PLTA PUMPED STORAGE
PLTA Pumped Storage (Pumped
Storage
Hydro
Electric) adalah
suatu
pembangkit listrik tenaga air dimana pompa digunakan untuk memasukan air kedalam waduk. Tujuannya dari pemompaan ini yaitu sebagai pembangkit penyeimbang beban, selain itu juga Pumped Storage diharapkan mampu mengatasi permasalahan karena sistem pumped storage dapat berfungsi sebagai penahan debit air di hulu yang mengatur aliran air . Secara umum, cara kerja pumped storage adalah menyimpan energi dalam bentuk air dalam jumlah besar yang ditempatkan pada bak raksasa/ danau yang dipompa dari level bawah ke level yang lebih tinggi. Pada saat pembebanan rendah, pembangkit berfungsi sebagai pompa, saat beban puncak pembangkit mengasilkan energi listrik. Saat kebutuhan listrik turun, pembangkit memompa air menuju bak penampungan yang lebih tinggi, saat kebutuhan listrik meningkat air disalurkan untuk menggerakan turbin. Manfaat pumped storage adalah menyediakan listrik pada beban puncak, mengontrol frekuensi, mempunyai kemampuan respon yang dinamis, berfungsi sebagai fasilitas pembangkit cadangan, serta mampu `back start` apabila sistem kelistrikan mengalami gangguan.
PRI PRI NSI NSI P KERJA
Pada PLTA Pompa terdapat dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk atas. Pada saat kebutuhan beban dalam system tenaga listrik rendah, maka kelebihan daya yang tidak diserap oleh konsumen dipakai untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas. Sedangkan pada saat beban puncak, air yang terkumpul pada waduk atas akan dialirkan ke waduk bawah untuk memutar turbin dan menghasilkan daya listrik untuk memenuhi kebutuhan beban puncak. Energi listrik yang dihasilkan dengan sistem ini, diharapkan menjadi penyeimbang beban penggunaan listrik pada siang dan malam hari.
SUSUNAN INSTALASI MESIN
Pada tahap awal pengembangannya, susunan mesin pada PLTA pompa mempunyai system atau instalasi yang terpisah antara pompa dan turbin. Artinya pada suatu PLTA pompa terdapat suatu instalasi lengkap yang berfungsi sebagai turbin, serta terdapat instalasi lain yang terpisah berfungsi sebagai pompa. Pada instalasi turbin, terdiri dari peralatan-peralatan pipa pesat, turbin serta generator. Sedangkan pada instalasi yang berfungsi sebagai pompa terdapat peralatan motor, pompa dan pipa.
Pada tahap pengembangan PLTA pompa selanjutnya ,dengan semakin maju teknologi,
maka
system
yang
terpisah
tersebut
ditinggalkan
sehingga
biaya
pembangunan PLTA pompa dapat ditekan lebih rendah karena tidak perlu lagi membangun instalasi mesin ganda seperti di awal pengembangannya. Dewasa ini instalasi mesin pada PLTA pompa biasanya terdiri atas 2 variasi sebagai berikut :
1.
Pada satu poros yang sama terdapat : a. pompa, b. turbin, dan c. motor
dan generator yang menyatu (bersifat reversible). 2.
Pada satu poros yang sama terdapat a. pompa dan turbin yang menyatu
(reversible), b. motor dan generator yang bersatu (reversible).
Untuk kedua variasi di atas, hanya terdapat satu instalasi pipa pesat dan satu buah saluran bawah (tailrace) yang dipakai secara bolak balik, baik sebagai turbin maupun pada operasi sebagai pompa.
Turbin dan pompa biasanya dipasang secara vertical untuk unit-unit berkapasitas besar dan horizontal untuk unit kecil. Kelebihan susunan variasi 1 dimana turbin dan pompa merupakan instalasi yang terpisah, dimungkinkan untuk mendapatkan efisiensi yang optimum, baik pada saat berfungsi sebagai turbin maupun pada saat pengoperasian sebagai pompa. Sedangkan jika variasi 2 yang dipilih, efisiensinya tidak seoptimum variasi 1, namun harga instalasi PLTA pompa akan lebih murah.
Suatu perkembangan yang unik dari turbin pompa adalah yang dikenal sebagai turbin pompa isogyre. Pada turbin pompa jenis ini terdapat sudu ganda, dimana sudu pompa (imoeler) terletak pada atas poros, sedangkan sudu turbin (runner) terletak di bagian bawah. Turbin dilengkapi dengan sudu pengarah (guide-vane) yang bias disetel sesuai dengan kondisi beban, sedangkan sudu pengarah pada pompa merupakan sudu tetap. Katup penutup untuk unit-unit pompa dan turbin berupa cylinder gate di bagian luar runner dan impeller, sehingga berisi udara (tidak berisi air) pada saat unit yang bersangkutan beroperasi.
Pada turbin pompa ini juga terdapat rumah keong (spiral case) yang dipakai bersama oleh pompa dan turbin untuk mengalirkan air ke impeller dan runner. Runner dan impeller mempunyai arah putaran yang sama, sehingga perubahan fungsi instalasi dari turbin menjadi pompa atau sebaliknya dapat dilakukan secara cepat.
PERSYARATAN TEKNIS
Secara teknis persyaratan suatu PLTA pompa umumnya sama dengan persyaratan teknis PLTA konvensional lainnya, yaitu adan ya potensi debit aliran air (Q) dan tinggi jatuh (H) yang memadai. Namun disamping banyak karakteristik yang sama dengan PLTA konvensional, mengingat fungsinya yang khusus, PLTA pompa juga memiliki berbagai syarat teknis yang berbeda yang harus diperhatikan secara khusus pada tahap perencanaannya.
Syarat-syarat khusus PLTA pompa tersebut antara lain adalah adanya waduk atas dan waduk bawah, persyaratan elevasi, serta kapasitas waduk dan headnya. Secara singkat syarat-syarat tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Waduk atas dan waduk bawah. Kekhususan PLTA pompa yang membedakannya dengan PLTA konvensional adalah PLTA jenis ini memerlukan dua buah waduk dalam pengoperasiannya, yaitu waduk atas dan waduk bawah. Pada saat beban rendah dilakukan pengoperasian pompa untuk menaikkan air dari waduk bawah ke waduk atas. Sebaliknya pada saat beban puncak maka air yang berada di waduk atas di alirkan ke waduk bawah untuk memutar turbin yang menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik. 2. Persyaratan elevasi turbin dan pompa. Secara teknis harus diperhitungkan agar letak pompa/turbin harus pada elevasi yang lebih rendah dari elevasi waduk bawah. Dengan elevasi turbin/ pompa yang lebih rendah tersebut maka diharapkan dapat dihindari timbulnya kavitasi yang akan menyebabkan hilangnya energi yang besar serta kerusakan pada sudu turbin dan pompa. Terlebih-lebih pada saat pengoperasian pompa untuk mengalirkan air dari waduk bawah ke waduk atas. Pada saat operasi pemompaan tersebut dipersyaratkan adanya perbedaan elevasi yang minimum antara sudu pompa dengan elevasi air pada permukaan waduk bawah. Perbedaan elevasi minimum tersebut dapat diperoleh dengan memperhitungkan tekanan atmosfir, tekanan uap jenuh serta kerugian head di dalam s aluran air. 3. Kapasitas waduk dan tinggi jatuh. Besarnya debit air (Q) dan tinggi jatuh (H) secara langsung akan berbanding lurus dengan kapasitas terpasang PLTA. Misalnya jika terdapat potensi debit air sebesar 115 m3 per detik dan tinggi jatuh sebesar 237 meter, maka kapasitas terpasang yang dapat dibangkitkan oleh PLTA tersebut adalah :
P = 9,8 x Q x H x nT x nG x nS
P – Kapasitas terpasang dalam kW
Q = Debit air, dalam m3 per detik H = tinggi jatuh, dalam meter nT = Effisiensi turbin, misalnya diambil 90 % nG = Efisiensi generator, diambil 98 % nS = Efisiensi saluran air, misalnya 90 %
maka, P = 9,8 x 115 x 237 x 0,90 x 0,98 x 0,90 = 212.023 kW =
212,02
MW.
Setelah diketahui berapa debit air yang diperlukan untuk membangkitkan listrik dengan kapasitas terpasang tertentu, maka selanjutnya dapat diketahui berapa besar kapasitas operasi waduk (life storage capacity) minimal yang dibutuhkan. Rumus untuk mencari kapasitas operasi waduk adalah sebagai berikut : (misal untuk lama operasi turbin 6 jam per hari ) Kapasitas waduk : = 115 m3 x 3600x 6 = 2.484.000 m3
ANALISA FINANSIAL
PLTA pompa pada prinsipnya tidak menghasilkan energi (MWH), sehingga dari sisi neraca energi tidak menghasilkan listrik sama sekali, bahkan neraca energinya akan negatif. Karena untuk menghasilkan sejumlah energi listrik tertentu dari PLTA pompa, akan memerlukan energi listrik yang lebih besar jumlahnya untuk menggerakkan pompa saat menaikkan air dari waduk bawah ke waduk atas. Hal ini dapat dijelaskan dengan typical neraca energi seperti pada tabel berikut :
Tabel Neraca Energi PLTA Pompa : JUMLAH
No.
URAIAN
1.
Energi yang diambil dari system
100,0
2.
Rugi Trafo
0,5
3.
Rugi motor
3,0
(%)
4.
Rugi pompa
10,0
5.
Rugi saluran pipa
1,5
6.
Rugi turbin
7,5
7.
Rugi generator
1,8
Energi yang dihasilkan kembali
77,0
Dari tabel di atas terlihat bahwa jumlah energi yang dapat diperoleh kembali adalah sebesar 77 % dibandingkan dengan energi yang diambil dari sistem tenaga listrik. Keuntungan PLTA pompa terletak pada nilai energinya. Pemompaan air biasanya dilakukan pada saat kondisi beban dalam sistem rendah, sedangkan operasi PLTA pompa (bekerjanya turbin) dilakukan pada saat beban puncak. Pada saat kondisi beban pada sistem sedang rendah, biasanya akan terjadi kelebihan daya dari pusat listrik yang membangkitkan peban dasar ( seperti PLTU batubara atau PLTN).
Dengan demikian perhitungan biaya kWH untuk memompa air pada suatu PLTA pompa diambil sesuai dengan biaya pembangkitan PLTU batubara atau PLTN. Misalnya biaya pembangkitan untuk menghasilkan 1 kWH pada PLT batubara adalah Rp 500,- / kWH, jika diperhitungkan dengan nilai efisiensi yang sebesar 77 % maka untuk menghasilkan 1 kWH pada saat beban puncak akan diperlukan biaya sebesar Rp 500, / 0,77 = Rp 649,35 / kWH.
Pada saat beban puncak alternatif lain disamping mengoperasikan PLTA pompa adalah membangun pembangkit beban puncak lain yaitu PLTG. Maka harga kWH yang dibangkitkan oleh PLTA pompa pada saat beban puncak dihitung sama dengan harga biaya pembangkitan PLTG, misalnya Rp 1.500,- / kWH. Dengan demikian jika mengoperasikan PLTA pompa pada saat beban puncak dibandingkan dengan mengoperasikan PLTG akan diperoleh penghematan sebesar Rp 1.500,- - Rp 649,35
= Rp 850,65 / kWh.
Selisih harga yang sebesar Rp 850,65 per kWH tersebutlah yang dihitung sebagai pemasukan uang untuk setiap kWH energy listrik yang diproses pada sebuah PLTA Pompa. Dengan memasukkan harga tersebut sebagai parameter pada analisa
financial suatu proyek PLTA Pompa, maka diperoleh perhitungan kelayakan financial dari sebuah PLTA Pompa. Mengingat biaya untuk membangun suatu PLTA Pompa akan lebih rendah dari membangun suatu PLTA konvensional, maka dapat diperkirakan secara financial membangun suatu PLTA pompa untuk memikul beban puncak pada suatu system tenaga listrik dapat kompetitif dibandingkan dengan pembangkit beban puncak jenis lain.
CATATAN AKHIR
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan energi listrik, selain diperlukan pembangunan pembangkit-pembangkit listrik untuk memikul beban dasar, maka pada saat yang bersamaan perlu diikuti dengan pembangunan pembangkit-pembangkit yang memikul beban puncak. Untuk memikul kebutuhan pada saat beban puncak tersebut, mengingat adanya keterbatasan sumber daya air terutama di pulau Jawa, maka d masa mendatang akan diperlukan lagi untuk membangun lebih banyak PLTA. Karena jika dibandingkan dengan pembangkit pemikul beban puncak seperti PLTG, PLTA pompa dapat diperhitungkan kelayakannya, baik secara teknis maupun dari segi finansial.
Disamping itu yang tidak kurang pentingnya PLTA jenis ini hanya memerlukan luas genangan waduk yan sedikit, karena waduknya hanya bersifat tando harian, bukan waduk tahunan seperti pada PLTA skala besar umumnya. Dengan demikian diharapkan masalah pemindahan penduduk akan jauh lebih sedikit dibanding dengan PLTA konvensional dengan kapasitas yang sama.
Keunggulan lain dengan relatif sedikitnya luas daerah genangan waduk yang harus dibebaskan tanahnya, secara otomatis biaya pembuatan bendungan juga akan jauh lebih rendahdibanding PLTA konvensional, karena untuk menampung air yang volumenya sedikit, maka tinggi dan volume bendungan juga jauh lebih rendah.
Kelebihan Pumped Storage:
Memiliki nilai keekonomisan yang tinggi
Lebih mudah dan cepat digunakan sebagai Supply energi saat terjadi lonjakan demand energi listrik
Efek yang rendah terhadap lingkungan “memanfaatkan dam yang telah ada”
Tak ada limbah, tak ada polusi
Prospek yang bagus untuk mengatasi lonjakan demand energi listrik yang tinggi untuk jangka waktu yang lama (supply side management)
Kekurangan Pumped Storage:
Biaya pembangunan yang mahal
Air yang telah digunakan tidak dapat dimanfaatkan untuk lain hal kecuali s etelah dipompa kembali
Tergantung pada unit pembangkit lain.
Selain hal yang telah disebutkan di atas, PLTA Pump Storage juga memiliki dampak yang cukup banyak, yaitu: Dampak terhadap aspek sosial yang diperkirakan akan terjadi antara l ain : 1. Tahap Pra-konstruksi A. Pembebasan lahan
Persyaratan administrasi hak atas lahan yang tidak lengkap dan munculnya para spekulan lahan.
Nilai ganti rugi lahan, bangunan dan tanaman.
pengurangan pemilikan lahan.
B. Pemindahan penduduk
Warga Terkena Proyek (WTP) yang dipindahkan khawatir tingkat kehidupannya menurun.
Penduduk di daerah rencana pemukiman kembali kurang menerima.
2. Tahap Konstruksi A. Mobilisasi Tenaga Kerja
Terbukanya lapangan kerja dan meningkatnya pendapatan.
adanya peluang konflik antara warga sekitar dan pekerja pendatang.
B. Mobilisasi Alat berat dan Material
Gangguan kesehatan masyarakat akibat penurunan kualitas udara, debu dan kebisingan oleh mobilisasi alat berat dan peledakan quarry, serta mobilisasi material menuju wilayah Upper dan Lower Dam.
Peningkatan kepadatan lalulintas, akan berpotensi untuk terjadinya kecelakaan lalu lintas.
Terbukanya akses jalan baru ke daerah yang terisolir akan meningkatkan perekonomian daerah tersebut.
3. Tahap Operasi
Semakin mudahnya sarana transportasi yang dapat meningkatkan taraf ekonomi masyarakat.
Dapat menimbulkan kecelakaan tenggelam dengan adanya genangan reservoir akibat permukaan air pasang surut (fluktuasi).
Manfaat dan keuntungan PLTA Pumped Storage
Menyediakan listrik pada saat beban puncak
Mengontrol frekuensi
Mempunyai kemampuan respon yang dinamis
Berfungsi sebagai fasilitas pembangkitan stand by
Mampu menyalakan sistem (black start) apabila sistem mengalami padam total (black out)
Upaya pencegahan dampak :
Dilakukan sosialisasi langsung dan monitoring terhadap warga terkena proyek.
Membekukan transaksi aset untuk menghindari spekulan tanah setelah adanya ijin lokasi dari gubernur (SP2LP).
Panitia pembebasan tanah (P2T) dan tim Independent Appraisal akan menentukan harga ganti rugi tanah, bangunan, dan tanaman.
Prioritas tenaga kerja akan diberikan pada masyarakat sekitar proyek berdasarkan kemampuan dan kualifikasi.
Dilakukan pengelolaan dampak debu dengan penyiraman air dan penanaman pohon.
Pengelolaan kebisingan dilakukan melalui pengaturan mesin.
Pencegahan kecelakaan lalulintas dengan pemasangan rambu-rambu dan penempatan personil pengaman.
SURGE TANK
Surge tank (tangki peredam) adalah sebuah bangunan pada sistem pembawaan tekanan saluran yang berfungsi sebagai pelindung saluran tekanan rendah terhadap tekanan-tekanan tinggi (lebih) yang bersifat intern. Surge tank berfungsi terutama untuk mengurangi water hammer akibat perubahan beban, menampung air saat beban mendadak turun, mensuplai air pada saat pembebanan mendadak dan lain-lain. Pada suatu instalasi pembangkit listrik tenaga air haruslah memperhitungkan kemungkinan bahaya yang timbul pada saluran pipa pada instalasi tersebut misalnya terjadinya water hammer akibat penutupan katup secara cepat. Water hammer ini dapat menimbulkan peningkatan tekanan pada saluran pipa sehingga dapat menyebabkan pecahnya pipa apabila tekanan yang terjadi melebihi kekuatan maksimum dari pipa tersebut terutama untuk saluran yang relatif panjang dibagi dengan tinggi terjun yang ada. Untuk it ulah diperlukan Surge Tank.
Fungsi Surge Tank :
Menghilangkan tambahan tekanan
Mengurangi tambahan tekanan
Tambahan debit dapat dipenuhi
Di
dalam
tangki
peredam
terdapat
gerakan
turun-naik
dalam
akibat
pe rub aha n de bi t, ya ng ter jad i pa da wak tu:
Pada penutupan pintu air tiba-tiba
1. ketika aliran air ke pipa pesat terhenti, dalam tangki peredam air akan naik.
2. turun naiknya air dalam tangki peredam rendahnya debit
Hal-hal yang harus diperhatikan agar gerak naik turun air pada tangki peredam tidak terlalu berpengaruh:
Menekan besarnya Amplitudo , dengan:
1.
Memperbesar penampang tangki peredam
2. Mengadakan pelimpah air pada tangki peredam
Beberapa bentuk surge tank antara lain:
Surge tank berbentuk lubang dibatasi
Surge tank sederhana dari bagan khusus
Surge tank berbentuk silinder sederhana
Surge tank differensial
