Mengenal Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Apa Itu Pembangkit Listrik Tenaga Air

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah salah satu jenis pembangkit listrik yang memanfaatkan energi potensial air untuk menghasilkan energi listrik. PLTA merupakan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan dan tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca.

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) biasanya dibangun di sungai-sungai dengan aliran yang deras atau di daerah curah hujan tinggi seperti pegunungan. 

Oleh karena itu, pembangkit listrik tenaga air sering digunakan sebagai alternatif bagi negara-negara yang ingin mengurangi ketergantungan pada pembangkit listrik berbahan bakar fosil.


Prinsip Kerja PLTA

Air ditampung di bendungan, menghasilkan energi potensial. Air kemudian dialirkan melalui saluran khusus menuju turbin, mengubah energi potensial menjadi energi kinetik. Turbin yang berputar menggerakkan generator, menghasilkan energi listrik. Listrik didistribusikan ke rumah-rumah dan industri melalui jaringan listrik. 

Besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh PLTA di pengaruhi oleh dua hal, yaitu:

  • Ketinggian Jatuh Air: Semakin tinggi air yang jatuh maka semakin besar energi potensial yang dihasilkan oleh air tersebut.
  • Jumlah Air Jatuh (Debit Air): Semakin banyak air yang mengalir maka akan semakin cepat putaran turbin, semakin cepat putaran turbin maka akan semakin besar daya listrik yang dihasilkan.

Daya yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga air dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

P (kW) = 9,8 H x Q

Dimana : 

P = Tenaga yang dihasilkan (kW) 

H = Tinggi jatuh air (m) 

Q = Debit air (m³/detik)

Daya yang dikeluarkan oleh generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang dihasilkan secara teoritis. Daya yang dihasilkan adalah hasil dari perkalian dari tinggi jatuh dan debit air. Maka dari itu keberhasilan pembangkit tenaga listrik tergantung dari usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh dan debit air yang efektif.

Faktor Lain selain debit air dan tinggi jatuh air, ada beberapa faktor lain yang dapat mempengaruhi energi listrik PLTA, seperti:
  • Luas permukaan bendungan: Semakin luas permukaan bendungan, semakin banyak air yang dapat ditampung dan semakin besar potensi energi yang dihasilkan.
  • Kondisi geografis: PLTA yang terletak di daerah dengan curah hujan tinggi dan topografi berbukit memiliki potensi energi yang lebih besar.
  • Teknologi: Perkembangan teknologi turbin dan generator dapat meningkatkan efisiensi PLTA dan menghasilkan lebih banyak energi.

Klasifikasi PLTA

PLTA dapat di klasifikasikan berdasarkan daya yang dihasilkan, PLTA dapat diimplementasikan baik untuk kegunaan industri atau hanya kegunaan sebagai pembangkit kecil.


Klasifikasi PLTA Berdasarkan Desain

1. PLTA Run of River

Skema pembangkit listrik tenaga air run of river, air diambil dari sungai dengan mengalihkannya melalui suatu saluran air. Sebelum air mengalir menuju turbin, air melewati tangki pengendapan dimana air diperlambat untuk mengendapkan kotoran atau endapan yang mengalir bersama air sebelumnya. Sebuah pipa tekanan atau disebut sebagai penstock mengalirkan air dari tangki pengendapan menuju turbin.

2. PLTA Reservoir

PLTA Reservoir (Waduk) merupakan jenis pembangkit listrik tenaga air yang memanfaatkan bendungan atau waduk untuk meningkatkan ketinggian air sehingga akan meningkatkan energi potensial yang dihasilkan oleh air itu sendiri.

PLTA reservoir memiliki keunggulan dibandingkan jenis Run of River karena debit air dapat diatur sesuai dengan kebutuhan serta ketika kemarau air dapat dipompakan kembali menuju waduk. PLTA jenis Reservoir terbagi menjadi dua jenis yaitu:

a. PLTA Kolam Pengatur (Regulating Pond)

PLTA jenis ini memanfaatkan area yang luas untuk mengatur jumlah debit air yang mengalir kepada turbin. PLTA dengan kolam pengatur ini merupakan jenis PLTA yang paling banyak digunakan di Indonesia.

b. PLTA Pompa (Pumped Storage)

PLTA Pompa (pumped storage) merupakan jenis pembangkit listrik tenaga air yang memompakan kembali sisa air yang telah melewati turbin menuju dam atau reservoir untuk digunakan kembali. 

Proses pemompaan air ini biasanya dilakukan pada malam hari setelah melewati beban puncak (Peak). PLTA ini memiliki 2 saluran air yaitu saluran utama untuk mengalirkan air dari hulu ke hilir, dan saluran untuk memompa air dari hilir ke hulu.


Komponen PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air secara umum memiliki beberapa bagian yang digunakan di dalam proses pembangkitan tenaga listrik. Bagian-bagian tersebut di antaranya:

1. Reservoir 

Reservoir ini berfungsi untuk menyimpan atau menaikkan tingkat permukaan air sehingga tinggi jatuh air dapat ditingkatkan yang akan berdampak pada besarnya energi potensial yang diterima oleh turbin.

2. Penstock 

Komponen ini berfungsi untuk mengarahkan aliran air dari bendungan menuju turbin. Penstock umumnya dapat dikonstruksikan dari baja ataupun menggunakan beton sebagai bahan dasarnya.

3. Turbin 

Turbin impuls dan turbin reaksi adalah jenis turbin yang bekerja karena aliran air, salah satu contohnya adalah turbin jenis pelton. Turbin pelton merupakan turbin yang terdiri dari suatu rangkaian sudu-sudu yang diputar oleh aliran air. Air dipancarkan dari alat yang bernama nozzle.

Turbin pelton merupakan salah satu jenis turbin air yang paling efisien dan turbin pelton sesuai untuk digunakan untuk pembangkit dengan head yang tinggi.

Baca juga: Jenis-Jenis Turbin

Selain turbin pelton terdapat dua jenis turbin lagi yaitu turbin kaplan dan francis. Turbin kaplan merupakan turbin yang berjenis baling-baling atau propeler. Turbin kaplan umumnya digunakan pada kondisi head yang rendah namun dengan debit air yang tinggi. 

Selanjutnya adalah turbin francis. Turbin francis merupakan jenis turbin tekanan lebih. Turbin jenis francis digunakan pada ketinggian head sedang.

a. Turbin Pelton

Turbin pelton adalah jenis turbin impulse. Turbin ini ditemukan oleh Lester Allan Pelton pada tahun 1870. Turbin Pelton prinsip kerjanya adalah mengkonversi daya fluida dari air menjadi daya poros untuk memutar generator listrik. Turbin Pelton digunakan pada PLTA ataupun PLTMH dengan ketinggian head 50 hingga 1300 meter. 

b. Turbin Kaplan

Turbin Kaplan merupakan turbin jenis baling-baling yang sudut kemiringan baling-balingnya dapat diatur. Turbin ini dikembangkan oleh Viktor Kaplan pada tahun 1913. Turbin Kaplan dapat digunakan pada PLTA atau PLTMH dengan ketinggian head dari 2 hingga 40 meter dengan kecepatan putaran 50 hingga 430 rpm.

c. Turbin Francis

Turbin Francis adalah turbin air yang dikembangkan oleh James B. Francis. Turbin ini adalah turbin jenis reaksi yang menggabungkan antara konsep aliran radial dan aksial. Turbin ini dapat digunakan pada PLTA atau PLTMH dengan ketinggian head 10 hingga 350 meter dengan kecepatan putaran 75 hingga 1000 rpm.

d. Turbin Banki-Michell

Turbin Banki-Michell sering juga disebut Cross-Flow Turbine adalah turbin air yang dikembangkan oleh Anthony Michell pada tahun 1903. Berbeda dengan turbin lainnya, pada turbin jenis ini air secara langsung melintasi bilah turbin. Turbin ini dapat digunakan pada PLTA atau PLTMH dengan ketinggian head 3 hingga 250 meter.

e. Turbin Turgo

Turbin Turgo adalah jenis turbin impulse yang dikembangkan oleh Gilkes pada tahun 1919. Energi potensial yang dihasilkan oleh air akan dikonversi menjadi energi kinetik oleh turbin ini. Turbin jenis ini merupakan turbin yang paling efisien dibandingkan turbin lainnya. Turbin ini dapat digunakan oleh PLTA atau PLTMH dengan ketinggian head 50 hingga 250 meter.

4. Generator

Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik yang disalurkan oleh turbin menjadi energi listrik. Tegangan yang dihasilkan adalah tegangan bolak-balik dengan besar nilai tegangan dan nilai frekuensi yang disesuaikan dengan spesifikasi ketenagalistrikan di setiap negara. Lebih dalam pembahasan tentang generator, disini.

5. Transformator

Berfungsi untuk menaikkan tegangan yang dihasilkan oleh generator. Umumnya tegangan yang dihasilkan oleh generator 6,3 kilovolt (kV) hingga 11 kilovolt (kV) kemudian dinaikkan menjadi 20 kV atau 150 kV. Baca artikel tentang Transformator: Pengertian, Jenis dan Fungsinya.


Manfaat dari Pembangkit Listrik Tenaga Air

Keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sebagai sumber energi terbarukan mencakup beberapa aspek berikut:

  1. Energi Terbarukan: PLTA menggunakan sumber energi air yang terbarukan, seperti sungai, waduk, atau air terjun. Ini berarti sumber energinya tidak terbatas dan dapat diperbaharui secara alami oleh siklus air, mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang terbatas.
  2. Ramah Lingkungan: PLTA merupakan energi bersih karena tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca dan polusi udara lainnya. Ini membantu mengurangi dampak negatif terhadap perubahan iklim dan lingkungan secara keseluruhan.
  3. Biaya Operasional Rendah: Setelah pembangunan selesai, biaya operasional PLTA cenderung rendah karena energi yang digunakan berasal dari sumber alami yang gratis, yaitu air.
  4. Stabilitas Pasokan Listrik: PLTA memberikan pasokan listrik yang stabil karena aliran air bisa diatur dan diprediksi dengan baik, mengurangi risiko pemadaman listrik akibat fluktuasi pasokan energi.
  5. Fleksibilitas Operasional: PLTA dapat diatur dengan mudah untuk mengatur produksi listrik sesuai dengan permintaan dengan mengatur jumlah air yang mengalir ke turbin.
  6. Sumber Listrik Desentralisasi: PLTA dapat dibangun di wilayah terpencil atau pedalaman, memberikan akses listrik yang lebih baik untuk komunitas yang terpencil atau terisolasi.
  7. Pemanfaatan Multipurpose: Waduk yang dibentuk oleh PLTA dapat memiliki manfaat ganda, seperti irigasi untuk pertanian, penanganan banjir, pariwisata, dan aktivitas rekreasi air.
  8. Umur Panjang: PLTA memiliki masa hidup yang relatif panjang dan dapat beroperasi selama beberapa dekade dengan perawatan yang tepat.

Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Meskipun PLTA memiliki banyak keuntungan, terdapat beberapa kekurangan yang perlu dipertimbangkan:

Dampak Lingkungan

  • Pemindahan penduduk dan kehilangan lahan akibat pembangunan bendungan.
  • Perubahan ekosistem sungai dan lingkungan sekitar bendungan.
  • Pengaruh terhadap hewan dan tumbuhan yang bergantung pada pola aliran air asli.

Pengurangan Sumber Daya Air

  • Berkurangnya ketersediaan air untuk pertanian, kebutuhan air bersih, dan ekosistem air di hilir waduk.
  • Dampak negatif pada pertanian dan lingkungan di wilayah terdampak.

Banjir dan Pencemaran

  • Risiko banjir di hilir waduk akibat pelepasan debit air.
  • Potensi pencemaran air akibat sedimen dan polutan di waduk.

Risiko Kegagalan Struktur

  • Ancaman bencana alam dan keselamatan masyarakat akibat kerusakan bendungan atau peralatan PLTA.

Perubahan Pola Iklim

  • Perubahan mikro iklim di sekitar waduk akibat perubahan luas dan kedalaman air.
  • Dampak pada tanaman, hewan, dan manusia di sekitar waduk.

Biaya dan Investasi Awal

  • Biaya dan investasi awal yang besar untuk pembangunan PLTA.
  • Kendala investasi di daerah dengan sumber daya finansial terbatas.

Ketergantungan pada Faktor Alam

  • Ketergantungan pada curah hujan dan debit air yang stabil untuk efisiensi PLTA.
  • Pengaruh perubahan pola cuaca atau perubahan iklim terhadap ketersediaan air dan performa PLTA.
PLTA merupakan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan dan memiliki banyak keuntungan. Namun, pembangunan PLTA juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu dipertimbangkan.
Next Post Previous Post
No Comment
Add Comment
comment url