Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
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.
Tenaga air telah berkontribusi
banyak bagi pembangunan kesejahteraan manusia sejak beberapa puluh abad
yang lalu. Beberapa catatan sejarah mengatakan bahwa penggunaan kincir
air untuk pertanian, pompa dan fungsi lainnya telah ada sejak 300 SM di
Yunani, meskipun peralatan-peralatan tersebut kemungkinan telah
digunakan jauh sebelum masa itu. Pada masa-masa antara jaman tersebut
hingga revolusi industri, aliran air dan angin merupakan sumber energi
mekanik yang dapat digunakan selain energi yang dibangkitkan dari
tenaga hewan. Perkembangan penggunaan energi dari air yang mengalir
kemudian berkembang secara berkelanjutan sebagaimana dicontohkan pada
desain tenaga air yang menakjubkan pada tahun 1600-an untuk istana
Versailles dibagian luar Paris, Prancis. Sistem tersebut memiliki
kapasitas yang sepadan dengan 56 kW energi listrik.
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 (q m3/s). Daya teoritis kasar (P kW)
yang tersedia dapat ditulis sebagai:
P = 9.81.q.h
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 |
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.
Pembangkit listrik tenaga air
merupakan aplikasi energi terbarukan yang terbesar dan paling matang
secara teknologi, dimana terdapat 678.000 MW kapasitas daya listrik
yang terpasang di seluruh dunia, yang menghasilkan lebih dari 22%
listrik dunia (2564 TWh/tahun pada 1998). Dalam hal ini, 27.900 MW
merupakan pembangkit skala kecil yang menghasilkan listrik 115
TWh/tahun. Di eropa barat, pembangkit listrik tenaga air berkontribusi
sebesar 520 TWh listrik pada tahun 1998, atau sekitar 19% dari energi
listrik di Eropa (sehingga menghindari emisi dari sejumlah 70 juta ton
CO2 per tahun-nya). Pada sejumlah negara di Afrika dan Amerika Selatan,
pembangkit listrik tenaga air merupakan sumber listrik yang
menghasilkan lebih 90% kebutuhan energi listriknya. Gambar 2
memperlihatkan pembangkitan energi listrik dari air dunia yang
meningkat secara dinamis tiap tahunnya. Di samping pembangkit listrik
tenaga air yang berkapasitas besar yang telah ada, masih terdapat ruang
untuk pengembangan lebih jauh dimana diperkirakan hanya sekitar 10%
dari total potensi air di dunia yang telah digunakan.
Hampir
semua proyek pembangkit listrik tenaga air memiliki skala yang besar,
yang biasanya didefinisikan kapasitasnya lebih besar dari 30 MW. Tabel
1 menampilkan perbandingan antara beberapa ukuran pembangkit listrik
tenaga air.
Air yang tersimpan dapat digunakan
ketika dibutuhkan, baik secara terus-menerus (jika ukuran reservoirnya
cukup besar) atau hanya saat beban listrik sangat dibutuhkan (beban
puncak). Keuntungan dari pengaturan penyimpanan air ini tergabung
dengan kapabilitas alami dari pembangkit listrik tenaga air yang
memiliki respon yang cepat dalam ukuran menit terhadap perubahan beban.
Oleh karena itu, pembangkit jenis ini sangat berharga karena memiliki
pembangkitan listrik yang fleksibel untuk mengikuti perubahan beban
yang terduga maupun yang tak terduga.
Pembangkit listrik tenaga air
berskala besar telah berkembang dengan baik dan digunakan secara luas.
Di perkirakan bahwa 20% hingga 25% dari potensi air skala besar di
dunia telah dikembangkan. Pembangkit listrik tenaga air skala besar
merupakan sumber energi terbarukan yang paling diinginkan berdasarkan
ketersediaan dan fleksibilitas dari sumber energinya. Pada tahun 2008
telah dibangun proyek Three Gorges Dam yaitu PLTA dengan skala 22.5 GW
dengan membendung sungai Yangtse di Cina dan merupakan PLTA terbesar di
dunia saat ini. Pembangunan PLTA berskala besar membutuhkan biaya awal
yang besar sementara biaya operasinya sangat kecil. Hal ini berbeda
dengan pembangkit listrik berbahan bakar fosil seperti batu bara dan
diesel.
Di Indonesia terdapat banyak sekali
potensi air yang masih belum dimanfaatkan. Seperti sungai-sungai besar
maupun kecil yang terdapat di berbagai daerah. Hal ini merupakan
peluang yang bagus untuk pengembangan energi listrik di daerah
khususnya daerah yang belum terjangkau energi listrik. Pengembangan
dapat dilakukan dalam bentuk mikrohidro ataupun pikohidro yang biayanya
relatif kecil.
Komentar
Posting Komentar