Pembangkit
Listrik Tenaga Air (PLTA)
Pembangkit
listrik tenaga air (Hydro Power Plant) atau dikenal dengan singkatan PLTA,
adalah suatu sistem pembangkitan tenaga listrik dengan memanfaatkan energi
gerak yang dimiliki oleh air.Bentuk utama dari pembangkit
listrik jenis ini adalah generator 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.
Hidroelektrisitas adalah sumber energi terbarukan.
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
merupakan salah satu pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan
berupa air. Salah satu keunggulan dari pembangkit ini adalah responnya yang
cepat sehingga sangat sesuai untuk kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan
di jaringan. Selain kapasitas daya keluarannya yang paling besar diantara
energi terbarukan lainnya, pembangkit listrik tenaga air ini juga telah ada
sejak dahulu kala. Berikut ini merupakan penjelasan singkat mengenai pembangkit
listrik tenaga air serta keberadaan potensi energi air yang masih belum
digunakan.
Pemanfaatan
energi air telah dilakukan selama berabad abad lamanya. Diantaranya adalah
teknologi penggilingan gandum yang dilakukan oleh bangsa Yunani kuno sekitar
lebih dari 2000 tahun yang lampau. Bangsa Yunani Kuno menggunakan kincir
air (water wheel) yang digerakkan oleh aliran air yang kemudian ditransmisikan
kemesin penggiling gandum.
Pemanfaatan energi air untuk
membangkitkan listrik dilakukan pertama kali di Amerika. Pembangkit listrik tenaga
air pertama didunia tersebut dibangun di Air terjun Niagara pada tahun 1879.
Teknologi pembangkitan ini dikembangkan hingga akhirnya pada awal 1940-an PLTA
menyumbangkan 33% pembangkitan listrik di Amerika.
Sistem tenaga air mengubah energi dari air
yang mengalir menjadi energi mekanik dan kemudian biasanya menjadi energi
listrik. Air mengalir melalui kanal (penstock)
melewati kincir air atau turbin dimana air akan menabrak sudu-sudu yang
menyebabkan kincir air ataupun turbin berputar. Ketika digunakan untuk
membangkitkan energi listrik, perputaran turbin menyebabkan perputaran poros
rotor pada generator. Energi yang dibangkitkan dapat digunakan secara langsung,
disimpan dalam baterai ataupun digunakan untuk memperbaiki kualitas listrik
pada jaringan.
Jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan
pada suatu pusat pembangkit listrik tenaga air tergantung pada ketinggian (h) dimana air jatuh
dan laju aliran airnya. Ketinggian (h)
menentukan besarnya energi potensial (EP) pada pusat pembangkit (EP = m x g x h). Laju aliran air
adalah volume dari air (m3) yang melalui penampang kanal air per detiknya (qm3/s). Daya
teoritis kasar (P kW) yang tersedia dapat ditulis sebagai:
P = 9,81qh
Daya yang tersedia ini kemudian akan diubah menggunakan turbin air menjadi daya mekanik. Karena turbin dan peralatan elektro-mekanis lainnya memiliki efisiensi yang lebih rendah dari 100% (biasanya 90% hingga 95%), daya listrik yang dibangkitkan akan lebih kecil dari energi kasar yang tersedia. Gambar 1 menunjukkan pusat pembangkit listrik tenaga air pada umumnya.
Gambar 1.2. Sketsa Umum Pembangkitan Listrik Tenaga Air.
Laju q dimana air jatuh dari ketinggian
efektif h tergantung dari besarnya luas penampang kanal. Jika luas penampang
kanal terlalu kecil, daya keluaran akan lebih kecil dari daya optimal karena
laju air q dapat lebih besar. Di lain pihak,
ukuran kanal tidak dapat dibuat besar secara sembarangan karena laju air q yang melalui kanal tergantung dari
laju pengisian air pada reservoir air di belakang bendungan.
Volume air pada reservoir dan ketinggian h yang bersangkutan, tergantung dari
laju air yang masuk ke dalam reservoir. Selama musim kering, ketinggian air
pada reservoir dapat berkurang karena jumlah air dalam reservoir lebih sedikit.
Selama musim hujan, ketinggiannya dapat naik kembali karena air yang masuk dari
berbagai aliran air yang mengisi bendungan. Fasilitas pembangkit listrik tenaga
air harus di desain untuk menyeimbangkan aliran air yang digunakan untuk
membangkitkan energi listrik dan jumlah air yang mengisi reservoir melalui
sumber alami seperti curahan hujan, salju, dan aliran air lainnya.