turbin
berputar maka generator juga ikut
berputar. Generator selanjutnya
merubah energi mekanik dari turbin
menjadi energi elektrik. Generator di
PLTA
bekerja
seperti
halnya
generator pembangkit listrik lainnya.
Jalur
Transmisi,
berfungsi
menyalurkan energi listrik dari PLTA
menuju rumah-rumah dan pusat
industri.



Pipa pesat (penstock) ,berfungsi
untuk
menyalurkan
dan
mengarahkan air ke cerobong turbin.
Salah satu ujung pipa pesat
dipasang pada bak penenang
minimal 10 cm diatas lantai dasar
bak penenang. Sedangkan ujung
yang lain diarahkan pada cerobong
turbin. Pada bagian pipa pesat yang
keluar dari bak 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 ½ inch.ÆPLTMH
mulai dioperasikan.
Transformator
Berfungsi untuk mentransmisikan
dan mengubah energi dari ukuran
satu
ke
ukuran
yang
lain.
Transformator
yang
digunakan
adalah transformator step up.
Karena digunakan untuk mengubah
energi yang dihasilkan generator
menjadi energi yang lebih besar
ukuranya.
Intake Building
Berfungsi
untuk
mengatur
kebutuhan air
Draf tube
Atau pipa lepas yang mengurangi
kecepatan air pembuangan dari
turbin
Tail Race
Berfungsi untuk mengalirkan air
yang berasal dari draf tube ke
tempat pengaliran air terakhir

Spill Way
Berfungsi untuk
ketinggian air
mengendalikan
Adapun sebagai pendukung pusat
listrik tenaga air ini digunakan
beberapa
alat
bantu (auxiliary
equipments) untuk membantu turbin
air berjalan dengan baik, seperti:
-
Sistem
pelumas (lube
oil
system).
Sistem
pendingin (cooler
system).
Sistem udara kontrol (air control
system).
Sistem udara servis (air service
system).
Sistem
hidrolik (hydraulic
system)
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). Ketinggian
(h)
menentukan
besarnya energi potensial (EP) pada
pusat pembangkit (EP = m x g x h). Laju
aliran air adalah volume dari air (m3)
yang melalui penampang kanal air per
detiknya (qm3/s).
3. PRINSIP KERJA PLTA
Prinsip pembangkit listrik tenaga air
sebenarnya tidak terlalu rumit. kita
hanya memanfaatkan arus air, atau air
yang jatuh pada air terjun untuk
memutar dinamo. Air terjun yang berada
pada ketinggian tertentu senantiasa
mengalirkan air dengan masa tertentu
setiap menit. Seperti masa air yang
berada pada suatu ketinggian memiliki
energy potensial gravitasi. Ketika masa
air turun ke bawah energy potensialnya
berkurang karna sebagian energy
potensialnya dirubah menjadi enrgi
kinetik.
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
Gambar 6. Prinsip Kerja PLTA
Laju air dimana
air
jatuh
dari
ketinggian efektif tergantung dari
besarnya luas penampang kanal. Jika
luas penampang kanal terlalu kecil,
daya keluaran akan lebih kecil dari daya
optimal karena laju air dapat lebih
besar. Di lain pihak, ukuran kanal tidak
dapat dibuat besar secara sembarangan
karena laju air yang melalui kanal
tergantung dari laju pengisian air pada
reservoir air di belakang bendungan.
Volume air
ketinggian yang
pada
reservoir dan
bersangkutan,
tergantung dari laju air yang masuk ke
dalam reservoir. Selama musim kering,
ketinggian air pada reservoir dapat
berkurang karena jumlah air dalam
reservoir lebih sedikit. Selama musim
hujan, ketinggiannya dapat naik kembali
karena air yang masuk dari berbagai
aliran air yang mengisi bendungan.
Fasilitas pembangkit listrik tenaga air
harus di desain untuk menyeimbangkan
aliran air yang digunakan untuk
membangkitkan energi listrik dan jumlah
air yang mengisi reservoir melalui
sumber alami seperti curahan hujan,
salju, dan aliran air lainnya.
yang menggunakan gabungan
dari dua jenis sebelumnya, jadi
energi potensial yang diperoleh
dari bendungan dan terusan.

PLTA Berdasarkan Aliran Sungai


4. Jenis – Jenis PLTA
 Berdasarkan Tinggi Terjun PLTA



PLTA jenis terusan air (water
way) Adalah pusat listrik yang
mempunyai tempat ambil air
(intake) di hulu sungai dan
mengalirkan air ke hilir melalui
terusan air dengankemiringan
(gradient)
yang
agak
kecil.Tenaga listrik dibangkitkan
dengan cara memanfaatkan
tinggi terjun dan kemiringan
sungai.
PLTA jenis DAM /bendungan
Adalah
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.
PLTA jenis terusan dan DAM
(campuran) Adalah pusat listrik


PLTA jenis aliran sungai
langsung (run of river) Banyak
dipakai dalam PLTA saluran
air/terusan,
jenis
ini
membangkitkan listrik dengan
memanfaatkan aliran sungai itu
sendiri secara alamiah.
PLTA dengan kolam pengatur
(regulatoring pond) Mengatur
aliran sungai setiap hari atau
setiap
minggu
dengan
menggunakan kolam pengatur
yang dibangun melintang sungai
dan
membangkitkan
listrik
sesuai
dengan
beban.
Disamping itu juga dibangun
kolam pengatur di hilir untuk
dipakai pada waktu beban
puncak (peaking power plant)
dengan suatu waduk yang
mempunyai kapasitas besar
yang akan mengatur perubahan
air pada waktu beban puncak
sehingga energi yang dihasilkan
lebih maksimal.
Pusat
listrik
jenis
waduk
(reservoir) Dibuat dengan cara
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.
PLTA Jenis Pompa (pumped
storage) adalah jenis PLTA
yang memanfaatkan tenaga
listrik yang berlebihan ketika
musim hujan atau pada saat
pemakaian
tenaga
listrik
berkurang saat tengah malam,
pada 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.
5. Karakteristik PLTA
 Keuntungan PLTA
 Biaya operasi relative ringan,
karena PLTA tidak membeli
bahan bakar seperti pada PLTU
yang selalu membeli batubara
atau minyak bumi. HAnya air
yang diambil dari sungai untuk
memutar
turbin
lalu
dikembangan lagi.
 Ramah lingkungan, karena tidak
dihasilkan gas atau limbah
buangan
dalam
proses
produksinya.
 Perawatan
mudah,
hanya
membersihkan sampah yang
terdapat pada air bendungan.
 Waktu startingnya cepat, untuk
mencapai daya listrikkeluaran
yang
diinginkan
(nominal)
sangatlah cepat
 Efisiensi tinggi
 Kekurangan PLTA

Biaya pembangunan relative
besar, sebagian besar untuk



pembangunan
infrastruktur
PLTA.
Lokasi PLTA jauh dari beban
atau jauh dari kota, dekat
dengan sumber air.
Operasinya tergantung pada
ketersediaan sumber air. Jika
musim kemarau kadang kala
tidak beroprasi
Membutuhkan area yang luas,
karena membutuhkan tempat
untuk menampung air sementara
(waduk)
6. Kesimpulan
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
merupakan salah satu pembangkit listrik
yang menggunakan energi terbarukan
berupa air. Pada dasarnya PLTA
merupakan pembangkitan energi listrik
dengan mengubah energi potensial air
menjadi energi mekanik oleh turbin dan
diubah lagi menjadi energi listrik oleh
generator
dengan
memanfaatkan
ketinggian dan kecepatan aliran air
Komponen utama dari PLTA adalah
Bendungan atau reservoir, Turbin,
Generator,
transformator,
jalur
transmisi, Intake Building, Penstock,
Draf tube, Tail Race, dan Spill Way.
Prinsip pembangkit listrik tenaga air
sebenarnya tidak terlalu rumit. kita
hanya memanfaatkan arus air, atau air
yang jatuh pada air terjun untuk
memutar dinamo. Air terjun yang berada
pada ketinggian tertentu senantiasa
mengalirkan air dengan masa tertentu
setiap menit. Seperti masa air yang
berada pada suatu ketinggian memiliki
energy potensial gravitasi. Ketika masa
air turun ke bawah energy potensialnya
berkurang karna sebagian energy
potensialnya dirubah menjadi enrgi
kinetik.
Keunggulan PLTA antara lain :
 Biaya operasi relative ringan,
karena PLTA tidak membeli
bahan bakar seperti pada PLTU
yang selalu membeli batubara
atau minyak bumi. HAnya air
yang diambil dari sungai untuk
memutar
turbin
lalu
dikembangan lagi.
 Ramah lingkungan, karena tidak
dihasilkan gas atau limbah
buangan
dalam
proses
produksinya.
 Perawatan
mudah,
hanya
membersihkan sampah yang
terdapat pada air bendungan.
 Waktu startingnya cepat, untuk
mencapai daya listrikkeluaran
yang
diinginkan
(nominal)
sangatlah cepat
 Efisiensi tinggi
Kekurangan PLTA :

Biaya pembangunan relative
besar, sebagian besar untuk
pembangunan
infrastruktur
PLTA.



Lokasi PLTA jauh dari beban
atau jauh dari kota, dekat
dengan sumber air.
Operasinya tergantung pada
ketersediaan sumber air. Jika
musim kemarau kadang kala
tidak beroprasi
Membutuhkan area yang luas,
karena membutuhkan tempat
untuk menampung air sementara
(waduk)
7. Daftar Pustaka



http://konversi.wordpress.com/2010/
05/01/sekilas-mengenaipembangkit-listrik-tenaga-air-plta/
Diakses pada tanggal 12 Oktober
2014
http://kuliahelektro.blogspot.com/2012/05/prinsip
-kerja-plta.html
Diakses pada tanggal 12 Oktober
2014
http://jendeladenngabei.blogspot.co
m/2012/01/pembangkit-listriktenaga-air-plta.html
Diakses pada tanggal 12 Oktober
2014