Bab-3 Plta [PDF]

Citation preview

3 3.1 3.1.1



PUSAT LISTRIK TENAGA AIR ( PLTA & PLTMH)



Pusat Listrik Tenega Air (PLTA) Potensi Tenaga Air



Dalam PLTA, potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga listrik. Mula-mula potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga mekanik dalam turbin air. Kemudian turbin air memutar generator yang membangkitkan tenaga listrik. Gambar 3.1a menggambarkan secara skematis bagaimana potensi tenaga air, yaitu sejumlah air yang terletak pada ketinggian tertentu diubah menjadi tenaga mekanik dalam turbin air.



Gambar 3.1a. Proses konversi energi dalam pusat listrik tenaga air (PLTA). Daya yang dibangkitkan generator yang diputar oleh turbin air adalah: P = k . ɳ . H . q [kW]



(3.1)



Di mana: P = daya [kW] H = tinggi terjun air [meter] q = debit air [m³/detik] ɳ = efisiensi turbin bersama generator k = konstanta 60



Gambar 3.1b. Instalasi tenaga air PLTA bila dilihat dari atas. Konstanta k dihitung berdasarkan pengertian bahwa 1 daya kuda = 75 kgm/detik dan 1 daya kuda = 0,736 kW sehingga apabila P ingin dinyatakan dalam kW, sedangkan tinggi terjun H dinyatakan dalam meter dan debit air inyatakan dalam m³/detik, maka , 1 dk KG m3 1000 Kg m× kgm 0,736 kW Konstanta K = × × 75 × = 9,813=9,8 3 dk det m m2 · dt 2 det Contoh soal 3.1 Sebuah PLTA mempunyai debit air penggerak turbin sebesar 14 m³/detik dengan tinggi terjun 125m . Apabila efisiensi turbin bersama generator = 0,95 hitunglah besarnya daya yang di bangkitkan generator tersebut! Penyelesaian : Daya yang dibangkitkan generator P = k.ɳ.H.q = 9,8 x 0,95 x 125 x 14 = 16.292,5 kW 3.1.2



Bangunan Sipil



Potensi tenaga air didapat pada sungai yang mengalir di daerah pegunungan. Untuk dapat memanfaatkan potensi tenaga air dari sungai ini, maka kita perlu membendung sungai 61



tersebut dan airnya disalurkan ke bangunan air PLTA seperti ditunjukan oleh gambar 3.2 ditinjau caranya membenddung air, PLTA dapat dibagi menjadi dua kategori: a. PLTA run off river. b. PLTA dengan kolam tando (reservoir). Pada PLTA run off river, air sungai dialihkan dengan menggunakan dam yang dibangun memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian disalurkan ke bangunan air PLTA seperti pada gambar 3.2a



Gambar 3.2a Prinsip Kerja PLTA run off river Pada PLTA dengan kolam tando (reservoir), aliran sungai dibendung dengan bendungan besar agar terjadi penimbunan air sehingga terjadi kolam tando. Selanjutnya air dalam kolam tando dialirkan ke bangunan air PLTA seperti gambar 3.2b.



Gambar 3.2b Potongan memanjang pipa pesat PLTA sutami (PLTA dengan kolam tando/reservoir). 62



Dengan adanya penimbunan air terlebih dahulu dalam kolam tando, maka pada musim hujan di mana debit air sungai besarnya melebihi kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA , air dapat ditampung dalam kolam tando. Pada musim kemarau di mana debit air sungai lebih kecil dari pada kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA, selisih kekurangan air ini dapat di atasi dengan mengambil air dari timbunan air yang ada dalam kolam tando. Inilah keuntungan penggunaan kolam tando pada PLTA. Hal ini dapat dilakukan pada PLTA run off river. Pada PLTA run off river, daya yang dapat dibangkitkan tergantung pada debit air sungai. Tetapi PLTA run off river biaya pembangunan lebih mudah dari pada PLTA dengan kolam tando (reservoir), karena kolam tando memerlukan bendungan yang besar dan juga memerlukan daerah genangan yang luas. Jika ada sungai yang mengalir keluar dari sebuah danau, maka dapat dibangun PLTA dengan menggunakan danau tersebut sebagai kolam tando. Contoh mengenai hal ini, yaitu PLTA asahan yang mengunakan danau toba sebagi kolam tando, karena sungai asahan mengalir dari danau toba. Bangunan air PLTA yang mengalirkan air dari dam pada PLTA run off river dan dari kolam tando pada PLTA yang menggunakan bendungan sampai ke turbin digambarkan oleh Gambar 3.3. secara garis besar, bangunan ini terdiri dari saluran air yang terbuka atau tertutup (terowongan) sampai pada tabung peredam. Sebelum tabung peredam terdapat ketup pengaman dan setelah tabung peredam terdapat saluran air berupa pipa pesat yang harus tahan goncangan tekanan air yang terjadi dalam pipa pesat. Pada ujung bawah pipa pesat terapat katup utama turbin. Dari katup utama turbin, air menuju ke katup pengatur turbin, lalu air mengenai roda air turbin yang mengubah energy potensial air menjadi energy mekanik roda air turbin. Gambar-gambar 3.3a sampai dengan gambar 3.3f adalah foto-foto dari berbagai bangunan PLTA



Gambar 3.3a. Bendungan PLTA Mrica di Jawa Tengah dengan kapasitas 3 x 60,3 MW di mana tampak bendungan beserta pelimpasannya (sisi kiri) dan gedung PLTA berserta air keluarannya (sisi kanan) 63



Gambar 3.3b. Bendungan waduk PLTA Saguling 4 x 175 MW di mana tampak rock fill dan (sisi kiri) dan pelimpasan (bagian tengah) serta pintu air untuk pengamanan



Gambar 3.3c. Intake PLTA Saguling di Jawa Barat dengan 4 x 175 MW



Gambar 3.3d. Pipa Pesat dan Gedung PLTA Saguling di Jawa Barat dengan kapasitas 4 x 175 MW 64



Gambar 3.3d. Pipa pesat PLTA Lamajan di Jawa Barat denan kapasitas 3 x 6,5 MW di mana tampak gedung PLTA di ujung bawah pipa pesat.



Gambar 3.3f. Ruang turbin PLTA Cirata di Jawa Barat dengan kapasitas 6 x 151 MW 3.1.3. Jenis-jenis Turbin Air Ditinjau dari teknik mengkonversikan energy potensial air menjadi energy mekanik pada roda air turbin, ada tiga macam turbin air (lihat gambar 3.3g, 3.3h dan 3.3i), yaitu: a.



Turbin Kaplan Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah 20 meter. Teknik mengkonversikan energy potensial air menjadi energy mekanik roda air turbin dilakukan melalui pemanfaatkan kecepatan air. Roda air turbin Kaplan menyurupai baling-baling dari kipas angin



b.



Turbinb francis. Turbin Francis paling banyak di gunkan di indonesia. Turbin ini digunkan untuk tinggi terjun sedang, yaitu antara 20-400 meter.Teknik mengkonversikan energi potensial air 65



menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksiturbin francis juga disebut sebagai turbin reaksi



Gambar 3.3g Turbin Toshiba di mana tampak Kaplan runner (kiri) dan turbin Kaplan tipe vertikal (kanan).



Gambar 3.3h. Turbin Francis buatan toshiba di mana tampak Francis Runner (atas), turbin Francis tipe horizontal (tengah), dan turbin Francis tipe vertikal (bawah). 66



Gambar 3.3i Turbin Francis dan generator 3600 kw



Gambar 3.3I.2. Turbin Francis dan generator 4190 kw



Gambar 3.3i.1. Turbin Francis dan generator 3000 KW



Gambar 3.3i.1. Turbin Francis dan generator 4190 kW c.



Turbin Pelton.



Turbin Pelton adalah turbin untuk tinggi terjun yang tinggi, di atas 300 meter. Teknik mengkonver energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses implus sehingga turbin Pelton juga di sebut sebagai turbin impuls. Untuk semua macam turbin air tersebut di atas, ada katup pengatur yang mengatur banyaknya air yang akan dialirkan ke roda air. Dengan pengaturan air ini, daya turbin dapat di atur. Di depan katup



pengatur terdapat ktup utama yang harus di tutup apabila turbin air di hentikan untuk melaksanakan pekerjaan pemeliharaan atau perbaikan pada turbin. Apabila terjadi gangguan listrik yang menyebabkan PMT generator trip, maka untuk mencegah turbin berputar terlalu cepat krena hilang nya beban generator yang di putar oleh turbin, katup pengatur air yang menuju ke turbin harus di tutup. Penutupan katup pengatur ini akan menimbulkan gelombang air membalik yang dalam bahasa inggris di sebut water hammer (Palu air). Water hammer ini menimbulkan pukulan mekanis kepada pipa pesat ke arah (hulu) yang akhirnya di redam dalam tabung peredam (surge tank). 67



Kecepatan spesifik (specific speed) turbin air di definisikan sebagai jumlah putaran per menit [ppm] (rotation per menit [Rpm]) dari turbin untuk menghasilkan satu daya kuda pada tinggi terjun H = 1 meter. Dari percobaan di dapat: Ns=



N √P H



5 4



Dimana: Ns = kecepatan spesifik [Ppm atau Rpm] N = Putaran per menit dalam keadaan katup terbuka penuh [Ppm atau Rpm] H = Tinggi terjun [feat] P = Daya keluaran rotor [horse pawer biasa di singkat Hp] Rumus 3.2. di atas merupakan rumus empiris.



Gambar 3.3. J. Turbin Pelton buatan Toshiba dimana tampak pelton Runner (kiri atas), Turbin pelton tipe horizontal (kanan atas), dan turbin pelton tipe vertikal (bawah). Saluran air dari dam atau kolam tando sampai pada tabung peredam, panjang nya dapat mencapai beberapa kilometer. Apabila saluran ini tidak rata, jalan nya naik turun maka di bagian-bagian cekungan yang rendah, harus ada katup untuk membuang endapan pasir atau lumpur yang terjadi di cekungan rendah tersebut. Di sisi udara yang terperangkap dalam 68



lengkungan yang tinggi ini. Secara periodik, katup-katup tersebut di atas harus di buka untuk membuang endapan yang terjadi maupun untuk membuang udara terperangkap. 3.1.4. Operasi dan Pemeliharaan Ada kalanya PLTA yang mempunyai kolam Tando besar mempunyai fungsi serbaguna dimana artinya selain berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik, PLTA ini juga berfungsi untuk menyediakan air irigasi, pengendalian banjir, perikanan, pariwisata, dan penyedian air bagi lalu lintas pelayaran sungai. Pada PLTA serba guna, pembangkitan tenaga listriknya perlu di koordinasikan dengan keperluan irigasi dan musim tanam padi yang membutuhkan banyak air. Dari segi pengendalian banjir, PLTA serbaguna harus dapat di atur air keluarannya sehingga pada saat banyak hujan tidak timbul banjir di sisi hilir. Contoh PLTA serbaguna adalah PLTA Jatiluhur di Jawa Barat. Ditinjau dari specific speed, turbin kaplan mempunyai specific speed terbesar, kemudian di susul oleh turbin francis dan pelton. Oleh karena itu, untuk terjun yang tinggi, misalnya 400 meter, di gunakan turbin pelton agar jumlah putaran per menit yang di dapat dari turbin tidak terlalu tinggi sehingga tidak timbul persoalan mekanis Sehingga uraian di atas, tampak bahwa pelestarian hutan di daerah aliran sungai (DAS), terutama di sisi hulu PLTA sangat penting bagi kelangsungan hidup PLTA. Apabila hutan nya rusak maka kemampuan tanah di DAS untuk menyimpan air akan turun sehingga timbul banjir di waktuu musim hujan dan di musim kemarau timbul kekeringan. Selain itu timbul erosi tanah sewaktu hujan yang akan mengendap dalam kolam tando sehingga terjadi pendangkalan kolam tando, lihat gambar 3.4.



Gambar 3.4. Hutan beserta lapisan humus di DAS. Di bandingkan dengan pusat listrik lainnya dengan daya yang sama, biaya operasi PLTA paling rendah. Tetapi biaya pembangunannya paling mahal. Salah satu yang menyebabkan biaya pembangunan PLTA manjadi mahal, yaitu karena umumnya terletak di daerah pegunungan, jauh dari pusat konsumsi tenaga listrik (kota) sehingga memerlukan saluran transmisi yang panjang dan daerah genangan air yang luas dimana kedua hal tersebut memerlukan biaya pembangunan yang tidak sedikit.



69



Dalam sistem interkoneksi dimana terdapat PLTA yang di interkonesikan dengan pusatpusat listrik termis yang menggunakan bahan bakar, adakalanya di banguun PLTA pompa yang dapat memompa air keatas. Hal ini baru ekonomis apabila biaya pembangkitan dalam sistem interkoneksi bersangkutan mempunyai variasi yang besar. Pemompaan air di lakukan sewaktu hiaya pembangkitan rendah, kemudian air hasil pemompaan ini di gunakan untuk membangkitkan tenaga listrik sewaktu biaya pembangkitan sistem interkoneksi mahal sehingga pembangkitan tenaga listrik dengan biaya yang mahal dapat di kurangi jumlahnya. Keuntungan teknik operasional PLTA adalah : a. Mudah(cepat) di star dan distop b. Bebannya mudah diubah-ubah c. Angka gangguan rendah d. Pemeliharaan mudah e. Dapat distar tampa daya dari luar (black start) Masalah utama yang timbul pada operasi PLTA adalah timbulnya kavitasi pada turbin air . Kavitasi adalah peristiwa terjadinya “LETUSAN” kecil dari gelembung uap air yang sebelumnya terbentuk dari daerah aliran yang tekanannya lebih rendah dari tekanan uap aira ditempat tersebut, kemudian gelembung uap air ini akan menciut secara cepat”meletus” ketika uap air ini melewati daerah aliran yang tekanannya lebih besar daripada tekanan uap tersebut., karena jumlahnya sangat banyak sekali(ribuan perdetik) dan 1 letusan itu sangat cepat maka permukaan turbin yang dikenai oleh letusan ini akan terangkat sehingga terjadi burik yang menyebabkan bagian-bagian turbin air menjadi keropos dan perlu diganti. Di Indonesia, tanaman enceng gondok sering menimbulkan penyumbatan saringan air dan menikkan penguapan dari kolom tando sehingga merupakan salah satu masalah operasiPLTA. Contoh soal 3.2 Sebuah PLTA mempunyai debit air penggerak turbin sebesar 14 m³/detik dengan tinggi terjun 125m . Apabila efisiensi turbin bersama generator = 0,95, beroperasi selama 24 jam sehari. a. Hitunglah besarnya daya yang di bangkitkan generator tersebut b. Berapa banyak jumlah produk kWh-nya c. Berapa banyak pemakaian airnya d. Berapa besar pemakaian air diperlukan untuk memproduksi 1MWh Peneyelesaian a. Daya yang dibangkitkan generator P = k.ɳ.H.q = 9,8 x 0,95 x 125 x 14 = 16.292,5 kW 70



b. Produk kWh dalam satu hari (24 jam) adalah : = P x 24 jam = 16.292,5 kW x 24 = 391.020 kWh c. Pemakaian air dalam satu hari adalah : = 14 x 3.600 x 24 = 1.209.600 m3 d. Dalam 24 jam : Produksi kwh = 391.020 kWh Pemakaian air = 1.209.600 m3 Untuk memproduksi energi sebesar 1 kWh diperlukan air sebanyak : ¿



1.209.600 =3.093 .447 .905 m 3 391.020



Maka untuk memproduksi 1 Mwh dbutuhkan air sebanyak = 3.093 .447 .905 m3 Dari uraian contoh soal diatas (Contoh 3.2) dapat disimpulkan sbb : 1.



Daya keluar dari PLTA tergantung kepada tinggi jatuh air (H), effisiensi (ɳ) dan kemampuan instalasi PLTA mengalirkan air yang menghasilkan debit air (q). Nilai effisiensi dari PLTA ɳ sesungguhnya berubah dengan besarnya beban, nilai effisiensi maksimum tercapai pada beban 80%. Nilai H dan q dipengaruhi oleh desain dari instalasi air PLTA. Tikungan yang tajam harus harusnya dihindari, karena akan menimbulkan turbulensi yang akan menurunkan nilai H.



2.



Energi yang dihasilkan PLTA tergantung dari jumlah air yang tersedia, jadi sangat tergantung pada jumlah curah hujan dan kemampuan kolam tando menampung air sewaktu musim hujan



3.



Untuk dapat memanfaatkan air masuk ke kolam tando dengan sebaiknya, sedapat mungkin tidak ada yang terbuang tetapi juga aman bagi bangunan sipil kolam tando, perlu ada suatu pola pengendalian kolam seperti ditunjukkan pada gambar 3.5



Gambar 3.5a Pembebanan PLTA dimana beban diusahakan maksimal tetapi disesuaikan dengan ketersediaan air 71



Gambar 3.5b Duga muka air kolam (waduk) yang diinginkan (dipolakan) 3.2



Prinsip Kerja PLTA



PLTA merupakan salah satu tipe pembangkit yang ramah lingkungan, karena menggunakan air sebagai energi primernya. Energi primer air dengan ketinggian tertentu digunakan untuk menggerakkan turbin yang dikopel dengan generator. Pembangkit Listrik Tenaga Air merupakan pusat pembangkit tanaga listrik yang mengubah energi potensial air ( energi gravitasi air ) menjadi energi listrik. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis poros yang akan memutar rotor pada generator untuk menghasilkan energi listrik. Air sebagai bahan baku PLTA dapat diperoleh dapat diperoleh dengan berbagai cara misalnya, dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara ditampung dahulu ( bersama – sama air hujan ) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin. Prinsip kerja PLTA ( lihat Gambar 3.6) adalah sebagai berikut : 1. 2. 3. 4. 5.



6.



7.



Aliran sungai dengan jumlah debit air sedemikian besar ditampung dalam waduk dalam betuk bangunan bendungan Air tersebut dialirkan melalui saringan power intake Kemudian masuk ke dalam pipa pesat (penstock) Untuk mengubah energi potensial menjadi energi kinetik. Pada ujung pipa dipasang katup utama (Main Inlet Valve) Untuk mengalirkan air ke turbin ,katub utama akan diutup secara otomatis apabila terjadi gangguan atau di stop atau dilakukan perbaikan/pemeliharaan turbin. Air yang telah mempunyai tekanan dan kecepatan tinggi (energi kinetik) dirubah menjadi energi mekanik dengan dialirkan melalui sirip – sirip pengarah (sudu tetap) akan mendorong sudu jalan/runner yang terpasang pada turbin Pada turbin , gaya jatuh air yang mendorong baling –baling menyebabkan turbin berputar, turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling – baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kinetic yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energy mekanik Generator dihubungkan dengan turbin melalui gigi – gigi putar sehingga ketika baling – baling turbin berputar maka generator ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi elektrik. listrik pada generator terjadi karena kumparan tembaga yang diberi inti besi digerakkan (diputar) dekat magnet. bolak72



8. 9. 10. 11.



baliknya kutub magnet akan menggerakkan elektron pada kumparan tembaga sehingga pada ujung-ujung kawat tembaga akan keluar listriknya.Yang kemudian menhasilkan tenaga lisrik. Air keluar melalui tail race(saluran buangan) Selanjutnya kembali ke sungai Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator masih rendah, maka dari itu tegangan tersebut terlebih dahulu dinaikan dengan menggunakan transformator yang ada di Gardu Induk pembangkit Untuk efisiensi penyaluran energi dari pembangkit ke pusat beban , tegangan tinggi tersebut kemudian diatur / dibagi di switch yard Dan selanjutnya disalurkan /interkoneksi ke sistem tenaga listrik melalui saluran transmisi atau kawat saluran tegangan tinggi untuk disalurkan ke saluran distibusi



1 2



3 4



1 0



11



5



7 6 8



1 3



1 2 9



Gambar 3.6 Prinsip kerja PLTA 3.3



Komponen utama PLTA



1. 2. 3.



Waduk , berfungsi untuk menahan air Main gate , katup pembuka (pintu air) Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.



Gambar 3.7 Bendungan 4.



Pipa pesat (penstock), Diameter pipa udara ±4 yang berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong turbin . Salah satu ujung pipa pesat dipasang pada 73



bak penenang minimal 10 cm diatas lantai dasar bak penenang. Sedangkan ujung yang lain diarahkan pada cerobong turbin. Pada bagian pipa pesat yang keluar dari bak penenang, dipasang pipa udara (Air Vent) setinggi 1 m diatas permukaan air bak penenang. Pemasangan pipa udara ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya tekanan rendah (Low Pressure) apabila bagian ujung pipa pesat tersumbat. Tekanan rendah ini akan berakibat pecahnya pipa pesat. Katup utama (Main Inlet Valve), berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi kinetik



Gambar 3.8 Pipa pesat (penstock) 5.



Turbin , merupakan peralatan yang tersusun dan terdiri dari beberapa peralatan suplai air masuk turbin, diantaranya sudu (runner), pipa pesat (penstock), rumah turbin (spiral chasing), katup utama (inlet valve), pipa lepas (draft tube), alat pengaman, poros, bantalan (bearing), dan distributor listrik. Menurut momentum air turbin dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin reaksi dan turbin impuls. Turbin reaksi bekerja karena adanya tekanan air, sedangkan turbin impuls bekerja karena kecepatan air yang menghantam sudu.



Gambar 3.8 Turbin 6.



Generator, generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. 74



Rotor terdiri dari 18 buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9 pasang kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin, sehingga jika turbin berputar maka rotor juga ikut berputar. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap kali sebuah kutub melewati “coil” yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik.



Gambar 3.9 Generator 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.



3.4 3.4.1



Draftube atau disebut pipa lepas, air yang mengalir berasla dari turbin Tailrace atau disebut pipa pembuangan Transformator adalah trafo untuk mengubah tegangan AC ke tegangan yang lebih tinggi. Switchyard (controler) Kabel transmisi Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri. Spillway adalah sebuah lubang besar di dam (bendungan) yang sebenarnya adalah sebuah metode untuk mengendalikan pelepasan air untuk mengalir dari bendungan atau tanggul ke daerah hilir. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Pengertian Mikrohidro



Salah satu pembangkit listrik yang murah, ketersediaannya melimpah dan tidak menimbulkan polusi adalah pembangkit listrik tenaga air. Indonesia kaya sumber daya air yang berpotensi menghasilkan energi dalam jumlah yang besar. Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sudah beroperasi sejak tahun 1882 untuk menggerakkan mesin industri teh. Terdapat 400 unit PLTA sampai tahun 1910, salah satunya di Cisalak yang dibangun pada tahun 1909 (Sentanu H, 2013). Pada PLTA tinggi bendungan harus >15 m dan debit air harus besar sehingga mampu menghasilkan daya >10 MW. Namun masing-masing wilayah memiliki debit air sungai yang berbeda, sehingga PLTA ini tidak cocok jika dipasang di aliran sungai yang 75



memiliki debit kecil. Dalam perkembangannya, teknologi-teknologi pembangkit listrik tenaga air mampu menyesuaikan dengan kondisi sungai-sungai di daerah-daerah tertentu terutama untuk daerah pedesaan yang memiliki debit sungai tidak terlalu besar namun dapat menghasilkan listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan pembangkit listrik alternatif yang menggunakan air yang berasal dari irigasi, sungai sebagai penggeraknya. PLTMH ini sangat berguna bagi masyarakat pedalaman yang dekat aliran sungai untuk memenuhi kebutuhan energinya sendiri dan mengantisipasi kesulitan jaringan listrik nasional untuk menjangkaunya (Very, 2016). Daya yang dihasilkan PLMTH antara 5 kW – 100 kW. Kalsifikasi pembangkit listrik tenaga air ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air No 1 2 3 4 5 6 3.4.2



Tipe Large-hydro Medium hydro Small-hydro Mini-hydro Micro-hydro Pico-hydro



Kapasitas ≥ 100 MW > 15 MW -100 MW > 1 MW -15 MW > 100 kW -1 MW > 5 kW -100 kW Sampai 5 kW



Prinsip Kerja PLTMH



Pembangkit tenaga listrik mikrohidro pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air irigasi, sungai atau air terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik. Konversi Energi PLTMH adalah dari energi Potensial air → energi mekanik → energi eistrik



Gambar 3.10. Sistem PLTMH 76



3.4.3



Bagian-bagian PLT Mikro Hidro



Gambar 3.11. Sistem PLTMH 1.



Waduk (reservoir) Waduk adalah danau yang dibuat untuk membandung sungai untuk memperoleh air sebanyak mungkin sehingga mencapai elevasi.



2.



Bendungan (dam) Dam berfungsi menutup aliran sungai – sungai sehingga terbentuk waduk.Tipe bendungan harus memenuhi syarat topografi, geologi dan syarat lain seperti bentuk serta model bendungan.



Gambar 3.12 Bendungan 3.



Saringan (Sand trap) Saringan ini dipasang didepan pintu pengambilan air, berguna untuk menyaring kotoran – kotoran atau sampah yang terbawa sehingga air menjadi bersih dan tidak mengganggu operasi mesin PLTMH.



Gambar 3.13. Saringan 77



4.



Pintu pengambilan air (Intake) Pintu Pengambilan Air adalah pintu yang dipasang diujung pipa dan hanya digunakan saat pipa pesat dikosongkan untuk melaksanakn  pembersihan pipa atau perbaikan.



Gambar 3.14. Intake 5.



Pipa pesat (penstoc)



Fungsinya untuk mengalirkan air dari saluran pnghantar atau kolam tando menuju turbin. Pipa pesat mempunyai posisi kemiringan yang tajam dengan maksud agar diperoleh kecepatan dan tekanan air yang tinggi untuk memutar turbin. Konstruksinya harus diperhitungkan agar dapat menerima tekanan besar yang timbul termasuk tekanan dari pukulan air. Pipa pesat merupakan bagian yang cukup mahal, untuk itu pemilihan pipa yang tepat sangat penting.



Gambar 3.15 Pipa Penstok 6.



Katub utama (main value atau inlet value) Katub utama dipasang didepan turbin berfungsi untuk membuka aliran air, Menstart turbin atau menutup aliran (menghentikan turbin). Katup utama ditutup saat perbaikan turbin atau perbaikan mesin dalam rumah pembangkit. Pengaturan tekanan air pada katup utama digunakan pompa hidrolik.



7.



Power House (Gedung sentral) Gedung Sentral merupakan tempat instalasi turbin air,generator, peralatan Bantu, ruang pemasangan, ruang pemeliharaan dan ruang control. 78



Beberapa instalasi PLTMH dalam rumah pembangkit adalah : a) Turbin, merupakan salah satu bagian penting dalam PLTMH yang menerima energi potensial air dan mengubahnya menjadi putaran (energi mekanis). Putaran turbin dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik. 



b)



Gambar 3.15. Turbin Generator, generator yang digunakan adalah generator pembangkit listrik AC. Untuk memilih kemampuan generator dalam menghasilkan energi listrik disesuaikan dengan perhitungan daya dari data hasil survei. Kemampuan generator dalam menghasilkan listrik biasanya dinyatakan dalam VoltAmpere (VA) atau dalam kilo volt Ampere (kVA).



Gambar 3.16 Generator c)



Penghubung turbin dengan generator, penghubung turbin dengan generator atau sistem transmisi energi mekanik ini dapat digunakan sabuk atau puli, roda gerigi atau dihubungkan langsung pada porosnya. 1. Sabuk atau puli digunakan jika putaran per menit (rpm) turbin  belum memenuhi putaran rotor pada   generator, jadi puli berfungsi untuk menurunkan atau menaikan rpm motor generator. 2. Roda gerigi mempunyai sifat yang sama dengan puli 79



3.



Penghubung langsung pada poros turbin dan generator, jika putaran turbin sudah lama dengan putaran rotor pada generator.



Gambar 3.17. Instalasi PLTMH  d)



Contoh Perhitungan Teknis Potensi daya mikrohidro dapat dihitung dengan persamaan daya sebagai berikut : P = 9.8 x Q x Hn x ŋ dimana:   P = Daya (kW) Q = debit aliran (m/s) Hn = Head net (m) 9,8 = konstanta gravitasi  ŋ   = efisiensi keseluruhan. Jika diketahui : Q = 300 m3/s2,  Hn = 12 m dan h = 0.5. Maka besarnya potensi daya (P) adalah:



     P



3.4.4



= = = =



9.8 x  Q x Hn x ŋ 9.8 x 300 x 12 x 0.5 17 640 W 17.64 kW



Contoh PLTMH Batu Balai Selesai Dibangun



Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di Batu Balai Desa Sukarami Kecamatan Air Nipis selesai dibangun. Ditargetkan pada akhir November PLTMH berkapasitas 3 Mega Watt ini segera beroperasi dan menambah pasokan listrik di Kabupaten Bengkulu Selatan. Manajer PT. Manna Energy Pratama, pengembang PLTMH Batu Balai, Mibo Setyo Budi menjelaskan, Senin (12/11) mendatang dijadwalkan akan dilakukan tahap uji coba pengoperasian yang akan dihadiri oleh pihak PLN. 80



Gambar 3.17. PLTMH Batu Balai Desa Sukarami Kecamatan Air Nipis Setelah itu nanti baru akan dilakukan proses tanda tangan kontrak dengan PT PLN. Oleh karena itu kami targetkan akhir November ini sudah mulai beroperasi. PLTMH Batu Balai ini akan mensuplai listrik ke gardu induk PLN Manna. Sedangkan wilayah distribusinya akan diatur oleh pihak PT PLN. Untuk distribusinya ke wilayah mana saja itu wewenang PLN. Tapi misalkan PLTMH Batu Balai ini didistribusikan untuk Seginim, Air Nipis dan Kedurang Berdasarkan data di DPMPTSP, total realisasi investasi yang dilakukan PT. Manna Energy Pratama pada laporan triwulan ketiga tahun 2018 mencapai Rp132 Miliar. 



Gambar 3.18. Sistem PLTMH



81



SOAL-SOAL LATIHAN 1. Apakah yang saudara ketahui tentang PLTA 2. Jelaskan Komponen-komponen utama dari Pembangkit Listrik Tenaga Air 3. Bagaimana prinsip Kerja dari PLTA 4. Jelaskan jenis-jenis turbin air 5. Apakah perbedaan PLTA dengan PLTMH. 6. Sebuah PLTA mempunyai debit air penggerak turbin sebesar 16 m³/detik dengan tinggi terjun 135m . Apabila efisiensi turbin bersama generator = 0,85 beroperasi selama 24 jam sehari. a) Hitunglah besarnya daya yang di bangkitkan generator tersebut b) Berapa banyak jumlah produk kWh-nya c) Berapa banyak pemakaian airnya d) Berapa besar pemakaian air diperlukan untuk memproduksi 1MWh



82