39 Gambar 2.8. Gambaran struktur pembangkit listrik La Rance Laleu, 2009
2.4.1 Deskripsi Umum
Turbin pembangkit listrik La Rance dapat bekerja dua arah dan berfungsi sebagai pompa, sedangkan generator dapat bekerja sebagai motor Gambar 2.9.
Air yang dipompa bertujuan untuk memperbesar tinggi H perbedaan tinggi air dalam basin dan air di luar, bisa dari laut ke kolam atau dari kolam ke laut. Biaya
pembangkitan adalah € 95 milyar pada tahun 1967 dan bila dikonversikan pada tahun 2009 yaitu sekitar € 580 milyar. Dari eksploitasi pembangkit listrik tenaga
pasang surut La Rance yang pada waktu tertentu bekerja sebagai stasiun pompa, maka sentral La Rance juga disebut pumped storage. Prinsip pumped storage
bertujuan mengurangi kehilangan energi yang disebabkan berkurangnya pemakaian listrik sehingga pendapatan perusahaan listrik tetap stabil.
Kelebihan energi oleh sentral pembangkit listrik dipakai untuk memompa air ke suatu reservoir yang lebih tinggi. Air yang ditampung dalam reservoir
digunakan lagi pada waktu pemakaian listrik bertambah. Meskipun biaya pembangunan bertambah dengan pembuatan reservoir, PLTA semacam ini secara
keseluruhan menguntungkan. Suatu turbin airturbin uap dan sebagainya yang direncanakan misalnya untuk 100.000 kW mempunyai efisiensi maksimal ± 95
pada pembangkitan. Bila pemakaian listrik berkurang maka mesin bekerja dengan kapasitas 70.000 kW sehingga efisiensi berkurang ± 80. Kehilangan energi
bertambah dan mengakibatkan pendapatan perusahaan listrik berkurang.
Universitas Sumatera Utara
Dengan adanya pumped storage, mesin tetap bekerja dengan 100.000 kW dan kelebihan daya dipakai untuk memompa air. Air ini disimpan dan dipakai lagi
pada waktu dimana pemakaian melebihi 100.000 kW. Lagi pula pembangkitan dengan tenaga air pada umumnya lebih murah dari cara lain. Di samping itu, suatu
PLTA mempunyai keuntungan bahwa dari keadaan tidak bekerja mencapai kapasitas maksimum, memerlukan waktu singkat yaitu sesingkat waktu untuk
membuka katup turbin jadi segera dapat memenuhi kebutuhan. Hal ini adalah tidak mungkin pada suatu sentral termis. PLTA pumped storage selalu
berhubungan dengan sentral lain dan tidak dapat bekerja sendiri Patty, 1994.
Gambar 2.9. Potongan melintang bagian turbin bulb Laleu, 2009
Diameter = 5,35 m
Panjang = 332,5 m
Berat = 470 Ton
Tinggi muka air rata-rata = 5,65 m
Debit rata-rata = 275 m³s
Daya keluaran = 10 MW
Kecepatan rotasi = 93,75 rpm
Kecepatan maksimum = 260 rpm
4 daun kemiringan = ° to +35°
Tinggi muka air minimum = 3 m
Tinggi muka air maksimum = 11 m
Universitas Sumatera Utara
73 Gambar 2.10. Potongan melintang tanggul berisi batu Laleu, 2009
Panjang = 163,6 m Gambar 2.10
Proyek awal = 16 turbin
Gambar 2.11. Potongan melintang pintu hidraulik Laleu, 2009
Panjang = 145,1 m
6 pintu hidraulik Gambar 2.11
Aliran maksimum = 9600 ms³
Universitas Sumatera Utara
Generator yang dipakai PLTA pada umumnya adalah 3 fasa dengan arus bolak-balik. Rotor adalah bagian yang berputar, sedangkan bagian yang diam
dinamakan stator. Tegangan pada generator adalah sebesar 3000 – 6000 Volt,
sedangkan pada generator besar dipakai 10.000 – 25.000 Volt. Tegangan
transformator adalah sebesar 5 – 15 kV dan tegangan ini tidak dapat dipakai untuk
menghantarkan tenaga listrik ke para konsumen melalui jarak jauh karena kehilangan energi yang terlampau besar. Untuk menghantarkan tenaga listrik
dipakai 20 – 35 kV pada jarak dekat dan 60 – 220 kV pada jarak jauh. Bila tenaga
listrik tiba di daerah konsumen, diperlukan transformator untuk menurunkan tegangan hingga 5
– 70 kV untuk jaringan distribusi dan untuk rumah-rumah diturunkan hingga 127 V220 V atau 220 V380 V arus bolak-balik 3 fasa.
Di samping generator dan transformator diperlukan juga peralatan listrik lainnya seperti perlengkapan saklar switching-equipment, pengaturan tegangan
dan juga peralatan listrik yang diperlukan untuk kebutuhan listrik PLTA sendiri. PLTA sendiri membutuhkan listrik untuk penerangan dan menjalankan alat bantu
seperti kompressor, pompa minyak, pompa air, mesin AC air conditioning dan sebagainya. Listrik ini diambil dari station transformer dan besarnya adalah 1
– 2 dari daya PLTA. Semua peralatan pengamanan mesin harus bekerja dengan
baik termasuk pada saat pembangkitan listrik mengalami gangguan. Pada keadaan darurat ini, pemberian listrik kepada alat pengaman harus tetap berlangsung dan
biasanya listrik ini diambil dari baterai. Beberapa peralatan elektro mekanis yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga pasang surut La Rance yaitu:
Generator 24 x 10 MVA yang memiliki tekanan udara di bawah 2 bar.
Pengoperasian 24 unit turbin bulb secara bersamaan termasuk komponen
elektro mekanis yang bertujuan untuk alternator energizing.
3 unit transformator 3,53,5225 kV yang berkekuatan 80 MVA dan proses pendinginannya menggunakan minyak ataupun sirkulasi udara.
Tersambung dengan kabel berkekuatan 225 kV dan bertekanan rendah.
Universitas Sumatera Utara
75 Gambar 2.12. Ebb generation Laleu, 2009
Ada 2 cara mendapatkan tenaga listrik menggunakan pasang surut air laut yaitu dengan mengosongkan kolam di saat air surut atau mengisi kolam di saat air
pasang Gambar 2.12 dan kombinasi keduanya Gambar 2.13. Mekanisme PLTA pada air surut yaitu pada saat air di dalam kolam dan air laut di luar sama
tinggi lalu air laut hendak naik, pintu air dibuka maka air di dalam kolam mengikuti air pasang, kedua muka air sama tinggi sedangkan air laut hendak
turun. Pintu air ditutup sehingga muka air di dalam kolam tidak berubah, namun di luar kolam muka air laut terus turun, perbedaan tinggi mencapai H maksimum
untuk menjalankan turbin. Pada saat ini, katup turbin dibuka dan tenaga listrik mulai dihasilkan. Dengan keluarnya air melalui turbin, muka air dalam basin
turun dan grafiknya adalah garis lurus bila Q sama dan dinding kolam vertikal. Mekanisme PLTA pada air pasang dilakukan dengan cara mengisi kolam.
Pada saat muka air di kolam sama tinggi dengan muka air laut di luar sedangkan air laut surut. Saat ini pintu air dibuka sehingga air dalam kolam dapat mengikuti
air laut yang sedang surut. Waktu air laut hendak naik, pintu air ditutup sehingga muka air dalam kolam tidak berubah. Di luar air laut terus naik sehingga pada
suatu saat terdapat perbedaan tinggi sebesar H maksimum. Pada saat ini katup turbin dibuka sehingga terjadilah pembangkitan tenaga listrik. Di luar kolam, air
laut terus naik sehingga membuat perbedaan tinggi semakin besar dan selanjutnya mencapai H maksimum kemudian berkurang oleh karena air laut surut. Pada saat
terdapat H maksimum, katup turbin ditutup dan pintu air dibuka pada saat tinggi air dalam kolam sama dengan air laut di luar dan begitulah proses seterusnya.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13. Ebb and flood generation Laleu, 2009
Ebb generation direct turbining = 60
Reverse pumping kolam menuju laut = 0
Flood generation reverse turbining = 2 – 6
Direct pumping laut menuju kolam = 15 – 20
Aliran air melalui turbin = 20 ketika 0,3 m tinggi muka air 1,2 m
Tidak diperlukan pemompaan ketika pasang surut berkisar antara 7 – 10 m
Pembangkit listrik La Rance tergolong ebb and flood generation yang artinya memanfaatkan air surut dan air pasang untuk menggerakkan turbin
Gambar 2.14. Turbin pembangkit berjumlah 24 unit yang telah berputar selama 222.690 jam, berada di bawah permukaan air selama 324.494 jam dan
menghasilkan daya 21.600.000.000 kWh selama 40 tahun. Turbin yang berada di bawah permukaan air sering terjadi korosi. Oleh karena itu, diperlukan suatu tes
laboratorium untuk mengetahui jenis perlindungan terbaik agar turbin yang digunakan tahan lama dan biaya pemeliharaannya minimum. Tes ini dilakukan di
St. Malo dan diputuskan menggunakan jenis perlindungan katodik pada bagian- bagian yang mengandung unsur logam seperti turbin dan pintu air Laleu, 2009.
Universitas Sumatera Utara
77 Gambar 2.14. Tahapan tenaga pasang pada instalasi La Rance Mahlan, 1984
Universitas Sumatera Utara
2.4.2 Perawatan dan Pemeliharaan