Cara Kerja PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air

Bagaimana Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air

Cara Kerja PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air

 

Apa yang kamu ketahui tentang PLTA ? Kemudian Apa yang dimaksud dengan PLTA ? Dua pertanyaan ini sering kali ditanyakan untuk memenuhi rasa penasaran bagaimana Pembangkit Listrik Tenaga Air PLTA dapat menghasilkan energi listrik.

PLTA adalah singkatan dari Pembangkit Listrik Tenaga Air. Pembangkit listrik tenaga air menggunakan energi kinetik dari air untuk memproduksi listrik. PLTA dapat menghasilkan listrik karena adanya perubahan energi.

Sumber energi alternatif yang dimanfaatkan oleh plta adalah aliran air. Perubahan energi yang terjadi pada plta adalah perubahan energi kinetik dari aliran air menjadi energi mekanik yang dapat memutar turbin.

Tenaga yang didapatkan dari air ini dapat memutar turbin yang terhubung melalui poros ke generator. Pada pembangkit listrik tenaga air, sering kita menyebut proses konversi ini dengan istilah tenaga hidroelektrik.

PLTA mendapat sumber energi dari aliran air. Kemudian pertanyaannya, dari mana datangnya air ? Jawabannya dari siklus air hujan. Air laut ketika dipanaskan secara terus menerus akan menguap. Uap air tersebut akan terkumpul di atmosfir dan membentuk awan mendung.

Selanjutnya air tersebut turun dalam bentuk air hujan yang turun ke daratan mengisi bendungan dan bak penampungan.

Di dekat bendungan juga dapat dimanfaatkan dengan membangun PLTA. Selain ke bendungan dan penampungan, air juga mengalir melalui sungai-sungai hingga air terjun. Bahkan beberapa PLTA juga mendapatkan energi listrik dari air terjun PLTA.

Karena air jumlahnya cukup melimpah dan tersedia secara terus menerus dari penampungan air hujan, maka PLTA termasuk kedalam sumber daya energi terbarukan.

Pada artikel ini membahas lebih rinci terkait komponen serta bagaimana prinsip kerja PLTA. Terkait bagaimana prinsip kerja PLTA atau penjelasan secara singkat bagaimana cara kerja plta menghasilkan listrik akan dibahas secara lebih rinci di bawah.

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Air

Terdapat beberapa jenis dan karakteristik dari pembangkit listrik tenaga air. Namun setiap pembangkit listrik tenaga air memiliki komponen utama ya hampir sama. Komponen utama yang ada di PLTA adalah Turbin, Generator dan Kincir Air.

Selain komponen inti, juga terdapat komponen pendukung pembangkit listrik tenaga air yang tidak kalah pentingnya. Berikut ini merupakan beberapa komponen yang dimiliki oleh pembangkit listrik tenaga air :

1. Waduk (Forebay)

Waduk PLTA

 

Waduk merupakan sebuah baskom raksasa yang menyimpan air dalam jumlah yang sangat besar. Selain memiliki manfaat sebagai sumber irigasi, aliran air dari waduk juga dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi pembangkit listirk tenaga air.

Saat kita masih belajar di Sekolah Dasar, kita mempelajari bahwa air mengalir dari tempat tinggi ketempat rendah akibat adanya gravitasi. Sehingga kita dapat mengalirkan air dari waduk tersebut ke sungai akibat prinsip gaya gravitasi tersebut.

Selain itu, kita dapat mengatur besarnya aliran debit air melalui pintu air. Sehingga besaran energi yang kita dapatkan dapat kita atur sesuai kebutuhan dan ketersediaan air.

Selain waduk, sebenarnya kita juga dapat membangun PLTA pada aliran sungai maupun air terjun. Namun karena aliran sungai dan air terjun memiliki aliran yang tidak konsisten, maka akan berakibat pada naik turunnya energi listrik yang dihasilkan.

2. Aliran buatan ( Intake Structure)

Aliran Buatan PLTA

Aliran buatan yang terdapat pada Waduk merupakan sebuah struktur beton yang memiliki fungsi sebagai jalur masuk air dari waduk menuju penstok. Penstok sendiri merupakan aliran air tertutup yang mengalirkan air menuju turbin.

Aliran buatan tersebut di berbagai PLTA memiliki berbagai bentuk karena disesuaikan pada bentuk waduk, ketinggian, serta arah aliran. Pembangkit listrik tenaga air di Indonesia sebagian besar menggunakan pipa-pipa raksasa untuk mengalirkan aliran air.

3. Penstock

Penstock PLTA Poso

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya,  penstock pada pembangkit listrik tenaga air merupakan sebuah pipa apa yang yang membawa aliran air menuju ke turbin. Fungsi utama dari adanya pipa penstock adalah untuk meningkatkan tekanan air sehingga gaya dorong pada turbin menjadi lebih maksimal.

Penstock yang baik yakni yang dapat mengatur aliran, awet serta tertutup. Penstock yang awet akan memperkecil intensitas perawatan sehingga downtime PLTA dapat diminimalisir.

4. Tanki (Surge Chamber)

Tanki PLTA

Tanki ditempatkan di ujung penstock dekat dengan pembangkit listrik tenaga air tujuannya untuk mengontrol tekanan air yang keluar dari penstock.

Ketika tekanan air dari waduk menuju penstock terlampau tinggi, akan membahayakan turbin karena dapat mengakibatkan kebocoran dan water hammer di dalam pembangkit listrik tenaga air. Water hammer harus diminimalisir agar tidak merusak mesin.

Begitu juga sebaliknya ketika putaran turbin membutuhkan tekanan yang lebih tinggi, Tampungan air pada tangki dapat dibuka untuk meningkatkan tekanan. Besar kecilnya tangki tergantung pada ada panjang serta kemiringan penstock. Jika kemiringan mendekati sumbu vertikal, dibutuhkan tanki yang lebih besar untuk menjaga tekanan air yang besar secara tiba-tiba.

5.Kincir Air PLTA

Kincir Air PLTA

Kincir Air merupakan sebuah alat yang mengkonversikan aliran air menjadi energi putar. Fungsi kincir air pada PLTA sebelumnya digunakan untuk menggiling gandum. Namun dengan ditemukannya turbin dan generator, maka kincir air beralih fungsi sebagai komponen pembangkit listrik tenaga air.

Ketika ada pertanyaan terkait Alat yang digunakan untuk menggerakkan turbin pada PLTA adalah ? Jawabannya kincir air. Namun akan memiliki jawaban berbeda ketika menggunakan referensi PLTA modern. PLTA modern menggunakan pisau berbentuk lingkarang yang akan dijelaskan lebih rinci pada komponen turbin.

6. Turbin PLTA

Turbin pada pembangkit listrik tenaga air merupakan sebuah alat yang memiliki fungsi untuk mengubah energi hidrolik menjadi energi mekanik. Fungsi turbin pada PLTA yakni memutar poros generator.

Turbin PLTA

Turbin memiliki bentuk yang beraneka ragam, pada pembangkit listrik tenaga air modern, turbin yang efisien memiliki bentuk seperti roda yang memiliki pisau sekelilingnya.

Peletakan turbin pun tidak dilakukan secara vertikal melainkan horizontal untuk meningkatkan efisiensi putaran agar tidak melawan gaya gravitasi.

Berbeda dengan turbin pembangkit listrik tenaga air tradisional yang menggunakan konsep kincir (roda vertikal). Turbin tersebut melawan gaya gravitasi sehingga memiliki efisiensi yang rendah.

Pada plta, poros turbin yang berputar dihubungkan dengan poros (shaft). Turbin terhubung ke generator melalui poros atau sumbu putar. Semakin cepat putaran poros dari turbin maka energi yang dihasilkan oleh generator akan semakin besar.

7. Ruang Pembangkit (Power House)

Power House PLTA

Ruang pembangkit merupakan sebuah bangunan yang memberikan proteksi terhadap komponen mekanik dan komponen elektrik. Pada struktur pembangkit listrik tenaga air modern,  generator pada umumnya diletakkan pada posisi paling bawah dan dekat dengan turbin.

Sedangkan ruang kontrol pada umumnya berada di lantai atas dan dilengkapi dengan monitor kamera yang memantau seluruh area pembangkit listrik tenaga air.

Generator PLTA

 

Komponen kunci pada ruang pembangkit adalah generator. Generator pada PLTA berfungsi untuk menghasilkan energi listrik. Anda juga dapat mempelajari Bagaimana Cara Kerja Turbin Generator Listrik dengan mengklik link.

8. Draft Tube

Draft Tube PLTA

Pada pipa yang mengalir menuju turbin, terdapat sebuah katup yang sering disebut dengan istilah draft tube. Draft tube merupakan katup yang dapat dibuka maupun ditutup melalui ruang kontrol untuk mengendalikan laju aliran yang akan masuk ke sistem turbin.

9. Saluran pembuang (Tailrace)

Ketika air telah memutar turbin, maka air dapat dialirkan keluar melalui saluran pembuang (tailrace). Aliran air yang menuju saluran pembuang dapat diatur besar kecilnya agar air tidak tersendat di dalam ruang turbin.

Saluran Pembuangan PLTA

 

Jika air tersendat di dalam ruang turbin, maka akan mengakibatkan efisiensi turbin menjadi turun.

Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga air

Bagaimanakah cara kerja PLTA ? PLTA umumnya bekerja berdasarkan putaran turbin yang dapat menggerakkan generator. Secara umum pembagian listrik tenaga air modern memiliki komponen seperti waduk penstock bendungan turbin dan generator.

Waduk ibaratnya seperti sebuah tangki yang menyimpan bahan bakar. Operator dapat  mengatur seberapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan dengan cara menaikkan maupun menurunkan jumlah debit air.

Air dari waduk kemudian dialirkan menuju sistem turbin melewati saluran bendungan dan penstock. Pada saluran air tersebut juga dilengkapi sebuah alat penyaring atau filter yang dapat membersihkan kan air dari kotoran yang mengganggu.

Kotoran yang mengganggu pada air jika tidak dibersihkan dapat menyebabkan kerusakan pada pisau turbin. Kita mempelajari  konsep dasar fisika bahwa air jatuh dari tempat tinggi ketempat yang rendah.Sehingga turbin diletakkan di bawah agar gaya dorong yang dihasilkan oleh aliran air akan semakin besar.

Turbin memiliki fungsi untuk mengubah energi kinetik dari aliran Menjadi energi mekanik. Turbin terhubung dengan Poros dan rotor dari generator sehingga dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Pada sistem pembangkit listrik tenaga air , Komponen mekanik yang Bekerja secara terus-menerus tentunya membutuhkan perawatan pada waktu tertentu. Sehingga pembangkit listrik tenaga air memiliki beberapa subsistem untuk sebagai cadangan.

Dengan danya kemajuan teknologi juga memungkinkan operator untuk memantau komponen elektrik dan mekanik melalui Sebuah sensor. Sensor tersebut terhubung ke dalam jaringan komputer di ruang kendali.

Sumber Utama Pembangkit Listrik Tenaga Air

Air merupakan sumber utama dari pembangkit listrik tenaga air. Sehingga sebagian besar pembangkit listrik tenaga air beroperasi dekat dengan penampungan seperti Bendungan, Sungai, Waduk maupun Danau.

Volume air dan aliran pada suatu penampungan selama 1 tahun mengalami kenaikan dan penurunan tergantung pada musim. Semakin besar volume air yang ditampung dan aliran yang yang mengalir maka semakin besar pula energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga air.

Pembangkit listrik tenaga air di Indonesia pada umumnya juga terintegrasi dengan sistem irigasi. Sehingga air yang terbuang dapat termanfaatkan oleh pertanian warga sekitar.

 

Kelebihan serta Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Air

Pembangkit Listrik Tenaga Air memiliki kelebihan atau manfaat meliputi:

• Biaya operasional Pembangkit Listrik Tenaga Air cukup terjangkau karena membutuhkan sedikit pekerja serta dapat didukung sistem otomasi.
• Umur Pembangkit Listrik Tenaga Air dapat mencapai 50 hingga 100 tahun. Sehingga, jika biaya investasi awal dibagi oleh siklus biaya tahunan menjadi semakin rendah.
• Selama beroperasi, Pembangkit Listrik Tenaga Air tidak memproduksi emisi karbon dioksida. Karbon dioksida diproduksi saat proses manufaktur dan konstruksi.
• Selain sebagai sumber energi, Pembangkit Listrik Tenaga Air juga dapat dimanfaatkan untuk olahraga air, atraksi turis, budidaya air serta pendukung irigasi. Bendungan yang besar juga dapat digunakan untuk sistem pengontrol banjir.
• Berbeda dengan Pembangkit Listrik lainnya, kita dapat mengontrol output daya yang dihasilkan sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air dengan mengatur aliran pada turbin.
  

Selain kelebihan, sayangnya Pembangkit Listrik Tenaga Air juga memiliki beberapa kekurangan meliputi:

• Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Air dapat merubah ekosistem sekitar melalui proses alih guna lahan. Jika lahan sebelumnya merupakan lahan Gambut atau Hutan Lindung, maka memiliki dampak negatif terhadap lepasnya cadangan carbon.
• Jika Bendungan menampung air limbah dari Industri, terdapat reaksi kimia logam berat (Oksidasi) pada bendungan yang dapat terlepas ke lingkungan sekitar.
• Pada area tropis, Bendungan dapat melepaskan Gas Methana akibat dari reaksi dengan material bendungan. Sehingga proses coating dan maintenance bendungan perlu untuk dilakukan.
• Aliran air dari Bendungan dapat mempengaruhi debit air pada sungai. Sehingga sistem kontrol dan manajemen debit air pada DAS (Daerah Aliran Sungai) perlu dikoordinasikan dengan pihak setempat.
• Sistem kontruksi yang buruk dapat menyebabkan bencana. Sejarah menyebutkan bahwa Bendana Bendungan Banqiao di China Selatan menelan korban hingga 26.000 orang.

Kesimpulan

Kepanjangan dari PLTA adalah Pembangkit Listrik Tenaga Air. Perubahan energi apa saja yang terdapat dalam PLTA meliputi perubahan energi kinetik pada aliran air menjadi energi mekanik pada poros turbin yang dapat menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik.

PLTA menggerakan turbin dengan energi kinetik yang berasal dari aliran air. Bagaimana listrik dari PLTA dapat sampai ke rumah dijelaskan lebih lanjut oleh Fungsi, Komponen, Cara Kerja Sutet pada Sistem Transmisi Listrik.

Komponen PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air terdiri dari waduk, aliran buatan, penstock, tanki, kincir air, turbin, power house, generator, draft tube dan saluran pembuang. Komponen tersebut saling terhubung untuk mensukseskan prinsip kerja PLTA.