Makalah Konversi Energi Listrik ke-I Tentang Pembangkit Listrik Tenaga Air Niyama Tulungagung Oleh : Oktavian Agung S. Abadi 173600012 Dosen Pembimbing: Sagita Rochman, ST.,M.Si Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas PGRI Adi Buana Surabaya Tahun 2019 Kata Pengantar Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat-Nya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Pembangkit Listrik Tenaga Air Niyama Tulungagung Propinsi Jawa Timur Kota Malang”. Penulisan makalah adalah merupakan salah satu tugas mata kuliah Konversi Energy Listrik yang di bimbing oleh Dosen Bpk. Sagita Rochman, ST.,M.si Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan menjadi sumbangan pemikiran bagi pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sehingga tujuan yang diharapkan dapat tercapai, Amiin. Daftar Isi KATA PENGANTAR ....................................................................................................... 1 DAFTAR ISI ...................................................................................................................... 2 I. PENDAHULUAN .......................................................................................................... 3 1.1 Latar Belakang ......................................................................................................... 3 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................................... 3 1.3 Tujuan dan Manfaat ................................................................................................. 3 II. TEORI PENUNJANG ................................................................................................... 4 2.1 Pengertian PLTA ..................................................................................................... 4 2.2 Energi PLTA ............................................................................................................ 4 2.3 Analisa Energi Listrik PLTA Niyama Tulungagung ............................................... 4 2.4 Tekanan Air dan Debit Air ...................................................................................... 5 III. TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................................. 7 3.1 Sejarah PLTA Niyama Tulungagung ....................................................................... 7 3.2 Pasokan Listrik Niyama Tulungagung ..................................................................... 7 3.3 Keamanan PLTA ..................................................................................................... 8 3.4 Komponen Dasar, Jenis, dan Cara Kerja PLTA ...................................................... 9 3.4.1 Komponen Dasar PLTA .................................................................................. 9 3.4.2 Jenis-Jenis PLTA ............................................................................................. 9 3.4.3 Cara Kerja PLTA ............................................................................................. 9 3.5 Sketsa PLTA ....................................................................................................... 10 IV. PENUTUP .................................................................................................................... 11 4.1 Kesimpulan .............................................................................................................. 11 4.2 Saran ........................................................................................................................ 11 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 12 I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Mengingat air merupakan salah satu sumber daya yang dapat menghasilkan energi terutama energi listik yaitu dengan cara merubah energi potensial menjadi energi kinetik dan dari energi kinetik dirubah menjadi energi listrik. Niyama panorama wisata PLTA terbaik di jawa timur, keindahan dan kemegahannya sudah dikenal banyak orang, baik dari wiyah jawa timur maupun luar jawa timur. Keindahan Niyama juga menyimpan banyak kenangan bagi para pengunjungnya. Keindahan panorama alamnya serta kemegahan bangunan PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) Membuat banyak orang terpesona olehnya Selain dari pada itu penduduk atau warga sekitar yang sangat bersahabat dan welcome bagi para pengunjungnya merupakan daya pikat tersendiri. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam studi analisa ini adalah : Sejarah PLTA Niyama , lokasi , kondisi sekarang Daya yang di hasilkan Tipe Turbin yang di hasilkan Kendala, hambatan ,keunggulan yang dimiliki 1.3 Tujuan dan Manfaat Tujuan dan manfaat dari adanya jurnal ini adalah : Bisa di jadikan bahan referensi Mengetahui bagaimana PLTA Niyama memasok listrik Mengetahui bagaimana keamanan PLTA Mengetahui komponen dasar, jenis2, dan cara kerja PLTA II. TEORI PENUNJANG 2.1 Pengertian PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit listrik yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan dari air biasa disebut sebagai hidroelektrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah motor yang dihubungkan ke turbinyang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Pembangkit Listrik Tenaga Air di Indonesia sudah mulai terlihat banyak. PLTA Niyama Tulungagung adalah sebagai penghasil energi listrik (PLTA) untuk memenuhi sebagian konsumsi listrik di pulau jawa dan bali. Energi yang dapat dihasilkan dari pembangkit ini adalah sebesar 2 x 18 megawatt. 2.2 Energi PLTA Pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga air karena ketinggian dan debit tertentu dirubah menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin dan generator. P = 9,8. Hef. Q Ƞ .......(1) Hef = H - Hf ........(2) Keterangan : Hf = kehilangan total head Hef = tinggi efektif H = tinggi air dari posisi turbin 2.3 Analisa Energi Listrik PLTA Niyama Tulungagung Salah satu fungsi bendungan Niyama Tulungagung adalah sebagai pembangkit listrik tenaga air (PLTA) dan dapat menghasilkan listrik sebesar 2 x 18 megawatt. Pembangkit listrik tenaga air memanfaatkan aliran air yang masuk dalam pipa – pipa pembangkit yang mengalirkan air ke baling – baling turbin sehingga dapat menggerakkan (memutar) kumparan yang ada dalam generator. Putaran tersebut diatur sedemikian rupa hingga dapat memutar dengan frekuensi putaran 50 Hz atau dalam 1 detik kumparan berputar 50 kali. Istilah 50 Hz seringkali ditemui pada peralatan listrik, misalnya Televisi 220 Volt, 50 Hz yang berarti terjadi pergantian gambar sebanyak 50 kali cuplikan sehingga seakan – akan gambar tersebut hidup. Listrik yang berasal dari pembangkit ini disalurkan ke Stasiun distribusi untuk menurunkan arus listrik dan menaikkan tegangan listrik. Hal ini bertujuan agar dalam proses transmisi listrik, Daya disipasi panas atau panas yang diakibatkan aliran listrik dapat berkurang sehingga energi yang terbuang tidak terlalu besar akibat disipasi panas tersebut. P = I . R2 ......(3) Keterangan: P : Daya (Disipasi panas), (watt) I : Arus listrik yang mengalir (Ampere) R : Hambatan pada kawat kabel (Ohm) Listrik dari Pembangkit ini masih terlalu rendah tegangannya untuk bisa mengalir melewati jaringan SUTET yang panjang, oleh karenanya perlu di naikkan tegangannya dengan Transformator (trafo) step up. Setelah mencapai tempat tujuan, tegangan listrik perlu diturunkan dan dibagi-bagi arusnya untuk bisa digunakan pada alat-alat elektronik rumah tangga. Penurunan tegangan dilakukan dengan Transformator (trafo) step down. 2.4 Tekanan Air dan Debit Air Tekanan air dan debit air pada bendungan Air yang dibendung bertujuan untuk memperoleh ketinggian air sehingga energi potensial yang terkandung dalam air tersebut semakin besar seiring dengan ketinggian air. Hal ini dapat didekati dengan konsep energi potensial,yaitu: Ep = m . g . h ......(4) Keterangan: Ep : Energi potensial (Joule) m : massa (Kg) g : gravitasi (9,8 m/s2) h : ketinggian permukaan air (meter) massa (m) diatas mewakili banyaknya air yang dibendung yang dapat dialirkan melalui pipa – pipa menuju turbin, semakin besar massa air yang dibendung dan dialirkan, maka semakin besar energi potensial yang terkandung dalam bendungan. Tekanan air dapat diartikan sebagai tekanan segala arah yang ditimbulkan oleh air di setiap titik. Berdasarkan hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan hidrostatis di oleh zat cair didistribusikan secara merata ke segala arah. Tekanan juga dipengaruhi oleh ketinggian permukaan zat cair. Semakin tinggi permukaan zat cair, maka tekanan yang ditimbulkan akan semakin besar, atau dengan kata lain daerah yang memiliki kedalaman yang paling besar akan mengalami tekanan yang paling besar pula. Tekanan ini dapat di rumuskan sebagai berikut : Ρ = ρ . g . h .......(5) Keterangan : P : Tekanan Hidrostatis (Pa) ρ : Massa Jenis zat cair (Kg/m3) g : Gravitasi bumi (m/s2) h : Kedalaman permukaan Dari rumus di atas dapat dijelaskan bahwa tekanan (P) berbanding lurus dengan tingkat kedalaman (h) zat cair. Hal ini berarti semakin besar kedalaman, maka tekanan hidrostatis yang ditimbulkan akan semakin besar. Aplikasi dari rumusan ini digunakan dalam pembuatan dinding bendungan yang dibuat miring dengan sudut elevasi (α) tertentu, sehingga dinding bagian bawah bendungan lebih tebal / besar daripada dinding bendungan bagian atas. Tujuan pembuatan dinding pada bagian bawah lebih besar adalah untuk menahan tekanan air yang ditimbulkan dari seluruh volume air yang dapat dibendung dan pada bagian bawah merupakan tekanan yang paling besar. Debit air didefinisikan sebagai banyaknya liter air yang melintasi pada permukaan luas dalam 1 detik. Debit air berkaitan dengan kecepatan aliran air. Apabila aliran debit air bertambah besar, maka kecepatan aliran air juga akan bertambah. Dalam bendungan debit pengaturan debit air digunakan untuk menambah kecepatan air yang masuk kedalam turbin melewati gerbang air (wicket gate). Cara termudah untuk menambah kecepatan aliran adalah dengan memasang pipa berlainan diameter untuk setiap ujungnya. Debit adalah volume zat cair yang mengalir melalui suatu penampang setiap detik. Dirumuskan: Q = v . A .......(6) Keterangan : Q = debit ( m3s-1 ) v = kecepatan aliran fluida ( ms-1 ) A = luas penampang pipa ( m2 ) Turbin Turbin adalah alat untuk merubah energi kinetik air menjadi energi putar, yang kemudian tenaga putar ini ditransmisikan melalui poros ke generator. Untuk turbin sendiri dikontrol dengan Governor Hydrolik. PLTA Niyama Tulungagung menggunakan jenis turbin francis untuk ketiga unit operasinya. Turbin francis merupakan turbin dengan kontruksi air mengalir ke runner dengan arah radial dan keluar dengan arah aksial, perubahan arah terjadi ketika air melewati runner. Pada gambar di atas terlihat bahwa aliran air melewati gerbang air (wicket gate). Gerbang air ini berfungsi untuk mengatur banyaknya air yang masuk ke turbin. Hal ini bergantung pada banyaknya air yang tertampung oleh bendungan. Apabila volume air pada musim kemarau mengalami penurunan, maka gerbang air akan dibuka lebar sehingga aliran air yang masuk dalam turbin dan berpengaruh pada perputaran turbin dapat terjaga. Alasan lainnya adalah daerah aliran sungai yang membutuhkan banyak air dapat tercukupi pada musim tersebut. Dalam kondisi tertentu gerbang air pada musim kemarau tidak dibuka lebar bahkan dipersempit untuk menjaga pasokan air dalam jangka panjang. Inilah alasan mengapa pada musim kemarau pasokan listrik dari pembangkit berkurang. III. TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Sejarah PLTA Niyama Tulungagung Pada masa pendudukan tentara Jepang (1942-1945) dilaksanakan kerja paksa “Romusha” berupa pembuatan saluran dan terowongan air Neyama (Gunung Selatan) untuk mengalirkan kelebihan air DAS Kali Brantas di daerah Tulungagung ke Samudera Hindia. Hal ini dilakukan sebagai upaya Jepang untuk mengendalikan banjir. Namun pelaksanaannya terhenti akibat kekalahan tentara Jepang dalam Perang Dunia ke II (Agustus 1945). Tahun 1955 daerah Tulungagung terkena banjir besar yang menelan banyak korban dan kejadian itu menimbulkan gagasan pembangunan kembali terowongan Niyama yang kemudian pada tahun 1955-1961 pembangunan terowongan Niyama tersebut diteruskan oleh Dinas Pengairan Provinsi Jawa Timur. Selanjutnya pada tahun 1978 dilakukan Proyek Drainase Tulungagung berupa pembuatan Terowongan Tulungagung Selatan dan Saluran Drainase Parit Agung ke arah selatan menuju Samudera Hindia dan dibangunlah PLTA ini sebagai kelanjutan dari pengembangan Proyek Drainase Tulungagung guna memanfaatkan kelebihan sumber daya air yang melimpah untuk kepentingan pembangkit tenaga listrik. PLTA yang berlokasi di dusun Sidem, Desa Besole, Kecamatan Besuki, Kabupaten Tulungagung - Jawa Timur ini merupakan Pembangkit Listrik Tenaga Air yang memanfaatkan potensi sumber daya air dari daerah aliran sungai (DAS) kali Ngrowo yang berhilir di Saluran Parit Agung. Saluran Parit Agung berasal dari saluran Parit Raya, Kalidawir, suplesi dari Kali Brantas, serta sungai–sungai kecil yang salurannya bermuara ke saluran Parit Agung. PLTA Tulungagung memiliki lingkungan alam yang bersih, hijau, dan tertata rapi. Suasananya tenang dan asri. Karakteristik orang-orangnya hangat, ramah, dan bersahabat. Dengan jumlah karyawan yang tidak terlalu banyak semakin menambah akrab suasanan dan hubungan kerja para penghuninya. Saat ini PLTA Tulungagung berada di bawah naungan manajemen PT Pembangkitan Jawa Bali - Unit Pembangkitan Brantas. PLTA ini didisain dengan dengan tipe turbin Francis vertikal dengan daya maksimum terpasang sebesar 2 X 18 MW. PLTA ini dioperasikan dengan menerapkan pola seasonal run of river. Energi tahunan rata-rata yang dihasilkan kurang lebih mencapai 184 GWh. Sejak beroperasi pertama kali pada tahun 1993, PLTA Tulungagung sudah memiliki peran sebagai pendukung utama jaringan listrik 70 kV di daerah Jawa Timur bagian selatan, yang meliputi wilayah Tulungagung, Trenggalek, Ponorogo, dan Pacitan. Jika karena suatu hal sehingga terjadi gangguan yang mengakibatkan PLTA Tulungagung tidak dapat beroperasi maka dampaknya akan sangat terasa yaitu berupa penurunan tegangan pada sistem 70 kV. Hal ini akan mengakibatkan timbulnya dampak-dampak lain dan salah satu diantaranya adalah terpaksa dilakukannya pemadaman listrik sehingga akan berakibat sangat merugikan bagi pihak konsumen. Dengan fungsi yang amat vital tersebut maka menjadikan manajemen operasi dan pemeliharaan unit sebagai suatu hal yang sangat penting untuk diperhatikan guna menjamin kehandalan operasi pembangkit. Maka hanya best practice terbaiklah dipilih dan diterapkan dalam pengelolaan aset di perusahaan ini. Sebagai satu-satunya PLTA di kawasan Asia Tenggara yang berlokasi di tepi pantai menjadikan PLTA Tulungagung sebagai pembangkit listrik yang memiliki pesona tersendiri khususnya bagi warga Tulungagung dan sekitarnya. Tepat di sebelah selatannya terhampar luas Samudera Hindia yang terkenal dengan keganasan ombaknya sehingga seringkali menjadikan teluk sidem sebagai persinggahan sementara bagi kapal-kapal yang lewat hingga ombak ganas di tengah samudera mulai mereda. Saat malam pemandangan laut akan terlihat indah dengan adanya kerlap-kerlip seribu lampu perahu nelayan yang mencari ikan di tengah lautan. Saat siang pun udara tak kan terasa panas dengan adanya hembusan angin laut yang sejuk menyegarkan. Saat senja mulai beranjak dapat pula kita saksikan indahnya panorama laut dengan gugusan awannya yang berwarna merah merona. Kurang lebih 1,5 km ke arah timur dari PLTA ini terdapat sebuah obyek wisata yang cukup menarik yang dikenal dengan Pantai/teluk Popoh. Setiap akhir pekan pantai ini selalu ramai oleh pengunjung. Di teluk ini pada hari-hari tertentu yang dianggap sakral oleh warga sering kali diadakan upacara adat dan ritual keagamaan sebagai bagian dari tradisi leluhur masyarakat jawa kuno dan para penganut budha. Moment-moment unik seperti inilah yang menjadikan Teluk Popoh memiliki daya tarik istimewa bagi para pengunjung yang datang dan seringkali memberikan berkah tersendiri khususnya bagi warga dan masyarakat yang sekitar. 3.2 Pasokan Listrik Niyama Tulungagung Salah satu fungsi dari bendungan Niyama Tulungagung adalah sebagai penghasil energi listrik (PLTA) untuk memenuhi sebagian konsumsi listrik di pulau jawa timur bagian selatan. Energi yang dapat dihasilkan dari pembangkit ini adalah sebesar 2 x 18 MW. PLTA yang paling konvensional mempunyai lima komponen utama yaitu : 1. Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi. 2. Turbine, gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kenetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik. 3. Generator, dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika balingbaling 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. 4. 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. 5 Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri.Semua komponen diatas akan dibahas berdasarkan urutan dengan ditambahkan beberapa hal yang terkait dengan konteks fisika. Keberadaan PLTA Niyama sebagai salah satu pemasok listrik, sangat membantu pihak PLN. Hal itu diakui oleh Supervisor Operasi Distribusi PLN Tulungagung. 3.3 Keamanan PLTA Walaupun ada pembagian tanggungjawab dan arahan kerja, namun konsep yang ditawarkan Lembah Brantas tetap mempertimbangkan mufakat dari PJT I. Selama ini sebagian besar bendungan yang telah ada merupakan hasil kerjasama beberapa pihak. Dengan menggandeng konsulat luar negeri yaitu Kajima Construction dan Overseas Construction selaku pembimbing dan bersatu dengan pihak Nippon Koei, lahirlah bendungan yang diresmikan oleh Presiden Orde Baru itu. Setelah ditelisik sejarahnya, Selorejo dibangun oleh tangan-tangan pribumi sebanyak enam puluh persen, sedangkan sisanya mendatangkan tenaga luar negeri. Bukti hierarki mengatakan bahwa secara teknis, PJT I berada di bawah naungan Departemen Pekerja Umum. Lain lagi dari segi finansial, PJT I menjadi tanggungan Menteri Negara BUMN. Pokok perhatian PJT I terhadap bendungan terletak pada keamanannya. “Dibutuhkan dan itu disediakan perkara instrumentasi keamanan bendungan seperti gempa, penurunan bendungan, dan pergeserannya yang itu wajib dipantau tiap dua minggu sekali. Apalagi jika ada gempa,” tutur Mariadi, Kepala Divisi ASA III. Lebih lanjut bapak tiga putra itu menerangkan peralatan yang digunakan di Selorejo masih tergolong manual. Tak hanya itu, pola pengaturan debit air pun diatur berdasar sistem waduk tahunan. Skala pergantian penurunan dan peningkatan dilakukan dengan menjadikan dua musim di Indonesia sebagai patokan. Rentang waktu Mei sampai November sangat sesuai untuk menaikkan debit karena saat itu berlangsung musim kemarau. Sebaliknya, Desember hingga menjelang April adalah kesempatan untuk menurunkan debit. Hal ini berpengaruh untuk pengendalian air agar tak terjadi banjir. 3.4 Komponen Dasar, Jenis, dan Cara Kerja PLTA 3.4.1 Komponen dasar PLTA dapat di bagi 5 yaitu : 1. 2. 3. 4. 5. Dam - Untuk menampung air. Turbin – Untuk Mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Generator – Untuk mengubah energi mekanik ke energi listrik. Travo – Untuk Menaikan tegangan Transmisi – Berguna untuk menyalurkan listrik dari rumah ke rumah. 3.4.2 Jenis Jenis PLTA : 1. Berdasarkan cara mendapatkan air : - Tipe aliran sungai langsung (run of river hydro power plant). - Tipe kolam tando (pondage hydro power plant). - Tipe kolam tando tahunan (stroge hydro power plat). - Tipe pompa (pumped stroge hydro power plant). 2. Berdasarkan tujuan pembangkit : - Tipe tunggal ( single purpose hydro power plant - Tipe serba guna (multi purpose hydro power plant). 3. Cara operasinya : - Untuk memikul beban dasar (based load hydro power plant) - Untuk memikul beban puncak (peak load hydro power plant). 3.4.3 Cara Kerja PLTA 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 pumpedstorage plant . pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu: - Waduk Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan langsung ke turbin untuk menghasilkan listrik. - Waduk cadangan (lower reservoir). Air yang keluar dari turbin ditampung di lower reservoir sebelum dibuang disungai. - Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper reservoir sehingga cadangan air pada Waduk utama tetap stabil. 3.5 Sketsa PLTA PLTA merubah energi yang disebabkan gaya jatuh air untuk menghasilkan listrik. Turbin mengkonversi tenaga gerak jatuh air ke dalam daya mekanik. Kemudian generator mengkonversi daya mekanik tersebut dari turbin ke dalam tenaga elektrik. IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Bahwa PLTA Niyama Tulungagung mempunyai energi 2 x 18 MW ,menggunakan tipe turbin francis,vertical dan menyuplai Energi Listrik di pulau Jawa khususnya wilayah selatan. Bahwa di butuhkan modal yang sangat besar untuk membuat suatu pembangkit listrik tenaga air. Pembangkit tinggi 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 energy listrik (denganbantuangenerator). 4.2 Saran Kepada Pemerintah supaya lebih memerhatikan PLTA Niyama Tulungagung tentang generator dan komponen komponen lainnya guna memaksimalkan kinerja PLTA Niyama Tulungagung . DAFTAR PUSTAKA https://surabaya.bisnis.com/read/20170503/531/760600/plta-niyama-bangun-mercusuardi-kawasan-teluk-popoh http://fachrizal-edyansyah.blogspot.com/2014/02/sejarah-pembangunan-plta.html http://id.wikipedia.org http://google.co.id