MAKALAH WORKSHOP EBT PEMBANGKIT LISTRIK
MAKALAH WORKSHOP EBT
“PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)”
Disusun oleh :
Ikke Dianita Sari
NRP 3210151002
2 D4 SPE
D4 SISTEM PEMBANGKIT ENERGI
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
SURABAYA
2016
1
PLTA
1. PENDAHULUAN
Pembangkit listrik tenaga air adalah salah satu sumber energi listrik yang
memanfaatkan air sebagai sumber listrik. Pembangkit ini merupakan salah satu sumber energi
listrik utama yang ada di Indonesia. 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. Keberadaan beberapa waduk besar di Indonesia, selain digunakan
untuk penampungan air juga dimanfaatkan untuk menjadi energi penghasil listrik. Pilihan
mengembangkan pembangkit listrik tenaga air ini salah satunya disebabkan potensi air yang
ada di Indonesia. Jumlah air yang melimpah, dikembangkan untuk menciptakan energi yang
diubah menjadi sebuah arus listrik. Hal ini ditujukan untuk menciptakan biaya produksi yang
murah pada listrik di Indonesia. Pembangkit listrik tenaga air termasuk salah satu sumber
pembangkit listrik tertua yang pernah ditemukan. Selain pembangkit ini, masih ada pula
beberapa jenis pembangkit listrik yang ada di dunia. Seperti pembangkit listrik tenaga surya,
pembangkit listrik tenaga diesel, dan juga pembangkit listrik tenaga nuklir. Pembangkit tinggi
tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau a i r t e r j u n )
menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energy
mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). 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. PLTA termasuk jenis
pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini menggunakan air untuk kerjanya. Saat ini
pengetahuan tentang PLTA perlu untuk diketahui oleh para mahasiswa sebagai
modal awal untuk kedepannya.
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.
2. PRINSIP KERJA
2
Pengertian 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). Pembangkit listrik
tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin setelah itu air
dibuang. Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper
reservoir sehingga cadangan air pada waduk utama tetap stabil.
PLTA dapat beroperasi sesuai dengan perancangan sebelumnya, bila mempunyai Daerah
Aliran Sungai (DAS) yang potensial sebagai sumber air untuk memenuhi kebutuhan 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.
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).
Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan perubahan
energi, yaitu:
a. Energi Potensial
Energi potensial yaitu energi yang terjadi akibat adanya beda potensial, yaitu akibat
adanya perbedaan ketinggian. Besarnya energi potensial yaitu:
Ep=m . g . h
Dimana:
Ep : Energi Potensial
m : massa (kg)
3
g : gravitasi (9.8 kg/m2)
h : head (m)
b. Energi Kinetis
Energi kinetis yaitu energi yang dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga timbul air
dengan kecepatan tertentu, yang dirumuskan.
1
Ek= m v 2
2
Dimana:
Ek : Energi kinetis
m : massa (kg)
v : kecepatan (m/s)
c. Energi Mekanis
Energi mekanis yaitu energi yang timbul akibat adanya pergerakan turbin. Besarnya
energi mekanis tergantung dari besarnya energi potensial dan energi kinetis. Besarnya energi
mekanis.
Em=T . ω . t
Dimana:
Em : Energi mekanis
T : torsi
ω : sudut putar
t : waktu (s)
d. Energi Listrik
Ketika turbin berputar maka rotor juga berputar sehingga menghasilkan energi listrik
sesuai persamaan:
El=V . I .t
Dimana:
El : Energi Listrik
V : tegangan (Volt)
I : Arus (Ampere)
t : waktu (s)
3. KLASIFIKASI
Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air berdasarkan:
a. Berdasarkan tujuan
Hal 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 hidraulik
4
Suatu dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan
prinsip dasar hidraulika saat perencanaannya. Ada empat jenis pembangkit yang menggunakan
prinsip ini, yaitu:
i. Pembangkit listrik tenaga air konvensional yaitu pembangkit yang menggunakan
kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran air dan sungai.
ii. Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air ke kolam penampungan yaitu
pembangkitan
menggunakan
konsep
perputaran
kembali
air
yang
sama
denagn
mempergunakan pompa, yang dilakukan saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik
yang tidak begitu berat.
iii. Pembangkit listrik tenaga air pasang surut yaitu gerak naik dan turun air laut
menunjukkan adanya sumber tenaga yang tidak terbatas. Gambaran siklus air pasang adalah
perbedaan naiknya permukaan air pada waktu air pasang dan pada waktu air surut. Air pada
waktu pasang berada pada tingkatan yang tinggi dan dapat disalurkan ke dalam kolam untuk
disimpan pada tingkatan tinggi tersebut. Air akan dialirkan kelaut pada waktu surut melalui
turbin-turbin.
iv. Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan yaitu dengan mengalihkan sebuah
sumber air yang besar seperti air laut yang masuk ke sebuah penurunan topografis yang
alamiah, yang didistribusikan dalam pengoperasian ketinggian tekanan air untuk
membangkitkan tenaga listrik.
c. Berdasarkan Sistem Pengoperasian
Pengoperasian 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 Topografi
Instalasi pembangkit dapat berlokasi didaerah pegunungan atau dataran. Pembangkit di
pegunungan biasanya bangunan utamanya berupa bendungan dan di daerah dataran berupa
tanggul.
5
f. Berdasarkan Kapasitas PLTA
Menurut Mesonyi:
i. Pembangkit listrik yang paling kecil sampai dengan
: 100 kW
ii. Kapasitas PLTA yang terendah sampai dengan
: 1000 kW
iii. Kapasitas menengah PLTA sampai dengan
: 10000 kW
iv. Kapasitas tertinggi diatas
: 10000 kW
g. Berdasarkan ketinggian tekanan air
i. PLTA dengan tekanan air rendah kurang dari
:dibawah 15 m
ii. PLTA dengan tekan air menengah berkisar
:15 m – 70 m
iii. PLTA dengan tekanan air tinggi berkisar
:71 m – 250 m
iv. PLTA dengaan tekanan air yang sangat tinggi
:diatas 250 m
h. Berdasarkan bangunan/konstruksi utama
Berdasarkan bangunan / konstruksi utama dibagi atas:
Pembangkit listrik pada aliran sungai, pemiliahn lokasi harus menjamin bahwa
pengalirannya tetap normal dan tidak mengganggu bahan-bahn konstruksi pembangkit listrik.
Dengan demikian pembangkit listrik walaupun mempunyai kolam cadangan untuk
penyimpanan air yang besar, juga mempunyai sebuah saluran pengatur jalannya air dari kolam
penyimpanan itu.
Pembangkit listrik dengan bendungan yang terletak di lembah, maka bendungan itu
merupakan lokasi utama dalam menciptakan sebauh kolam penampung cadangan air, dan
konstruksi bangunan terletak pada sisi tanggul.
Pembangkit listrik tenaga air dengan pengalihan terusan, aliran air yang dialirkan
melalui sebauh terusan ke konstruksi bangunan yang lokasinya cukup jauh dari kolam
penyimpanan. Air dari lokasi bangunan dikeringkan ke dalam sungai semula denagn suatu
pengalihan aliran air. Pembangkt listrik tenaga air dengan pengalihan ketinggian, tekanan air
dialirkan melalui sebuah sitem terowongan dan terusan yang menuju kolam cadangan diatas,
atau aliran lain melalui lokasi bangunan ini.
4. BAGIAN DAN FUNGSI
6
Komponen – 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.
4.1. Turbin
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan
memukul sudu – sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan
ke generator.
Turbin merupakan peralatan yang tersusun dan terdiri dari beberapa peralatan suplai air
masuk turbin, diantaranya sudu (runner), pipa pesat (penstock), rumah turbin (spiral chasing),
katup utama (inlet valve), pipa lepas (draft tube), alat pengaman, poros, bantalan (bearing),
dan distributor listrik. Menurut momentum air turbin dibedakan menjadi dua kelompok yaitu
turbin reaksi dan turbin impuls. Turbin reaksi bekerja karena adanya tekanan air, sedangkan
turbin impuls bekerja karena kecepatan air yang menghantam sudu.
Prinsip Kerja Turbin Reaksi yaitu Sudu-sudu (runner) pada turbin francis dan propeller
berfungsi sebagai sudu-sudu jalan, posisi sudunya tetap (tidak bisa digerakkan). Sedangkan
sudu-sudu pada turbin kaplan berfungsi sebagai sudu-sudu jalan, posisi sudunya bisa
digerakkan (pada sumbunya) yang diatur oleh servomotor dengan cara manual atau otomatis
sesuai dengan pembukaan sudu atur. Proses penurunan tekanan air terjadi baik pada sudu-sudu
atur maupun pada sudu-sudu jalan (runner blade). Prinsip Terja Turbin Pelton berbeda dengan
turbin rekasi Sudu-sudu yang berbentuk mangkok berfungsi sebagai sudu-sudu jalan,
posisinya tetap (tidak bisa digerakkan).
Dalam hal ini proses penurunan tekanan air terutama terjadi didalam sudu-sudu aturnya
saja (nosel) dan sedikit sekali (dapat diabaikan) terjadi pada sudu-sudu jalan (mangkokmangkok runner).Air yang digunakan untuk membangkitkan listrik bisa berasal dari
bendungan yang dibangun diatas gunung yang tinggi, atau dari aliran sungai bawah tanah.
Karena sumber air yang bervariasi, maka turbin air didesain sesuai dengan karakteristik dan
jumlah aliran airnya. Berikut ini merupakan berbagai jenis turbin yang biasa digunakan untuk
PLTA.
4.2. 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.
7
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi
mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari 18
buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9
pasang kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage
Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin, sehingga
jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Magnet yang berputar memproduksi
tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati “coil” yang terletak di stator. Lalu
tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik. Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada
tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu:
4.2.1. Putaran
Putaran rotor dipengaruhi oleh frekuensi dan jumlah pasang kutub pada rotor, sesuai
dengan persamaan:
η = 60 . f / P
dimana:
η : putaran
f : frekuensi
P : jumlah pasang kutub
4.2.2. Kumparan
Banyak dan besarnya jumlah kumparan pada stator mempengaruhi besarnya daya
listrik yang bisa dihasilkan oleh pembangkit.
4.2.3. Magnet
Magnet yang ada pada generator bukan magnet permanen, melainkan dihasilkan
dari besi yang dililit kawat. Jika lilitan tersebut dialiri arus eksitasi dari AVR maka akan
timbul magnet dari rotor.
Sehingga didapat persamaan:
E=B.V.L
Dimana:
E : Gaya elektromagnet
B : Kuat medan magnet
V : Kecepatan putar
L : Panjang penghantar
Dari ketiga hal tersebut, yang bernilai tetap adalah putaran rotor dan kumparan,
sehingga agar beban yang dihasilkan sesuai, maka yang bisa diatur adalah sifat
kemagnetannya, yaitu dengan mengatur jumlah arus yang masuk. Makin besar arus yang
masuk, makin besar pula nilai kemagnetannya, sedangkan makin kecil arus yang masuk,
makin kecil pula nilai kemagnetannya.
Menurut jenis penempatan thrust bearingnya, generator dibedakan menjadi empat,
yaitu:
8
1. Jenis biasa thrust bearing diletakkan diatas generator dengan dua guide bearing.
2. Jenis Payung (Umbrella Generator) thrust bearing dan satu guide bearing
diletakkan dibawah rotor.
3. Jenis setengah payung (Semi Umbrella Generator) kombinasi guide dan thrust
bearing diletakkan dibawah rotor dan second guide bearing diletakkan diatas rotor.
4. Jenis Penunjang Bawah thrust bearing diletakkan dibawah coupling. Generator
yang digunakan di Saguling adalah jenis Setengah Payung.
4.3 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.
4.4 Bendungan
Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi
waduk, danau, atau tempat rekreasi. Bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke
sebuah Pusat Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air
untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan. Jenis
bendungan antara lain:
4.4.1. Bendungan Beton
- Bendungan Gravitasi
- Bendungan Busur
- Bendungan Rongga
4.4.2. Bendungan Urugan
- Bendungan Urugan Batu
- Bendungan Tanah
4.4.3. Bendungan Kerangka Baja
4.4.4. Bendungan Kayu
5. TINJAUAN ASPEK
Tinjauan aspek yang terdapat pada komponen PLTA diantaranya adalah:
5.1 Bangunan Sipil
Fasilitas untuk bangunan sipil terdiri dari:
a. Bendung (weir)
9
Bendung berfungsi untuk menaikkan/mengontrol tinggi air dalam sungai secara
signifikan sehingga memiliki jumlah air yang cukup untuk dialihkan ke dalam intake
pembangkit mini hidro.
b. Bangunan penyadap air (intake)
Tujuan dari bangunan penyadap air (intake) adalah untuk memisahkan air dari sungai
atau kolam untuk dialirkan ke dalam saluran pembawa, penstock, serta ke bak penampungan.
c. Saluran pembawa (head Race)
Saluran pembawa (head race) mengikuti kontur permukaan bukit untuk menjaga
energi dari aliran air yang disalurkan.
d. Penyaring (trashrack) dan Bak penenang (forebay)
Trashrack digunakan untuk menyaring muatan sampah dan sedimen yang masuk,
umunya penyaring direncanakan dengan menggunakan jeruji besi. Sedangkan fungsi dari bak
penenang adalah sebagai penyaring terakhir seperti settling basin untuk menyaring bendabenda yang masih tersisa dalam aliran air, dan merupakan tempat permulaan pipa pesat
(penstock) yang mengendalikan aliran menjadi minimum sebagai antisipasi aliran yang cepat
pada turbin tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan arus baik
pada saluran.
e. Saluran Pelimpas (spill way canal)
Spillway adalah sebuah lubang besar di dam (bendungan) yang sebenarnya adalah
sebuah metode untuk mengendalikan pelepasan air untuk mengalir dari bendungan atau
tanggul ke daerah hilir.
f. Pipa pesat (penstock)
Pipa pesat (penstock) berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong
turbin.
g. Rumah Pembangkit (power house)
Rumah pembangkit merupakan tempat peralatan di mana terdapat komponen elektrikal
dan mekanik terpasang. Pada bangunan ini komponen yang ada di dalamnya adalah turbin,
generator dan peralatan control.
h. Saluran pengeluaran (tail race)
Saluran pengeluaran (tail race) berfungsi untuk mengalirkan air dari rumah
pembangkit (housepower) setelah digunakan untuk memutar turbin ke saluran asal. Konstruksi
10
yang digunakan harus memiliki kemiringan dan dimensinya karena nantinya dapat
berpengaruh pada besarnya debit yang dialirkan ke dalam saluran air.
5.2 Mekanikal
Untuk komponen-komponen mekanikalnya yang utama pada perencanaan pembangunan
PLTM ini terdiri dari:
a. Turbin
Pesawat yang digunakan untuk mengkonversi energi potensial menjadi mekanik berupa
putaran pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) disebut turbin. Putaran
poros turbin ini ditransmisikan ke generator untuk membangkitkan listrik.
b. Sistem Transmisi
Sistem Transmisi yang digunakan adalah menggunakan sabuk dan puli. Sistem transmisi
berfungsi untuk menaikkan putaran dari putaran turbin ke putaran generator. Bagian sistem
transmisi terdiri dari:
-
Puli
Puli adalah roda berbentuk lingkaran yang digunakan untuk menempatkan sabuk.Puli
sebanyak 2 buah yaitu puli penggerak di turbin dan puli yang digerakkan di generator.
-
Poros
Poros transmisi digunakan untuk menopang puli di antara bantalan.
-
Sabuk (belt)
Sabuk (belt) berfungsi sebagai pemindah daya dari turbin ke generator.
-
Bantalan
Bantalan pada sistem transmisi digunakan sebagai tempat berputarnya poros puli.
-
Kopling
Kopling berfungsi untuk menghubungkan daya dari poros turbin ke puli penggerak dan
dari poros puli ke poros generator yang digerakkan. Kopling juga digunakan untuk
memisahkan turbin dan generator dari sistem transmisi apabila akan dilakukan perbaikan.
5.3 Elektrikal
a. Generator
Generator adalah alat pengubah tenaga mekanik yang berupa putaran yang dihasilkan
turbin menjadi energi listrik.
11
b. Panel Kontrol
Panel Kontrol merupakan tempat peralatan untuk mengontrol dan memonitor listrik yang
dibangkitkan untuk memenuhi standard kualitas listrik yang berlaku.
6. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
6.1 Kelebihan
Cukup murah karena menggunakan energi alam.
Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah
terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan
sedikit latihan.
Tidak menimbulkan pencemaran.
Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.
Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan
sehingga ketersediaan air terjamin.
6.2 Kekurangan
Konsumen pengguna listrik dalam jumlah besar dan terlalu jauh dari
pusat Pembangkit membutuhkan sarana jaringan tower transmisi
tegangan tinggi yang panjang juga memerlukan sarana traffo peningkat
tengangan yang banyak.
Dari
sisi
keamanan
maupun
keselamatan
terhadap
sanara
dan
perlengkapan tranmisi harus mendapat perhatian khusus.
Bila kita mengalami musim kemarau panjang PLTA yang mengunakan
tenaga air dari danau alam dan danau buatan maka cadanagan air akan
sangat berkurang dan berdampak pada penurunan kuantitas produksi
daya listrik yang disalurkan ke konsuman. Maka hal ini yang dirugikan
adalah konsuman baik rumah tangga maupun pihak industri.
Sumber Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang menggunakan air
terjun tidak selalu berada dilokasi yang dikehendaki, selain debit airnya
kecil juga berada jauh dari kota sehingga membutuhkan biaya yang
sangat besar.
12
7. PARAMETER YANG MEMPENGARUHI PENGOPERASIAN PLTA
a. 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.
b. 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.
Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang mempengaruhi operasi PLTA, disebabkan oleh :
- Keberadaan Air
Untuk dapat mengoptimalkan pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan
maupun musim kemarau panjang, 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
13
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. Data hasil pengukuran yang diperoleh pada stasiun pengukuran,
ditransmisikan melalui media komunikasi yang digunakan ke pusat kontrol operasi PLTA
untuk diproses sesuai fungsinya dalam sistem kontrol tersebut.
Pada perhitungan keberadaan air tersebut, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan
antara lain:
- Aliran permukaan ( surface flow)
Aliran permukaan dan aliran dasar dipengaruhi intensitas curah hujan dan lama turunnya
hujan. Semakin tinggi intensitas curah hujan dan semakin lama waktu turunnya hujan,
semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar sungai. Tinggi permukaan dipengaruhi aliran
permukaan dan aliran dasar. Semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar, semakin tinggi
muka air yang terjadi, sehingga semakin besar volume air yang mengalir ke dalam waduk /
dam.
- Aliran dasar ( Base flow)
- Tinggi muka air
- Kehilangan air karena keadaan lingkungan
Parameter kehilangan air yang disebabkan keadaan lingkungan, dipengaruhi antara lain:
Suhu udara semakin tinggi suhu udara, semakin besar kehilangan air.
Kelembaban semakin kecil kelembaban (humidity), semakin besar kehilangan air.
Kecepatan angin semakin cepat kecepatan angin berhembus, semakin besar kehilangan
air.
Penyinaran matahari semakin panas dan semakin lama penyinaran matahari, semakin
besar kehilangan air.
-
Keadaan DAS
Parameter keadaan DAS dipengaruhi beberapa parameter, antara lain :
Vagitasi semakin rapat tumbuhnya tumbuh-tumbuhan (pohon) dalam DAS, semakin
besar aliran dasar sungai.
Penduduk semakin padat / ramai penduduk yang bermukim dalam DAS, semakin besar
kehilangan air.
14
Industri semakin banyak industri yang beroperasi dalam DAS, semakin besar
kehilangan air
8. PENELITIAN
8.1 Tujuan
Sebagai tujuan dari penelitian ini adalah untuk membantu mengadakan sumber energi
listrik dalam sekala kecil dengan memanfaatkan aliran air kali / pangkung sebagai penggerak
turbin pemutar generator. Dengan adanya sumber energi listrik yang murah dapat membantu
masyarakat dusun gambuk berswasembada dalam energi listrik dalam kapasistas kecil.
8.2 Prosedur
Penelitian awal yang sudah dilakukan adalah survey yang dilakukan pada awal bulan
Februari 2010 didaerah lain yang memiliki potensi PLTA. Pembangunan mikro hidro yang ada
di kawasan Green School, Petang Kabupaten badung. Dengan sumber data yang ada
dilapangan memungkinkan untuk membuat perencanaan yang mengikuti pola yang sudah ada.
8.2.1. Sistematika Penelitian.
Sistematika penelitian ini direncanakan untuk dapat dilakukan secara bertahap dengan
sistematikan sebagai berikut :
1. Survey lapangan
2. Dilanjutkan dengan analisa kelayakan
3. Diteruskan dengan rancangan disain
4. Dilakukan analisa perhitungan secara teoritis dengan memanfaatkan data-data
lapangan sebagai parameter.
5. Implementasi berdasarkan rancangan yang sudah dianalisis secara teoritis.
6. Setelah itu baru tahapan uji coba.
7. Dilakukan audit data yang didapat dari hasil ujicoba.
8. Dilakukan perbaikan desain sebagai tahapan penyempurnaan dari desain yang
sebelumnya.
9. Penulisan Laporan
10. Desiminasi hasil Penelitian
8.3 Alat dan Bahan
15
Pembangkit listrik tenaga air, merupakan sumber energi yang paling murah, karena
merupakan transformasi energi dari energi kinetis berupa pergerakan aliran air menjadi energi
listrik dengan memanfaatkan generator yang diputar dengan kincir / turbin air. Untuk memutar
kincir /turbin air, diperlukan air dalam jumlah yang konstan sehingga putaran kincir yang
memutar generator juga konstan. Semakin besar jumlah air yang memutar kincir maka
semakin kuat energi kinetis yang dihasilkan, tentunya semakin besar energi yang kita
dapatkan. Memang dengan kodisi kali yang airnya relatif kecil, kita tidak mendapatkan energi
yang stabil sepanjang waktu, namun kita sesuaikan dengan kondisi dilapangan yang kita
perlukan dalam beberapa jam untuk penerangan dimalam hari, diluar itu air bisa kita stok
dalam bentuk bendungan kecil sesuai dengan kontur kali / pangkung yang ada, dengan
memanfaatkan level air terjun, bisa menghasilkan energi yang lebih tinggi walau dengan
volume air yang tidak begitu besar / terbatas. Dalam penerlitian ini yang diperlukan untuk
ujicoba adalah : (1). Kincir air
(2). Pipa Saluran Air (3). Puli-puli (4). Generator (5)
Saluran Transmisi sederhana.
8.3.1. Kincir air
Bagian ini digunakan untuk merubah energi air yang mengalir menjadi energi kinetis
dalam bentuk energi putaran, semakin besar air yang memutar kincir ini semakin besar
momen energi putar yang didapat. Tentunya disamping volume air juga tekanan air yang jatuh
mempercepat putaran kincir sehingga momen putaran akan makin besar, diharafkan mampu
memutar puli-puli yang dihubungkan dengan tali kipas (vent belt) untuk memutar generator.
16
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu
sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah
kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain
8.3.2. Pipa saluran air
Dikarenakan lokasi kali / pangkung yang merupakan kondisi alamiah dalam
memanfaatkan air terjun tidak bisa maksimal, akibat air yang terjun disela-sela batu dan
tebing tidak bisa kita manfaatkan maksimal, untuk itu harus digunakan pipa saluran air yang
ujungnya diarahkan tepat diatas turbin air. Makin besar pipa yang digunakan, volume air akan
makin besar dan kecuraman dari permukaan akan menambah daya dorong air yang lewat
ditengah pipa. Dengan memanfaatkan pipa saluran air ini akan memudahkan menempatkan
posisi kincir air dilokasi yang diinginkan dari segi keamanan disaat air kali / pangkung yang
besar / banjir yang membawa potongan pohon-pohon yang tumbang, yang dapat merusak
kincir.
8.3.3. Puli-puli
Perputran kincir yang lambat namun memiliki momen puntir yang besar maka untuk
mendapatkan putaran sesuai dengan rpm yang diminta oleh generator, mau tidak mau harus
menggunakan sistem puli-puli atau roda gigi yang mengalikan putaran dari kincir air menjadi
putaran yang sesuai dengan yang rpm generator. Namun dalam memilih puli-puli ini harus
dihitung pula kekuatan putaran air dari kincir dengan rpm dari generator saat dibebani.
8.3.4. Generator
Digunakan sebagai alat yang merubah energi putar mekanis menjadi energi listrik
melalui adanya medan magit yang diputar melalui rotor dan akan menimbulkan medan magnit
yang timbul disisi stator. Medan magnet yang terjadi distator dengan pola-pola tertentu akan
menimbulkan arus listrik yang mengalir dikumparan stator yang dialirkan melalui saluran
transmisi sebagai arus listrik. Semakin besar generator semakin besar energi listrik yang
didapat dan semakin besar energi kinetis yang diperlukan untuk memutarnya. Beban yang
terpasang merupakan beban listrik yang digunakan sebagai media penerangan.
8.3.5. Saluran Transmisi sederhana
Mengingat lokasi pembangkit yang ada didasar kali /pangkung, sedangkan rumah
tinggal yang tempatnya berjauhan maka diperlukan saluran transmisi untuk membawa energi
listrik yang dihasilkan oleh generator ke rumah dengan kabel. Semakin jauh kabel yang
17
dibentangkan maka tegangan yang didapat akan semakin berkurang hal ini disebabkan oleh
rugi-rugi yang ditimbulkan dari saluran transmisi. Mengingat ini merupakan pembangkit
sederhana jarak antara pembangkit dangan rumah penduduk tidak lebih dari 300 meter. Maka
dalam penelitian ini, energi yang disalurkan kedalam saluran transmisi adalah tengan rendah
yaitu 220 V AC. Dalam hal ini tidak menggunakan transformator step up untuk mengurangi
rugi-rugi yang terjadi disaluran transmisi.
8.4 Kesimpulan
Setelah dilakukan tahapan penelitian mulai dari kegiatan survey, perencanaan awal,
desain konstruksi dan pembuatan turbin di bengkel konstruksi memasang dilokasi dan ujiciba
dilapangan maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Dengan menggunakan pipa pesat
ukuran 4 inch dengan ketinggian 15 meter mampu memutar kincir dengan kecepatan 20-25
Rpm dengan beban generator 900 VA. 2. Saluran air yang sebagai input dipipa pesat harus
mampu menampung air yang cukup, saat air mulai dialirkan melalui pipa minimal 4 kali
volume air yang mengalir dalam pipa untuk mendapatkan aliran air yang stabil, sehingga
putaran kincir normal. 3. Dengan putaran kincir rata-rata 20 Rpm sudah mampu menghasilkan
putaran di pulli generator kurang lebih 1300 Rpm dari 1500 Rpm yang normalnya untuk
mendapatkan tengan 220 V. 4. Turbin yang penuh dengan air menjadikan kendala dengan tali
kipas yang basah maka timbul slip, sehingga rugi-rugi terjadi pada tali kipas, menjadikan
putaran pada pulli generator tidak normal pada 1500 Rpm.
18
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.
Mukmin, W. Atmopawiro, Dr. Ir. Invetasi. Pembangkit Listrik Tenaga Air PLTA Skala
Kecil, Miini dan Mikro Hidro. Institut Teknologi Bandung: PT. Ganesha ITB.
Indyah, Nurdyastuti. Analisis Potensi Sumber Daya Energi, Perencanaan Energi Provinsi
Gorontalo 2000 – 2015.
Perumusan Hasil Diskusi Interaktif Dalam Rangka Ulang Tahun Ke – 9 Masyarakat Energi
Terbarukan (METI) Tema: ”Peranan Energi Terbarukan Untuk Pembangkit Energi Listrik
Dan Transportasi” Hotel Bumikarsa, Jakarta - 19 Mei 2008.
Agus Sugiyono, Penanggulangan Pemanasan Global Di Sektor Pengguna Energi, Jurusan
Teknik Fisika, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada “Pengembangan Energi Terbarukan
Studi Kasus Di Yogyakarta” Yogyakarta 2006.
Lie Jasa, Putu Ardana, I Nyoman Setiawan, Laporan Penelitian Strategis Nasional
Universitas
Udayana
Desember
2010
“Usaha
Mengatasi
Memanfaatkan Aliran Pangkung Sebagai Sumber Pembangkit
Krisis
Energi
Dengan
Listrik Alternatif Bagi
Masyarakat Dusun Gambuk –PupuanTabanan” Universitas Udayana Bali, 2010.
http://tumoutou.net/3_sem1_012/b_nababan.htm
http://rafflesia.wwf.or.id/library/admin/attachment/clips/2006-08-02-006-00C4-001-040904.pdf
http://berita-iptek.blogspot.com/2008/04/pembangkit-listrik-tenaga-air.html
http://anekasurya.indonetwork.co.id/profile/aneka-surya-com-perakitan-penjualan-danpenyedia-pembangkit.html
http://www.surya.co.id/web/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=52156
http://www.fab.utm.my/download/ConferenceSemiar/ICCI2006S2PP14.pdf
http://syahmuhammadnoor.blogspot.co.id/2013/10/makalah-pembangkit-listrik-tenagaair.html
19
“PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)”
Disusun oleh :
Ikke Dianita Sari
NRP 3210151002
2 D4 SPE
D4 SISTEM PEMBANGKIT ENERGI
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
SURABAYA
2016
1
PLTA
1. PENDAHULUAN
Pembangkit listrik tenaga air adalah salah satu sumber energi listrik yang
memanfaatkan air sebagai sumber listrik. Pembangkit ini merupakan salah satu sumber energi
listrik utama yang ada di Indonesia. 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. Keberadaan beberapa waduk besar di Indonesia, selain digunakan
untuk penampungan air juga dimanfaatkan untuk menjadi energi penghasil listrik. Pilihan
mengembangkan pembangkit listrik tenaga air ini salah satunya disebabkan potensi air yang
ada di Indonesia. Jumlah air yang melimpah, dikembangkan untuk menciptakan energi yang
diubah menjadi sebuah arus listrik. Hal ini ditujukan untuk menciptakan biaya produksi yang
murah pada listrik di Indonesia. Pembangkit listrik tenaga air termasuk salah satu sumber
pembangkit listrik tertua yang pernah ditemukan. Selain pembangkit ini, masih ada pula
beberapa jenis pembangkit listrik yang ada di dunia. Seperti pembangkit listrik tenaga surya,
pembangkit listrik tenaga diesel, dan juga pembangkit listrik tenaga nuklir. Pembangkit tinggi
tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau a i r t e r j u n )
menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energy
mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). 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. PLTA termasuk jenis
pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini menggunakan air untuk kerjanya. Saat ini
pengetahuan tentang PLTA perlu untuk diketahui oleh para mahasiswa sebagai
modal awal untuk kedepannya.
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.
2. PRINSIP KERJA
2
Pengertian 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). Pembangkit listrik
tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin setelah itu air
dibuang. Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper
reservoir sehingga cadangan air pada waduk utama tetap stabil.
PLTA dapat beroperasi sesuai dengan perancangan sebelumnya, bila mempunyai Daerah
Aliran Sungai (DAS) yang potensial sebagai sumber air untuk memenuhi kebutuhan 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.
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).
Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan perubahan
energi, yaitu:
a. Energi Potensial
Energi potensial yaitu energi yang terjadi akibat adanya beda potensial, yaitu akibat
adanya perbedaan ketinggian. Besarnya energi potensial yaitu:
Ep=m . g . h
Dimana:
Ep : Energi Potensial
m : massa (kg)
3
g : gravitasi (9.8 kg/m2)
h : head (m)
b. Energi Kinetis
Energi kinetis yaitu energi yang dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga timbul air
dengan kecepatan tertentu, yang dirumuskan.
1
Ek= m v 2
2
Dimana:
Ek : Energi kinetis
m : massa (kg)
v : kecepatan (m/s)
c. Energi Mekanis
Energi mekanis yaitu energi yang timbul akibat adanya pergerakan turbin. Besarnya
energi mekanis tergantung dari besarnya energi potensial dan energi kinetis. Besarnya energi
mekanis.
Em=T . ω . t
Dimana:
Em : Energi mekanis
T : torsi
ω : sudut putar
t : waktu (s)
d. Energi Listrik
Ketika turbin berputar maka rotor juga berputar sehingga menghasilkan energi listrik
sesuai persamaan:
El=V . I .t
Dimana:
El : Energi Listrik
V : tegangan (Volt)
I : Arus (Ampere)
t : waktu (s)
3. KLASIFIKASI
Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air berdasarkan:
a. Berdasarkan tujuan
Hal 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 hidraulik
4
Suatu dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan
prinsip dasar hidraulika saat perencanaannya. Ada empat jenis pembangkit yang menggunakan
prinsip ini, yaitu:
i. Pembangkit listrik tenaga air konvensional yaitu pembangkit yang menggunakan
kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran air dan sungai.
ii. Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air ke kolam penampungan yaitu
pembangkitan
menggunakan
konsep
perputaran
kembali
air
yang
sama
denagn
mempergunakan pompa, yang dilakukan saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik
yang tidak begitu berat.
iii. Pembangkit listrik tenaga air pasang surut yaitu gerak naik dan turun air laut
menunjukkan adanya sumber tenaga yang tidak terbatas. Gambaran siklus air pasang adalah
perbedaan naiknya permukaan air pada waktu air pasang dan pada waktu air surut. Air pada
waktu pasang berada pada tingkatan yang tinggi dan dapat disalurkan ke dalam kolam untuk
disimpan pada tingkatan tinggi tersebut. Air akan dialirkan kelaut pada waktu surut melalui
turbin-turbin.
iv. Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan yaitu dengan mengalihkan sebuah
sumber air yang besar seperti air laut yang masuk ke sebuah penurunan topografis yang
alamiah, yang didistribusikan dalam pengoperasian ketinggian tekanan air untuk
membangkitkan tenaga listrik.
c. Berdasarkan Sistem Pengoperasian
Pengoperasian 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 Topografi
Instalasi pembangkit dapat berlokasi didaerah pegunungan atau dataran. Pembangkit di
pegunungan biasanya bangunan utamanya berupa bendungan dan di daerah dataran berupa
tanggul.
5
f. Berdasarkan Kapasitas PLTA
Menurut Mesonyi:
i. Pembangkit listrik yang paling kecil sampai dengan
: 100 kW
ii. Kapasitas PLTA yang terendah sampai dengan
: 1000 kW
iii. Kapasitas menengah PLTA sampai dengan
: 10000 kW
iv. Kapasitas tertinggi diatas
: 10000 kW
g. Berdasarkan ketinggian tekanan air
i. PLTA dengan tekanan air rendah kurang dari
:dibawah 15 m
ii. PLTA dengan tekan air menengah berkisar
:15 m – 70 m
iii. PLTA dengan tekanan air tinggi berkisar
:71 m – 250 m
iv. PLTA dengaan tekanan air yang sangat tinggi
:diatas 250 m
h. Berdasarkan bangunan/konstruksi utama
Berdasarkan bangunan / konstruksi utama dibagi atas:
Pembangkit listrik pada aliran sungai, pemiliahn lokasi harus menjamin bahwa
pengalirannya tetap normal dan tidak mengganggu bahan-bahn konstruksi pembangkit listrik.
Dengan demikian pembangkit listrik walaupun mempunyai kolam cadangan untuk
penyimpanan air yang besar, juga mempunyai sebuah saluran pengatur jalannya air dari kolam
penyimpanan itu.
Pembangkit listrik dengan bendungan yang terletak di lembah, maka bendungan itu
merupakan lokasi utama dalam menciptakan sebauh kolam penampung cadangan air, dan
konstruksi bangunan terletak pada sisi tanggul.
Pembangkit listrik tenaga air dengan pengalihan terusan, aliran air yang dialirkan
melalui sebauh terusan ke konstruksi bangunan yang lokasinya cukup jauh dari kolam
penyimpanan. Air dari lokasi bangunan dikeringkan ke dalam sungai semula denagn suatu
pengalihan aliran air. Pembangkt listrik tenaga air dengan pengalihan ketinggian, tekanan air
dialirkan melalui sebuah sitem terowongan dan terusan yang menuju kolam cadangan diatas,
atau aliran lain melalui lokasi bangunan ini.
4. BAGIAN DAN FUNGSI
6
Komponen – 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.
4.1. Turbin
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan
memukul sudu – sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan
ke generator.
Turbin merupakan peralatan yang tersusun dan terdiri dari beberapa peralatan suplai air
masuk turbin, diantaranya sudu (runner), pipa pesat (penstock), rumah turbin (spiral chasing),
katup utama (inlet valve), pipa lepas (draft tube), alat pengaman, poros, bantalan (bearing),
dan distributor listrik. Menurut momentum air turbin dibedakan menjadi dua kelompok yaitu
turbin reaksi dan turbin impuls. Turbin reaksi bekerja karena adanya tekanan air, sedangkan
turbin impuls bekerja karena kecepatan air yang menghantam sudu.
Prinsip Kerja Turbin Reaksi yaitu Sudu-sudu (runner) pada turbin francis dan propeller
berfungsi sebagai sudu-sudu jalan, posisi sudunya tetap (tidak bisa digerakkan). Sedangkan
sudu-sudu pada turbin kaplan berfungsi sebagai sudu-sudu jalan, posisi sudunya bisa
digerakkan (pada sumbunya) yang diatur oleh servomotor dengan cara manual atau otomatis
sesuai dengan pembukaan sudu atur. Proses penurunan tekanan air terjadi baik pada sudu-sudu
atur maupun pada sudu-sudu jalan (runner blade). Prinsip Terja Turbin Pelton berbeda dengan
turbin rekasi Sudu-sudu yang berbentuk mangkok berfungsi sebagai sudu-sudu jalan,
posisinya tetap (tidak bisa digerakkan).
Dalam hal ini proses penurunan tekanan air terutama terjadi didalam sudu-sudu aturnya
saja (nosel) dan sedikit sekali (dapat diabaikan) terjadi pada sudu-sudu jalan (mangkokmangkok runner).Air yang digunakan untuk membangkitkan listrik bisa berasal dari
bendungan yang dibangun diatas gunung yang tinggi, atau dari aliran sungai bawah tanah.
Karena sumber air yang bervariasi, maka turbin air didesain sesuai dengan karakteristik dan
jumlah aliran airnya. Berikut ini merupakan berbagai jenis turbin yang biasa digunakan untuk
PLTA.
4.2. 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.
7
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi
mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari 18
buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9
pasang kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage
Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin, sehingga
jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Magnet yang berputar memproduksi
tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati “coil” yang terletak di stator. Lalu
tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik. Agar generator bisa menghasilkan listrik, ada
tiga hal yang harus diperhatikan, yaitu:
4.2.1. Putaran
Putaran rotor dipengaruhi oleh frekuensi dan jumlah pasang kutub pada rotor, sesuai
dengan persamaan:
η = 60 . f / P
dimana:
η : putaran
f : frekuensi
P : jumlah pasang kutub
4.2.2. Kumparan
Banyak dan besarnya jumlah kumparan pada stator mempengaruhi besarnya daya
listrik yang bisa dihasilkan oleh pembangkit.
4.2.3. Magnet
Magnet yang ada pada generator bukan magnet permanen, melainkan dihasilkan
dari besi yang dililit kawat. Jika lilitan tersebut dialiri arus eksitasi dari AVR maka akan
timbul magnet dari rotor.
Sehingga didapat persamaan:
E=B.V.L
Dimana:
E : Gaya elektromagnet
B : Kuat medan magnet
V : Kecepatan putar
L : Panjang penghantar
Dari ketiga hal tersebut, yang bernilai tetap adalah putaran rotor dan kumparan,
sehingga agar beban yang dihasilkan sesuai, maka yang bisa diatur adalah sifat
kemagnetannya, yaitu dengan mengatur jumlah arus yang masuk. Makin besar arus yang
masuk, makin besar pula nilai kemagnetannya, sedangkan makin kecil arus yang masuk,
makin kecil pula nilai kemagnetannya.
Menurut jenis penempatan thrust bearingnya, generator dibedakan menjadi empat,
yaitu:
8
1. Jenis biasa thrust bearing diletakkan diatas generator dengan dua guide bearing.
2. Jenis Payung (Umbrella Generator) thrust bearing dan satu guide bearing
diletakkan dibawah rotor.
3. Jenis setengah payung (Semi Umbrella Generator) kombinasi guide dan thrust
bearing diletakkan dibawah rotor dan second guide bearing diletakkan diatas rotor.
4. Jenis Penunjang Bawah thrust bearing diletakkan dibawah coupling. Generator
yang digunakan di Saguling adalah jenis Setengah Payung.
4.3 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.
4.4 Bendungan
Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi
waduk, danau, atau tempat rekreasi. Bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke
sebuah Pusat Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air
untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan. Jenis
bendungan antara lain:
4.4.1. Bendungan Beton
- Bendungan Gravitasi
- Bendungan Busur
- Bendungan Rongga
4.4.2. Bendungan Urugan
- Bendungan Urugan Batu
- Bendungan Tanah
4.4.3. Bendungan Kerangka Baja
4.4.4. Bendungan Kayu
5. TINJAUAN ASPEK
Tinjauan aspek yang terdapat pada komponen PLTA diantaranya adalah:
5.1 Bangunan Sipil
Fasilitas untuk bangunan sipil terdiri dari:
a. Bendung (weir)
9
Bendung berfungsi untuk menaikkan/mengontrol tinggi air dalam sungai secara
signifikan sehingga memiliki jumlah air yang cukup untuk dialihkan ke dalam intake
pembangkit mini hidro.
b. Bangunan penyadap air (intake)
Tujuan dari bangunan penyadap air (intake) adalah untuk memisahkan air dari sungai
atau kolam untuk dialirkan ke dalam saluran pembawa, penstock, serta ke bak penampungan.
c. Saluran pembawa (head Race)
Saluran pembawa (head race) mengikuti kontur permukaan bukit untuk menjaga
energi dari aliran air yang disalurkan.
d. Penyaring (trashrack) dan Bak penenang (forebay)
Trashrack digunakan untuk menyaring muatan sampah dan sedimen yang masuk,
umunya penyaring direncanakan dengan menggunakan jeruji besi. Sedangkan fungsi dari bak
penenang adalah sebagai penyaring terakhir seperti settling basin untuk menyaring bendabenda yang masih tersisa dalam aliran air, dan merupakan tempat permulaan pipa pesat
(penstock) yang mengendalikan aliran menjadi minimum sebagai antisipasi aliran yang cepat
pada turbin tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan arus baik
pada saluran.
e. Saluran Pelimpas (spill way canal)
Spillway adalah sebuah lubang besar di dam (bendungan) yang sebenarnya adalah
sebuah metode untuk mengendalikan pelepasan air untuk mengalir dari bendungan atau
tanggul ke daerah hilir.
f. Pipa pesat (penstock)
Pipa pesat (penstock) berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong
turbin.
g. Rumah Pembangkit (power house)
Rumah pembangkit merupakan tempat peralatan di mana terdapat komponen elektrikal
dan mekanik terpasang. Pada bangunan ini komponen yang ada di dalamnya adalah turbin,
generator dan peralatan control.
h. Saluran pengeluaran (tail race)
Saluran pengeluaran (tail race) berfungsi untuk mengalirkan air dari rumah
pembangkit (housepower) setelah digunakan untuk memutar turbin ke saluran asal. Konstruksi
10
yang digunakan harus memiliki kemiringan dan dimensinya karena nantinya dapat
berpengaruh pada besarnya debit yang dialirkan ke dalam saluran air.
5.2 Mekanikal
Untuk komponen-komponen mekanikalnya yang utama pada perencanaan pembangunan
PLTM ini terdiri dari:
a. Turbin
Pesawat yang digunakan untuk mengkonversi energi potensial menjadi mekanik berupa
putaran pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) disebut turbin. Putaran
poros turbin ini ditransmisikan ke generator untuk membangkitkan listrik.
b. Sistem Transmisi
Sistem Transmisi yang digunakan adalah menggunakan sabuk dan puli. Sistem transmisi
berfungsi untuk menaikkan putaran dari putaran turbin ke putaran generator. Bagian sistem
transmisi terdiri dari:
-
Puli
Puli adalah roda berbentuk lingkaran yang digunakan untuk menempatkan sabuk.Puli
sebanyak 2 buah yaitu puli penggerak di turbin dan puli yang digerakkan di generator.
-
Poros
Poros transmisi digunakan untuk menopang puli di antara bantalan.
-
Sabuk (belt)
Sabuk (belt) berfungsi sebagai pemindah daya dari turbin ke generator.
-
Bantalan
Bantalan pada sistem transmisi digunakan sebagai tempat berputarnya poros puli.
-
Kopling
Kopling berfungsi untuk menghubungkan daya dari poros turbin ke puli penggerak dan
dari poros puli ke poros generator yang digerakkan. Kopling juga digunakan untuk
memisahkan turbin dan generator dari sistem transmisi apabila akan dilakukan perbaikan.
5.3 Elektrikal
a. Generator
Generator adalah alat pengubah tenaga mekanik yang berupa putaran yang dihasilkan
turbin menjadi energi listrik.
11
b. Panel Kontrol
Panel Kontrol merupakan tempat peralatan untuk mengontrol dan memonitor listrik yang
dibangkitkan untuk memenuhi standard kualitas listrik yang berlaku.
6. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
6.1 Kelebihan
Cukup murah karena menggunakan energi alam.
Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah
terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan
sedikit latihan.
Tidak menimbulkan pencemaran.
Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.
Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan
sehingga ketersediaan air terjamin.
6.2 Kekurangan
Konsumen pengguna listrik dalam jumlah besar dan terlalu jauh dari
pusat Pembangkit membutuhkan sarana jaringan tower transmisi
tegangan tinggi yang panjang juga memerlukan sarana traffo peningkat
tengangan yang banyak.
Dari
sisi
keamanan
maupun
keselamatan
terhadap
sanara
dan
perlengkapan tranmisi harus mendapat perhatian khusus.
Bila kita mengalami musim kemarau panjang PLTA yang mengunakan
tenaga air dari danau alam dan danau buatan maka cadanagan air akan
sangat berkurang dan berdampak pada penurunan kuantitas produksi
daya listrik yang disalurkan ke konsuman. Maka hal ini yang dirugikan
adalah konsuman baik rumah tangga maupun pihak industri.
Sumber Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang menggunakan air
terjun tidak selalu berada dilokasi yang dikehendaki, selain debit airnya
kecil juga berada jauh dari kota sehingga membutuhkan biaya yang
sangat besar.
12
7. PARAMETER YANG MEMPENGARUHI PENGOPERASIAN PLTA
a. 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.
b. 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.
Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang mempengaruhi operasi PLTA, disebabkan oleh :
- Keberadaan Air
Untuk dapat mengoptimalkan pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan
maupun musim kemarau panjang, 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
13
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. Data hasil pengukuran yang diperoleh pada stasiun pengukuran,
ditransmisikan melalui media komunikasi yang digunakan ke pusat kontrol operasi PLTA
untuk diproses sesuai fungsinya dalam sistem kontrol tersebut.
Pada perhitungan keberadaan air tersebut, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan
antara lain:
- Aliran permukaan ( surface flow)
Aliran permukaan dan aliran dasar dipengaruhi intensitas curah hujan dan lama turunnya
hujan. Semakin tinggi intensitas curah hujan dan semakin lama waktu turunnya hujan,
semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar sungai. Tinggi permukaan dipengaruhi aliran
permukaan dan aliran dasar. Semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar, semakin tinggi
muka air yang terjadi, sehingga semakin besar volume air yang mengalir ke dalam waduk /
dam.
- Aliran dasar ( Base flow)
- Tinggi muka air
- Kehilangan air karena keadaan lingkungan
Parameter kehilangan air yang disebabkan keadaan lingkungan, dipengaruhi antara lain:
Suhu udara semakin tinggi suhu udara, semakin besar kehilangan air.
Kelembaban semakin kecil kelembaban (humidity), semakin besar kehilangan air.
Kecepatan angin semakin cepat kecepatan angin berhembus, semakin besar kehilangan
air.
Penyinaran matahari semakin panas dan semakin lama penyinaran matahari, semakin
besar kehilangan air.
-
Keadaan DAS
Parameter keadaan DAS dipengaruhi beberapa parameter, antara lain :
Vagitasi semakin rapat tumbuhnya tumbuh-tumbuhan (pohon) dalam DAS, semakin
besar aliran dasar sungai.
Penduduk semakin padat / ramai penduduk yang bermukim dalam DAS, semakin besar
kehilangan air.
14
Industri semakin banyak industri yang beroperasi dalam DAS, semakin besar
kehilangan air
8. PENELITIAN
8.1 Tujuan
Sebagai tujuan dari penelitian ini adalah untuk membantu mengadakan sumber energi
listrik dalam sekala kecil dengan memanfaatkan aliran air kali / pangkung sebagai penggerak
turbin pemutar generator. Dengan adanya sumber energi listrik yang murah dapat membantu
masyarakat dusun gambuk berswasembada dalam energi listrik dalam kapasistas kecil.
8.2 Prosedur
Penelitian awal yang sudah dilakukan adalah survey yang dilakukan pada awal bulan
Februari 2010 didaerah lain yang memiliki potensi PLTA. Pembangunan mikro hidro yang ada
di kawasan Green School, Petang Kabupaten badung. Dengan sumber data yang ada
dilapangan memungkinkan untuk membuat perencanaan yang mengikuti pola yang sudah ada.
8.2.1. Sistematika Penelitian.
Sistematika penelitian ini direncanakan untuk dapat dilakukan secara bertahap dengan
sistematikan sebagai berikut :
1. Survey lapangan
2. Dilanjutkan dengan analisa kelayakan
3. Diteruskan dengan rancangan disain
4. Dilakukan analisa perhitungan secara teoritis dengan memanfaatkan data-data
lapangan sebagai parameter.
5. Implementasi berdasarkan rancangan yang sudah dianalisis secara teoritis.
6. Setelah itu baru tahapan uji coba.
7. Dilakukan audit data yang didapat dari hasil ujicoba.
8. Dilakukan perbaikan desain sebagai tahapan penyempurnaan dari desain yang
sebelumnya.
9. Penulisan Laporan
10. Desiminasi hasil Penelitian
8.3 Alat dan Bahan
15
Pembangkit listrik tenaga air, merupakan sumber energi yang paling murah, karena
merupakan transformasi energi dari energi kinetis berupa pergerakan aliran air menjadi energi
listrik dengan memanfaatkan generator yang diputar dengan kincir / turbin air. Untuk memutar
kincir /turbin air, diperlukan air dalam jumlah yang konstan sehingga putaran kincir yang
memutar generator juga konstan. Semakin besar jumlah air yang memutar kincir maka
semakin kuat energi kinetis yang dihasilkan, tentunya semakin besar energi yang kita
dapatkan. Memang dengan kodisi kali yang airnya relatif kecil, kita tidak mendapatkan energi
yang stabil sepanjang waktu, namun kita sesuaikan dengan kondisi dilapangan yang kita
perlukan dalam beberapa jam untuk penerangan dimalam hari, diluar itu air bisa kita stok
dalam bentuk bendungan kecil sesuai dengan kontur kali / pangkung yang ada, dengan
memanfaatkan level air terjun, bisa menghasilkan energi yang lebih tinggi walau dengan
volume air yang tidak begitu besar / terbatas. Dalam penerlitian ini yang diperlukan untuk
ujicoba adalah : (1). Kincir air
(2). Pipa Saluran Air (3). Puli-puli (4). Generator (5)
Saluran Transmisi sederhana.
8.3.1. Kincir air
Bagian ini digunakan untuk merubah energi air yang mengalir menjadi energi kinetis
dalam bentuk energi putaran, semakin besar air yang memutar kincir ini semakin besar
momen energi putar yang didapat. Tentunya disamping volume air juga tekanan air yang jatuh
mempercepat putaran kincir sehingga momen putaran akan makin besar, diharafkan mampu
memutar puli-puli yang dihubungkan dengan tali kipas (vent belt) untuk memutar generator.
16
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu
sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah
kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain
8.3.2. Pipa saluran air
Dikarenakan lokasi kali / pangkung yang merupakan kondisi alamiah dalam
memanfaatkan air terjun tidak bisa maksimal, akibat air yang terjun disela-sela batu dan
tebing tidak bisa kita manfaatkan maksimal, untuk itu harus digunakan pipa saluran air yang
ujungnya diarahkan tepat diatas turbin air. Makin besar pipa yang digunakan, volume air akan
makin besar dan kecuraman dari permukaan akan menambah daya dorong air yang lewat
ditengah pipa. Dengan memanfaatkan pipa saluran air ini akan memudahkan menempatkan
posisi kincir air dilokasi yang diinginkan dari segi keamanan disaat air kali / pangkung yang
besar / banjir yang membawa potongan pohon-pohon yang tumbang, yang dapat merusak
kincir.
8.3.3. Puli-puli
Perputran kincir yang lambat namun memiliki momen puntir yang besar maka untuk
mendapatkan putaran sesuai dengan rpm yang diminta oleh generator, mau tidak mau harus
menggunakan sistem puli-puli atau roda gigi yang mengalikan putaran dari kincir air menjadi
putaran yang sesuai dengan yang rpm generator. Namun dalam memilih puli-puli ini harus
dihitung pula kekuatan putaran air dari kincir dengan rpm dari generator saat dibebani.
8.3.4. Generator
Digunakan sebagai alat yang merubah energi putar mekanis menjadi energi listrik
melalui adanya medan magit yang diputar melalui rotor dan akan menimbulkan medan magnit
yang timbul disisi stator. Medan magnet yang terjadi distator dengan pola-pola tertentu akan
menimbulkan arus listrik yang mengalir dikumparan stator yang dialirkan melalui saluran
transmisi sebagai arus listrik. Semakin besar generator semakin besar energi listrik yang
didapat dan semakin besar energi kinetis yang diperlukan untuk memutarnya. Beban yang
terpasang merupakan beban listrik yang digunakan sebagai media penerangan.
8.3.5. Saluran Transmisi sederhana
Mengingat lokasi pembangkit yang ada didasar kali /pangkung, sedangkan rumah
tinggal yang tempatnya berjauhan maka diperlukan saluran transmisi untuk membawa energi
listrik yang dihasilkan oleh generator ke rumah dengan kabel. Semakin jauh kabel yang
17
dibentangkan maka tegangan yang didapat akan semakin berkurang hal ini disebabkan oleh
rugi-rugi yang ditimbulkan dari saluran transmisi. Mengingat ini merupakan pembangkit
sederhana jarak antara pembangkit dangan rumah penduduk tidak lebih dari 300 meter. Maka
dalam penelitian ini, energi yang disalurkan kedalam saluran transmisi adalah tengan rendah
yaitu 220 V AC. Dalam hal ini tidak menggunakan transformator step up untuk mengurangi
rugi-rugi yang terjadi disaluran transmisi.
8.4 Kesimpulan
Setelah dilakukan tahapan penelitian mulai dari kegiatan survey, perencanaan awal,
desain konstruksi dan pembuatan turbin di bengkel konstruksi memasang dilokasi dan ujiciba
dilapangan maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Dengan menggunakan pipa pesat
ukuran 4 inch dengan ketinggian 15 meter mampu memutar kincir dengan kecepatan 20-25
Rpm dengan beban generator 900 VA. 2. Saluran air yang sebagai input dipipa pesat harus
mampu menampung air yang cukup, saat air mulai dialirkan melalui pipa minimal 4 kali
volume air yang mengalir dalam pipa untuk mendapatkan aliran air yang stabil, sehingga
putaran kincir normal. 3. Dengan putaran kincir rata-rata 20 Rpm sudah mampu menghasilkan
putaran di pulli generator kurang lebih 1300 Rpm dari 1500 Rpm yang normalnya untuk
mendapatkan tengan 220 V. 4. Turbin yang penuh dengan air menjadikan kendala dengan tali
kipas yang basah maka timbul slip, sehingga rugi-rugi terjadi pada tali kipas, menjadikan
putaran pada pulli generator tidak normal pada 1500 Rpm.
18
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.
Mukmin, W. Atmopawiro, Dr. Ir. Invetasi. Pembangkit Listrik Tenaga Air PLTA Skala
Kecil, Miini dan Mikro Hidro. Institut Teknologi Bandung: PT. Ganesha ITB.
Indyah, Nurdyastuti. Analisis Potensi Sumber Daya Energi, Perencanaan Energi Provinsi
Gorontalo 2000 – 2015.
Perumusan Hasil Diskusi Interaktif Dalam Rangka Ulang Tahun Ke – 9 Masyarakat Energi
Terbarukan (METI) Tema: ”Peranan Energi Terbarukan Untuk Pembangkit Energi Listrik
Dan Transportasi” Hotel Bumikarsa, Jakarta - 19 Mei 2008.
Agus Sugiyono, Penanggulangan Pemanasan Global Di Sektor Pengguna Energi, Jurusan
Teknik Fisika, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada “Pengembangan Energi Terbarukan
Studi Kasus Di Yogyakarta” Yogyakarta 2006.
Lie Jasa, Putu Ardana, I Nyoman Setiawan, Laporan Penelitian Strategis Nasional
Universitas
Udayana
Desember
2010
“Usaha
Mengatasi
Memanfaatkan Aliran Pangkung Sebagai Sumber Pembangkit
Krisis
Energi
Dengan
Listrik Alternatif Bagi
Masyarakat Dusun Gambuk –PupuanTabanan” Universitas Udayana Bali, 2010.
http://tumoutou.net/3_sem1_012/b_nababan.htm
http://rafflesia.wwf.or.id/library/admin/attachment/clips/2006-08-02-006-00C4-001-040904.pdf
http://berita-iptek.blogspot.com/2008/04/pembangkit-listrik-tenaga-air.html
http://anekasurya.indonetwork.co.id/profile/aneka-surya-com-perakitan-penjualan-danpenyedia-pembangkit.html
http://www.surya.co.id/web/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=52156
http://www.fab.utm.my/download/ConferenceSemiar/ICCI2006S2PP14.pdf
http://syahmuhammadnoor.blogspot.co.id/2013/10/makalah-pembangkit-listrik-tenagaair.html
19