PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR WILAYAH
Kata Pengantar
Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Allah SWT, yang atas rahmat-Nya maka penulis
dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Pembangkit Listrik Tenaga Air
Karangkates Propinsi Jawa Timur Kota Malang”.
Penulisan makalah adalah merupakan salah satu tugas mata kuliah Pembangkit Energi Listrik
yang di bimbing oleh Dosen Bpk. Ir. Sumantri
Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik
pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis.
Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan
pembuatan makalah ini.
Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan menjadi sumbangan pemikiran bagi pihak yang
membutuhkan, khususnya bagi penulis sehingga tujuan yang diharapkan dapat tercapai,
Amiin.
1 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
Daftar Isi
KATA PENGANTAR
1
DAFTAR ISI
2
I. PENDAHULUAN
3
1.1 Latar Belakang
3
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan dan Manfaat
3
II. TEORI PENUNJANG
4
2.1 Pengertian PLTA
4
2.2 Energi PLTA
4
2.3 Analisa Energi Listrik PLTA Karangkates ...............................................................4
2.4 Tekanan Air dan Debit Air
5
III. TINJAUAN PUSTAKA
7
3.1 Sejarah PLTA Karangkates
7
3.2 Pasokan Listrik Karangkates
7
3.3 Keamanan PLTA
8
3.4 Komponen Dasar, Jenis, dan Cara Kerja PLTA .......................................................9
3.4.1 Komponen Dasar PLTA
9
3.4.2 Jenis-Jenis PLTA
9
3.4.3 Cara Kerja PLTA
9
3.5 Sketsa PLTA
10
IV. PENUTUP
11
4.1 Kesimpulan
11
4.2 Saran
11
DAFTAR PUSTAKA
12
2 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mengingat air merupakan salah satu sumber daya yang dapat menghasilkan energi
terutama energi listik yaitu dengan cara merubah energi potensial menjadi energi kinetik dan
dari energi kinetik dirubah menjadi energi listrik. karangkates panorama wisata PLTA terbaik
di jawa timur, keindahan dan kemegahannya sudah dikenal banyak orang, baik dari wiyah
jawa timur maupun luar jawa timur.
Keindahan karangkates juga menyimpan banyak kenangan bagi para pengunjungnya.
Keindahan panorama alamnya serta kemegahan bangunan PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga
Air) Membuat banyak orang terpesona olehnya Selain dari pada itu penduduk atau warga
sekitar yang sangat bersahabat dan welcome bagi para pengunjungnya merupakan daya pikat
tersendiri.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam studi analisa ini adalah :
Sejarah PLTA karangkates?
Bagaimana PLTA karangkates memasok listrik untuk masyarakat?
Bagaimana keamanan PLTA
Komponen dasar, jenis2, dan cara kerja PLTA?
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dan manfaat dari adanya jurnal ini adalah :
Bisa di jadikan bahan referensi
Mengetahui bagaimana PLTA karangkates memasok listrik
Mengetahui bagaimana keamanan PLTA
Mengetahui komponen dasar, jenis2, dan cara kerja PLTA
3 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
II. TEORI PENUNJANG
2.1 Pengertian PLTA
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 air biasa disebut sebagai hidroelektrik. Bentuk utama dari
pembangkit listrik jenis ini adalah motor yang dihubungkan ke turbinyang digerakkan oleh
tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas
pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang
menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Pembangkit Listrik Tenaga
Air di Indonesia sudah mulai terlihat banyak. PLTA karangkates adalah sebagai penghasil
energi listrik (PLTA) untuk memenuhi sebagian konsumsi listrik di pulau jawa dan bali.
Energi yang dapat dihasilkan dari pembangkit ini adalah sebesar 105 MW.
2.2 Energi PLTA
Pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga air karena ketinggian
dan debit tertentu dirubah menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin dan generator.
P = 9,8. Hef. Q Ƞ .......(1)
Hef = H - Hf ........(2)
Keterangan :
Hf = kehilangan total head
Hef = tinggi efektif
H = tinggi air dari posisi turbin
2.3 Analisa Energi Listrik PLTA Karangkates
Salah satu fungsi bendungan Karangkates adalah sebagai pembangkit listrik tenaga air
(PLTA) dan dapat menghasilkan listrik sebesar 105 MW. Pembangkit listrik tenaga air
memanfaatkan aliran air yang masuk dalam pipa – pipa pembangkit yang mengalirkan air ke
baling – baling turbin sehingga dapat menggerakkan (memutar) kumparan yang ada dalam
generator. Putaran tersebut diatur sedemikian rupa hingga dapat memutar dengan frekuensi
putaran 50 Hz atau dalam 1 detik kumparan berputar 50 kali. Istilah 50 Hz seringkali ditemui
pada peralatan listrik, misalnya Televisi 220 Volt, 50 Hz yang berarti terjadi pergantian
gambar sebanyak 50 kali cuplikan sehingga seakan – akan gambar tersebut hidup.
Listrik yang berasal dari pembangkit ini disalurkan ke Stasiun distribusi untuk
menurunkan arus listrik dan menaikkan tegangan listrik. Hal ini bertujuan agar dalam proses
transmisi listrik, Daya disipasi panas atau panas yang diakibatkan aliran listrik dapat
berkurang sehingga energi yang terbuang tidak terlalu besar akibat disipasi panas tersebut.
4 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
P = I . R2 ......(3)
Keterangan:
P : Daya (Disipasi panas), (watt)
I : Arus listrik yang mengalir (Ampere)
R : Hambatan pada kawat kabel (Ohm)
Listrik dari Pembangkit ini masih terlalu rendah tegangannya untuk bisa mengalir
melewati jaringan SUTET yang panjang, oleh karenanya perlu di naikkan tegangannya
dengan Transformator (trafo) step up.
Setelah mencapai tempat tujuan, tegangan listrik perlu diturunkan dan dibagi-bagi
arusnya untuk bisa digunakan pada alat-alat elektronik rumah tangga. Penurunan tegangan
dilakukan dengan Transformator (trafo) step down.
2.4 Tekanan Air dan Debit Air
Tekanan air dan debit air pada bendungan Air yang dibendung bertujuan untuk
memperoleh ketinggian air sehingga energi potensial yang terkandung dalam air tersebut
semakin besar seiring dengan ketinggian air. Hal ini dapat didekati dengan konsep energi
potensial,yaitu:
Ep = m . g . h ......(4)
Keterangan:
Ep : Energi potensial (Joule)
m : massa (Kg)
g : gravitasi (9,8 m/s2)
h : ketinggian permukaan air (meter)
massa (m) diatas mewakili banyaknya air yang dibendung yang dapat dialirkan
melalui pipa – pipa menuju turbin, semakin besar massa air yang dibendung dan dialirkan,
maka semakin besar energi potensial yang terkandung dalam bendungan.
Tekanan air dapat diartikan sebagai tekanan segala arah yang ditimbulkan oleh air di
setiap titik. Berdasarkan hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan hidrostatis di oleh
zat cair didistribusikan secara merata ke segala arah. Tekanan juga dipengaruhi oleh
ketinggian permukaan zat cair. Semakin tinggi permukaan zat cair, maka tekanan yang
ditimbulkan akan semakin besar, atau dengan kata lain daerah yang memiliki kedalaman
yang paling besar akan mengalami tekanan yang paling besar pula. Tekanan ini dapat di
rumuskan sebagai berikut :
5 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
Ρ = ρ . g . h .......(5)
Keterangan :
P : Tekanan Hidrostatis (Pa)
ρ : Massa Jenis zat cair (Kg/m3)
g : Gravitasi bumi (m/s2)
h : Kedalaman permukaan
Dari rumus di atas dapat dijelaskan bahwa tekanan (P) berbanding lurus dengan
tingkat kedalaman (h) zat cair. Hal ini berarti semakin besar kedalaman, maka tekanan
hidrostatis yang ditimbulkan akan semakin besar. Aplikasi dari rumusan ini digunakan dalam
pembuatan dinding bendungan yang dibuat miring dengan sudut elevasi (α) tertentu, sehingga
dinding bagian bawah bendungan lebih tebal / besar daripada dinding bendungan bagian atas.
Tujuan pembuatan dinding pada bagian bawah lebih besar adalah untuk menahan tekanan air
yang ditimbulkan dari seluruh volume air yang dapat dibendung dan pada bagian bawah
merupakan tekanan yang paling besar.
Debit air didefinisikan sebagai banyaknya liter air yang melintasi pada permukaan
luas dalam 1 detik. Debit air berkaitan dengan kecepatan aliran air. Apabila aliran debit air
bertambah besar, maka kecepatan aliran air juga akan bertambah. Dalam bendungan debit
pengaturan debit air digunakan untuk menambah kecepatan air yang masuk kedalam turbin
melewati gerbang air (wicket gate). Cara termudah untuk menambah kecepatan aliran adalah
dengan memasang pipa berlainan diameter untuk setiap ujungnya. Debit adalah volume zat
cair yang mengalir melalui suatu penampang setiap detik.
Dirumuskan:
Q = v . A .......(6)
Keterangan :
Q = debit ( m3s-1 )
v = kecepatan aliran fluida ( ms-1 )
A = luas penampang pipa ( m2 )
Turbin adalah bagian dari bendungan yang berfungsi untuk memutar generator listrik.
Bagian ini memiliki baling – baling dan digerakkan oleh aliran air yang melewati baling –
baling tersebut. Pada pembangkit lstrik tenaga angin, turbin digerakkan oleh aliran angin.
Pada gambar di atas terlihat bahwa aliran air melewati gerbang air (wicket gate).
Gerbang air ini berfungsi untuk mengatur banyaknya air yang masuk ke turbin. Hal ini
bergantung pada banyaknya air yang tertampung oleh bendungan. Apabila volume air pada
musim kemarau mengalami penurunan, maka gerbang air akan dibuka lebar sehingga aliran
air yang masuk dalam turbin dan berpengaruh pada perputaran turbin dapat terjaga. Alasan
lainnya adalah daerah aliran sungai yang membutuhkan banyak air dapat tercukupi pada
musim tersebut. Dalam kondisi tertentu gerbang air pada musim kemarau tidak dibuka lebar
bahkan dipersempit untuk menjaga pasokan air dalam jangka panjang. Inilah alasan mengapa
pada musim kemarau pasokan listrik dari pembangkit berkurang.
6 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
III. TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Sejarah PLTA Karangkates
Desa Karangkates, Kecamatan Sumber Pucung, Kabupaten Malang, Bendungan
Karangkates memiliki nama asli Bendungan Sutami. Namun, masyarakat lebih sering
menyebutnya sebagai Bendungan Karangkates. Nama bendungan yang dibuat pada zaman
Orde Baru tersebut diadopsi dari nama Prof Dr Ir Sutami sebagai salah satu tokoh terkemuka,
yang diresmikan pada 16 April 1981 silam. Sedangkan pembangunan bendungan
dilaksanakan dari tahun 1961 sampai tahun 1972 dengan konsultan disain Nippom Koei.
Pemandangan di sekitar bendungan yang elok dan menyejukkan mata serta semilirnya
angin membuat Bendungan Sutami menjadi primadona para pengunjung yang menyukai
keindahan alam. Perbukitan di sekitar bendungan menawarkan berbagai pepohonan
menghijau yang tak kalah menariknya.
Di sisi lain, menurut Kepala Pengamat Bendungan, Sutaji, Bendungan Sutami
merupakan bendungan dengan tipe urugan, yaitu tipe bendungan dengan memanfaatakan
timbunan tanah.
Karakteristik tubuh bendungan sendiri panjang puncaknya 823, 5 meter, elevasi
puncak EL 279 meter, lebar puncak 13,7 meter, tinggi bendungan 100 meter, volume
timbunan 6.156.000 m3, serta panjang lebar dasar 400 meter. Manfaat dan tujuan adanya
bendungan tersebut menurut pria asal Blitar itu selain sebagai tempat pariwisata, juga sebagai
pengendali banjir, pemberian air irigasi, pembangkit tenaga listrik, untuk air minum, dan
perikanan air darat.
Jika sempat berkunjung untuk sekadar melepas lelah selama perjalanan atau memang
bertujuan ke sana, bisa dijumpai banyak dari pengunjung berhenti sejenak di warung pinggir
jalan bendungan. Pengunjung bendungan akan semakin ramai pada akhir pekan yaitu hari
Sabtu dan Minggu. Hal itu membuat selalu menjadi daya tarik para pelintas batas Kabupaten
Malang.
3.2 Pasokan Listrik Karang kates
Salah satu fungsi dari bendungan karangkates adalah sebagai penghasil energi listrik
(PLTA) untuk memenuhi sebagian konsumsi listrik di pulau jawa dan bali. Energi yang dapat
dihasilkan dari pembangkit ini adalah sebesar 105 MW. PLTA yang paling konvensional
mempunyai lima komponen utama yaitu :
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.
7 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
3.
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.
4.
Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak
banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step-up.
5
Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumahrumah dan pusat industri.Semua komponen diatas akan dibahas berdasarkan urutan dengan
ditambahkan beberapa hal yang terkait dengan konteks fisika.
Keberadaan Bendungan Sutami sebagai salah satu pemasok listrik, sangat membantu
pihak PLN. Hal itu diakui oleh Supervisor Operasi Distribusi PLN Malang, Dwi Tjahjo.
Bendungan Karangkates dan Bendungan Selorejo turut berperan dalam memasok listrik,
meskipun hanya terbilang kecil. “Kedua bendungan itu memang membantu tapi sekitar dua
persen saja, ” ujarnya kepada Bestari.
Hal tersebut juga dibenarkan oleh staf operasi distribusi, H. Mohamad Chairi.
Karangkates hanya dijadikan sebagai penormal saja “Namun bukan berarti Karangkates tidak
penting,” katanya.
Tak hanya itu, pemanfaatan bendungan lebih dimaksimalkan ketika musim penghujan
karena di saat musim itu jumlah air sangat melimpah. Air merupakan pemasok listrik yang
paling murah dibandingkan pemasok lainnya. Biasanya pihak PLN membeli air kepada Jasa
Tirta dengan harga Rp 200 per liter. Sedangkan jika menggunakan BBM akan jauh lebih
mahal sekitar Rp 6000 per liter. “Harga yang sangat murah itu membuat pihak PLN selalu
memanfaatkan bendungan dengan optimal, apalagi musim penghujan,” ungkapnya.
3.3 Keamanan PLTA
Walaupun ada pembagian tanggungjawab dan arahan kerja, namun konsep yang
ditawarkan Lembah Brantas tetap mempertimbangkan mufakat dari PJT I. Selama ini
sebagian besar bendungan yang telah ada merupakan hasil kerjasama beberapa pihak.
Dengan menggandeng konsulat luar negeri yaitu Kajima Construction dan Overseas
Construction selaku pembimbing dan bersatu dengan pihak Nippon Koei, lahirlah bendungan
yang diresmikan oleh Presiden Orde Baru itu.
Setelah ditelisik sejarahnya, Selorejo dibangun oleh tangan-tangan pribumi sebanyak
enam puluh persen, sedangkan sisanya mendatangkan tenaga luar negeri. Bukti hierarki
mengatakan bahwa secara teknis, PJT I berada di bawah naungan Departemen Pekerja
Umum. Lain lagi dari segi finansial, PJT I menjadi tanggungan Menteri Negara BUMN.
Pokok perhatian PJT I terhadap bendungan terletak pada keamanannya. “Dibutuhkan
dan itu disediakan perkara instrumentasi keamanan bendungan seperti gempa, penurunan
bendungan, dan pergeserannya yang itu wajib dipantau tiap dua minggu sekali. Apalagi jika
ada gempa,” tutur Mariadi, Kepala Divisi ASA III.
8 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
Lebih lanjut bapak tiga putra itu menerangkan peralatan yang digunakan di Selorejo
masih tergolong manual. Tak hanya itu, pola pengaturan debit air pun diatur berdasar sistem
waduk tahunan. Skala pergantian penurunan dan peningkatan dilakukan dengan menjadikan
dua musim di Indonesia sebagai patokan. Rentang waktu Mei sampai November sangat
sesuai untuk menaikkan debit karena saat itu berlangsung musim kemarau. Sebaliknya,
Desember hingga menjelang April adalah kesempatan untuk menurunkan debit. Hal ini
berpengaruh untuk pengendalian air agar tak terjadi banjir.
3.4 Komponen Dasar, Jenis, dan Cara Kerja PLTA
3.4.1 Komponen dasar PLTA dapat di bagi 5 yaitu :
1.
2.
3.
4.
5.
Dam - Untuk menampung air.
Turbin – Untuk Mengubah energi potensial menjadi energi mekanik.
Generator – Untuk mengubah energi mekanik ke energi listrik.
Travo – Untuk Menaikan tegangan
Transmisi – Berguna untuk menyalurkan listrik dari rumah ke rumah.
3.4.2 Jenis Jenis PLTA :
1. Berdasarkan cara mendapatkan air :
- Tipe aliran sungai langsung (run of river hydro power plant).
- Tipe kolam tando (pondage hydro power plant).
- Tipe kolam tando tahunan (stroge hydro power plat).
- Tipe pompa (pumped stroge hydro power plant).
2. Berdasarkan tujuan pembangkit :
- Tipe tunggal ( single purpose hydro power plant
- Tipe serba guna (multi purpose hydro power plant).
3. Cara operasinya :
- Untuk memikul beban dasar (based load hydro power plant)
- Untuk memikul beban puncak (peak load hydro power plant).
3.4.3 Cara Kerja PLTA
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:
- Waduk Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan
langsung ke turbin untuk menghasilkan listrik.
9 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
- 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.
3.5 Sketsa PLTA
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.
10 | I n s t i t u t T e k n o l o g i A d h i T a m a S u r a b a y a
IV. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Bahwa PLTA Karangkates mempunyai energi 105 MW dan menyuplai Energi Listrik
di pulau Jawa dan Bali.
Bahwa di butuhkan modal yang sangat besar untuk membuat suatu pembangkit listrik
tenaga air.
Pembangkit tinggi 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 energy listrik (denganbantuangenerator).
4.2 Saran
Kepada Pemerintah supaya lebih memerhatikan PLTA karangkates tentang generator
dan komponen komponen lainnya guna memaksimalkan kinerja PLTA karangkates .
11 | I n s t i t u t T e k n o l o g i A d h i T a m a S u r a b a y a
DAFTAR PUSTAKA
http://taksekedarmenulis.wordpress.com
http://bestariumm.wordpress.com
http://arunals.wordpress.com
http://id.wikipedia.org
http://google.co.id
12 | I n s t i t u t T e k n o l o g i A d h i T a m a S u r a b a y a
Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Allah SWT, yang atas rahmat-Nya maka penulis
dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Pembangkit Listrik Tenaga Air
Karangkates Propinsi Jawa Timur Kota Malang”.
Penulisan makalah adalah merupakan salah satu tugas mata kuliah Pembangkit Energi Listrik
yang di bimbing oleh Dosen Bpk. Ir. Sumantri
Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik
pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis.
Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan
pembuatan makalah ini.
Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan menjadi sumbangan pemikiran bagi pihak yang
membutuhkan, khususnya bagi penulis sehingga tujuan yang diharapkan dapat tercapai,
Amiin.
1 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
Daftar Isi
KATA PENGANTAR
1
DAFTAR ISI
2
I. PENDAHULUAN
3
1.1 Latar Belakang
3
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan dan Manfaat
3
II. TEORI PENUNJANG
4
2.1 Pengertian PLTA
4
2.2 Energi PLTA
4
2.3 Analisa Energi Listrik PLTA Karangkates ...............................................................4
2.4 Tekanan Air dan Debit Air
5
III. TINJAUAN PUSTAKA
7
3.1 Sejarah PLTA Karangkates
7
3.2 Pasokan Listrik Karangkates
7
3.3 Keamanan PLTA
8
3.4 Komponen Dasar, Jenis, dan Cara Kerja PLTA .......................................................9
3.4.1 Komponen Dasar PLTA
9
3.4.2 Jenis-Jenis PLTA
9
3.4.3 Cara Kerja PLTA
9
3.5 Sketsa PLTA
10
IV. PENUTUP
11
4.1 Kesimpulan
11
4.2 Saran
11
DAFTAR PUSTAKA
12
2 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mengingat air merupakan salah satu sumber daya yang dapat menghasilkan energi
terutama energi listik yaitu dengan cara merubah energi potensial menjadi energi kinetik dan
dari energi kinetik dirubah menjadi energi listrik. karangkates panorama wisata PLTA terbaik
di jawa timur, keindahan dan kemegahannya sudah dikenal banyak orang, baik dari wiyah
jawa timur maupun luar jawa timur.
Keindahan karangkates juga menyimpan banyak kenangan bagi para pengunjungnya.
Keindahan panorama alamnya serta kemegahan bangunan PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga
Air) Membuat banyak orang terpesona olehnya Selain dari pada itu penduduk atau warga
sekitar yang sangat bersahabat dan welcome bagi para pengunjungnya merupakan daya pikat
tersendiri.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam studi analisa ini adalah :
Sejarah PLTA karangkates?
Bagaimana PLTA karangkates memasok listrik untuk masyarakat?
Bagaimana keamanan PLTA
Komponen dasar, jenis2, dan cara kerja PLTA?
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dan manfaat dari adanya jurnal ini adalah :
Bisa di jadikan bahan referensi
Mengetahui bagaimana PLTA karangkates memasok listrik
Mengetahui bagaimana keamanan PLTA
Mengetahui komponen dasar, jenis2, dan cara kerja PLTA
3 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
II. TEORI PENUNJANG
2.1 Pengertian PLTA
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 air biasa disebut sebagai hidroelektrik. Bentuk utama dari
pembangkit listrik jenis ini adalah motor yang dihubungkan ke turbinyang digerakkan oleh
tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas
pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang
menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Pembangkit Listrik Tenaga
Air di Indonesia sudah mulai terlihat banyak. PLTA karangkates adalah sebagai penghasil
energi listrik (PLTA) untuk memenuhi sebagian konsumsi listrik di pulau jawa dan bali.
Energi yang dapat dihasilkan dari pembangkit ini adalah sebesar 105 MW.
2.2 Energi PLTA
Pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga air karena ketinggian
dan debit tertentu dirubah menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin dan generator.
P = 9,8. Hef. Q Ƞ .......(1)
Hef = H - Hf ........(2)
Keterangan :
Hf = kehilangan total head
Hef = tinggi efektif
H = tinggi air dari posisi turbin
2.3 Analisa Energi Listrik PLTA Karangkates
Salah satu fungsi bendungan Karangkates adalah sebagai pembangkit listrik tenaga air
(PLTA) dan dapat menghasilkan listrik sebesar 105 MW. Pembangkit listrik tenaga air
memanfaatkan aliran air yang masuk dalam pipa – pipa pembangkit yang mengalirkan air ke
baling – baling turbin sehingga dapat menggerakkan (memutar) kumparan yang ada dalam
generator. Putaran tersebut diatur sedemikian rupa hingga dapat memutar dengan frekuensi
putaran 50 Hz atau dalam 1 detik kumparan berputar 50 kali. Istilah 50 Hz seringkali ditemui
pada peralatan listrik, misalnya Televisi 220 Volt, 50 Hz yang berarti terjadi pergantian
gambar sebanyak 50 kali cuplikan sehingga seakan – akan gambar tersebut hidup.
Listrik yang berasal dari pembangkit ini disalurkan ke Stasiun distribusi untuk
menurunkan arus listrik dan menaikkan tegangan listrik. Hal ini bertujuan agar dalam proses
transmisi listrik, Daya disipasi panas atau panas yang diakibatkan aliran listrik dapat
berkurang sehingga energi yang terbuang tidak terlalu besar akibat disipasi panas tersebut.
4 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
P = I . R2 ......(3)
Keterangan:
P : Daya (Disipasi panas), (watt)
I : Arus listrik yang mengalir (Ampere)
R : Hambatan pada kawat kabel (Ohm)
Listrik dari Pembangkit ini masih terlalu rendah tegangannya untuk bisa mengalir
melewati jaringan SUTET yang panjang, oleh karenanya perlu di naikkan tegangannya
dengan Transformator (trafo) step up.
Setelah mencapai tempat tujuan, tegangan listrik perlu diturunkan dan dibagi-bagi
arusnya untuk bisa digunakan pada alat-alat elektronik rumah tangga. Penurunan tegangan
dilakukan dengan Transformator (trafo) step down.
2.4 Tekanan Air dan Debit Air
Tekanan air dan debit air pada bendungan Air yang dibendung bertujuan untuk
memperoleh ketinggian air sehingga energi potensial yang terkandung dalam air tersebut
semakin besar seiring dengan ketinggian air. Hal ini dapat didekati dengan konsep energi
potensial,yaitu:
Ep = m . g . h ......(4)
Keterangan:
Ep : Energi potensial (Joule)
m : massa (Kg)
g : gravitasi (9,8 m/s2)
h : ketinggian permukaan air (meter)
massa (m) diatas mewakili banyaknya air yang dibendung yang dapat dialirkan
melalui pipa – pipa menuju turbin, semakin besar massa air yang dibendung dan dialirkan,
maka semakin besar energi potensial yang terkandung dalam bendungan.
Tekanan air dapat diartikan sebagai tekanan segala arah yang ditimbulkan oleh air di
setiap titik. Berdasarkan hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan hidrostatis di oleh
zat cair didistribusikan secara merata ke segala arah. Tekanan juga dipengaruhi oleh
ketinggian permukaan zat cair. Semakin tinggi permukaan zat cair, maka tekanan yang
ditimbulkan akan semakin besar, atau dengan kata lain daerah yang memiliki kedalaman
yang paling besar akan mengalami tekanan yang paling besar pula. Tekanan ini dapat di
rumuskan sebagai berikut :
5 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
Ρ = ρ . g . h .......(5)
Keterangan :
P : Tekanan Hidrostatis (Pa)
ρ : Massa Jenis zat cair (Kg/m3)
g : Gravitasi bumi (m/s2)
h : Kedalaman permukaan
Dari rumus di atas dapat dijelaskan bahwa tekanan (P) berbanding lurus dengan
tingkat kedalaman (h) zat cair. Hal ini berarti semakin besar kedalaman, maka tekanan
hidrostatis yang ditimbulkan akan semakin besar. Aplikasi dari rumusan ini digunakan dalam
pembuatan dinding bendungan yang dibuat miring dengan sudut elevasi (α) tertentu, sehingga
dinding bagian bawah bendungan lebih tebal / besar daripada dinding bendungan bagian atas.
Tujuan pembuatan dinding pada bagian bawah lebih besar adalah untuk menahan tekanan air
yang ditimbulkan dari seluruh volume air yang dapat dibendung dan pada bagian bawah
merupakan tekanan yang paling besar.
Debit air didefinisikan sebagai banyaknya liter air yang melintasi pada permukaan
luas dalam 1 detik. Debit air berkaitan dengan kecepatan aliran air. Apabila aliran debit air
bertambah besar, maka kecepatan aliran air juga akan bertambah. Dalam bendungan debit
pengaturan debit air digunakan untuk menambah kecepatan air yang masuk kedalam turbin
melewati gerbang air (wicket gate). Cara termudah untuk menambah kecepatan aliran adalah
dengan memasang pipa berlainan diameter untuk setiap ujungnya. Debit adalah volume zat
cair yang mengalir melalui suatu penampang setiap detik.
Dirumuskan:
Q = v . A .......(6)
Keterangan :
Q = debit ( m3s-1 )
v = kecepatan aliran fluida ( ms-1 )
A = luas penampang pipa ( m2 )
Turbin adalah bagian dari bendungan yang berfungsi untuk memutar generator listrik.
Bagian ini memiliki baling – baling dan digerakkan oleh aliran air yang melewati baling –
baling tersebut. Pada pembangkit lstrik tenaga angin, turbin digerakkan oleh aliran angin.
Pada gambar di atas terlihat bahwa aliran air melewati gerbang air (wicket gate).
Gerbang air ini berfungsi untuk mengatur banyaknya air yang masuk ke turbin. Hal ini
bergantung pada banyaknya air yang tertampung oleh bendungan. Apabila volume air pada
musim kemarau mengalami penurunan, maka gerbang air akan dibuka lebar sehingga aliran
air yang masuk dalam turbin dan berpengaruh pada perputaran turbin dapat terjaga. Alasan
lainnya adalah daerah aliran sungai yang membutuhkan banyak air dapat tercukupi pada
musim tersebut. Dalam kondisi tertentu gerbang air pada musim kemarau tidak dibuka lebar
bahkan dipersempit untuk menjaga pasokan air dalam jangka panjang. Inilah alasan mengapa
pada musim kemarau pasokan listrik dari pembangkit berkurang.
6 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
III. TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Sejarah PLTA Karangkates
Desa Karangkates, Kecamatan Sumber Pucung, Kabupaten Malang, Bendungan
Karangkates memiliki nama asli Bendungan Sutami. Namun, masyarakat lebih sering
menyebutnya sebagai Bendungan Karangkates. Nama bendungan yang dibuat pada zaman
Orde Baru tersebut diadopsi dari nama Prof Dr Ir Sutami sebagai salah satu tokoh terkemuka,
yang diresmikan pada 16 April 1981 silam. Sedangkan pembangunan bendungan
dilaksanakan dari tahun 1961 sampai tahun 1972 dengan konsultan disain Nippom Koei.
Pemandangan di sekitar bendungan yang elok dan menyejukkan mata serta semilirnya
angin membuat Bendungan Sutami menjadi primadona para pengunjung yang menyukai
keindahan alam. Perbukitan di sekitar bendungan menawarkan berbagai pepohonan
menghijau yang tak kalah menariknya.
Di sisi lain, menurut Kepala Pengamat Bendungan, Sutaji, Bendungan Sutami
merupakan bendungan dengan tipe urugan, yaitu tipe bendungan dengan memanfaatakan
timbunan tanah.
Karakteristik tubuh bendungan sendiri panjang puncaknya 823, 5 meter, elevasi
puncak EL 279 meter, lebar puncak 13,7 meter, tinggi bendungan 100 meter, volume
timbunan 6.156.000 m3, serta panjang lebar dasar 400 meter. Manfaat dan tujuan adanya
bendungan tersebut menurut pria asal Blitar itu selain sebagai tempat pariwisata, juga sebagai
pengendali banjir, pemberian air irigasi, pembangkit tenaga listrik, untuk air minum, dan
perikanan air darat.
Jika sempat berkunjung untuk sekadar melepas lelah selama perjalanan atau memang
bertujuan ke sana, bisa dijumpai banyak dari pengunjung berhenti sejenak di warung pinggir
jalan bendungan. Pengunjung bendungan akan semakin ramai pada akhir pekan yaitu hari
Sabtu dan Minggu. Hal itu membuat selalu menjadi daya tarik para pelintas batas Kabupaten
Malang.
3.2 Pasokan Listrik Karang kates
Salah satu fungsi dari bendungan karangkates adalah sebagai penghasil energi listrik
(PLTA) untuk memenuhi sebagian konsumsi listrik di pulau jawa dan bali. Energi yang dapat
dihasilkan dari pembangkit ini adalah sebesar 105 MW. PLTA yang paling konvensional
mempunyai lima komponen utama yaitu :
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.
7 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
3.
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.
4.
Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak
banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step-up.
5
Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumahrumah dan pusat industri.Semua komponen diatas akan dibahas berdasarkan urutan dengan
ditambahkan beberapa hal yang terkait dengan konteks fisika.
Keberadaan Bendungan Sutami sebagai salah satu pemasok listrik, sangat membantu
pihak PLN. Hal itu diakui oleh Supervisor Operasi Distribusi PLN Malang, Dwi Tjahjo.
Bendungan Karangkates dan Bendungan Selorejo turut berperan dalam memasok listrik,
meskipun hanya terbilang kecil. “Kedua bendungan itu memang membantu tapi sekitar dua
persen saja, ” ujarnya kepada Bestari.
Hal tersebut juga dibenarkan oleh staf operasi distribusi, H. Mohamad Chairi.
Karangkates hanya dijadikan sebagai penormal saja “Namun bukan berarti Karangkates tidak
penting,” katanya.
Tak hanya itu, pemanfaatan bendungan lebih dimaksimalkan ketika musim penghujan
karena di saat musim itu jumlah air sangat melimpah. Air merupakan pemasok listrik yang
paling murah dibandingkan pemasok lainnya. Biasanya pihak PLN membeli air kepada Jasa
Tirta dengan harga Rp 200 per liter. Sedangkan jika menggunakan BBM akan jauh lebih
mahal sekitar Rp 6000 per liter. “Harga yang sangat murah itu membuat pihak PLN selalu
memanfaatkan bendungan dengan optimal, apalagi musim penghujan,” ungkapnya.
3.3 Keamanan PLTA
Walaupun ada pembagian tanggungjawab dan arahan kerja, namun konsep yang
ditawarkan Lembah Brantas tetap mempertimbangkan mufakat dari PJT I. Selama ini
sebagian besar bendungan yang telah ada merupakan hasil kerjasama beberapa pihak.
Dengan menggandeng konsulat luar negeri yaitu Kajima Construction dan Overseas
Construction selaku pembimbing dan bersatu dengan pihak Nippon Koei, lahirlah bendungan
yang diresmikan oleh Presiden Orde Baru itu.
Setelah ditelisik sejarahnya, Selorejo dibangun oleh tangan-tangan pribumi sebanyak
enam puluh persen, sedangkan sisanya mendatangkan tenaga luar negeri. Bukti hierarki
mengatakan bahwa secara teknis, PJT I berada di bawah naungan Departemen Pekerja
Umum. Lain lagi dari segi finansial, PJT I menjadi tanggungan Menteri Negara BUMN.
Pokok perhatian PJT I terhadap bendungan terletak pada keamanannya. “Dibutuhkan
dan itu disediakan perkara instrumentasi keamanan bendungan seperti gempa, penurunan
bendungan, dan pergeserannya yang itu wajib dipantau tiap dua minggu sekali. Apalagi jika
ada gempa,” tutur Mariadi, Kepala Divisi ASA III.
8 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
Lebih lanjut bapak tiga putra itu menerangkan peralatan yang digunakan di Selorejo
masih tergolong manual. Tak hanya itu, pola pengaturan debit air pun diatur berdasar sistem
waduk tahunan. Skala pergantian penurunan dan peningkatan dilakukan dengan menjadikan
dua musim di Indonesia sebagai patokan. Rentang waktu Mei sampai November sangat
sesuai untuk menaikkan debit karena saat itu berlangsung musim kemarau. Sebaliknya,
Desember hingga menjelang April adalah kesempatan untuk menurunkan debit. Hal ini
berpengaruh untuk pengendalian air agar tak terjadi banjir.
3.4 Komponen Dasar, Jenis, dan Cara Kerja PLTA
3.4.1 Komponen dasar PLTA dapat di bagi 5 yaitu :
1.
2.
3.
4.
5.
Dam - Untuk menampung air.
Turbin – Untuk Mengubah energi potensial menjadi energi mekanik.
Generator – Untuk mengubah energi mekanik ke energi listrik.
Travo – Untuk Menaikan tegangan
Transmisi – Berguna untuk menyalurkan listrik dari rumah ke rumah.
3.4.2 Jenis Jenis PLTA :
1. Berdasarkan cara mendapatkan air :
- Tipe aliran sungai langsung (run of river hydro power plant).
- Tipe kolam tando (pondage hydro power plant).
- Tipe kolam tando tahunan (stroge hydro power plat).
- Tipe pompa (pumped stroge hydro power plant).
2. Berdasarkan tujuan pembangkit :
- Tipe tunggal ( single purpose hydro power plant
- Tipe serba guna (multi purpose hydro power plant).
3. Cara operasinya :
- Untuk memikul beban dasar (based load hydro power plant)
- Untuk memikul beban puncak (peak load hydro power plant).
3.4.3 Cara Kerja PLTA
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:
- Waduk Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan
langsung ke turbin untuk menghasilkan listrik.
9 | Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
- 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.
3.5 Sketsa PLTA
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.
10 | I n s t i t u t T e k n o l o g i A d h i T a m a S u r a b a y a
IV. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Bahwa PLTA Karangkates mempunyai energi 105 MW dan menyuplai Energi Listrik
di pulau Jawa dan Bali.
Bahwa di butuhkan modal yang sangat besar untuk membuat suatu pembangkit listrik
tenaga air.
Pembangkit tinggi 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 energy listrik (denganbantuangenerator).
4.2 Saran
Kepada Pemerintah supaya lebih memerhatikan PLTA karangkates tentang generator
dan komponen komponen lainnya guna memaksimalkan kinerja PLTA karangkates .
11 | I n s t i t u t T e k n o l o g i A d h i T a m a S u r a b a y a
DAFTAR PUSTAKA
http://taksekedarmenulis.wordpress.com
http://bestariumm.wordpress.com
http://arunals.wordpress.com
http://id.wikipedia.org
http://google.co.id
12 | I n s t i t u t T e k n o l o g i A d h i T a m a S u r a b a y a