CARA KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR SERTA
KELEBIHAN DAN KELEMAHANNYA
Halimatussa’diah
Universitas Gunadarma, Jakarta
Email : halimaht@gmail.com
Abstraksi: Paper ini berkaitan dengan bagaimana cara menghasilkan energi listrik yang saat ini sangat dibutuhkan oleh manusia dalam menjalankan berbagai macam aktivitasnya. Dalam pembahasan pada paper ini salah satu tenaga yang akan dipelajari untuk menghasilkan energi listrik adalah tenaga air, yang dikenal dengan pembangkit listrik tenga air. Bagaimana cara kerja pembangkit listrik mengubah tenaga air menjadi tenaga listrik serta kelemahan dan kelebihan pembangkit listrik tenaga air terhadap pembangkit listrik dengan sumber tenaga yang lain juga akan dijelaskan pada paper ini.
Kata Kunci : Listrik, Pembangkit Listrik Tenaga Air, Cara Kerja, Kelebihan dan Kelemahannya
I. Pendahuluan
Listrik adalah sesuatu yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Setiap hari bahkan setiap waktu manusia membutuhkan listrik. Kebutuhan manusia akan listrik inilah yang akhirnya mengharuskan manusia untuk berfikir bagaimana cara untuk menciptakan listrik dan menggunakannya secara efektif den efisien. Sumber tenaga yang digunakan untuk menghasilkan listrik beragam jenisnya, ada yang menggunakan sumber tenaga air, nuklir, panas bumi, angin, dll. Pada pembahasan ini salah satu sumber tenaga yang digunakan untuk menghasilkan lisrtik yang akan dibahas adalah sumber tenaga air yang dikenal dengan sumber listrik tenaga air.
II. Listrik
” Thales adalah orang yang pertama kali menemukan konsep listrik ia mengemukakan bahwa apabila batu ambar digosok dengan kain wol, batu tersebut dapat menarik benda-benda kecil disekitarnya”.[1]
Besaran-besaran Listrik
1. Arus Listrik
”Arus listrik adalah laju aliran pada muatan listrik”.[2]
Arus listrik dilambangkan dengan dengan huruf I dan besarnya diukur dengan menggunakan satuan ampere (A). Pemberian satuan ini adalah sebagai penghargaan kepada jasa-jasa penemunya, yaitu seorang ahli fisika berkebangsaan Perancis, Andre M. Anpere (1775-1836).
2. Tegangan Listrik
”Tegangan listrik adalah tenaga yang menyebabkan elektron bebas mengalir dalam suatu penghantar”.[3]
Tegangan listrik (kadang disebut juga sebagai voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dengan satuan volt.
Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
3. Muatan Listrik
Muatan listrik dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu muatan positif dan muatan negative.
Dua muatan yang sejenis jika didekatkan akan saling tolak-menolak, sebaliknya jika dua muatan berlainan jenis didekatkan maka akan saling tarik-menarik.
Komponen Listrik
1. Hambatan Listrik
“Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya”
Hambatan listrik dilambangkan dengan huruf R dengan satuan ohm.
Hambatan sebuah kawat penghantar ditentukan oleh panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis bahan kawat.
Macam-macam Hambatan
1. Hambatan Geser (Rheostat)
2. Bangku Hambatan Sumbat
3. Hambatan Komponen Elektronika (Hambatan Tetap)
Susunan Hambatan
1. Hambatan Seri
2. Hambatan Pararel
3. Hambatan Seri dan Pararel
Hukum Ohm
“Kuat arus pada sebuah penghantar sebanding dengan beda potensial di antara ujung-ujung penghantar”.[4]
2. Kapasitansi
3. Induktansi
Energi Listrik
“Energi listrik adalah energi yang dapat menghasilkan listrik”. [5] Energi listrik dilambangkan dengan W.
Rumus yang digunakan untuk mengetahui energi listrik adalah:
W = Q.V
keterangan :
W = Energi listrik ( Joule)
Q = Muatan listrik ( Coulomb)
V = Beda potensial ( Volt )
”Energi listrik bersumber dari tegangan dan arus listrik pada suatu saat tertentu”.[6]
W = (I.t).V
W = V.I.t
Bila rumus di atas dihubungkan dengan Hukum Ohm maka dapat digunakan rumus:
W = I.R.I.t
Energi listrik per satuan waktu disebut dengan daya listrik.
Penggunaan energi listrik
Energi listrik yang dihasilkan dari sumber tegangan listrik dapat diubah ke dalam bentuk energi lain, seperti energi cahaya pada lampu, energi panas pada setrika dan alat solder. Energi listrik dapat juga diubah menjadi enegi gerak seperti pada kipas angin atau pada minuman anak-anak yang adapat bergerak. Energi listrik juga dapat diubah menjadi energi bunyi. Energi listrik adalah energi yang paling mudah di dalam pemakainnya.
Gambar 1. Transmisi Jaringan Listrik
Sumber tenaga listrik
Energi listrik ini dapat dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik yang menggunakan berbagai macam sumber energi. Sumber-sumber energi yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik, misalnya air terjun, cahaya matahari, batu bara, minyak bumi, gas alam dan sumber energi lainnya.
III. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan energi dari air untuk menghasilkan energi listrik, energy ini dikenal dengan energi hidroelektrik. Elemen penting dari pembangkit listrik tenaga air adalah motor yang dihubungkan pada turbin yang digerakkan air. Selain memanfaatkan air pada waduk atau air terjun, pembangkit listrik tenaga air juga memanfaatkan energi lain seperti ombak.[7]
Pemanfaatan Tenaga Air
Pemanfaatan air adalah penggunaan energi tertua yang digunakan manusia. Perbedaanbatas atas dan batas bawah bendungan disebut tinggi terjun. Tinggi terjun menghasilkan gerakan yang mendesak turbin. Biaya operasi PLTA sangat renda tetapi di lain hal ada biaya investasi yang tinggi untuk para pekerjanya.
Fungsi lain dari PLTA adalah untuk menanggung beban puncak dan beban dasar. Sebagai sumber daya yang dapat diperbaharui, tenaga air sangan menarik untuk dikembangkan. Namun pemanfaatannya dibatasi kondisi geografis permasalahan lokasi yang biasanya jauh dari beban pusat. [8]
Elemen-elemen Dasar
Elemen-elemen dasar PLTA terdiri dari :
1. Dam (waduk),
2. Turbin,
3. Generator
4. Travo
5. Transmisi.
1. Dam (waduk) berfungsi menampung air karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Manfaat lain dari dan atau waduk adalah untuk pengendalian banjir, contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik.
Gambar 2. Kontrol Diagram Eliminasi harmonik dengan Phase Lock Loop
2. Turbin berfungsi mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan menggerakkan sudut – sudut dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. Dilihat dari tinggi terjun dan debit air turbin, terdiri dari berbagai jenis seperti turbin yaitu turbin Francis, turbin Kaplan, dan turbin Pelton.
3. Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox. Memanfaatkan perputaran turbin memutar kumparan magnet didalam generator sehingga membangkitkan arus AC.
Gambar 3. Kontrol Diagram Eliminasi harmonik dengan Phase Lock Loop
4. Travo berfungsi menaikan tegangan arus bolak balik (AC), travo yang digunakan adalah travo step up.
5. Transmisi berfungsi mengalirkan listrik ke rumah-rumah ataupun industri yang sebelumnya diturunkan.[9]
Transmisi Daya Listrik
Energi listrik yang kita gunakan di rumah-rumah berasal dari pusat pembangkit tenaga listrik. Telah dijelaskan bahwa sumber pembangkit tenaga listrik adalah berupa PLTA, PLTU, PLTD, PLTN, dan pusat pembangkit listrik lainnya. Pusat pembangkit listrik tersebut sangan jauh tempatnya dari konsumen atau pemakai listrik.
Dalam mentransmisikan atau memindahkan energi listrik tersebut dibutuhkan kabel-kabel transmisi yang sangat panjang. Energi listrik dialirkan kerumah-rumah, gedung-gedung, atau pabrik-pabrik dengan kawat atau kabel yang sangat tebal. Dalam transmisi ini dibutuhkan transformator untuk menaikkan atau menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan konsumen atau pemakai.
Transmisi biasanya menggunakan tegangan tinggi sampai ratusan ribu volt. Sebelum masuk ke rumah-rumah, tegangan tersebut diturunkan lagi dengan menggunakan transformator sehingga tegangannya menjadi 110 volt atao 220 volt.
Penggunaan Transmisi
Supaya kehilangan energi listrik di dalam transmisi kecil, harus digunakan kawat yang mempunyai hambatan kecil. Selain itu dapat menggunakan tegangan yang tinggi sehingga arus yang mengalir pada kawat menjadi kecil. Daya listrik yang hilang atau energinya berubah menjadi kalor pada saat transmisi memenuhi persamaan:
P (hilang) : I² . R
Supaya P (hilang) kecil, maka kuat arus (I) dan hambatan kawat (R) harus kecil.[10]
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 . [11]
IV. Cara Kerja PLTA
Prinsip Kerja PLTA
1. Energi Potensial yang berasal dari tenaga Air ditampung pada dam yang memiliki ketinggian
2. Energi Kinetik yang dihasilkan Air yang bergerak melalui reservior
3. Energi Mekanik menyebabkan terjadinya putaran pada turbin
4. Energi Listrik menyebabkan terjadinya putaran rortor generator [12]
Prinsip Kerja PLTA secara Umum
Prinsip kerja PLTA secara umum adalah:
“Mengumpulkan air dalam waduk atau dam atau bendungan untuk menampung air dan meninggikan tinggi tekan air”[13]
IV. Kelebihan dan Kelemahan
Pembangkit listrik tenaga air memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan jika dibandingkan dengan pembangikt listrik dengan sumber tenaga yang lainnya, beberapa kelebihan dan kekurangan dari pembangkit listrik tenaga air adalah:
1. Kelebihan
PLTA mempunyai kelebihan dibandingkan pembangkit tenaga listrik lainnya. Beberapa keunggulan PLTA di antaranya :
1. Waktu pemulaian prosesnya cepat
2. Mudah mengoperasikannya
3. Biaya produksi murah
4. Tidak mencemari lingkungan
5. Reservoir banyak memberikan manfaat lain
6. Tidak cepat rusak
7. Dapat digunakan untuk waktu yang cukup lama
8. Efisiensi maximal
9. Selain untuk subtitusi termal juga untuk pemikul beban puncak karena cepat mengikuti perubahan beban tanpa harus mengorbankan efisiensi.
2. Kelemahan
1. Kualitas sumber daya manusia yang masih belum baik baik kualitas maupun kuantitas
2. Sumber dana dari pemerintah yang kurang
3. Kelemahan menggunakan teknologi[14]
V. Kesimpulan
Dapat mengetahui besaran listrik, komponen listrik, pembangkit listrik tenaga air, dan bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga listrik dalam mengubah energi potensial dan energy kinetic dari air untuk menghasilkan energi listrik..
VI. Penutup
Dari pembahasan tentang teori dasar tentang listrik, teori tentang pembangkit listrik tenaga air dan cara kerja proses pembangkit listrik tenaga air dapat disimpulkan bahwa pembangkit listrik tenaga air bekerja dengan mengubah energi kinetic air menjadi energi listrik.
VII. Referensi
[1] Subagya, Hari, dkk. Sains Fisika 3, Bumi Aksara; Jakarta, 2007.
Konsep listrik pertama kali dikemukakan kira-kira pada tahun 600 SM oleh Thales, seorang filsof Yunani yang menemukan sejenis batuan yang disebut batu ambar. Apabila batu ambar digosok dengan kain wol, ternyata batu ini dapat menarik benda-benda kecil di sekitarnya.
[2,3,4,5,6,10] Kamajaya. Fisika 3, Ganesa; Jakarta, 2003.
Energi listrik dapat dihasilkan apabila ada sebuah sumber tegangan yang dapat menghasilkan arus listrik selama rentang waktu tertentu.
[7,9,11] wiki. Pembangkit Listrik Tenaga Air. Wikipedia; Jakarta.
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit listrik yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan dari ini biasa disebut sebagai hidroelektrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah motor yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak
[8] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993.
Penggunaan tenaga air mungkin merupakan bentuk konversi energi tertua yang pernah dikenal manusia. Perbedaan vertical antara batas atas dengan batas bawah bendungan di mana terletak turbin air, dikenal sebagai tinggi terjun. Tinggi terjun ini mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energi kinetic yang kemudian mendesak sudut-sudut turbin. Bergantung pada tinggi terjun dan debit air, dikenal tiga macam turbin yaitu: Pelton, Francis, dan Kaplan. Karena tidak menggunakan bahan baker, biaya operasi PLTA sangat rendah, namun hal ini dibarengi dengan biaya inbvestasi yang sangan tinggi untuk kontruksi pekarjaan sipilnya.
[12,13,14] wartawarga. Tugas-Ilmu-dasar-ipa. Gunadarma; Jakarta, 2009.
Energi Potensial ↔ Air pada dam yang memiliki ketinggian↓
Energi Kinetik ↔ Air yang bergerak melalui reservior↓
Energi Mekanik ↔ Putaran pada turbin↓
Energi Listrik ↔ Putar rortor generator
Tidak ada komentar:
Posting Komentar