Bagaimana Cara Kerja PLTA Membangkitkan Listrik? Ini Prinsipnya!

Prinsip cara kerja PLTA dalam membangkitkan tenaga listrik yaitu dengan memanfaatkan energi pada aliran air untuk memutar turbin dan generator. Di samping itu, pembangkit listrik tenaga air ini sifatnya ramah lingkungan, berbeda dengan pembangkit listrik yang memanfaatkan batu bara dan sumber energi tak terbarukan lainnya.

Untuk itu, PLTA memegang peranan penting untuk masa depan energi. Khususnya di Indonesia, dimana peluang pemanfaatan energi air sangat besar. Nah, bagaimana prinsip kerja PLTA dalam menghasilkan energi listrik? simak penjelasannya di bawah ini.

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Air

komponen dan cara kerja PLTA
Komponen dan cara kerja PLTA

Sebelum membahas proses kerja PLTA, ada baiknya kita memahami bagian pembangkit listrik tenaga air. Berikut lebih lengkapnya:

1. Reservoir (Penampung atau 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. Semakin tinggi air tersebut dibendung, semakin besar juga energi potensialnya.

 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  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 atau transformator 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

Prinsip Cara Kerja PLTA Menghasilkan Listrik

cara kerja PLTA
Ilustrasi bendungan PLTA

Pada dasarnya cara kerja PLTA yaitu mengubah energi potensial menjadi energi kinetik, kemudian menjadi energi mekanik dan terakhir tentu saja energi listrik. Berikut adalah tahapan lebih lengkapnya:

  1. Mulanya, air pada waduk masuk ke Intake. Yaitu sebuah saluran masuk air pada sistem PLTA. Adanya ketinggian atau head pada air waduk membuat air tersebut memiliki energi potensial
  2. Air kemudian masuk ke control gate untuk dikontrol masuk tidaknya ke sistem PLTA sesuai dengan kebutuhan
  3. Selanjutnya, air masuk ke penstok untuk dialirkan air ke turbin. Penstok adalah pipa – pipa panjang yang berisi air dengan kecepatan tertentu. Dalam hal ini, air yang mengalir dari tempat tinggi tadi sekarang memiliki kecepatan. Dengan kata lain, energi potensial berubah menjadi energi kinetik
  4. Saat memasuki turbin, air akan mendorong sudu – sudu turbin agar berputar. Hal ini karena adanya momentum yang dihasilkan air pada turbin. Nah, kalau momentum ini kurang besar, turbin bisa saja tidak berputar. Dalam hal ini, terjadi perubahan dari energi kinetik menjadi energi mekanik
  5. Generator pembangkit listrik yang terhubung dengan turbin ikut berputar mengikuti turbin. Hasil dari putaran generator ini lah yang membangkitkan listrik
  6. Listrik yang dihasilkan oleh generator kemudian dinaikkan tegangannya oleh trafo
  7. Akhirnya, listrik dapat disalurkan ke rumah – rumah atau industri melalui saluran transmisi

Analisa Listrik 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 atau head air

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

Kelebihan dan Kekurangan PLTA

dam dan reservoir
Ilustrasi bendungan PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan pembangkit yang sifatnya tidak terbatas, tidak akan habis, ramah lingkungan dan tidak menghasilkan emisi. Namun, PLTA juga memiliki kekurangan.

Kelebihan PLTA

  • Menggunakan sumber energi terbarukan yaitu air, sehingga mengurangi penggunaan energi fosil dan emisi
  • Biaya operasi yang 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

Tinggalkan komentar