Pembangkit Listrik Tenaga Air (7)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) : Alternatif Energi Masa Depan Indonesia
Kadek Fendy Sutrisna
13 Mei 2011
Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia
dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy
Sutrisna
Sejalan dengan pertumbuhan infrastruktur dan ekonomi, kebutuhan energi listrik Indonesia pada
tahun 2020 diperkirakan akan meningkat dengan pesat hingga mencapai tiga kali lipat. Selain itu,
pembangkit listrik yang digunakan Indonesia saat ini untuk memenuhi kebutuhan energi
listriknya, sebagian besar juga merupakan pembangkit listrik yang berbahan bakar fosil, seperti
minyak bumi, gas alam, dan batubara. Apabila Indonesia terus bergantung dengan sumber energi
ini, tentu saja hal ini bukan pilihan yang bijaksana karena hanya akan menimbulkan
permasalahan dikemudian hari akibat persediaan bahan bakarnya di dunia yang terbatas.

Gambar 1. Persediaan bahan bakar fosil yang terbatas
(Gambar diambil dari : Blog Konversi ITB, Jaman Fosil)
Seperti yang ditunjukkan oleh gambar 1, persediaan bahan bakar fosil di dunia ini adalah
terbatas. Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diperkirakan hanya akan bertahan
sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batu bara.
Kondisi keterbatasan sumber energi di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi dunia
dari tahun ketahun, serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global/polusi

lingkungan menjadikan tantangan buat Indonesia untuk segera menguasai teknologi baru sumber
energi yang terbarukan.
Di antara sumber energi alternatif yang tersedia saat ini yang banyak dikembangkan di dunia
(seperti tenaga nuklir, angin, air, gelombang air laut, surya, tenaga panas bumi, tenaga hidrogen,
dan bio-energi), pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah salah satu pembangkit listrik yang

dapat dikembangkan di Indonesia untuk skala mikro dan mini untuk memenuhi kebutuhan listrik
di daerah terpencil.
Pada artikel ini akan dibahas sekilas tentang perkembangan pembangkit listrik tenaga air,
kelebihan dan kekurangan jika dibandingkan dengan pembangkin listrik non-fosil lainnya,
beserta prinsip dan cara kerja PLTA dengan bahasa yang sederhana.
Tabel 1. Ukuran pembangkit energi listrik tenaga air

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.
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.

Selain keunggulan yang telah disebutkan diatas, ada juga dampak negatif dari pembangunan
PLTA pada lingkungan, yaitu mengganggu keseimbangan ekosistem sungai/danau akibat
dibangunnya bendungan, pembangunan bendungannya juga memakan biaya dan waktu yang
lama. Disamping itu, terkadang kerusakan pada bendungan dapat menyebabkan resiko
kecelakaan dan kerugian yang sangat besar.

PRINSIP DASAR DAN CARA PEMANFAATAN PLTA
Prinsip dasar pemanfaatan sumber energi tenaga air ini adalah dengan (i) mengandalkan jumlah
debit air dan (ii) dengan memanfaatkan ketinggian jatuhnya air.
Berdasarkan konstruksinya, ada dua cara pemanfaatan tenaga air untuk pembangkit listrik: (a)
memanfaatkan aliran air sungai tanpa membangun bendungan dan reservoir atau yang sering
disebut dengan Run-of-river Hydropower ; (b) membangun bendungan dan membuat reservoir
untuk mengalirkan air ke turbin.
Secara umum cara kerja PLTA adalah dengan memanfaatkan energi dari aliran air dalam jumlah
debit tertentu dari sumber air (sungai, danau, atau waduk) melalui intake, kemudian dengan
menggunakan pipa pembawa (headrace) air diarahkan menuju turbin. Beberapa PLTA biasanya
menggunakan pipa pesat (penstock) sebelum dialirkan menuju turbin/kincir air, dengan tujuan
meningkatkan energi dalam air dengan memanfaatkan gravitasi dan mempertahankan tekanan air
jatuh.

Gambar 2 Pembangkit Listrik Tenaga Air
(a) dengan bendungan (b) tanpa bendungan
Turbin yang tertabrak air akan memutar generator dalam kecepatan tertentu, sehingga terjadilah
proses konversi energi dari gerak ke listrik. Sementara air yang tadi digunakan untuk memutar
turbin dikembalikan ke alirannya. Energi listrik yang dibangkitkan dapat digunakan secara
langsung, disimpan dalam baterai ataupun digunakan untuk memperbaiki kualitas listrik pada

jaringan.

Gambar 3. Turbin Air (a) Pelton (b) Francis (c) Propeller
MENGHITUNG JUMLAH ENERGI YANG DI KONVERSIKAN KE LISTRIK
Jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan pada suatu pusat pembangkit listrik tenaga air
tergantung pada besarnya potensial energi air pada ketinggian (h) dimana air jatuh dan laju aliran
airnya perluas penampang kanal air perdetiknya. Daya teoritis kasar (P kW) yang tersedia dapat
ditulis sebagai berikut:

Daya yang tersedia ini kemudian akan diubah menggunakan turbin air menjadi daya mekanik.
Karena turbin dan peralatan elektro-mekanis lainnya memiliki efisiensi yang berkisar 85%
hingga 90%, daya listrik yang dibangkitkan akan lebih kecil dari energi kasar yang tersedia.

Cara Memanfaatkan Air Sebagai Sumber Pembangkit Listrik
Kadek Fendy Sutrisna
26 Februari 2012
Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia
dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy
Sutrisna
Indonesia memiliki banyak sekali keindahan gunung-gunung dan laut yang tersebar di seluruh

wilayah Indonesia. Pembangkit listrik ramah lingkungan yang seharusnya teknologinya bisa kita
kuasai sebagai pembangkit listrik masa depan di Indonesia adalah pembangkit listrik tenaga air
(PLTA). Indonesia memiliki banyak sekali potensi aliran energi air yang bisa dimanfaatkan untuk
dijadikan sumber energi listrik baru. Biasanya sumber energi air ini terdapat di daerah
pegunungan atau tempat tinggi lainnya.
Cara paling mudah untuk mendapatkan energi listrik dari aliran air adalah dengan menggunakan
baling-baling. Kecepatan aliran air dari tempat yang tinggi dimanfaatkan sedemikian rupa
sehingga bisa menggerakan baling-baling air tersebut untuk mengubah energi aliran menjadi
energi gerak untuk menggerakan generator dan menghasilkan listrik. Pada artikel kali ini, akan
coba dipaparkan tentang jenis-jenis pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang umum digunakan
hingga saat ini. Semoga artikel ini dapat memberikan inspirasi untuk mengembangkan segala
potensi tenaga air yang ada di Indonesia. Selamat menikmati!

Gambar 1 Prinsip Kerja Turbin Air
JENIS-JENIS PLTA
a. PLTA jenis terusan aliran sungai (run-of-river)
PLTA jenis ini memanfaatkan aliran sungai secara alami untuk menghasilkan energi listrik.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, air di hilir sungai dimanfaatkan sedemikian rupa tanpa
mengganggu aliran sungai ke hulu. Energi listrik yang dihasilkan sebanding dengan jumlah
volume air perdetik yang mengalir. Sehingga saat sungai kering tidak ada air, generator tidak

bisa menghasilkan energi listrik. Namun keuntungan dari PLTA tipe ini adalah biaya

konstruksinya yang murah dan pembangunannya yang sederhana. PLTA tipe ini cocok dibangun
pada sungai-sungai besar di Indonesia yang lokasinya masih terisolasi dan bertujuan untuk
mendapatkan sumber energi listrik yang ramah lingkungan dengan segera.

Gambar 2 PLTA terusan aliran sungai (run-on-river)
b. PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)
PLTA jenis ini menggunakan bendungan yang melintang disungai, yang bertujuan untuk
menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang lebih
besar sebagai pembangkit listrik. PLTA jenis ini memiliki efisiensi yang lebih baik daripada
PLTA tipe terusan aliran sungai.
Dengan menggunakan cara seperti ini, kita juga dapat mengatur aliran sungai per hari ataupun
per minggu untuk membangkitkan listrik sesuai dengan kebutuhan beban. Karena bisa mengatur
aliran sungai, PLTA jenis ini bisa digunakan sewaktu-waktu untuk memenuhi kebutuhan sumber
energi pada saat beban puncak.

Gambar 3 PLTA dengan kolam
pengatur (regulatoring pond)
c. PLTA dengan menggunakan waduk (reservoir)

PLTA tipe ini mirip dengan prinsip PLTA yang menggunakan kolam pengatur. Cuma disini
dibuatkan sebuah waduk yang dapat menampung air dalam jumlah besar, sehingga kapasitas
pembangkitan energi listrik PLTA juga menjadi lebih besar lagi. Waduk ini biasanya berbentuk
hampir seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan

sebagai cadangan untuk musim kemarau. PLTA jenis banyak terdapat di negara-negara yang
memiliki curah hujan sedikit, hanya 2-3 bulan saja, atau negara 4 musim.
Sayangnya pembuatan PLTA yang menggunakan bendungan ini selain menghabiskan tanah dan
modal yang besar. terkadang bisa menyebabkan perubahan atau kerusakan lingkungan yang
fatal.

d.

Gambar 4 PLTA yang menggunakan bendungan
PLTA jenis pompa – generator (pomped storage)

PLTA jenis ini membutuhkan dua buah kolam pengatur. Saat kebutuhan listrik meningkat, air
akan dialirkan dari kolam pengendali atas dan ditampung di kolam pengendali yang bawah.
Energi potensial aliran air inilah yang dimanfaatkan menjadi energi listrik. Sedangkan saat beban
minimal, listrik yang dihasilkan pembangkit listrik lain digunakan untuk memompa balik air ke

kolam penampung diatas untuk digunakan kembali saat dibutuhkan.
Di Indonesia pembangkit ini cocok dikembangkan karena pada saat malam hari, semua orang
serempak menggunakan listrik sehingga beban melonjak secara seketika, sedangkan siang hari
hanya sedikit orang yang menggunakan listrik. Pembangkit ini bertujuan untuk menyimpan
energi listrik sisa yang dibangkitkan. Sisa listrik yang dibangkitkan oleh PLTU lainnya
digunakan untuk memompa air dan digunakan saat beban puncak di malam hari.

Gambar 5 PLTA pompa – generator (pomped storage)
e.
PLTA Hydroseries
Konsep PLTA ini adalah dengan memanfaatkan aliran sungai yang panjang dan deras dari
ketinggian tertentu. Dimana sepanjang aliran sungai terdapat lebih dari satu bendungan yang
diseri pada ketinggian tertentu untuk menghasilkan energy listrik yang lebih optimal.