Makalah Teknik Tenaga Listrik dan Pengge
Makalah Teknik Tenaga Listrik dan Penggerak Mula :
Pembangkit Listrik Tenaga Air
NAMA
: ANGGA RISKY ANUGRAH
NIM
: 140150124
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MALIKUSSALEH
BUKIT INDAH
2016/2017
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Air memiliki manfaat yang sangat besar bagi kehidupan manusia. Tidak ada satupun
yang meragukan itu. Terbukti pada saat masyarakat mengeluh ketika air di saluran air tidak
keluar. Manfaat air sangat dirasakan betul sebagai penyelamat” kehidupan. Salah satu
pemanfaatan air yang cukup cerdas adalah dibentuknya pembangkit listrik tenaga air.
Manfaat air yang cukup besar dan berpengaruh terhadap kehidupan manusia secara
keseluruhan ini harusnya diimbangi dengan kesadaran menjaga sumber air yang ada di bumi.
Membuang-buang air untuk sesuatu hal yang tidak perlu bukan pekerjaan yang mulia.
Pemanfaatan air untuk digunakan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air akan jauh lebih
berguna bagi kehidupan.
Air dan listrik menjadi dua kebutuhan yang tidak bisa digantikan oleh apapun.
Kegiatan sehari-hari akan sangat terganggu ketika pasokanair dan listrik terganggu. Oleh
karena itu, upaya untuk menjaga agar dua hal tersebut tidak terjadi pun dilakukan. Jika
membicarakan Pembangkit Listrik Tenaga Air, maka yang dibicarakan di sini adalah upaya
untuk tetap menjaga agar pasokan listrik tetap ada.
1.2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas pada makalah ini adalah :
Apa yang dimaksud dengan pembangkit listrik tenaga air?
Bagaimana konsep kerja pembangkit listrik tenaga air?
Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga air?
Apa saja komponen-komponen dasar pada pembangkit listrik tenaga air?
Bagaimana prinsip PLTA dan konversi energinya?
Bagaimana perkembangan dan potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)?
Apa kelebihan dan kekurangan pembangkit listrik tenaga air?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembahasan makalah ini yaitu:
Mengetahui pengertian dari pembangkit listrik tenaga air.
Mengetahui konsep kerja pembangkit listrik tenaga air?
Mengetahui cara kerja pembangkit listrik tenaga air?
Mengetahui komponen-komponen dasar pada pembangkit listrik tenaga air.
Mengetahui prinsip PLTA dan konversi energinya?
Mengetahui perkembangan dan potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Mengetahui kelebihan dan kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
1.4
1.
2.
Manfaat
Adapun manfaat dari pembuatan makalah ini yaitu :
Mengetahui mengenai pembangkit listrik tenaga air.
Memenuhi tugas mata kuliah Teknik Tenaga Listrik dan Penggerak Motor (TTL & PM).
BAB II
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
2.1
Apa Itu Pembangkit Listrik Tenaga Air?
Pertanyaan tersebut pasti terlintas di benak sebagian masyarakat. Apa sih sebenarnya
Pembangkit Listrik Tenaga Air? Mengapa air dihubungkan dengan listrik atau mengapa listrik
dihubungkan dengan air? Bukan kah keduanya saling bersinggungan? Bukankah jika ada air,
aliran listrik justru sangat berbahaya?
Secara awam, itu memang benar. Ketika ada air menggenang kemudian di sekitarnya
ada aliran listrik, hal tersebut akan sangat berbahaya. Bisa mengancam nyawa siapapun yang
menyentuh air tersebut. Akan tetapi, ketika membicarakan Pembangkit Listrik Tenaga Air,
penjelasan tentang air dan listrik tentu tidak akan sesederhana itu.
Membicarakan air dan listrik dalam bahasan Pembangkit Listrik Tenaga Air
memerlukan penjelasan yang lebih ilmiah. Sebuah penjelasan yang nantinya mengacu pada
keilmuan. Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah upaya membangkitkan daya listrik melalui
tenaga yang dimiliki oleh air. Sederhananya, kemunculan listrik dipancing menggunakan air.
Tentu saja dengan ilmu penerapan yang tidak sembarangan.
Tenaga air yang digunakan dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah tenaga
kinetik serta energi potensial yang dimiliki oleh air. Meskipun tergolong tenang, air ternyata
memiliki tenagayang cukup besar. Air bahkan bisa digunakan untuk membangkitkan energi
listrik. Energy listrik yang berhasil dibangkitkan oleh tenaga air tersebut dikenal dengan
istilah hidroelektrik.
Untuk mengakomodasi tenaga air yang besar tersebut, beberapa peralatan dan sistem
pun diterapkan. Peralatan yang umum digunakan dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga
Air tersebut adalah turbin. Turbin lah yang nantinya akan dikenai tenaga besar dari air
sehingga mampu membangkitkan listrik.
Turbin yang berguna dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air ini merupakan
sebuah mesin. Mesin ini mendapatkan energidari aliranfluida. Aliran fluida tersebut bisa
untuk menggerakkan baling-baling yang ada di dalam mesin turbin. Baling-baling itulah yang
berperan untuk menggerakkan rotor. Jadi, singkatnya Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah
memanfaatkan kekuatan air untuk membangkitkan sumber energi listrik.
Meskipun pada umumnya sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air menggunakan turbin
sebagai sarananya, tetapi ada juga Pembangkit Listrik Tenaga Air yang hanya memanfaatkan
kekuatan yang dimiliki oleh ombak. Hal itu menyebabkan pembangunan bendunganatau
waduk sama sekali tidak diperlukan.
Di Indonesia, Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah salah satu upaya yang dilakukan
untuk memenuhi seluruh kebutuhan pasokan listrik bagi masyarakat Indonesia. Upaya ini
cukup cerdas untuk menyiasati keberadaan bahan bakar batu bara sebagai salah satu bahan
utama dalam membangkitkan tenaga listrik.
Banyaknya persediaan air yang dimiliki oleh Negara Indonesia menjadi salah satu
alasan yang paling mendasar mengapa sistem pembangkitan listrik melalui tenaga air ini
didirikan. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika Indonesia pada akhirnya memiliki
beberapa waduk serta bendungan. Hal itu karena waduk serta bendungan adalah rangkaian
sistem dari Pembangkit Listrik Tenaga Air. Dengan upaya menciptakan Pembangkit Listrik
Tenaga Air ini, kebutuhan masyarakat Indonesia terhadap listrik diharapkan mampu
terpenuhi.
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air ini bukan satu-satunya sistem pembangkit
listrik yang dikenali dan digunakan oleh seluruh masyarakat. Ada sistem Pembangkit Listrik
Tenaga Uap, sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, dan
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel.
2.2
Konsep Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air
Sudah dijelaskan di atas bahwa Pembangkit Listrik Tenaga Air menggunakan tenaga
yang dimiliki oleh air untuk dapat beroperasi. Jadi, konsep kerja dari sistem Pembangkit
Listrik Tenaga Air ini kurang lebih adalah seperti itu. Bagaimana caranya mengubah energi
besar yang dimiliki oleh air agar berfungsi untuk “memancing” hadirnya energi listrik atau
arus listrik.
Baling-baling pada turbin, seperti yang telah dijelaskan di atas adalah elemen yang
nantinya akan berputar dan menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan oleh pergerakan
baling-baling turbin berupa energi panas. Energi panas itulah yang kemudian diproses
sehingga menjadi energi listrik yang manfaatnya dapat kita rasakan sehari-hari.
Itu artinya, pergerakan baling-baling turbin dipengaruhi oleh jumlah air yang ada di
waduk atau bendungan. Semakin banyak jumlah air yang terdapat di waduk atau bendungan
tersebut, maka energi panas yang dihasilkannya pun otomatis akan semakin besar.
Sebaliknya, semakin kecil debit air, maka kekuatan baling-baling berputar pun akan semakin
kecil.
2.3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air / PLTA
PLTA merupakan salah satu tipe pembangkit yang ramah lingkungan, karena
menggunakan air sebagai energi primernya. Energi primer air dengan ketinggian tertentu
digunakan untuk menggerakkan turbin yang dikopel dengan generator.
PLTA memiliki komponen sebagai berikut:
Waduk
= tempat menampung air sungai
Main Gate
= pintu air utama
Bendungan
= penahan laju sungai
Penstock
= pipa yang nyalurin air dari waduk ke pembangkit
Katup Utama
= katup buka/tutup
Turbin
= yang digerakan sama air
Generator
= pengubah energi mekanik jadi energi listrik
Draftube
= penampung air sebelum dibuang
Tailrace
= pembuangan air
Transformator = pengubah listrik
Switchyard
= pengatur listrik
Kabel Transmisi
= distributor listrik
Spillways
= air waduk yang lebih keluar lewat sinis
Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan pusat pembangkit tanaga listrik yang
mengubah energi potensial air ( energi gravitasi air ) menjadi energi listrik. Mesin penggerak
yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis
poros yang akan memutar rotor pada generator untuk menghasilkan energi listrik.
Air sebagai bahan baku PLTA dapat diperoleh dapat diperoleh dengan berbagai cara
misalnya, dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara
ditampung dahulu ( bersama – sama air hujan ) dengan menggunakan kolam tando atau
waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin.
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).
Air dari sungai atau lebih ditampung disuatu tempat untuk mendapat ketinggian
tertentu dengan jalan dibendung. Air dari waduk tersebut dialirkan melalui saluran terbuka
melalui pintu air ke saluran tertutup yang selanjutnya melalui pipa pesat menggerakan turbin
untuk membangkitkan tenaga listrik.
Pembangkit listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari
dam ke turbin setelah itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan
pumped-storage plant .
Pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu:
1. Waduk Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan
langsung ke turbin untuk menghasilkan listrik.
2. Waduk cadangan (lower reservoir). Air yang keluar dari turbin ditampung di lower
reservoir sebelum dibuang disungai.
Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper reservoir sehingga
cadangan air pada Waduk utama tetap stabil.
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 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.
Jenis PLTA bermacam-macam, mulai yang berbentuk “mikro-hidro” dengan
kemampuan mensupalai untuk beberapa rumah saja sampai berbentuk raksasa seperti
Bendungan Karangkates yang menyediakan listrik untuk berjuta-juta orang-orang. Photo
dibawah ini menunjukkan PLTA di Sungai Wisconsin, merupakan jenis PLTA menengah yang
mampu mensuplai listrik untuk 8.000 orang.
Komponen PLTA dan Cara kerjanya :
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 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.
4. Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan
pusat industri.
5.
2.4
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 PLTMH mulai
dioperasikan. Diameter pipa udara ± ½ inch.
Komponen-komponen Dasar PLTA
Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.
A. Waduk/Bendungan
Bendungan, berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin
memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Dengan menaikkan permukaan air sungai
untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir.
contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar
2,6 miliar kubik. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk
menyimpan energi.
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:
1.
Bendungan Beton
a.
Bendungan Gravitasi
b.
Bendungan Busur
c.
Bendungan Rongga
2.
Bendungan Urugan
a.
Bendungan Urugan Batu
b.
Bendungan Tanah
3.
Bendungan Kerangka Baja
4.
Bendungan Kayu
B. Turbin
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan
memukul susu – sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan
ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dll.
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 kinetik
yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik.
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 sudusudu 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 (mangkok-mangkok 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.
C. Generator
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.
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.
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:
1.
Putaran
Putaran rotor dipengaruhi oleh frekuensi dan jumlah pasang kutub pada rotor, sesuai
dengan persamaan:
n = 60 . f / P
dimana:
n
f
P
: putaran
: frekuensi
: jumlah pasang kutub
Jumlah kutub pada rotor di PLTA Saguling sebanyak 9 pasang, dengan frekuensi
system sebesar 50 Hertz, maka didapat nilai putaran rotor sebesar 333 rpm.
2.
Kumparan
Banyak dan besarnya jumlah kumparan pada stator mempengaruhi besarnya daya listrik
yang bisa dihasilkan oleh pembangkit
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
a)
b)
c)
d)
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:
Jenis biasa - thrust bearing diletakkan diatas generator dengan dua guide bearing.
Jenis Payung (Umbrella Generator) - thrust bearing dan satu guide bearing diletakkan
dibawah rotor.
Jenis setengah payung (Semi Umbrella Generator) – kombinasi guide dan thrust bearing
diletakkan dibawah rotor dan second guide bearing diletakkan diatas rotor.
Jenis Penunjang Bawah – thrust bearing diletakkan dibawah coupling.
D. Transmisi
Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau
industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down.
2.5
Prinsip PLTA dan Konversi Energi
Pada prinsipnya PLTA mengolah energi potensial air diubah menjadi energi kinetis
dengan adanya head, lalu energi kinetis ini berubah menjadi energi mekanis dengan adanya
aliran air yang menggerakkan turbin, lalu energi mekanis ini berubah menjadi energi listrik
melalui perputaran rotor pada generator. Jumlah energi listrik yang bisa dibangkitkan dengan
sumber daya air tergantung pada dua hal, yaitu jarak tinggi air (head) dan berapa besar
jumlah air yang mengalir (debit).
Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan
perubahan energi, yaitu:
1.
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)
g
: gravitasi (9.8 kg/m2)
h
: head (m)
2.
Energi Kinetis
Energi kinetis yaitu energi yang dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga timbul
air dengan kecepatan tertentu, yang dirumuskan
Ek = 0,5 m . v . v
Dimana:
Ek
: Energi kinetis
m
: massa (kg)
v
: kecepatan (m/s)
3.
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
dirumuskan:
Em = T . Ɵ . t
Dimana:
Em
: Energi mekanis
T
: torsi
Ɵ
: sudut putar
t
: waktu (s)
4.
Energi Listrik
Ketika turbin berputar maka rotor juga berputar sehingga menghasilkan energi listrik
sesuai persamaan:
El = V . I . t
Dimana:
El
V
I
t
: Energi Listrik
: tegangan (Volt)
: Arus (Ampere)
: waktu (s)
2.6
Perkembangan dan Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
PLTA telah berkontribusi banyak bagi pembangunan kesejahteraan manusia sejak
beberapa puluh abad yang lalu. Yunani tercatat sebagai negara pertama yang memanfaatkan
tenaga air untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya. Pada akhir tahun 1999, tenaga air
yang sudah berhasil dimanfaatkan di dunia adalah sebesar 2650 TWh, atau sebesar 19 %
energi listrik yang terpasang di dunia.
Indonesia mempunyai potensi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sebesar 70.000
mega watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar 6 persen atau 3.529 MW atau 14,2 %
dari jumlah energi pembangkitan PT PLN.
2.7
Kelebihan dan Kekurangan PLTA
Ada beberapa keunggulan dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang dapat
dirangkum secara garis besar sebagai berikut :
1.
Respon pembangkit listrik yang cepat dalam menyesuaikan kebutuhan beban. Sehingga
pembangkit listrik ini sangat cocok digunakan sebagai pembangkit listrik tipe peak untuk
kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan.
2.
Kapasitas daya keluaran PLTA relatif besar dibandingkan dengan pembangkit energi
terbarukan lainnya dan teknologinya bisa dikuasai dengan baik oleh Indonesia.
3.
PLTA umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun.
4.
Bendungan yang digunakan biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain,
seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata.
5.
Bebas emisi karbon yang tentu saja merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan.
1.
2.
3.
4.
5.
Selain keunggulan yang telah disebutkan diatas, ada juga efek negatif pembangunan
PLTA/kerugiannya yaitu sebagai berikut:
Pada lingkungan, yaitu mengganggu keseimbangan ekosistem sungai/danau akibat
dibangunnya bendungan.
Biaya investasi paling mahal.
Pembangunan bendungan memakan waktu yang lama.
Memerlukan lahan yang luas.
Di samping itu terkadang, kerusakan pada bendungan dapat menyebabkan resiko kecelakaan
dan kerugian yang sangat besar
BAB III
PENUTUP
3.1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
3.2
Kesimpulan
Kesimpulan dari makalah ini adalah:
Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan pusat pembangkit tanaga listrik yang mengubah
energi potensial air ( energi gravitasi air ) menjadi energi listrik.
Konsep kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air menggunakan tenaga yang dimiliki oleh air
untuk dapat beroperasi.
Cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) 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).
Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.
Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan perubahan
energi
Indonesia mempunyai potensi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sebesar 70.000 mega
watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar 6 persen atau 3.529 MW atau 14,2 % dari
jumlah energi pembangkitan PT PLN.
PLTA memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri.
Saran
Saran yang dapat diberikan pada pembahasan ini adalah agar Indonesia dapat lebih
memanfaatkan energi air sehingga dapat menjadi sumber energi alternatif untuk pembangkit
listrik masa depan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim1.
2013. Pembangkit
Listrik
Tenaga
Air.
(http://teknik-listrikunbari.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-air.html, diakses 16 Mei 2013).
Anonim2. 2013. Pembangkit Listrik Tenaga Air. (http://www.anneahira.com/pembangkit-listriktenaga-air.htm, diakses 16 Mei 2013).
Anonim3. 2013. Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air. (http://4bri.blogspot.com/2012/11/carakerja-pembangkit-listrik-tenaga.html, diakses 16 Mei 2013).
Anonim4. 2011. Pembangkit Listrik Tenaga Air PLTA altenatif Energi Masa DepanIndonesia.
(http://indone5ia.wordpress.com/2011/05/13/pembangkit-listrik-tenaga-air-plta-alternatifenergi-masa-depan-indonesia/, diakses 16 Mei 2013).
Pembangkit Listrik Tenaga Air
NAMA
: ANGGA RISKY ANUGRAH
NIM
: 140150124
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MALIKUSSALEH
BUKIT INDAH
2016/2017
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Air memiliki manfaat yang sangat besar bagi kehidupan manusia. Tidak ada satupun
yang meragukan itu. Terbukti pada saat masyarakat mengeluh ketika air di saluran air tidak
keluar. Manfaat air sangat dirasakan betul sebagai penyelamat” kehidupan. Salah satu
pemanfaatan air yang cukup cerdas adalah dibentuknya pembangkit listrik tenaga air.
Manfaat air yang cukup besar dan berpengaruh terhadap kehidupan manusia secara
keseluruhan ini harusnya diimbangi dengan kesadaran menjaga sumber air yang ada di bumi.
Membuang-buang air untuk sesuatu hal yang tidak perlu bukan pekerjaan yang mulia.
Pemanfaatan air untuk digunakan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air akan jauh lebih
berguna bagi kehidupan.
Air dan listrik menjadi dua kebutuhan yang tidak bisa digantikan oleh apapun.
Kegiatan sehari-hari akan sangat terganggu ketika pasokanair dan listrik terganggu. Oleh
karena itu, upaya untuk menjaga agar dua hal tersebut tidak terjadi pun dilakukan. Jika
membicarakan Pembangkit Listrik Tenaga Air, maka yang dibicarakan di sini adalah upaya
untuk tetap menjaga agar pasokan listrik tetap ada.
1.2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas pada makalah ini adalah :
Apa yang dimaksud dengan pembangkit listrik tenaga air?
Bagaimana konsep kerja pembangkit listrik tenaga air?
Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga air?
Apa saja komponen-komponen dasar pada pembangkit listrik tenaga air?
Bagaimana prinsip PLTA dan konversi energinya?
Bagaimana perkembangan dan potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)?
Apa kelebihan dan kekurangan pembangkit listrik tenaga air?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembahasan makalah ini yaitu:
Mengetahui pengertian dari pembangkit listrik tenaga air.
Mengetahui konsep kerja pembangkit listrik tenaga air?
Mengetahui cara kerja pembangkit listrik tenaga air?
Mengetahui komponen-komponen dasar pada pembangkit listrik tenaga air.
Mengetahui prinsip PLTA dan konversi energinya?
Mengetahui perkembangan dan potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Mengetahui kelebihan dan kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
1.4
1.
2.
Manfaat
Adapun manfaat dari pembuatan makalah ini yaitu :
Mengetahui mengenai pembangkit listrik tenaga air.
Memenuhi tugas mata kuliah Teknik Tenaga Listrik dan Penggerak Motor (TTL & PM).
BAB II
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
2.1
Apa Itu Pembangkit Listrik Tenaga Air?
Pertanyaan tersebut pasti terlintas di benak sebagian masyarakat. Apa sih sebenarnya
Pembangkit Listrik Tenaga Air? Mengapa air dihubungkan dengan listrik atau mengapa listrik
dihubungkan dengan air? Bukan kah keduanya saling bersinggungan? Bukankah jika ada air,
aliran listrik justru sangat berbahaya?
Secara awam, itu memang benar. Ketika ada air menggenang kemudian di sekitarnya
ada aliran listrik, hal tersebut akan sangat berbahaya. Bisa mengancam nyawa siapapun yang
menyentuh air tersebut. Akan tetapi, ketika membicarakan Pembangkit Listrik Tenaga Air,
penjelasan tentang air dan listrik tentu tidak akan sesederhana itu.
Membicarakan air dan listrik dalam bahasan Pembangkit Listrik Tenaga Air
memerlukan penjelasan yang lebih ilmiah. Sebuah penjelasan yang nantinya mengacu pada
keilmuan. Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah upaya membangkitkan daya listrik melalui
tenaga yang dimiliki oleh air. Sederhananya, kemunculan listrik dipancing menggunakan air.
Tentu saja dengan ilmu penerapan yang tidak sembarangan.
Tenaga air yang digunakan dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah tenaga
kinetik serta energi potensial yang dimiliki oleh air. Meskipun tergolong tenang, air ternyata
memiliki tenagayang cukup besar. Air bahkan bisa digunakan untuk membangkitkan energi
listrik. Energy listrik yang berhasil dibangkitkan oleh tenaga air tersebut dikenal dengan
istilah hidroelektrik.
Untuk mengakomodasi tenaga air yang besar tersebut, beberapa peralatan dan sistem
pun diterapkan. Peralatan yang umum digunakan dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga
Air tersebut adalah turbin. Turbin lah yang nantinya akan dikenai tenaga besar dari air
sehingga mampu membangkitkan listrik.
Turbin yang berguna dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air ini merupakan
sebuah mesin. Mesin ini mendapatkan energidari aliranfluida. Aliran fluida tersebut bisa
untuk menggerakkan baling-baling yang ada di dalam mesin turbin. Baling-baling itulah yang
berperan untuk menggerakkan rotor. Jadi, singkatnya Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah
memanfaatkan kekuatan air untuk membangkitkan sumber energi listrik.
Meskipun pada umumnya sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air menggunakan turbin
sebagai sarananya, tetapi ada juga Pembangkit Listrik Tenaga Air yang hanya memanfaatkan
kekuatan yang dimiliki oleh ombak. Hal itu menyebabkan pembangunan bendunganatau
waduk sama sekali tidak diperlukan.
Di Indonesia, Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah salah satu upaya yang dilakukan
untuk memenuhi seluruh kebutuhan pasokan listrik bagi masyarakat Indonesia. Upaya ini
cukup cerdas untuk menyiasati keberadaan bahan bakar batu bara sebagai salah satu bahan
utama dalam membangkitkan tenaga listrik.
Banyaknya persediaan air yang dimiliki oleh Negara Indonesia menjadi salah satu
alasan yang paling mendasar mengapa sistem pembangkitan listrik melalui tenaga air ini
didirikan. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika Indonesia pada akhirnya memiliki
beberapa waduk serta bendungan. Hal itu karena waduk serta bendungan adalah rangkaian
sistem dari Pembangkit Listrik Tenaga Air. Dengan upaya menciptakan Pembangkit Listrik
Tenaga Air ini, kebutuhan masyarakat Indonesia terhadap listrik diharapkan mampu
terpenuhi.
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air ini bukan satu-satunya sistem pembangkit
listrik yang dikenali dan digunakan oleh seluruh masyarakat. Ada sistem Pembangkit Listrik
Tenaga Uap, sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, dan
Pembangkit Listrik Tenaga Diesel.
2.2
Konsep Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air
Sudah dijelaskan di atas bahwa Pembangkit Listrik Tenaga Air menggunakan tenaga
yang dimiliki oleh air untuk dapat beroperasi. Jadi, konsep kerja dari sistem Pembangkit
Listrik Tenaga Air ini kurang lebih adalah seperti itu. Bagaimana caranya mengubah energi
besar yang dimiliki oleh air agar berfungsi untuk “memancing” hadirnya energi listrik atau
arus listrik.
Baling-baling pada turbin, seperti yang telah dijelaskan di atas adalah elemen yang
nantinya akan berputar dan menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan oleh pergerakan
baling-baling turbin berupa energi panas. Energi panas itulah yang kemudian diproses
sehingga menjadi energi listrik yang manfaatnya dapat kita rasakan sehari-hari.
Itu artinya, pergerakan baling-baling turbin dipengaruhi oleh jumlah air yang ada di
waduk atau bendungan. Semakin banyak jumlah air yang terdapat di waduk atau bendungan
tersebut, maka energi panas yang dihasilkannya pun otomatis akan semakin besar.
Sebaliknya, semakin kecil debit air, maka kekuatan baling-baling berputar pun akan semakin
kecil.
2.3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air / PLTA
PLTA merupakan salah satu tipe pembangkit yang ramah lingkungan, karena
menggunakan air sebagai energi primernya. Energi primer air dengan ketinggian tertentu
digunakan untuk menggerakkan turbin yang dikopel dengan generator.
PLTA memiliki komponen sebagai berikut:
Waduk
= tempat menampung air sungai
Main Gate
= pintu air utama
Bendungan
= penahan laju sungai
Penstock
= pipa yang nyalurin air dari waduk ke pembangkit
Katup Utama
= katup buka/tutup
Turbin
= yang digerakan sama air
Generator
= pengubah energi mekanik jadi energi listrik
Draftube
= penampung air sebelum dibuang
Tailrace
= pembuangan air
Transformator = pengubah listrik
Switchyard
= pengatur listrik
Kabel Transmisi
= distributor listrik
Spillways
= air waduk yang lebih keluar lewat sinis
Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan pusat pembangkit tanaga listrik yang
mengubah energi potensial air ( energi gravitasi air ) menjadi energi listrik. Mesin penggerak
yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis
poros yang akan memutar rotor pada generator untuk menghasilkan energi listrik.
Air sebagai bahan baku PLTA dapat diperoleh dapat diperoleh dengan berbagai cara
misalnya, dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara
ditampung dahulu ( bersama – sama air hujan ) dengan menggunakan kolam tando atau
waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin.
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).
Air dari sungai atau lebih ditampung disuatu tempat untuk mendapat ketinggian
tertentu dengan jalan dibendung. Air dari waduk tersebut dialirkan melalui saluran terbuka
melalui pintu air ke saluran tertutup yang selanjutnya melalui pipa pesat menggerakan turbin
untuk membangkitkan tenaga listrik.
Pembangkit listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari
dam ke turbin setelah itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan
pumped-storage plant .
Pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu:
1. Waduk Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan
langsung ke turbin untuk menghasilkan listrik.
2. Waduk cadangan (lower reservoir). Air yang keluar dari turbin ditampung di lower
reservoir sebelum dibuang disungai.
Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper reservoir sehingga
cadangan air pada Waduk utama tetap stabil.
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 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.
Jenis PLTA bermacam-macam, mulai yang berbentuk “mikro-hidro” dengan
kemampuan mensupalai untuk beberapa rumah saja sampai berbentuk raksasa seperti
Bendungan Karangkates yang menyediakan listrik untuk berjuta-juta orang-orang. Photo
dibawah ini menunjukkan PLTA di Sungai Wisconsin, merupakan jenis PLTA menengah yang
mampu mensuplai listrik untuk 8.000 orang.
Komponen PLTA dan Cara kerjanya :
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 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.
4. Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan
pusat industri.
5.
2.4
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 PLTMH mulai
dioperasikan. Diameter pipa udara ± ½ inch.
Komponen-komponen Dasar PLTA
Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.
A. Waduk/Bendungan
Bendungan, berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin
memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Dengan menaikkan permukaan air sungai
untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir.
contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar
2,6 miliar kubik. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk
menyimpan energi.
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:
1.
Bendungan Beton
a.
Bendungan Gravitasi
b.
Bendungan Busur
c.
Bendungan Rongga
2.
Bendungan Urugan
a.
Bendungan Urugan Batu
b.
Bendungan Tanah
3.
Bendungan Kerangka Baja
4.
Bendungan Kayu
B. Turbin
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan
memukul susu – sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan
ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dll.
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 kinetik
yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik.
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 sudusudu 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 (mangkok-mangkok 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.
C. Generator
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.
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.
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:
1.
Putaran
Putaran rotor dipengaruhi oleh frekuensi dan jumlah pasang kutub pada rotor, sesuai
dengan persamaan:
n = 60 . f / P
dimana:
n
f
P
: putaran
: frekuensi
: jumlah pasang kutub
Jumlah kutub pada rotor di PLTA Saguling sebanyak 9 pasang, dengan frekuensi
system sebesar 50 Hertz, maka didapat nilai putaran rotor sebesar 333 rpm.
2.
Kumparan
Banyak dan besarnya jumlah kumparan pada stator mempengaruhi besarnya daya listrik
yang bisa dihasilkan oleh pembangkit
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
a)
b)
c)
d)
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:
Jenis biasa - thrust bearing diletakkan diatas generator dengan dua guide bearing.
Jenis Payung (Umbrella Generator) - thrust bearing dan satu guide bearing diletakkan
dibawah rotor.
Jenis setengah payung (Semi Umbrella Generator) – kombinasi guide dan thrust bearing
diletakkan dibawah rotor dan second guide bearing diletakkan diatas rotor.
Jenis Penunjang Bawah – thrust bearing diletakkan dibawah coupling.
D. Transmisi
Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau
industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down.
2.5
Prinsip PLTA dan Konversi Energi
Pada prinsipnya PLTA mengolah energi potensial air diubah menjadi energi kinetis
dengan adanya head, lalu energi kinetis ini berubah menjadi energi mekanis dengan adanya
aliran air yang menggerakkan turbin, lalu energi mekanis ini berubah menjadi energi listrik
melalui perputaran rotor pada generator. Jumlah energi listrik yang bisa dibangkitkan dengan
sumber daya air tergantung pada dua hal, yaitu jarak tinggi air (head) dan berapa besar
jumlah air yang mengalir (debit).
Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan
perubahan energi, yaitu:
1.
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)
g
: gravitasi (9.8 kg/m2)
h
: head (m)
2.
Energi Kinetis
Energi kinetis yaitu energi yang dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga timbul
air dengan kecepatan tertentu, yang dirumuskan
Ek = 0,5 m . v . v
Dimana:
Ek
: Energi kinetis
m
: massa (kg)
v
: kecepatan (m/s)
3.
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
dirumuskan:
Em = T . Ɵ . t
Dimana:
Em
: Energi mekanis
T
: torsi
Ɵ
: sudut putar
t
: waktu (s)
4.
Energi Listrik
Ketika turbin berputar maka rotor juga berputar sehingga menghasilkan energi listrik
sesuai persamaan:
El = V . I . t
Dimana:
El
V
I
t
: Energi Listrik
: tegangan (Volt)
: Arus (Ampere)
: waktu (s)
2.6
Perkembangan dan Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
PLTA telah berkontribusi banyak bagi pembangunan kesejahteraan manusia sejak
beberapa puluh abad yang lalu. Yunani tercatat sebagai negara pertama yang memanfaatkan
tenaga air untuk memenuhi kebutuhan energi listriknya. Pada akhir tahun 1999, tenaga air
yang sudah berhasil dimanfaatkan di dunia adalah sebesar 2650 TWh, atau sebesar 19 %
energi listrik yang terpasang di dunia.
Indonesia mempunyai potensi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sebesar 70.000
mega watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar 6 persen atau 3.529 MW atau 14,2 %
dari jumlah energi pembangkitan PT PLN.
2.7
Kelebihan dan Kekurangan PLTA
Ada beberapa keunggulan dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang dapat
dirangkum secara garis besar sebagai berikut :
1.
Respon pembangkit listrik yang cepat dalam menyesuaikan kebutuhan beban. Sehingga
pembangkit listrik ini sangat cocok digunakan sebagai pembangkit listrik tipe peak untuk
kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan.
2.
Kapasitas daya keluaran PLTA relatif besar dibandingkan dengan pembangkit energi
terbarukan lainnya dan teknologinya bisa dikuasai dengan baik oleh Indonesia.
3.
PLTA umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun.
4.
Bendungan yang digunakan biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain,
seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata.
5.
Bebas emisi karbon yang tentu saja merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan.
1.
2.
3.
4.
5.
Selain keunggulan yang telah disebutkan diatas, ada juga efek negatif pembangunan
PLTA/kerugiannya yaitu sebagai berikut:
Pada lingkungan, yaitu mengganggu keseimbangan ekosistem sungai/danau akibat
dibangunnya bendungan.
Biaya investasi paling mahal.
Pembangunan bendungan memakan waktu yang lama.
Memerlukan lahan yang luas.
Di samping itu terkadang, kerusakan pada bendungan dapat menyebabkan resiko kecelakaan
dan kerugian yang sangat besar
BAB III
PENUTUP
3.1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
3.2
Kesimpulan
Kesimpulan dari makalah ini adalah:
Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan pusat pembangkit tanaga listrik yang mengubah
energi potensial air ( energi gravitasi air ) menjadi energi listrik.
Konsep kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air menggunakan tenaga yang dimiliki oleh air
untuk dapat beroperasi.
Cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) 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).
Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.
Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari air, harus melalui beberapa tahapan perubahan
energi
Indonesia mempunyai potensi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sebesar 70.000 mega
watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar 6 persen atau 3.529 MW atau 14,2 % dari
jumlah energi pembangkitan PT PLN.
PLTA memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri.
Saran
Saran yang dapat diberikan pada pembahasan ini adalah agar Indonesia dapat lebih
memanfaatkan energi air sehingga dapat menjadi sumber energi alternatif untuk pembangkit
listrik masa depan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim1.
2013. Pembangkit
Listrik
Tenaga
Air.
(http://teknik-listrikunbari.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-air.html, diakses 16 Mei 2013).
Anonim2. 2013. Pembangkit Listrik Tenaga Air. (http://www.anneahira.com/pembangkit-listriktenaga-air.htm, diakses 16 Mei 2013).
Anonim3. 2013. Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air. (http://4bri.blogspot.com/2012/11/carakerja-pembangkit-listrik-tenaga.html, diakses 16 Mei 2013).
Anonim4. 2011. Pembangkit Listrik Tenaga Air PLTA altenatif Energi Masa DepanIndonesia.
(http://indone5ia.wordpress.com/2011/05/13/pembangkit-listrik-tenaga-air-plta-alternatifenergi-masa-depan-indonesia/, diakses 16 Mei 2013).