Bagaimana Cara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Bekerja? Simak!

Faktanya, Indonesia memiliki sumber energi air yang sangat melimpah. Lebih lanjut, energi air merupakan salah satu sumber energi terbarukan (renewable energy) yang sifatnya tidak terbatas dan tidak akan habis. Selain itu, sumber energi ini sangatlah ramah lingkungan dan tidak menghasilkan emisi. Oleh karena itu, ini menjadi peluang untuk memanfaatkan energi air tersebut menjadi energi listrik melalui sistem PLTA atau pembangkit listrik tenaga air.

Apa itu PLTA?

Adapun kepanjangan dari PLTA yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Air. Pembangkit ini bekerja dengan cara mengubah energi potensial menjadi energi kinetik, lalu mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik, kemudian mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Singkatnya, PLTA adalah sebuah sistem yang mengubah energi gerak yang terkandung dalam aliran air menjadi energi listrik.

Komponen Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air

Berikut adalah penjelasan komponen – komponen PLTA yang terdiri dari Reservoir, Dam, Intake, Control Gate, Penstock, Powerhouse, Powerlines, Outflow.

1. Reservoir (Penampung / Waduk)

Reservoir berfungsi sebagai tempat penampungan air dalam jumlah besar. Air ini yang akan menggerakkan turbin dan membangkitkan listrik di generator.

2. Dam (Bendungan)

Dam berfungsi sebagai penahan air reservoir yang memiliki ketinggian. Ketinggian air ini akan mempengaruhi nilai energi listriknya. Semakin tinggi ketinggian air tersebut, maka akan semakin besar energi listriknya. Begitupun sebaliknya.

3. Intake (Celah Masuk Air)

Intake berfungsi sebagai jalan masuknya air dari bendungan yang akan masuk ke control gate.

4. Control Gate

Control Gate berfungsi sebagai pengontrol masuknya air ke penstock. Adapun cara kerjanya yaitu dengan membuka dan menutup gerbang pintu air sesuai waktu operasinya.

5. Penstok (Pipa Pesat)

Penstok (Pipa Pesat) berfungsi sebagai pipa panjang untuk menyalurkan air dari reservoir ke turbin. Selain itu penstok berfungsi untuk menghasilkan energi kinetik karena adanya aliran air yang memiliki kecepatan.

6. Powerhouse (Rumah Pembangkit) :

Powerhouse berfungsi sebagai tempat pembangkitan listrik. Air yang mengalir dari penstok akan masuk ke powerhouse untuk melakukan pembangkitan listrik. Powerhouse ini terdiri dari 3 komponen yaitu turbin, generator dan trafo.

#Turbin

Turbin berfungsi untuk mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik. Air berkecepatan dari penstok akan menggerakkan sudu – sudu turbin agar turbin dapat berputar. Jenis – jenis turbin air sangatlah banyak akan tetapi penggunaan turbin ini harus sesuai dengan head (ketinggiannya). Berikut adalah tabel jenis – jenis turbin beserta headnya :

Turbin Peltron : H > 300 m (Head Tinggi)
Turbin Francis : 20 < H < 400 m( Head Menengah)
Turbin Kaplan : H < 20 m (Head Rendah)

#Generator

Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Cara kerja generator PLTA sama halnya generator biasa. Yaitu memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan generator sehingga terjadi pembangkitan arus AC.

Trafo

Trafo berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan. PLTA sendiri menggunakan trafo jenis Trafo set-up yang berfungsi untuk menaikkan tegangan dari generator yang kemudian terhubung ke jaringan transmisi.

7. Powerlines

Powerlines berfungsi untuk menyalurkan energi listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau pusat industri.

8. Outflow

Outflow berfungsi sebagai saluran keluaran air yang telah selesai melewati turbin air

Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air

Pada dasarnya cara kerja dari PLTA yaitu mengubah energi potensial menjadi energi kinetik . Kemudian, mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik. Terakhir, mengubah energi mekanik tersebut menjadi energi listrik

Berikut adalah tahapan – tahapan prosesnya :

Mulanya, air pada waduk masuk ke Intake. yaitu sebuah saluran masuk air pada sistem PLTA. Karena air pada waduk ini memiliki nilai head/ketinggian maka air ini memiliki nilai energi potensial. Energi potensial yaitu energi pada benda karena mempunyai head/ketinggian.
Kemudian air masuk ke control gate untuk dikontrol masuk tidaknya ke sistem PLTA sesuai dengan kebutuhan.
Selanjutnya air masuk ke penstok untuk mengalirkan air ke turbin. Penstok yaitu pipa – pipa panjang yang berisi air dengan kecepatan tertentu. Karena air ini memiliki kecepatan maka memiliki nilai energi kinetik.
Saat air memasuki turbin, air akan mendorong sudu – sudu turbin agar turbin dapat berputar. Karena kondisi ini, maka terjadilah perubahan energi yaitu dari energi kinetik menjadi energi mekanik.
Karena generator sekople dengan turbin, maka ketika turbin berputar maka rotor generator juga berputar. Hasilnya dan generator dapat membangkitkan listrik.
Listrik yang dibangkitkan oleh generator kemudian masuk ke trafo untuk dinaikkan tegangannya.
Akhirnya, listrik dapat disalurkan ke rumah – rumah atau industri melalui saluran transmisi untuk digunakan.

Analisa Listrik yang DIhasilkan PLTA

Berikut adalah rumus daya listrik yang dihasilkan oleh PLTA

P = Q x g x h

Dengan :

P = Daya (Watt)

Q = Debit air = (m³/s)

g = Gravitasi bumi (9,81 m/s²)

h = ketinggian / head air (m)

Dari rumus diatas, terlihat bahwa faktor – faktor yang mempengaruhi daya listrik oleh PLTA yaitu :

1. Debit air

Semakin besar debit air yang digunakan maka semakin besar daya listrik yang dihasilkan. Begitupun sebaliknya, semakin sedikit debit air yang digunakan maka semakin kecil daya listrik yang dihasilkan. Debit air ini juga dipengaruhi oleh laju aliran massa dan massa jenisnya, sesuai dengan persamaan berikut ini :

Q = m x ρ

Dengan :

Q = Debit air = (m³/s)

m = Laju aliran massa (kg/s)

ρ = Massa jenis air (kg/m³)

2. Ketinggian / head air

Semakin tinggi head air yang digunakan maka semakin besar daya listrik yang dihasilkan. Begitupun sebaliknya, semakin rendah head air yang digunakan maka semakin kecil daya listrik yang dihasilkan.

Beberapa PLTA di Indonesia

Faktanya, keberadaan PLTA di Indonesia sudah tersebar luas di beberapa provinsi. Dalam kondisi ini, sehingga kebutuhan listrik yang semakin hari semakin meningkat dapat terpenuhi. Berikut ini adalah daftar PLTA di Indonesi yang terbesar :

No	Nama PLTA	Lokasi	Daya Listrik (MW)
1	PLTA Cirata	Jawa Barat	1008
2	PLTA Saguling	Jawa Barat	700
3	PLTA Sulewana	Sulawesi Tengah	400
4	PLTA Sigura Samosir	Sumatera Utara	286
5	PLTA Sutami	Jawa Timur	281
6	PLTA Musi	Bengkulu	210
7	PLTA Mrica	Jawa Tengah	184,5
8	PLTA Asahan	Sumatera Utara	180
9	PLTA Jatiluhur	Jawa Barat	175

Kelebihan dan Kekurangan PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan pembangkit yang sifatnya tidak terbatas, tidak akan habis, ramah lingkungan dan tidak menghasilkan emisi

Kelebihan PLTA

Salah satu sumber energi terbarukan sehingga dapat mengurangi penggunaan energi fosil.
Biaya operasiyang murah
Umumnya memiliki umur yang panjang yaitu 50-100 tahun.
Bendungan dapat digunakan untuk kegiatan lain. Seperti irigasi atau cadangan air atau pariwisata.
Merupakan pembangkit yang ramah lingkungan. Tidak menyebabkan emisi karbon dan efek rumah kaca.

Kekurangan PLTA

Membutuhkan Investasi yang besar pada proses pembangunan.
Membutuhkan lahan yang luas untuk menghasilkan listrik dengan kapasitas besar.
Banyaknya produksi listrik bergantung pada musimnya. Saat musim kemarau panjang, produksi listrik menjadi menurun. Hal ini dikarenakan kurangnya pasokan air yang tersedia.
Adanya bendungan mengakibatkan ekosistem sungai atau danau menjadi terganggu.
Pengontrolan korosi pada mesin secara rutin. Hal ini dikarenakan mesin – mesin ini selalu berhubungan dengan air.

Kesimpulan

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yaitu pembangkit energi terbarukan yang memanfaatkan energi air untuk menghasilkan listrik. Adapun caranya yaitu mengubah energi potensial menjadi energi kinetik, lalu mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik kemudian mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Wahyu Setiawan

Passionate with engineering, equipped with problem solving skills and would like to give value to others