MAKALAH PEMBANGKIT LISRIK TENAGA AIR
Oleh IRHAS MUFTI FIRDAUS 321 11 030 YULIA REZKY SAFITRI 321 11 078 HARDIANA 321 11 046 MUH SYIFAI PIRMAN 321 11 034
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG 2013
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. 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
BAB II PEMBAHASAN 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.
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. 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. 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. 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 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 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.
2.5 Prinsip Kerja
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.
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 %. 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.
BAB III
Penutup Kesimpulan. 1
PLTA adalah sebuah bentuk implementasi pemanfaatan energi terbarukan, dimana yang digunakan sebagai penggerak mulanya adalah Air yang mengalir.
2
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.
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)
DAFTAR PUSTAKA http://4bri.blogspot.com/2012/11/cara-kerja-pembangkitlistrik-tenaga.html http://www.scribd.com/document_downloads/direct/6631 0195? extension=doc&ft=1363072016<=1363075626&uahk=q FvW/HiceNcny1MrxDURoJq1td4
