Top Banner
MAKALAH PLTA Untuk memenuhi tugas Mata kuliah Instalasi tenaga yang dibina oleh Pak Sunaryo Oleh Alhdila Rifqi Belly 0851140019 Karunia Dyah Palupi 0851140005 Raden Roro Kartika 0841150032 Satria Jabar Haq 0841150035 Syarif Albar 0841150030 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG
36

Pengoperasian Plta

Aug 13, 2015

Download

Documents

Valerie Gardner

penting
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Pengoperasian Plta

MAKALAH PLTA

Untuk memenuhi tugas

Mata kuliah Instalasi tenaga yang dibina oleh Pak Sunaryo

OlehAlhdila Rifqi Belly 0851140019Karunia Dyah Palupi 0851140005Raden Roro Kartika 0841150032Satria Jabar Haq 0841150035Syarif Albar 0841150030

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2009

Page 2: Pengoperasian Plta

Kata Pengantar

KATA PENGANTAR

Rasa syukur yang dalam kami sampaikan ke hadiran Tuhan Yang Maha Pemurah,

karena berkat kemurahanNya makalah ini dapat kami selesaikan sesuai yang

diharapkan.Dalam makalah ini kami membahas “Pembangkit Listrik Tenaga Air”

Makalah ini dibuat dalam rangka memperdalam pemahaman tentang PLTA dan

sekaligus melakukan apa yang menjadi tugas mahasiswa yang mengikuti mata kuliah

“Pembangkit Listrik”

Dalam proses pendalaman materi ini, tentunya kami mendapatkan bimbingan,

arahan, koreksi dan saran, untuk itu rasa terima kasih yang dalam-dalamnya kami

sampaikan :

Ir. Sunaryo, selaku dosen mata kuliah “Pembangkit”

Rekan-rekan mahasiwa yang telah banyak memberikan masukan untuk

makalah ini.

Demikian makalah ini saya buat semoga bermanfaat,

Malang, November 2009

Penyusun,

i

Page 3: Pengoperasian Plta

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR i

DAFTAR ISI ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 1

1.3 Tujuan Masalah 1

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Definisi PLTA

2.2 Jenis-Jenis PLTA

2.3 Komponen – komponen dasar PLTA

2.4 Desain PLTA

2.5 Prinsip Kerja

2.6 Pemanfaatan PLTA

2.7 Pengembangan Industri Padat

Energi

2.8 Pengembangan Industri Padat

Energi

2.9 Aspek Gempa

2.10 Analisis SWOT

2.11 Kelebihan PLTA

2

2

5

10

11

15

15

16

16

17

18

ii

Page 4: Pengoperasian Plta

BAB IPENDAHULUAN

Pendahuluan

1.1 Latar belakang

PLTA adalah suatu pusat tenaga air yang memiliki peralatan tertentu dan

bertujuan merubah (konversi) energi potensial air menjadi energi listrik. 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 energi listrik (dengan bantuan generator). 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.

PLTA termasuk jenis pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini menggunakan air

untuk kerjanya.

Saat ini pengetahuan tentang PLTA sangat dibutuhkan oleh para mahasiswa

sebagai bekal ilmu ketika akan bekerja di PLTA, dimana para pekerja dituntut untuk

benar – benar paham tentang segala sesuatu yg ada di PLTA. Diharapkan dengan

adanya makalah ini mahasiswa dapat memahami segala sesuatu tentang PLTA.

1.2 Rumusan masalah

Masalah yang akan kami bahas dalam makalah ini meliputi definisi, gambar,

macam – macam (klasifikasi), prinsip kerja, pemasangan. Hal – hal diluar dari yang

disebutkan tadi tidak akan dibahas dalam makalah ini.

1.3 Tujuan

Makalah ini dibuat dengan tujuan

- Untuk mempermudah mahasiswa dalam memahami tentang PLTA

- Supaya mahasiswa mengerti prinsip kerja PLTA

- Supaya mahasiswa bisa mengoperasikan PLTA

Page 5: Pengoperasian Plta

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Definisi Potensial Transformer

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).

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. 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.

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.

2.2 Jenis-Jenis PLTA

1. Berdasarkan Tinggi Terjun PLTA

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 dengankemiringan (gradient)

yang agak kecil.

Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan

kemiringan sungai.

Page 6: Pengoperasian Plta

PLTA jenis DAM /bendungan

Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang disungai,

pembuatan bendungan ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian

hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang lebih besar sebagai

pembangkit listrik.

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.

2. PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

Banyak dipakai dalam PLTA saluran air/terusan, jenis ini membangkitkan listrik

dengan memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

Mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan

kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan listrik

sesuai dengan beban.

Disamping itu juga dibangun kolam pengatur di hilir untuk dipakai pada waktu

beban puncak (peaking power plant) dengan suatu waduk yang mempunyai

kapasitas besar yang akan mengatur perubahan air pada waktu beban puncak

sehingga energi yang dihasilkan lebih maksimal.

Pusat listrik jenis waduk (reservoir)

Dibuat dengan cara membangun suatu waduk yang melintang sungai, sehingga

terbentuk seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai

penampung air hujan sebagai cadangan untuk musim kemarau.

Page 7: Pengoperasian Plta

PLTA Jenis Pompa (pumped storage)

adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan ketika musim

hujan atau pada saat pemakaian tenaga listrik berkurang saat tengah malam, pada

waktu ini sebgian turbin berfungsi sebagai pompa untuk memompa air yang di hilir ke

hulu, jadui pembangkit ini memanfaatkan kembali air yang dipakai saat beban puncak

dan dipompa ke atas lagi saat beban puncak terlewati.

2.3 Komponen – komponen dasar PLTA

1. DAM

Sesuai dengan kondisi alam, pengembangan PLTA dapat dibagi atas 2 jenis

yaitu : tipe waduk dan tipe aliran langsung. Tipe waduk dapat berupa bendungan

(reservoir) dan keluaran danau (lake outlet), sedangkan tipe aliran langsung dapat

berupa aliran langsung sungai (run-off river) dan aliran langsung dengan bendungan

pendek (run-off river with low head dam).

Bendungan Scrivener, Canberra Australia, dibangun untuk mengatasi banjir

5000-tahunan. Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan

laju air menjadi waduk, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga

digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air.

Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air

yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan. Sedangkan waduk adalah

kolam besar tempat menyimpan air sediaan untuk berbagai kebutuhan. Waduk dapat

terjadi secara alami maupun dibuat manusia. Waduk buatan dibangun dengan cara

membuat bendungan yang lalu dialiri air sampai waduk tersebut penuh.

Page 8: Pengoperasian Plta

Bendungan Hoover, sebuah bendungan beton lengkung di Black Canyon di Sungai

Colorado. Dam dapat diklasifikasikan menurut struktur, tujuan atau ketinggian.

Berdasarkan struktur dan bahan yang digunakan, bendungan dapat diklasifikasikan

sebagai dam kayu, "embankment dam" atau "masonry dam", dengan berbagai

subtipenya.

Tujuan dibuatnya termasuk menyediakan air untuk irigasi atau penyediaan air di

perkotaan, meningkatkan navigasi, menghasilkan tenaga hidroelektrik, menciptakan

tempat rekreasi atau habitat untuk ikan dan hewan lainnya, pencegahan banjir dan

menahan pembuangan dari tempat industri seperti pertambangan atau pabrik. Hanya

beberapa dam yang dibangun untuk semua tujuan di atas.

Menurut ketinggian, dam besar lebih tinggi dari 15 meter dan dam utama lebih dari

150 m. Sedangkan, dam rendah kurang dari 30 m, dam ketinggian-medium antara 30 -

100 m, dan dam tinggi lebih dari 100 m.

Kadang-kadang ada yang namanya Bendungan Sadel sebenarnya adalah sebuah dike,

yaitu tembok yang dibangun sepanjang sisi danau untuk melindungi tanah di

sekelilingnya dari banjir. Ini mirip dengan tanggul, yaitu tembok yang dibuat

sepanjang sisi sungai atau air terjun untuk melindungi tanah di sekitarnya dari

kebanjiran.

Sebuah bendungan Pengukur overflow dam didisain untuk dilewati air. weir adalah

sebuah tipe bendungan pengukur kecil yang digunakan untuk mengukur input air.

Bendungan Pengecek check dam adalah bendungan kecil yang didisain untuk

mengurangi dan mengontrol arus soil erosion.

2. SWITCHYARD

Serandang hubung ialah saluran air yang digunakna untuk mengairkan air yang

berasal dari bendungan. Saluran ini terhubung dengan Gedung sentral. Pada saluran

ini air memiliki energi kinetic yang sangat besar, karena dipenaruhi oleh tekanan air

yang disebabkan ketinggian bendungan. Semakin tinggi bendungan dan semakin

banyak jumlah air, maka semakin besar pula energi kinetic yang dihasilkan.

Page 9: Pengoperasian Plta

3. GEDUNG SENTRAL

Terdiri atas Turbin dan Generator. Turbin adalah alat yang dapat merubah energi

kinetic air menjadi energi mekanik, sedangkan generator ialah alat yang digunakan

untuk merubah energi mekanik menjadi energi listrik.

3.1 TURBIN

Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit

tenaga listrik.. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis.

Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan

prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis,

turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.

Turbin Impuls

Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar nozle yang

mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah

kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya

roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air

yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya.

Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah

menjadi energi kecepatan.

Turbin Pelton

Pelton wheel from Walchensee, Germany hydro power station.

Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan

yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang

disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien.

Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.

Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu dibentuk sedemikian

sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan pancaran air tersebut

akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan

membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan daya yang besar,

sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa nosel. Dengan demikian diameter

Page 10: Pengoperasian Plta

pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil.

Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150

meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.

Turbin Turgo

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin

turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari nozle

membentur sudu pada sudut 20 o. Kecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin

Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga

menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya perawatan.

Turbin Crossflow

Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki

yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang

merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat

dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m.

Turbin Zcrossflow menggunakan nozle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan

lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi konversi

energi kinetik menjadi energi mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan

memberikan energinya (lebih rendah dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan

turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan

paralel.

Turbin Reaksi

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya

penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya

pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang

bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin

reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.

Turbin Francis

Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber

air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin

Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara

Page 11: Pengoperasian Plta

tangensial. Sudu pengarah pad turbin Francis dapat merupakan suatu sudu pengarah

yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan

pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur

merupakan pilihan yang tepat.

Turbin Kaplan & Propeller

Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun

dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga

hingga enam sudu.

3.2 Generator Listrik

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber

energi mekanikal. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrikSebelum hubungan

antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip elektrostatik.

Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik atau "influence". Generator Van

de Graaff menggunakan satu dari dua mekanisme:

* Penyaluran muatan dari elektroda voltase-tinggi

* Muatan yang dibuat oleh efek triboelectric menggunakan pemisahan dua insulator

Generator elektrostatik tidak efisien dan berguna hanya untuk eksperimen saintifik

yang membutuhkan voltase tinggi.

* Generator portabel (pandangan samping)

* Generator portabel (pandangan sudut)

Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan

antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan

magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini,

menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses

ini menghasilkan arus searah yang kecil.

Page 12: Pengoperasian Plta

2.4 Desain PLTA

Rekayasa di bidang PLTA telah berkembang dengan pesat. Ditemukannya turbin-

turbin yang mempunyai efisiensi tinggi, penggunaan pembangkit listrik tenaga

pompa, dan tunnel dalam PLTA banyak mempengaruhi konsep dalam mendesain

PLTA. Secara umum ada 5 tahapan sebelum pembangunan PLTA dapat terwujud.

Tahapan tersebut adalah :

- Studi Pendahuluan (Preliminary Study)

- Studi Kelayakan

- Studi Dampak Lingkungan

- Desain Rinci

- Pembangunan, yang dibagi menjadi 3 tahapan lagi yaitu : persiapan konstruksi,

pekerjaan utama, dan memonitor data hidrologi. Persiapan konstruksi meliputi

pembuatan akses jalan atau memperbaiki jalan yang sudah ada dan mempersiapkan

sumber tenaga untuk keperluan konstruksi. Mulai dari studi pendahuluan sampai

pembangunan diperlukan waktu yang berkisar antara 7 sampai 15 tahun, tergantung

dari besar atau kecilnya proyek. Untuk dapat membuat desain suatu PLTA diperlukan

survey dan studi tentang berbagai aspek.

Survei dan studi yang diperlukan tersebut adalah :

- Survei topografi

- Studi geologi dan fondasi

- Studi meteorologi dan hidrologi

- Penyelidikan material bangunan

Page 13: Pengoperasian Plta

- Studi sarana komunikasi

- Studi dampak lingkungan, dan

- Studi tata letak.

2.5 Prinsip Kerja

Energi Potensial ↔ Air pada dam yang memiliki ketinggian

Energi Kinetik ↔ Air yang bergerak melalui reservior

Energi Mekanik ↔ Putaran pada turbin

Energi Listrik ↔ Putaran rotor generator

Sementara prinsip kerja suatu PLTA secara umum adalah menghimpun air dalam

waduk atau bendungan atau kolam tando tahunan yang berfungsi dasar untuk

menampung air dan menaikkan tinggi tekan air (head) yang merupakan potensi air

sungai lalu menyalurkannya ke turbin dalam gedung sentral yang terletak lebih rendah

dari waduk. Selanjutnya turbin menyalurkan energi air ke generator yang akan

mengubahnya menjadi energi listrik.

Prinsip dasar pembangkitan energi PLTA adalah pokok hukum hidrodinamika

persamaan Bernoulli—yang merupakan turunan dari hukum kekekalan energi dalam

fluida—yang secara matematis adalah P + ½ V2 + ∫ gh = konstan, yakni P (pressure)

adalah tekanan, ∫ (dibaca: rho) merupakan massa jenis dan V (velocity) adalah

kecepatan aliran, dan g (gravity) yakni gaya gravitasi bumi dan h (height) adalah

Page 14: Pengoperasian Plta

tinggi zat cair. Dengan kata lain terdapat hubungan antara tekanan, kecepatan aliran

dan letak (tinggi atau rendah) terhadap aliran air. Sehingga semakin tinggi letak air

maka semakin besar tekanan air yang berefek semakin tingginya kecepatan air untuk

menggerakkan turbin dan energi listrik yang dihasilkan pun semakin besar.

Dalam hubungan dengan reservoir air maka h (height) adalah beda ketinggian antara

muka air pada reservoir dengan muka air keluar dari kincir air/turbin air. Total energi

yang tersedia dari suatu reservoir air adalah merupakan energi potensial air.

Adanya udara bertekanan tinggi yang timbul akibat pengisian saluran pelimpah atau

pipa pesat juga diperhitungkan dengan adanya pipa udara atau pipa gelombang yang

diletakkan di ujung saluran pelimpah sebelum pintu masuk pipa pesat. Udara

bertekanan tinggi tersebut dapat merusak turbin bila tidak diserap oleh pipa

gelombang.

Air yang mengalir menuju turbin juga menghasilkan arus balik yang bergelombang

tinggi akibat pengaturan pemasukan air dalam turbin oleh penggerak turbin sehingga

terjadi penolakan sebagian arus air. Arus balik ini dapat memperlambat arus air

menuju turbin dan meningkatkan pukulan tekanan air (over pressure) terhadap

dinding saluran pipa pesat. Dalam kasus seperti ini dibutuhkan tangki gelombang

yang berfungsi sebagai penyangga yang menyerap peningkatan guncangan tekanan

dengan cara menampung arus balik tersebut.

Air yang mengalir melalui pipa-pipa selalu mempunyai head dan tinggi kinetik. Pada

pintu pemasukan ke penggerak turbin (turbine runner), tinggi tekan dapat secara utuh

diubah menjadi tinggi kinetik dalam keadaan tekanan jet air keluar dari satu atau lebih

mulut pipa pemancar (nozzle) dan mengenai sudu-sudu roda. Pada kondisi seperti ini

pancaran jet bebas akan menjadi tekanan atmosfer. Pada jenis turbin Francis yang

digunakan PLTA Cirata yang termasuk turbin tekan atau turbin reaksi dan bekerja

dengan aliran air bertekanan, penggerak turbin langsung mengubah tenaga kinetik dan

tenaga tekanan menjadi tenaga mekanik secara bersamaan.

Turbin-turbin hidrolik berhubungan erat dengan generator. Poros penggerak turbin

berhubungan langsung dengan generator sehingga tenaga mekanik yang diproduksi

dialirkan ke generator yang memiliki kumparan kawat rotor dan stator yang

Page 15: Pengoperasian Plta

mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Stator adalah susunan rangka baja

yang dipipihkan sebagai inti magnet dan berbentuk medan magnet yang merupakan

kepala rotor. Dengan berputarnya rotor karena perputaran poros turbin yang

dihubungkan dengan poros generator, energi mekanik dari turbin memasuki medan

magnet dan berubah menjadi energi listrik.

Potensi tenaga air di seluruh Indonesia secara teoretis diperkirakan sekitar 75.000

MW yang tersebar pada 1.315 lokasi. Tenaga air merupakan salah satu potensi

sumber energi yang sangat besar, tetapi pemanfaatannya masih jauh di bawah

potensinya. Dari potensi tersebut diperkirakan sebesar 34.000 MW dapat

dikembangkan untuk pusat pembangkit tenaga listrik dengan kapasitas cukup besar,

yaitu 100 MW ke atas. Tenaga air dibagi dalam tiga kategori yaitu skala besar, mini,

dan mikro. Belum ada ketentuan secara jelas mengenai pembagian skala tersebut.

Tampaknya setiap negara mempunyai ukuran yang berbeda. Namun, secara umum

tenaga air (hidro) skala besar mempunyai kapasitas diatas 10 MW, mini berkapasitas

200 kW sampai 10 MW, dan mikro berkapasitas sampai 200 kW.

Pemanfaatan tenaga air skala besar untuk pembangkit tenaga listrik sampai dengan

tahun 2000 mencapai 4.208 MW atau hanya sekitar 5,6% dari potensi yang ada.

Namun, potensi tenaga air yang berada di Pulau Jawa telah dikembangkan secara

optimal, yaitu telah dikembangkan sekitar 2.389 MW atau 53% dari total potensi yang

ada. Sedangkan mini dan mikrohidro, potensinya sekitar 460 MW, dan yang sudah

dimanfaatkan sekitar 64 MW yang pada umumnya dimanfaatkan untuk listrik

perdesaan.

Menurut jenis arusnya, sistem tenaga listrik dikenal dengan sistem arus bolak-balik

(AC) dan sistem arus searah (DC). Pada sistem AC, penaikkan dan penurunan

tegangan, medan magnet putarnya mudah dilakukan. Maka berdasarkan kemudahan

tersebut, hampir di seluruh dunia menggunakan sistem tenaga listrik AC, walaupun

sistem DC juga mulai dikembangkan dengan pertimbanganpertimbangan tertentu.

Sementara sistem AC tidak dapat disimpan, sehingga dalam memenuhi permintaan

konsumen, pusat listrik harus dioperasikan sesuai dengan permintaan konsumen yang

berubah dari waktu ke waktu.

Page 16: Pengoperasian Plta

Sistem tenaga listrik dibangkitkan dalam pusatpusat listrik dan disalurkan ke

konsumen melalui jaringan saluran tenaga listrik. Tenaga listrik dibangkitkan dalam

Pusat-pusat Listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTP, PLTGU dan PLTD,

kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan

tegangannya oleh transformator penaik tegangan yang ada dipusat listrik. Saluran

tegangan tinggi di Indonesia mem punyai tegangan 150 kV yang disebut sebagai

Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) dan tegangan 500 kV yang disebut sebagai

Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET).

Saluran transmisi ada yang berupa saluran udara dan ada pula yang berupa kabel

tanah. Karena saluran udara harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan kabel

tanah, maka saluran transamisi kebanyakkan berupa saluran udara. Kerugian saluran

transmisi menggunakan kabel udara adalah adanya gangguan petir., kena pohon dan

lainlain. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran transmisi, maka sampailah

tenaga listrik di Gardu Induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui

transformator penurun tegangan menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut

tegangan distribusi primer.

Tegangan distribusi primer yang digunakan pada saat ini adalah tegangan 20 kV.

Jaringan setelah keluar dari GI disebut jaringan distribusi, sedangkan jaringan antara

Pusat Listrik dengan GI disebut jaringan transmisi. Setelah tenaga listrik disalurkan

melalui jaringan distribusi primer, maka kemudian tenaga listrik diturunkan

tegangannya dalam gardugardu distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan

380/220 Volt, kemudian disalurkan melalui Jaringan Tegangan Rendah untuk

selanjutnya disalurkan ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) melalui Sambungan

Rumah.

Dalam praktek karena luasnya jaringan distribusi, sehingga diperlukan banyak

transformator distribusi, maka Gardu Distribusi seringkali disederhanakan menjadi

transformator tiang. Pelanggan yang mempunyai daya tersambung besar tidak dapat

disambung melalui Jaringan Tegangan Rendah, melainkan disambung langsung pada

Jaringan Tegangan Menengah, bahkan ada pula yang disambung pada jaringan

Transmisi Tegangan Tinggi, tergantung besarnya daya tersambung.

Page 17: Pengoperasian Plta

Setelah tenaga listrik melalui Jaringan Tegangan Menengah (JTM), Jaringan

Tegangan Rendah (JTR) dan Sambungan Rumah, maka tenaga listrik selanjutnya

melalui alat pembatas daya dan KWH meter. Dari uraian tersebut, dapat dimengerti

bahwa besar kecilnya konsumsi tenaga listrik ditentukan sepenuhnya oleh para

pelanggan, yaitu tergantung bagaimana para pelanggan akan menggunakan alat alat

listriknya, yang harus diikuti besarnya suplai tenaga listrik dari Pusat-pusat Listrik.

Proses penyampaian tenag a listrik dari Pusat-pusat Listrik

2.6 Pemanfaatan PLTA

Pemanfaatan PLTA skala besar memerlukan analisis yang rinci tentang

berbagai aspek. Aspek-aspek tersebut akan dibahas secara garis besar di bawah ini. Di

bawah ini akan dibahas tenetang berbagai macam pemanfaatan PLTA dengan

mengambil contoh pada PLTA di Sungai Membrano.

2.7 Pengembangan Industri Padat Energi

Industri pemula yang dapat dikembangkan sebagai pamacu pertumbuhan di

DAS Mamberamo adalah industri yang padat energi. Beberapa jenis industri mineral

seperti industri aluminium, besi/baja, tembaga dan nikel memiliki potensi untuk

dikembangkan. Industri aluminium meliputi pemrosesan bauksit menjadi alumina dan

pemrosesan alumina menjadi aluminium. Proses reduksi alumina menjadi aluminium

memerlukan energi yang besar yaitu sekitar 80 % dari total kebutuhan energi di

industri aluminium.

Pada industri besi/baja, proses reduksi besi, peleburan dan pencetakan besi/baja

memerlukan energi yang besar. Biasanya listrik digunakan di tungku listrik yang

memungkinkan dibuat alloy yang memerlukan suhu yang tinggi. Sedangkan di

industri pengolahan tembaga, energi digunakan untuk pembuatan konsentrat tembaga

dan pengambilan logam tembaga dari konsentrat. Pada 7 industri nikel, proses

pengolahan nikel dapat dibagai menjadi dua proses. Proses hidrometalurgi untuk

pengambilan logam dengan proses pelarutan dengan penambahan bahan kimia. Proses

pirometalurgi untuk pengambilan logam dengan cara pemanasan.

Page 18: Pengoperasian Plta

2.8. Aspek Ekonomi

Biaya pembangkitan PLTA relatif rendah bila dibandingkan dengan pembangkit

tenaga listrik lainnya. Secara umum biaya investasi bervariasi antara 2.000 - 3.000 US

$/kW. Sedangkan biaya operasi dan perawatan berkisar antara 3 - 15 US $/kW. Biaya

pembangkitan PLTA dapat murah karena :

§ tidak memerlukan biaya untuk bahan bakar

§ umur teknis PLTA yang panjang bahkan dapat lebih dari 50 tahun

§ keandalan yang tinggi sehingga dapat mengurangi jumlah unit cadangan yang

diperlukan, dan

§ pembangunannya dapat dilakukan secara bertahap sesuai dengan kebutuhan pada

saat pembangunan.

Untuk keperluan pengembangan PLTA dan industri sangat memerlukan investor

asing. Peran pemerintah diharapkan untuk membangun infrastruktur sedangkan

investor asing untuk pembangunan industri serta PLTA. Biaya yang diperlukan untuk

keperluan tersebut dirangkumkan pada Tabel 3. Total perkiraan biaya untuk tahap

awal antara 12.600 - 26.900 juta dolar Amerika.

2.9 Aspek Gempa

Berdasarkan dara dari Badan Meteorologi dan Geofisika, DAS Mamberamo termasuk

ke dalam jalur gempa tektonik dengan intensitas gempa yang tinggi. Hasil analisis

menunjukkan bahwa episentrum pada umumnya dangkal (< st="on">gaya gempa

biasanya Utara - Selatan sesuai dengan arah 8 tumbukan lempeng, sehingga bangunan

yang memanjang harus diusahakan berarah Timur - Barat. Perencanaan bendungan

sebaiknya dilengkapi dengan anlisis runtuh bendungan (dam break analysis) untuk

mengantisipasi terhadap keselamatan penduduk yang bermukim di bagain hilir

bendungan.

Page 19: Pengoperasian Plta

2.10 Analisis SWOT

Analisis SWOT (strength, weakness, opportunity and threat) terdiri atas faktor

internal yang bias dikontrol dan faktor eksternal atau lingkungan yang mungkin sulit

dikontrol. Kedua sisi dianalisis supaya dapat disusun suatu strategi sehingga tercapai

keberhasilan dan mempunyai daya saing. Dari faktor internal bisa diidentifikasi

kekuatan dan kelemahan (strength and weakness) sedangkan dari faktor eksternal

berupa peluang dan ancaman (opportunity and threat). Berikut ini adalah analisis

SWOT bila pembangunan PLTA dan industri padat energi dibangun di DAS

Mamberamo.

· Kekuatan (strength)

- Sumber energi air yang melimpah dengan harga yang relatif murah

- Akses ke bahan baku untuk industri padat energi relatif mudah

· Kelemahan (weakness)

- Sumber daya manusia yang masih kurang, baik dalam kualitas maupun kuantitas

- Sumber dana pemerintah yang terbatas

- Kelemahan terhadap akses teknologi

· Peluang (opportunity)

- Menghadapi era pasar global maka akan lebih menguntungkan dengan

pembangunan industri

yang dekat dengan sumber energi dan bahan baku.

- Kebijaksanaan pemerintah untuk memajukan wilayah KTI.

Page 20: Pengoperasian Plta

- Adanya kemudahan dan insentif bagi investor yang berminat mengembangkan

wilayah KTI

· Ancaman (threat)

- Ketergantungan pada pendanaan bersyarat luar negeri

- Tingkat erosi di sepanjang aliran sungai relatif besar.

2.11 Kelebihan PLTA

PLTA mempunyai kelebihan dibandingkan pembangkit tenaga listrik lainnya.

Beberapa keunggulan PLTA di antaranya :

1. Proses start-up–nya cepat (10 –15 menit)

2. Sistem pengoperasiannya lebih mudah diatur (pengaturan beban dan frekwens

imudah)

3. Biayap roduksi listriknya murah karena air diperoleh dengan gratis

4. Ramah lingkungan (tidakmenghasilkan polusi)

5. Reservoir air dapat digunakan untuk banyak keperluan; seperti untuk perikanan,

irigasi dan pengendalian banjir

6. Tidak rawan kerusakan (karena bagian-bagian yang bergeraknya dioperasikan

dalam kondisi dingin)

7. Masa guna melebihi 50 tahun dan dapat diperpanjang lagi melalui renovasi kerena

PLTA termasuk jenis energi yang terbarukan.

8. Tingkat efisiensi dapat di atas 90 %.

Page 21: Pengoperasian Plta

9. Peran PLTA dalam jaringan listrik disamping untuk substitusi tenaga termal juga

dapat

10. Berfungsi sebagai pemikul beban puncak karena dapat cepat mengikuti perubahan

beban tanpa harus mengorbankan efisiensi.

Meskipun PLTA mempunyai banyak kelebihan, apabila pertimbangan hanya

didasarkan aspek pertumbuhan semata maka pemanfaatan PLTA di Irian Jaya pada

umumnya dan di Sungai Mamberamo pada khususnya masih akan memerlukan waktu

yang sangat lama. Namun potensi tersebut dapat segera dimanfaatkan bila ada suatu

industri padat energi yang dikembangkan di daerah tersebut. Hal ini sejalan dengan

kebijaksanaan pemerintah untuk mengembangkan KTI. Keterlibatan pihak swasta

untuk investasi dalam industri padat energi maupun PLTA juga perlu didukung

dengan pemberian kemudahan dan insentif.

Page 22: Pengoperasian Plta

BAB III

Penutup

Kesimpulan.

1 PLTA adalah sebuah bentuk implementasi pemanfaatan energi terbarukan,

dimana yang digunakan sebagai penggerak mulanya adalah Air yang mengalir.

2 Prinsip kerja PLTA

Energi Potensial ↔ Air pada dam yang memiliki ketinggian

Energi Kinetik ↔ Air yang bergerak melalui reservior

Energi Mekanik ↔ Putaran pada turbin

Energi Listrik ↔ Putaran rotor generator

Ptotal generator = g x h x turbin x generator

3 Jenis PLTA

1. Berdasarkan Tinggi Terjun PLTA

PLTA jenis terusan air (water way)

PLTA jenis DAM /bendungan

PLTA jenis terusan dan DAM (campuran)

2. PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

Pusat listrik jenis waduk (reservoir)

PLTA Jenis Pompa (pumped storage)

Page 23: Pengoperasian Plta

4 Komponen – komponen dasar PLTA

1. DAM

Sesuai dengan kondisi alam, pengembangan PLTA dapat dibagi atas 2 jenis

yaitu : tipe waduk dan tipe aliran langsung. Tipe waduk dapat berupa bendungan

(reservoir) dan keluaran danau (lake outlet), sedangkan tipe aliran langsung dapat

berupa aliran langsung sungai (run-off river) dan aliran langsung dengan bendungan

pendek (run-off river with low head dam).

2. SWITCHYARD

3. GEDUNG SENTRAL

Terdiri atas Turbin dan Generator. Turbin adalah alat yang dapat merubah energi

kinetic air menjadi energi mekanik, sedangkan generator ialah alat yang digunakan

untuk merubah energi mekanik menjadi energi listrik.

3.1 TURBIN

a) Turbin Impuls

Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel

tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi

tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi

kecepatan.

Turbin Pelton

Pelton wheel from Walchensee, Germany hydro power station.

Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan

yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang

disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien.

Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.

Turbin Turgo

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton

turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari

nozle membentur sudu pada sudut 20 o. Kecepatan putar turbin turgo lebih besar dari

turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator

sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya perawatan.

Turbin Crossflow

Page 24: Pengoperasian Plta

Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec

dan head antara 1 s/d 200 m.Turbin crossflow menggunakan nozle persegi panjang

yang lebarnya sesuai dengan lebar runner.

b) Turbin Reaksi

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya

penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya

pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar

Turbin Francis

Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara

sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar.

Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk

secara tangensial.

Turbin Kaplan & Propeller

Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini

tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai

tiga hingga enam sudu.

5 Proses Produksi PLTA

DAM

INTAKE GATE

PENSTOCK&SURGE

TANK

INLET VALVE

BY PASS VALVE

GUIDE VANE

FIX BLADE

RUNNER (TURBIN AIR)

SERVO MOTOR

GOVERNOR

COOLING SYSTEM

LUBRICATION

SHAFT

GENERATOR

GENERATOR COOLING

SYSTEM

CONTROL SYSTEM

SWITCH YARD

6 SWITCH YARD

POWER TRAFO BAND TRAP

Page 25: Pengoperasian Plta

CB

DS

ES

PT

CT

LIGHT ARRESTER

BUSBAR

ISOLATOR

STEEL STRUCTURE

GROUNDING