MAKALAH DASAR DAN KONVERSI ENERGI.docx
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Tidak bisa dipungkiri kebutuhan akan energi semakin lama semakin besar. Di alam ini
terdapat berbagai sumber energi dengan dua pengelompokan, ada yang bisa diperbaharui dan ada
yang tidak. Masalah tearjadi ketika sumber-sumber energi tak terbaharukan mulai terkikis
persediaanya. Maka dari itu listrik sebagai salah satu sumber energi yang bisa diciptakan,
menjadi begitu populer. Banyak pembangkit listrik didirikan, PLTA adalah salah satunya.
Sumber daya alam yang berupa air memiliki potensi besar untuk pembangkitan energi
mekanik sehingga sangat cocok sebagai pembangkit generator. PLTA (Pembangkit Listrik
Tenaga Air) merupakan perusahan milik PLN yang mensuplay kebutuhan listrik Negara, cara
kerjanya dengan memanfaatkan aliran air (baik yang alami maupun buatan) untuk menggerakan
turbin yang di hubungkan dengan generator.
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit yang
memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik.Energi listrik yang dibangkitkan ini
biasa disebut sebagai hidroelektrik. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi
air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan
turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian
energi listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya
energi listrik tersebut sampai ke konsumen.
Saat ini permintaan akan kebutuhan listrik semakin bertambah, hal ini disebabkan oleh :
1)
Pertambahan jumlah penduduk yang makin tinggi.
2)
Perkembangan yang cukup pesat di sektor jasa dan industri.
3)
Pembangunan sarana pemerintahan yang semakin meningkat.
Di Indonesia terdapat banyak sekali sungai-sungai besar maupun kecil yang terdapat di
berbagai daerah.Hal ini merupakan peluang yang bagus untuk pengembangan energi listrik di
daerah khususnya daerah yang belum terjangkau energi listrik.
Beberapa alasan tambahan bahwa PLTA lebih menguntungkan dibandingkan tipe
generator lain adalah :
1)
Persediaan air cenderung tidak habis dan dapat diperbaharui.
1
2)
Ramah Lingkungan.
3)
Tidak memerlukan bahan bakar.
4)
Periode mulainya terjadi secara terus menerus.
5)
Pengoperasiannya sederhana dan biaya perawatannya murah.
1.2.
Rumusan Masalah
Adapun hal yang akan dibahas mengenai PLTA pada makalah ini adalah:
1)
Apa yang dimaksud dengan PLTA?
3)
Bagaimana prinsip kerja PLTA?
4)
Siapa sasaran dari pembangunan PLTA?
5)
Apa saja yang dibutuhkan untuk membangun PLTA?
6)
Apakah dampak dari pembangunan PLTA?
1.3.
Tujuan Pembahasan
Tujuan dari pembahasan mengenai PLTA pada makalah ini adalah:
1)
Mahasiswa dapat menjelaskan tentang pembangkitan listrik, khususnya PLTA.
2)
Mahasiswa mengetahui bagaimana prinsip kerja dari sebuah PLTA.
3)
Dengan membahas PLTA, kita bisa mengetahui faktor penting dalam pembangunan PLTA
dan dampak bagi masyarakat sekitar.
1.4. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan makalah ini adalah
1.
Memberikan sumber informasi mengenai pengelolaan air untuk PLTA dan permasalahannya
1.5 Batasan masalah
Batasan masalah dalam makalah ini adalah proses penjanaan listrik dari bendungan hingga
pendistribusian kepada masyarakat dan cara penyelesaian atas permasalahan-permasalahan
bendungan yang bisa menyebabkan terhambatnya operasi PLTA.
2
BAB II
PEMBAHASAN
1.1. Landasan Teori
Tenaga air merupakan sumber daya terpenting. Tenaga air memiliki beberapa keuntungan
yang tidak dapat dipisahkan Bahan bakar untuk PLTU adakah batubara. Berdasarkan pengertian
yang sama, kita dapat mengatakan bahwa bahan bakar untuk PLTA adalah air. Tetapi
keunggulan untuk bahan bakar PLTA ini sama sekali tidak akan habis terpakai ataupun berubah
menjadi yang lain. PLTA tidak menghadapi masalah pembuangan limbah.PLTA meruapkan
suatu sumber energy yang abadi.Air melintas melalaui turbin tanpa kehilangan kemampuan
pelayanan untuk wilayah di daerahnya. Biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat
rendah.
Turbin-turbin pada PLTA bisadioperasikan setiap saat dan cukup sederhana untuk
dimengerti.Peralatan PLTA yang mutakhir, umumnya memiliki peluang yang besar untuk bisa
dioperasikan selama 50 tahun.PLTA bisa diamanfaatkan untuk cadangan yang bisa diandalkan
pada sistem kelistrikan terpadu. 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).
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.
3
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.
Dalam penentuan pemanfaatan suatu potensi sumber tenaga air bagi pembangkitan tanaga
listrik ditentukan oleh tiga faktor yaitu:
1)
Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau salju.
2)
Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi daerah tersebut.
3)
Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan
transmisi.
1.2. Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam/waduk, turbin, generator,trafo dan
transmisi.
1.1.1. Dam/waduk
Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan
pasokan air yang cukup dan stabil.Selain itu dam/waduk juga berfungsi untuk pengendalian
banjir.
1.1.2. Intake
Intake adalah suatu bangunan pada bendung yang berfungsi sebagai penyadap aliran
sungai, mengatur pemasukan air dan sedimen serta menghindarkan sedimen dasar sungai dan
sampah masuk ke intake. Terletak di bagian sisi bendung, di tembok pangkal dan merupakan
satu kesatuan dengan bangunan pembilas.
1.1.3. 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.
4
1.1.4. 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.
Berdasarkan perhitungan dalam perencanaan digunakan generator dengan kapasitas
tertentu. Generator tersebut merupakan generator yang mempunyai kecepatan putar dalam rpm
dengan tegangan keluaran dalam volt, cos φ dan frekuensi output dalam Hz. Untuk menaikan
kecepatan dalam rpm digunakan speed increaser dengan gearing ratio :
kecepatan putar generator
gearing ratio=
kapasitas generator
1.1.5. Trafo
Trafo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak
terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up.
5
1.1.6. 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. Pembangkit
listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam/waduk ke turbin
setelah itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant.
1.1.7. Penstock
Penstock adalah saluran dimana air dari resevoir bergerak untuk menuju turbin. Aliran
fluida pada penstock mempengaruhi unjuk kerja sebuah turbin. Hal yang perlu diperhatikan
dalam pemilihan penstock untuk PLTA adalah diameter. Dimana semakin kecil diameter maka
kecepatan air dalam penstock akan semakin naik untuk debit yang sama, kerugian pada penstock
disebabkan debit air dan tinggi jatuh yang relatif kecil dan ketersediaan material di daerah lokal.
6
1.
Waduk berfungsi untuk menahan air.
2.
Main gate yaitu katup pembuka
3.
Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh
air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan
energi.
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. ½ inch.
5.
Katup utama (Main Inlet Valve), berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi
energi kinetic
6.
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
7
(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.
7.
Generator, 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
8.
Draftube atau disebut pipa lepas, air yang mengalir berasla dari turbin
9.
Tailrace atau disebut pipa pembuangan
10.
Transformator adalah trafo untuk mengubah tegangan AC ke tegangan yang lebih tinggi.
11.
Switchyard (controler)
12.
Kabel transmisi
13.
Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan
14.
pusat industri.
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.
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.
1.3. Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang mempengaruhi operasi PLTA,
disebabkan oleh:
1.1.1. Keberadaan Air
Untuk dapat mengoptimalkan pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan
maupun musim kemarau panjang, diperlukan perhitungan besar volume air yang tersedia dalam
8
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.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:
a
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.
b
Aliran dasar ( Base flow)
c
Tinggi muka air
d
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
9
Semakin panas dan semakin lama penyinaran matahari, semakin besar kehilangan air.
e
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
Industri
Semakin banyak industri yang beroperasi dalam DAS, semakin besar kehilangan air
1.1.2. 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.
1.4. Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air berdasarkan:
1.1.1. 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.
1.1.2. Berdasarkan keadaan hidraulik
Suatu dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan prinsip
dasar hidraulika saat perencanaannya.Ada empat jenis pembangkit yang menggunakan prinsip
ini. Yaitu:
a.
Pembangkit listrik tenaga air konvensional.
Pembangkit yang menggunakan kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran
air dan sungai.
b.
Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air ke kolam penampungan.
10
Pembangkitan menggunakan konsep perputaran kembali air yang sama denagn
mempergunakan pompa, yang dilakukan saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik
yang tidak begitu berat.
c.
Pembangkit listrik tenaga air pasang surut.
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.
d.
Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan.
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.
1.1.3. 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.
1.1.4. 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.
1.1.5. 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.
1.1.6. Berdasarkan Kapasitas PLTA
Menurut Mesonyi:
a
Pembangkit listrik yang paling kecil sampai dengan
11
: 100 kW
b
Kapasitas PLTA yang terendah sampai dengan
: 1000 kW
c
Kapasitas menengah PLTA sampai dengan
: 10000 kW
d
Kapasitas tertinggi diatas
: 10000 kW
1.1.7. Berdasarkan ketinggian tekanan air
a
PLTA dengan tekanan air rendah kurang dari
:dibawah 15 m
b
PLTA dengan tekan air menengah berkisar
:15 m – 70 m
c
PLTA dengan tekanan air tinggi berkisar
:71 m – 250 m
d
PLTA dengaan tekanan air yang sangat tinggi
:diatas 250 m
1.1.8. Berdasarkan bangunan/konstruksi utama
Berdasarkan bangunan / konstruksi utama dibagi atas:
a. Pembangkit listrik pada aliran sungai, pemiliahan 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.
b. Pembangkit listrik dengan bendungan yang terletak di lembah, maka bendungan
itumerupakan lokasi utama dalam menciptakan sebauh kolam penampung cadangan air, dan
konstruksi bangunan terletak pada sisi tanggul.
c. 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.
Pembangkit 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.
1.5. Macam – macam turbin air
1.1.1. Turbin Kaplan.
Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah20 meter.Teknik
mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik roda air turbin dilakukan melalui
pemanfaatan kecepatan air.Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-baling dari kipas angin.
12
1.1.2. Turbin Francis.
Turbin Francis paling banyak digunakan di Indonesia.Turbin ini digunakan untuk tinggi
terjun sedang, yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi
energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga turbin Francis
jugadisebut sebagai turbin reaksi.
1.1.3. Turbin Pelton.
Turbin Pelton adalah turbin untuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu di atas 300 meter. Teknik
mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan
melalui proses impuls sehingga turbin Pelton juga disebut sebagai turbin impuls.
13
Untuk semua macam turbin air tersebut di atas, ada katup pengatur yang mengatur
banyaknya air yang akan dialirkan ke roda air. Dengan pengaturan air ini, daya turbin dapat
diatur. Di depan katup pengatur terdapat katup utama yang harus ditutup apabila turbin air
dihentikan untuk melaksanakan pekerjaan pemeliharaan atau perbaikan pada turbin. Apabila
terjadi gangguan listrik yang menyebabkan PMT generator trip, maka untuk mencegah turbin
berputar terlalu cepat karena hilangnya beban generator yang diputar oleh turbin, katup pengatur
air yang menuju ke turbin harus ditutup. Penutupan katup pengatur ini akan menimbulkan
gelombang air membalik yang dalam bahasa Inggris disebut water hammer(palu air). Water
hammer ini menimbulkan pukulan mekanis kepada pipa pesat ke arah atas (hulu) yang akhirnya
diredam dalam tabung peredam (surge tank).
Kecepatan spesifik (specffic speed) turbin air didefinisikan sebagai jumlah putaran per
menit [rpm] (rotation per minute [rpm] dari turbin untuk menghasilkan satu daya kuda pada
tinggi terjun H = I meter.
Saluran air dari dam atau kolam tando sampai pada.tabung peredam, panjangnya dapat
mencapai beberapa kilometer. Apabila saluran ini tidak rata, jalannya naik turun, maka di
bagian-bagian cekungan yang rendah, harus ada katup untuk membuang endapan pasir atau
lumpur yang terjadi di cekungan rendah tersebut. Di sisi lain, yaitu di bagian-bagian lengkungan
yang tinggi juga harus ada katup, tetapi dalam hal ini untuk membuang udara yang terperangkap
dalam lengkungan yang tinggi ini. Secara periodik, katup-katup tersebut di atas harus dibuka
untuk membuang endapan yang terjadi maupun untuk membuang udara yang terperangkap.
14
BAB III
BENDUNGAN DAN
JENIS-JENIS PLTA
1.1. Pengertian Bendungan
Bendungan (dam) adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi
bendungan, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk
mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air.
1.2. Bagian-Bagian Bendungan
Bendungan terdiri dari beberapa komponen, yaitu :
1. Badan bendungan (body of dams)
Adalah tubuh bendungan yang berfungsi sebagai penghalang air. Bendungan umumnya memiliki
tujuan untuk menahan air, sedangkan struktur lain seperti pintu air atau tanggul digunakan
untuk mengelola atau mencegah aliran air ke dalam daerah tanah yang spesifik. Kekuatan air
15
memberikan listrik yang disimpan dalam pompa air dan ini dimanfaatkan untuk menyediakan
listrik bagi jutaan konsumen.
2. Pondasi (foundation)
Adalah bagian dari bendungan yang berfungsi untuk menjaga kokohnya bendungan.
3. Pintu air (gates)
Digunakan untuk mengatur, membuka dan menutup aliran air di saluran baik yang terbuka
maupun tertutup. Bagian yang penting dari pintu air adalah :
a. Daun pintu (gate leaf) adalah bagian dari pintu air yang menahan tekanan air dan dapat
digerakkan untuk membuka , mengatur dan menutup aliran air.
b. Rangka pengatur arah gerakan (guide frame) adalah alur dari baja atau besi yang dipasang
masuk ke dalam beton yang digunakan untuk menjaga agar gerakan dari daun pintu sesuai
dengan yang direncanakan.
c. Angker (anchorage) adalah baja atau besi yang ditanam di dalam beton dan digunakan
untuk menahan rangka pengatur arah gerakan agar dapat memindahkan muatan dari pintu
air ke dalam konstruksi beton.
d. Hoist adalah alat untuk menggerakkan daun pintu air agar dapat dibuka dan ditutup
dengan mudah.
4. Bangunan pelimpah (spill way) adalah bangunan beserta intalasinya untuk mengalirkan air
banjir yang masuk ke dalam bendungan agar tidak membahayakan keamanan bendungan.
Bagian-bagian penting dari bangunan pelimpah :
a. Saluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures) digunakan untuk mengarahkan
dan mengatur aliran air agar kecepatan alirannya kecil tetapi debit airnya besar.
b. Saluran pengangkut debit air (saluran peluncur, chute, discharge carrier, flood way).
Makin tinggi bendungan, makin besar perbedaan antara permukaan air tertinggi di dalam
bendungan dengan permukaan air sungai di sebelah hilir bendungan. Apabila kemiringan
saluran pengangkut debit air dibuat kecil, maka ukurannya akan sangat panjang dan
berakibat bangunan menjadi mahal. Oleh karena itu, kemiringannya terpaksa dibuat besar,
dengan sendirinya disesuaikan dengan keadaan topografi setempat.
c. Bangunan peredam energi (energi dissipator)
16
Digunakan untuk menghilangkan atau setidak-tidaknya mengurangi energi air agar tidak
merusak tebing, jembatan, jalan, bangunan dan instalasi lain di sebelah hilir bangunan
pelimpah.
5. Kanal (canal)
Digunakan untuk menampung limpahan air ketika curah hujan tinggi.
6. Reservoir
Digunakan untuk menampung atau menerima limpahan air dari bendungan.
7. Stilling basin
Memiliki fungsi yang sama dengan energi dissipater.
8. Katup (kelep, valves)
Fungsinya sama dengan pintu air biasa, hanya dapat menahan tekanan yang lebih tinggi (pipa air,
pipa pesat dan terowongan tekan). Merupakan alat untuk membuka, mengatur dan menutup
aliran air dengan cara memutar, menggerakkan kea rah melintang atau memenjang di dalam
saluran airnya.
9. Drainage galeri
Digunakan sebagai alat pembangkit listrik pada bendungan
1.3. Jenis-jenis PLTA
Berdasarkan tinggi terjun terdapat jenis-jenis PLTA seperti:
1. PLTA jenis terusan air (water way)
Adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan mengalirkan
air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik
dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.
2. PLTA Jenis DAM atau Bendungan
Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang di sungai, pembuatan bendungan
ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan
energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik.
3. PLTA Jenis Terusan dan DAM (campuran)
Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial
yang diperoleh dari bendungan dan terusan.
17
BAB IV
PENUTUP
1.1. Kesimpulan
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit listrik yang
mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik.
Energi listrik yang dibangkitkan dari ini biasa disebut sebagai hidroelektrik.
Untuk mengatasi debit puncak dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi
baru yang dikenal dengan pumped-storage plant. Sedangkan untuk mengatasi debit
minimum pada musim kemarau dapat diatasi dengan membangun Dam cadangan dan
mengadakan pemadaman bergilir serta untuk penanganan jangka pajang dapat dilakukan
dengan pengelolaan sumberdaya didaerah tangkapan air bendungan di dam/waduk.
1.2. Saran
18
Penggunaan pembangkit listrik tenaga air harus dikembangkan karena air dimuka bumi
masih banyak sehingga dapat menghemat minyak bumi.
Penggunaan air untuk pembangkit listrik juga bisa dikembangkan dengan Pembangkit
listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) dimana prinsip kerjanya hampir sama dengan PLTA yaitu
menggunakan air sebagai sumber energi penggerak.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.vale.com/indonesia/bh/business/energy/our-hydro-power-plant-in-indonesia/
pages/default.aspx
http://www.ecoton.or.id
http://www.wisatanesia.com/2010/05/bendungan-karangkates- malang.html#ixzz17sPkDPht
http://doctor-iman.blogspot.com/2010/10/cara-kerja-plta.html
http://www.jasatirta1.co.id/haspem.php?
subaction=showfull&id=1191737150&archive=&start_from=&ucat=5&
19
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Tidak bisa dipungkiri kebutuhan akan energi semakin lama semakin besar. Di alam ini
terdapat berbagai sumber energi dengan dua pengelompokan, ada yang bisa diperbaharui dan ada
yang tidak. Masalah tearjadi ketika sumber-sumber energi tak terbaharukan mulai terkikis
persediaanya. Maka dari itu listrik sebagai salah satu sumber energi yang bisa diciptakan,
menjadi begitu populer. Banyak pembangkit listrik didirikan, PLTA adalah salah satunya.
Sumber daya alam yang berupa air memiliki potensi besar untuk pembangkitan energi
mekanik sehingga sangat cocok sebagai pembangkit generator. PLTA (Pembangkit Listrik
Tenaga Air) merupakan perusahan milik PLN yang mensuplay kebutuhan listrik Negara, cara
kerjanya dengan memanfaatkan aliran air (baik yang alami maupun buatan) untuk menggerakan
turbin yang di hubungkan dengan generator.
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu pembangkit yang
memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik.Energi listrik yang dibangkitkan ini
biasa disebut sebagai hidroelektrik. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi
air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan
turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian
energi listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya
energi listrik tersebut sampai ke konsumen.
Saat ini permintaan akan kebutuhan listrik semakin bertambah, hal ini disebabkan oleh :
1)
Pertambahan jumlah penduduk yang makin tinggi.
2)
Perkembangan yang cukup pesat di sektor jasa dan industri.
3)
Pembangunan sarana pemerintahan yang semakin meningkat.
Di Indonesia terdapat banyak sekali sungai-sungai besar maupun kecil yang terdapat di
berbagai daerah.Hal ini merupakan peluang yang bagus untuk pengembangan energi listrik di
daerah khususnya daerah yang belum terjangkau energi listrik.
Beberapa alasan tambahan bahwa PLTA lebih menguntungkan dibandingkan tipe
generator lain adalah :
1)
Persediaan air cenderung tidak habis dan dapat diperbaharui.
1
2)
Ramah Lingkungan.
3)
Tidak memerlukan bahan bakar.
4)
Periode mulainya terjadi secara terus menerus.
5)
Pengoperasiannya sederhana dan biaya perawatannya murah.
1.2.
Rumusan Masalah
Adapun hal yang akan dibahas mengenai PLTA pada makalah ini adalah:
1)
Apa yang dimaksud dengan PLTA?
3)
Bagaimana prinsip kerja PLTA?
4)
Siapa sasaran dari pembangunan PLTA?
5)
Apa saja yang dibutuhkan untuk membangun PLTA?
6)
Apakah dampak dari pembangunan PLTA?
1.3.
Tujuan Pembahasan
Tujuan dari pembahasan mengenai PLTA pada makalah ini adalah:
1)
Mahasiswa dapat menjelaskan tentang pembangkitan listrik, khususnya PLTA.
2)
Mahasiswa mengetahui bagaimana prinsip kerja dari sebuah PLTA.
3)
Dengan membahas PLTA, kita bisa mengetahui faktor penting dalam pembangunan PLTA
dan dampak bagi masyarakat sekitar.
1.4. Manfaat Penulisan
Manfaat penulisan makalah ini adalah
1.
Memberikan sumber informasi mengenai pengelolaan air untuk PLTA dan permasalahannya
1.5 Batasan masalah
Batasan masalah dalam makalah ini adalah proses penjanaan listrik dari bendungan hingga
pendistribusian kepada masyarakat dan cara penyelesaian atas permasalahan-permasalahan
bendungan yang bisa menyebabkan terhambatnya operasi PLTA.
2
BAB II
PEMBAHASAN
1.1. Landasan Teori
Tenaga air merupakan sumber daya terpenting. Tenaga air memiliki beberapa keuntungan
yang tidak dapat dipisahkan Bahan bakar untuk PLTU adakah batubara. Berdasarkan pengertian
yang sama, kita dapat mengatakan bahwa bahan bakar untuk PLTA adalah air. Tetapi
keunggulan untuk bahan bakar PLTA ini sama sekali tidak akan habis terpakai ataupun berubah
menjadi yang lain. PLTA tidak menghadapi masalah pembuangan limbah.PLTA meruapkan
suatu sumber energy yang abadi.Air melintas melalaui turbin tanpa kehilangan kemampuan
pelayanan untuk wilayah di daerahnya. Biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat
rendah.
Turbin-turbin pada PLTA bisadioperasikan setiap saat dan cukup sederhana untuk
dimengerti.Peralatan PLTA yang mutakhir, umumnya memiliki peluang yang besar untuk bisa
dioperasikan selama 50 tahun.PLTA bisa diamanfaatkan untuk cadangan yang bisa diandalkan
pada sistem kelistrikan terpadu. 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).
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.
3
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.
Dalam penentuan pemanfaatan suatu potensi sumber tenaga air bagi pembangkitan tanaga
listrik ditentukan oleh tiga faktor yaitu:
1)
Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau salju.
2)
Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi daerah tersebut.
3)
Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan
transmisi.
1.2. Komponen – komponen dasar PLTA berupa dam/waduk, turbin, generator,trafo dan
transmisi.
1.1.1. Dam/waduk
Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan
pasokan air yang cukup dan stabil.Selain itu dam/waduk juga berfungsi untuk pengendalian
banjir.
1.1.2. Intake
Intake adalah suatu bangunan pada bendung yang berfungsi sebagai penyadap aliran
sungai, mengatur pemasukan air dan sedimen serta menghindarkan sedimen dasar sungai dan
sampah masuk ke intake. Terletak di bagian sisi bendung, di tembok pangkal dan merupakan
satu kesatuan dengan bangunan pembilas.
1.1.3. 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.
4
1.1.4. 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.
Berdasarkan perhitungan dalam perencanaan digunakan generator dengan kapasitas
tertentu. Generator tersebut merupakan generator yang mempunyai kecepatan putar dalam rpm
dengan tegangan keluaran dalam volt, cos φ dan frekuensi output dalam Hz. Untuk menaikan
kecepatan dalam rpm digunakan speed increaser dengan gearing ratio :
kecepatan putar generator
gearing ratio=
kapasitas generator
1.1.5. Trafo
Trafo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak
terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up.
5
1.1.6. 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. Pembangkit
listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam/waduk ke turbin
setelah itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant.
1.1.7. Penstock
Penstock adalah saluran dimana air dari resevoir bergerak untuk menuju turbin. Aliran
fluida pada penstock mempengaruhi unjuk kerja sebuah turbin. Hal yang perlu diperhatikan
dalam pemilihan penstock untuk PLTA adalah diameter. Dimana semakin kecil diameter maka
kecepatan air dalam penstock akan semakin naik untuk debit yang sama, kerugian pada penstock
disebabkan debit air dan tinggi jatuh yang relatif kecil dan ketersediaan material di daerah lokal.
6
1.
Waduk berfungsi untuk menahan air.
2.
Main gate yaitu katup pembuka
3.
Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh
air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan
energi.
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. ½ inch.
5.
Katup utama (Main Inlet Valve), berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi
energi kinetic
6.
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
7
(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.
7.
Generator, 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
8.
Draftube atau disebut pipa lepas, air yang mengalir berasla dari turbin
9.
Tailrace atau disebut pipa pembuangan
10.
Transformator adalah trafo untuk mengubah tegangan AC ke tegangan yang lebih tinggi.
11.
Switchyard (controler)
12.
Kabel transmisi
13.
Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan
14.
pusat industri.
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.
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.
1.3. Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang mempengaruhi operasi PLTA,
disebabkan oleh:
1.1.1. Keberadaan Air
Untuk dapat mengoptimalkan pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan
maupun musim kemarau panjang, diperlukan perhitungan besar volume air yang tersedia dalam
8
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.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:
a
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.
b
Aliran dasar ( Base flow)
c
Tinggi muka air
d
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
9
Semakin panas dan semakin lama penyinaran matahari, semakin besar kehilangan air.
e
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
Industri
Semakin banyak industri yang beroperasi dalam DAS, semakin besar kehilangan air
1.1.2. 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.
1.4. Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air berdasarkan:
1.1.1. 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.
1.1.2. Berdasarkan keadaan hidraulik
Suatu dasar klasifikasi pada pembangkit listrik tenaga air adalah memperhatikan prinsip
dasar hidraulika saat perencanaannya.Ada empat jenis pembangkit yang menggunakan prinsip
ini. Yaitu:
a.
Pembangkit listrik tenaga air konvensional.
Pembangkit yang menggunakan kekuatan air secara wajar yang diperoleh dari pengaliran
air dan sungai.
b.
Pembangkit listrik dengan pemompaan kembali air ke kolam penampungan.
10
Pembangkitan menggunakan konsep perputaran kembali air yang sama denagn
mempergunakan pompa, yang dilakukan saat pembangkit melayani permintaan tenaga listrik
yang tidak begitu berat.
c.
Pembangkit listrik tenaga air pasang surut.
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.
d.
Pembangkit listrik tenaga air yang ditekan.
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.
1.1.3. 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.
1.1.4. 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.
1.1.5. 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.
1.1.6. Berdasarkan Kapasitas PLTA
Menurut Mesonyi:
a
Pembangkit listrik yang paling kecil sampai dengan
11
: 100 kW
b
Kapasitas PLTA yang terendah sampai dengan
: 1000 kW
c
Kapasitas menengah PLTA sampai dengan
: 10000 kW
d
Kapasitas tertinggi diatas
: 10000 kW
1.1.7. Berdasarkan ketinggian tekanan air
a
PLTA dengan tekanan air rendah kurang dari
:dibawah 15 m
b
PLTA dengan tekan air menengah berkisar
:15 m – 70 m
c
PLTA dengan tekanan air tinggi berkisar
:71 m – 250 m
d
PLTA dengaan tekanan air yang sangat tinggi
:diatas 250 m
1.1.8. Berdasarkan bangunan/konstruksi utama
Berdasarkan bangunan / konstruksi utama dibagi atas:
a. Pembangkit listrik pada aliran sungai, pemiliahan 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.
b. Pembangkit listrik dengan bendungan yang terletak di lembah, maka bendungan
itumerupakan lokasi utama dalam menciptakan sebauh kolam penampung cadangan air, dan
konstruksi bangunan terletak pada sisi tanggul.
c. 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.
Pembangkit 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.
1.5. Macam – macam turbin air
1.1.1. Turbin Kaplan.
Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah20 meter.Teknik
mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik roda air turbin dilakukan melalui
pemanfaatan kecepatan air.Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-baling dari kipas angin.
12
1.1.2. Turbin Francis.
Turbin Francis paling banyak digunakan di Indonesia.Turbin ini digunakan untuk tinggi
terjun sedang, yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi
energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga turbin Francis
jugadisebut sebagai turbin reaksi.
1.1.3. Turbin Pelton.
Turbin Pelton adalah turbin untuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu di atas 300 meter. Teknik
mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan
melalui proses impuls sehingga turbin Pelton juga disebut sebagai turbin impuls.
13
Untuk semua macam turbin air tersebut di atas, ada katup pengatur yang mengatur
banyaknya air yang akan dialirkan ke roda air. Dengan pengaturan air ini, daya turbin dapat
diatur. Di depan katup pengatur terdapat katup utama yang harus ditutup apabila turbin air
dihentikan untuk melaksanakan pekerjaan pemeliharaan atau perbaikan pada turbin. Apabila
terjadi gangguan listrik yang menyebabkan PMT generator trip, maka untuk mencegah turbin
berputar terlalu cepat karena hilangnya beban generator yang diputar oleh turbin, katup pengatur
air yang menuju ke turbin harus ditutup. Penutupan katup pengatur ini akan menimbulkan
gelombang air membalik yang dalam bahasa Inggris disebut water hammer(palu air). Water
hammer ini menimbulkan pukulan mekanis kepada pipa pesat ke arah atas (hulu) yang akhirnya
diredam dalam tabung peredam (surge tank).
Kecepatan spesifik (specffic speed) turbin air didefinisikan sebagai jumlah putaran per
menit [rpm] (rotation per minute [rpm] dari turbin untuk menghasilkan satu daya kuda pada
tinggi terjun H = I meter.
Saluran air dari dam atau kolam tando sampai pada.tabung peredam, panjangnya dapat
mencapai beberapa kilometer. Apabila saluran ini tidak rata, jalannya naik turun, maka di
bagian-bagian cekungan yang rendah, harus ada katup untuk membuang endapan pasir atau
lumpur yang terjadi di cekungan rendah tersebut. Di sisi lain, yaitu di bagian-bagian lengkungan
yang tinggi juga harus ada katup, tetapi dalam hal ini untuk membuang udara yang terperangkap
dalam lengkungan yang tinggi ini. Secara periodik, katup-katup tersebut di atas harus dibuka
untuk membuang endapan yang terjadi maupun untuk membuang udara yang terperangkap.
14
BAB III
BENDUNGAN DAN
JENIS-JENIS PLTA
1.1. Pengertian Bendungan
Bendungan (dam) adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi
bendungan, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk
mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air.
1.2. Bagian-Bagian Bendungan
Bendungan terdiri dari beberapa komponen, yaitu :
1. Badan bendungan (body of dams)
Adalah tubuh bendungan yang berfungsi sebagai penghalang air. Bendungan umumnya memiliki
tujuan untuk menahan air, sedangkan struktur lain seperti pintu air atau tanggul digunakan
untuk mengelola atau mencegah aliran air ke dalam daerah tanah yang spesifik. Kekuatan air
15
memberikan listrik yang disimpan dalam pompa air dan ini dimanfaatkan untuk menyediakan
listrik bagi jutaan konsumen.
2. Pondasi (foundation)
Adalah bagian dari bendungan yang berfungsi untuk menjaga kokohnya bendungan.
3. Pintu air (gates)
Digunakan untuk mengatur, membuka dan menutup aliran air di saluran baik yang terbuka
maupun tertutup. Bagian yang penting dari pintu air adalah :
a. Daun pintu (gate leaf) adalah bagian dari pintu air yang menahan tekanan air dan dapat
digerakkan untuk membuka , mengatur dan menutup aliran air.
b. Rangka pengatur arah gerakan (guide frame) adalah alur dari baja atau besi yang dipasang
masuk ke dalam beton yang digunakan untuk menjaga agar gerakan dari daun pintu sesuai
dengan yang direncanakan.
c. Angker (anchorage) adalah baja atau besi yang ditanam di dalam beton dan digunakan
untuk menahan rangka pengatur arah gerakan agar dapat memindahkan muatan dari pintu
air ke dalam konstruksi beton.
d. Hoist adalah alat untuk menggerakkan daun pintu air agar dapat dibuka dan ditutup
dengan mudah.
4. Bangunan pelimpah (spill way) adalah bangunan beserta intalasinya untuk mengalirkan air
banjir yang masuk ke dalam bendungan agar tidak membahayakan keamanan bendungan.
Bagian-bagian penting dari bangunan pelimpah :
a. Saluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures) digunakan untuk mengarahkan
dan mengatur aliran air agar kecepatan alirannya kecil tetapi debit airnya besar.
b. Saluran pengangkut debit air (saluran peluncur, chute, discharge carrier, flood way).
Makin tinggi bendungan, makin besar perbedaan antara permukaan air tertinggi di dalam
bendungan dengan permukaan air sungai di sebelah hilir bendungan. Apabila kemiringan
saluran pengangkut debit air dibuat kecil, maka ukurannya akan sangat panjang dan
berakibat bangunan menjadi mahal. Oleh karena itu, kemiringannya terpaksa dibuat besar,
dengan sendirinya disesuaikan dengan keadaan topografi setempat.
c. Bangunan peredam energi (energi dissipator)
16
Digunakan untuk menghilangkan atau setidak-tidaknya mengurangi energi air agar tidak
merusak tebing, jembatan, jalan, bangunan dan instalasi lain di sebelah hilir bangunan
pelimpah.
5. Kanal (canal)
Digunakan untuk menampung limpahan air ketika curah hujan tinggi.
6. Reservoir
Digunakan untuk menampung atau menerima limpahan air dari bendungan.
7. Stilling basin
Memiliki fungsi yang sama dengan energi dissipater.
8. Katup (kelep, valves)
Fungsinya sama dengan pintu air biasa, hanya dapat menahan tekanan yang lebih tinggi (pipa air,
pipa pesat dan terowongan tekan). Merupakan alat untuk membuka, mengatur dan menutup
aliran air dengan cara memutar, menggerakkan kea rah melintang atau memenjang di dalam
saluran airnya.
9. Drainage galeri
Digunakan sebagai alat pembangkit listrik pada bendungan
1.3. Jenis-jenis PLTA
Berdasarkan tinggi terjun terdapat jenis-jenis PLTA seperti:
1. PLTA jenis terusan air (water way)
Adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan mengalirkan
air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik
dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.
2. PLTA Jenis DAM atau Bendungan
Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang di sungai, pembuatan bendungan
ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan
energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik.
3. PLTA Jenis Terusan dan DAM (campuran)
Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial
yang diperoleh dari bendungan dan terusan.
17
BAB IV
PENUTUP
1.1. Kesimpulan
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit listrik yang
mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik.
Energi listrik yang dibangkitkan dari ini biasa disebut sebagai hidroelektrik.
Untuk mengatasi debit puncak dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi
baru yang dikenal dengan pumped-storage plant. Sedangkan untuk mengatasi debit
minimum pada musim kemarau dapat diatasi dengan membangun Dam cadangan dan
mengadakan pemadaman bergilir serta untuk penanganan jangka pajang dapat dilakukan
dengan pengelolaan sumberdaya didaerah tangkapan air bendungan di dam/waduk.
1.2. Saran
18
Penggunaan pembangkit listrik tenaga air harus dikembangkan karena air dimuka bumi
masih banyak sehingga dapat menghemat minyak bumi.
Penggunaan air untuk pembangkit listrik juga bisa dikembangkan dengan Pembangkit
listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) dimana prinsip kerjanya hampir sama dengan PLTA yaitu
menggunakan air sebagai sumber energi penggerak.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.vale.com/indonesia/bh/business/energy/our-hydro-power-plant-in-indonesia/
pages/default.aspx
http://www.ecoton.or.id
http://www.wisatanesia.com/2010/05/bendungan-karangkates- malang.html#ixzz17sPkDPht
http://doctor-iman.blogspot.com/2010/10/cara-kerja-plta.html
http://www.jasatirta1.co.id/haspem.php?
subaction=showfull&id=1191737150&archive=&start_from=&ucat=5&
19