BAB I PENDAHULUAN 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. 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
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
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.
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.
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 mengetahui kelebihan dan kekurangan PLTA
BAB IIPEMBAHASAN
2.1 Definisi PLTA
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.
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.
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.
1. Bendungan
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 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.
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 mengalirkan 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.
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.
3.1.1 Turbin Impuls
Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada 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 nozle 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
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 20o. 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 liter/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.
3.1.2 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 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 mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini
dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak
kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit
listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam
kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang
menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi
mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui
sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin
angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa