Air merupakan salah satu sumber energi yang paling penting bagi kehidupan manusia. Salah satu penerapan air yang paling bermanfaat adalah sebagai penghasil energi listrik. Jumlah air yang sangat melimpah dan tidak habis-habis menjadikannya sebagai energi terbarukan. Di Indonesia mempunyai potensi energi yang diperoleh dari air sebesar 45,389 MW dari total keseluruhan 75,091 MW. Pemanfaatan air untuk menghasilkan energi listrik dilakukan dengan teknologi bernama Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).
PLTA mempunyai mekanisme kerja yang cukup sederhana, yaitu memanfaatkan energi potensial dan kinetik air untuk menghasilkan putaran pada turbin. Setidaknya terdapat tiga proses konversi energi pada PLTA. Pertama konversi energi potensial (berhubungan dengan ketinggian) dari air pada reservoir yang berubah menjadi energi kinetik translasi (berhubungan dengan perpindahan) ketika air bergerak menuju power house dalam saluran air. Kemudian energi kinetik translasi mengalami konversi menjadi energi kinetik rotasi (berhubungan dengan putaran) saat turbin berputar akibat dari pergerakan aliran air.
Apa itu PLTA?
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan salah satu jenis pembangkit listrik yang memanfaatkan energi potensial air untuk menghasilkan energi listrik. PLTA umumnya terletak di daerah perbukitan yang memudahkan bendungan untuk dibangun sehingga akan menghasilkan reservoir air yang besar. Pada pembangkit listrik tenaga air, sumber sungai dibuat dengan membangun sebuah bendungan di daerah sungai atau danau, dimana dari bendungan tersebut maka air akan dialirkan ke turbin air.
PLTA sangat populer dan digunakan hampir di seluruh negara termasuk di Indonesia, hal itu karena jenis pembangkit tenaga listrik lainnya tidak menggunakan energi terbarukan seperti minyak dan batubara yang semakin menipis setiap harinya. Disamping itu PLTA juga dapat digunakan untuk saluran irigasi dan pengendalian banjir.
Cara Kerja PLTA
Cara kerja PLTA adalah pertama dengan membangun bendungan di sungai besar yang mempunyai perbedaan ketinggian, dengan adanya bendungan maka dapat menampung banyak air di area reservoir. Kemudian di bagian bawah bendungan terdapat jalur asupan air / pipi masuk / intake, dimana dengan adanya gravitasi akan membuat air jatuh melalui pipa pesat. Dibagian penghujung pipa pesat terdapat baling-baling turbin yang siap berputar karena pergerakan aliran air, dimana bagian poros turbinnya terhubung dengan generator pada bagunan powerhouse sehingga dapat menghasilkan putaran. Ketika generator berputar, maka akan menghasilkan energi listrik yang akan dialirkan ke rumah dan industri. Setelah itu air yang sudah melewati turbin akan mengalir ke sungai.
Bagian-Bagian PLTA
1. Waduk atau Reservoir
Waduk merupakan bagian penting dari PLTA, di mana air disimpan atau ditampung kemudian dipasok ke turbin air secara terus menerus.
2. Bendungan
Salah satu komponen PLTA yang paling utama adalah bendungan. Komponen ini berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin membutuhkan pasokan air yang cukup dan stabil. Bendungan juga berperan untuk mengendalikan banjir.
3. Valve House
Valve House / Slipway adalah struktur yang dirancang untuk mengatur stabilitas dari reservoir serta mengurangi ketinggian air saat terjadi curah hujan yang tinggi, karena curah hujan tinggi dapat menyebabkan waduk kelebihan kapasitas dan itu membahayakan kestabilan reservoir.
4. Surge Tank
Surge tank adalah tangki kecil yang bagian atasnya terbuka, disediakan untuk mengurangi lonjakan tekanan pada saluran, adapun posisi dari surge tank ini terletak di dekat awal saluran.
5. Penstock atau Pipa Pesat
Pipa pada PLTA berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong turbin. Adapun pipa pesat dipasang pada bak penenang minimal 10 cm. Sementara ujung yang lain diarahkan pada cerobong turbin. Umumnya penstock terbuat dari RCC atau baja, dimana Penstock dari RCC cocok digunakan untuk kepala air rendah (<30 m) sedangkan penstock dari baja cocok untuk semua kepala air karena sudah dirancang agar sesuai dengan kepala air atau tekanan air.
6. Turbin
Komponen ini berguna untuk mendorong dan memutar baling-baling digantikan oleh air. Kemudian, turbin akan mengkonversikan energi potensial yang disebabkan gaya jatuh air menjadi kinetik. Tanpa turbin, cara kerja PLTA tidak akan efektif. Adapun bagian utama pada turbin air yaitu Turbin impuls dan turbin reaksi.
- Turbin Impuls: Turbin tersebut digunakan untuk air tinggi, dimana turbin impuls terdiri dari roda yang dilengkapi dengan ember elips di sepanjang pinggirannya. Contohnya seperti turbin roda Pelton.
- Turbin Reaksi: Turbin reaksi mempunyai 2 bagian penting yaitu turbin francis dan turbin kaplan. Turbin Francis digunakan untuk kepala rendah ke sedang, sedangkan turbin Kaplan digunakan untuk kepala rendah dengan air dalam jumlah besar.
7. Generator
Generator merupakan sebuah alat yang dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga baling-baling turbin berputar, generator juga akan ikut berputar. Alat ini memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet di dalam generator, sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitnya timbulnya arus listrik AC. Generator ini merupakan jenis generator sinkron RPM rendah (75 hingga 300) dengan ekskavator utama yang biasa dipasang di bagian atas pada ujung poros, Generator turbin air umumnya mempunyai pendingin udara dengan sistem pendingin sirkuit tertutup (closed circuit cooling).
8. Jalur Transmisi
Komponen ini berfungsi untuk mengalirkan arus listrik dari PLTA ke rumah-rumah atau industri. Sebelum listrik dialiri, terlebih dahulu tegangannya diturunkan dengan transformator step down.
9. Gardu Listrik Pembantu
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) dalam pengoperasiannya membutuhkan bantuan dasar berupa daya awal seperti untuk sistem pengatur, pemancar, derek, panel kontrol, dll. Power supply atau Catu daya merupakan peralatan bantu, derek dan lampu disusun dari turbin hidrolik kecil dan generator.
Kelebihan PLTA
Segala sesuatu tentunya akan mempunyai kelebihan dan kekurangannya masing-masing, berikut ini adalah keunggulan PLTA:
- Salah satu pembangkit listrik yang lebih andal
- Biaya pengoperasian rendah
- Tidak memerlukan waktu yang lama untuk mulai beroperasi
- Kapasitas tingkat produksi yang tinggi
- Biaya bahan bakar nol
- Bebas polusi
- Merupakan salah satu sumber energi terbarukan
- Dapat digunakan sebagai pengendali banjir dan irigasi.
Kekurangan PLTA
Kekurangan PLTA adalah:
- Biaya modal awal yang tinggi
- Dibutuhkan ketersediaan air yang stabil untuk beroperasi
- PLTA harus dibangun di daerah perbukitan
- Dibutuhkan pengontrolan agar peralatan mesin terhindar dari korosi