8/17/2019 1waduk 03a

1/76

8/17/2019 1waduk 03a

2/76

8/17/2019 1waduk 03a

3/76

8/17/2019 1waduk 03a

4/76

8/17/2019 1waduk 03a

5/76

8/17/2019 1waduk 03a

6/76

8/17/2019 1waduk 03a

7/76

8/17/2019 1waduk 03a

8/76

8/17/2019 1waduk 03a

9/76

8/17/2019 1waduk 03a

10/76

8/17/2019 1waduk 03a

11/76

8/17/2019 1waduk 03a

12/76

8/17/2019 1waduk 03a

13/76

8/17/2019 1waduk 03a

14/76

8/17/2019 1waduk 03a

15/76

8/17/2019 1waduk 03a

16/76

8/17/2019 1waduk 03a

17/76

8/17/2019 1waduk 03a

18/76

8/17/2019 1waduk 03a

19/76

8/17/2019 1waduk 03a

20/76

8/17/2019 1waduk 03a

21/76

8/17/2019 1waduk 03a

22/76

8/17/2019 1waduk 03a

23/76

8/17/2019 1waduk 03a

24/76

8/17/2019 1waduk 03a

25/76

8/17/2019 1waduk 03a

26/76

8/17/2019 1waduk 03a

27/76

8/17/2019 1waduk 03a

28/76

8/17/2019 1waduk 03a

29/76

8/17/2019 1waduk 03a

30/76

8/17/2019 1waduk 03a

31/76

8/17/2019 1waduk 03a

32/76

8/17/2019 1waduk 03a

33/76

8/17/2019 1waduk 03a

34/76

8/17/2019 1waduk 03a

35/76

8/17/2019 1waduk 03a

36/76

8/17/2019 1waduk 03a

37/76

8/17/2019 1waduk 03a

38/76

8/17/2019 1waduk 03a

39/76

8/17/2019 1waduk 03a

40/76

8/17/2019 1waduk 03a

41/76

8/17/2019 1waduk 03a

42/76

8/17/2019 1waduk 03a

43/76

8/17/2019 1waduk 03a

44/76

8/17/2019 1waduk 03a

45/76

8/17/2019 1waduk 03a

46/76

8/17/2019 1waduk 03a

47/76

PotensiPotensiPotensiPotensi TenagaTenagaTenagaTenaga AirAirAirAir didididi IndonesiaIndonesiaIndonesiaIndonesiaSelama ini telah beberapa kali dilakukan studi potensi tenaga air

di negara kita. Pada tahun 1968 Lembaga Masalah Ketenagaan-

PLN (LMK) mencatat potensi tenaga air sebesar 27.625 Mega

Watt (MW). Pada tahun 1971 atas bantuan teknik Pemerintah

Jepang (OTCA-Overseas Technical Cooperation Agency)

Pemerintah Indonesia minta melakukan studi otensi hidro untuk

menyempurnakan hasil LMK hasilnya menjadi 28.000 MW. Danpada seminar Energi Nasional 1974 disajikan oleh Komite

Nasional Indonesia Worl Energi Conference-KNI-WEC sebesar

31.000 MW. Pada tahun 1982 oleh PLN bersama Nippon Koei

dan PT. Indra Karya studi potensi Hidro di Indonesiamenghasilkan 75.091 MW.

8/17/2019 1waduk 03a

48/76

8/17/2019 1waduk 03a

49/76

KKKK W tW tW tW t dddd PLTAPLTAPLTAPLTA

8/17/2019 1waduk 03a

50/76

KomponenKomponenKomponenKomponen WaterwayWaterwayWaterwayWaterway padapadapadapada PLTAPLTAPLTAPLTA

Apabila instalasi pembangkit listrik tersebut memanfaatkanperbedaan muka air relatif besar, yaitu perbedaan antara muka air

saluran pembuang dan saluran pengangkut atau waduk, maka

instalasi ini disebut pembangkit listrik dengan terjun tinggi (high

head). Adapun beberapa bagian dari pembangkit listrik ini yaitu : Bangunan pengambilan

 Saluran atau terowong pembawa/pengangkut (headrace

canal/tunnel)

 Pipa pesat (penstock)

 Tangki peredam (surge tank)

 Rumah Pembangkit Tenaga Listrik (power house)

 Saluran pembuang (tailrace)

BangunanBangunanBangunanBangunan PengambilanPengambilanPengambilanPengambilanBangunan pengambilan diperlukan untuk mendapatkan atau melewatkan air dari sungai (sumber air :

8/17/2019 1waduk 03a

51/76

waduk, danau, sungai) menuju ke rumah pembangkit tenaga listrik (power house) melalui saluran atau

terowong pembawa (headrace) dan pipa pesat. Bangunan pengambilan ini dilengkapi dengan pintu

pengatur dan saringan (trashrack). Trashrack berfungsi untuk menahan benda-benda terapung agartidak masuk ke saluran pengangkut, sehingga tidak masuk turbin dan merusakkannya, sedangkan pintu

air dan stop log, digunakan untuk keadaan darurat (emergency), untuk pemeriksaan dan sebagainya.

SaluranSaluranSaluranSaluran PembawaPembawaPembawaPembawa (head(head(head(head race)race)race)race)

Saluran pembawa adalah saluran

yang menyalurkan air dari waduk

menuju pipa pesat. Saluran ini

relative kecil. Tipe saluran

pembawa biasanya sangattergantung pada kondisi

topografi dan geologi daerah

yang dilewati, dan dapat berupa

saluran terbuka, pipa ataupun

terowongan, baik bertekananataupun tidak bertekanan

PipaPipaPipaPipa PesatPesatPesatPesat

8/17/2019 1waduk 03a

52/76

ppppPipa pesat (penstock) biasanya

terbuat dari pipa baja yang

mampu menahan tekanan tinggi,

dan membawa air dari saluran

pembawa ke turbin. Tekanan

dan aliran didalam pipa pesat

adalah sangat besar. Konstruksi

pipa pesat sering dengankemiringan yang tinggi dan

bahkan pula vertikal.

TangkiTangkiTangkiTangki PeredamPeredamPeredamPeredam (surge(surge(surge(surge tank)tank)tank)tank)Tangki peredam berupa pipa vertikal dengan tujuan untuk meredam kenaikan tekanan karena water

hammer, yang terjadi akibat pengoperasian turbin ataupun karena sebab-sebab yang lain (contoh

PLTA Karangkates, PLTA Saguling, dan lain-lain). Tangki peredam ini diperlukan apabilapowerhouse berada jauh dari waduk dan memerlukan pipa pesat untuk mencapai rumah

pembangkit tenaga listrik tersebut. Sedangkan untuk power house yang langsung berada dibawah

bendungan (tanpa menggunakan pipa pesat, atau memakai pipa pesat sangat pendek) maka surge

tank tidak diperlukan, dan waduk akan berfungsi sebagai peredam water hammer tersebut (contoh :

PLTA Jatiluhur, PLTA Si Gura-gura, dan lain-lain).

8/17/2019 1waduk 03a

53/76

RumahRumahRumahRumah PembangkitPembangkitPembangkitPembangkit TenagaTenagaTenagaTenaga ListrikListrikListrikListrik (power(power(power(power house,house,house,house, rumahrumahrumahrumah sentralsentralsentralsentral))))

Rumah pembangkit tenaga listrik merupakan bangunan dimana semuamesin dan peralatan pembangkit tenaga listrik berada didalamnya. Tenaga

air (tenaga potensial) diubah menjadi tenaga gerak (tenaga kinetik) melalui

turbin, dan tenaga gerak ini diubah menjadi tenaga listrik melalui generator.

Setelah air diambil tenaganya, air dilepas ke saluran pembuang (tailrace).

Saluran pembuang dapat berbentuk saluran atau terowongan. Saluran inimenampung air dari turbin untuk dibawa ke sungai lagi. Biasanya saluran ini

berupa saluran terbuka (free surface flow), tetapi ada juga yang bertekanan

rendah.

8/17/2019 1waduk 03a

54/76

Hydropower

8/17/2019 1waduk 03a

55/76

  Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat,

karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi

kinetik (pada air mengalir).

  Tenaga air (Hydropower ) adalah energi yang diperoleh dari air yang

mengalir.   Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud

energi mekanis maupun energi listrik.

Hydropower 

air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun ataualiran air di sungai.

  Sejak awal abad 18 kincir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak

penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil, dan

Memasuki abad 19 turbin air mulai dikembangkan.

 Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air

8/17/2019 1waduk 03a

56/76

bergantung pada besarnya head dan debit air.

  Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalah bedaketinggian antara muka air pada reservoir dengan muka air

keluar dari kincir air/turbin air.

 Total energi yang tersedia dari suatu reservoir air adalah

merupakan energi potensial air yaitu :

=

m  adalah massa air

h  adalah head (m)

g  adalah percepatan gravitasi (m/s2 )

Daya merupakan energi tiap satuan waktu

gh

t 

m

t 

 E = QghP   ρ =

Pt 

 E 

Qt m

=

=   ρ 

QghP ρ=

8/17/2019 1waduk 03a

57/76

P   adalah daya Nm/s, (watt) yaitu

Q adalah kapasitas aliran m3/s

r rr r   adalah densitas air kg/m3

QghP   ρ 

Selain memanfaatkan air jatuh hydropower dapat diperoleh dari aliran air

datar. Dalam hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik

2

2

1mv E   =

v adalah kecepatan aliran air m/s

A adalah luas penampang aliran air m2

2

2

1QvP   ρ =   3

2

1 AvP   ρ =dengan menggunakan persamaan

kontinuitas Q=AV

KincirKincirKincirKincir Air (Water Wheel)Air (Water Wheel)Air (Water Wheel)Air (Water Wheel)

8/17/2019 1waduk 03a

58/76

Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadienergi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe

kincir air yaitu :

• Kincir Air Overshot

• Kincir Air Undershot

• Kincir Air Breastshot• Kincir Air Tub

Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu

8/17/2019 1waduk 03a

59/76

Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu

sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot

adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air

yang lain.

KelebihanKelebihanKelebihanKelebihan

• Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%.• Tidak membutuhkan aliran yang deras.

• Konstruksi yang sederhana.

• Mudah dalam perawatan.

 • e no og yang se er ana mu a terap an aera

yang terisolir.

KekuranganKekuranganKekuranganKekurangan

• Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya

reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan

investasi yang lebih banyak.

• Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.

• Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.• Daya yang dihasilkan relatif kecil.

Kincir Air Undershot

Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding

8/17/2019 1waduk 03a

60/76

sudu yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe

undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head.Tipe ini cocokdipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata. Tipe ini disebut

 juga dengan ”Vitruvian”. Disini aliran air berlawanan dengan arah sudut

yang memutar kincir.

KelebihanKelebihanKelebihanKelebihan

• ons ru s e se er ana

• Lebih ekonomis• Mudah untuk dipindahkan

KekuranganKekuranganKekuranganKekurangan

• Efisiensi kecil

• Daya yang dihasilkan relatif 

kecil

Kincir air Breastshot merupakan

8/17/2019 1waduk 03a

61/76

perpaduan antara tipe overshot dan

undershot dilihat dari energi yangditerimanya. Jarak tinggi jatuhnya

tidak melebihi diameter kincir, arah

aliran air yang menggerakkan kincirair disekitar sumbu poros dari kincir

air. Kincir air jenis ini menperbaiki

ner a ar nc r a r pe un er s o

KelebihanKelebihanKelebihanKelebihan•Tipe ini lebih efisien dari tipe under shot

•Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek

•Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar

KekuranganKekuranganKekuranganKekurangan

•Sudu-sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit)•Diperlukan dam pada arus aliran datar

•Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot

Kincir air Tub merupakan kincir air yang

8/17/2019 1waduk 03a

62/76

Kincir air Tub merupakan kincir air yang

kincirnya diletakkan secara horisontaldan sudu-sudunya miring terhadap garis

vertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih

kecil dari pada tipe overshot maupun

tipe undershot. Karena arah gaya dari

pancuran air menyamping maka, energiyang diterima oleh kincir yaitu energi

potensial dan kinetik.

KelebihanKelebihanKelebihanKelebihan

►Memiliki konstruksi yang lebih ringkas

►Kecepatan putarnya lebih cepatKekuranganKekuranganKekuranganKekurangan

►Tidak menghasilkan daya yang besar

►Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang

lebih teliti

8/17/2019 1waduk 03a

63/76

T biT biT biT bi AAAAiiii

8/17/2019 1waduk 03a

64/76

  Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara

luas untuk pembangkit tenaga listrik.

  Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energimekanis.

  Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi

TurbinTurbinTurbinTurbin AAAAiriririr

enaga s r .

  Prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial airmenjadi energi mekanis.

Turbin Air Dibedakan Menjadi Dua Kelompok YaituTurbin Air Dibedakan Menjadi Dua Kelompok YaituTurbin Air Dibedakan Menjadi Dua Kelompok YaituTurbin Air Dibedakan Menjadi Dua Kelompok Yaitu

T bi I l D T bi R k iT bi I l D T bi R k iT bi I l D T bi R k iT bi I l D T bi R k i

8/17/2019 1waduk 03a

65/76

Turbin Impuls Dan Turbin ReaksiTurbin Impuls Dan Turbin ReaksiTurbin Impuls Dan Turbin ReaksiTurbin Impuls Dan Turbin Reaksi

1. Turbin Impuls

Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar

nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelahmembentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan

momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls

tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energitinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah

menjadi energi kecepatan.

TurbinTurbinTurbinTurbin PeltonPeltonPeltonPelton

Terdiri dari satu set sudu jalan yang

diputar oleh pancaran air yangFig 4. Pelton Turbine

8/17/2019 1waduk 03a

66/76

disemprotkan dari satu atau lebih alat

yang disebut nosel. Turbin Pelton

adalah salah satu dari jenis turbin air

yang paling efisien. Turbin Pelton

adalah turbin yang cocok digunakan

untuk head tinggi.

* Power: 100 Kw to 10 Mw

* Head: from 100m to 1000m* Diameter : up to 1800mm

* Arrangement:

* Vertical 3 jets /4 jets

* Horizontal 1 jet /2 jets

* Double (horizontal 4 jets)

Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudut dibentuk sedemikian

sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan pancaran air tersebut

akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan

membebaskan sudut dari gaya-gaya samping..

Untuk turbin dengan daya yang

8/17/2019 1waduk 03a

67/76

besar, sistem penyemprotan

airnya dibagi lewat beberapanosel. Dengan demikian diameter

pancaran air bisa diperkecil dan

memberi sudut lebih kecil

Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih

kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudahmencukupi

TurbinTurbinTurbinTurbin TurgoTurgoTurgoTurgo

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin

8/17/2019 1waduk 03a

68/76

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin

pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda.Pancaran air dari nozle membentur sudut pada sudut 20o. Kecepatan putar

turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan

transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi

total sekaligus menurunkan biaya perawatan

TurbinTurbinTurbinTurbin CrossflowCrossflowCrossflowCrossflow

Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan

penemunya Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang

8/17/2019 1waduk 03a

69/76

penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang

memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sechingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m

Turbin Zcrossflow menggunakan nozle

persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan

lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan

mengenai sudu sehingga terjadi konversi

energi kinetik menjadi energi mekanis. Air

mengalir keluar membentur sudu dan

dibanding saat masuk) kemudian

meninggalkan turbin. Runner turbin dibuatdari beberapa sudu yang dipasang pada

sepasang piringan paralel.

2222.... TurbinTurbinTurbinTurbin ReaksiReaksiReaksiReaksi

8/17/2019 1waduk 03a

70/76

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yangmenyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama

melalui sudut. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada

sudut sehingga runner  (bagian turbin yang berputar) dapat

berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip inidikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi

turbin.

TurbinTurbinTurbinTurbin FrancisFrancisFrancisFrancisTurbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi

di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu

8/17/2019 1waduk 03a

71/76

pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah pad turbin Francis

dapat merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya.

Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur

merupakan pilihan yang tepat

3.

* 100 1

* 1 200

* 20 300

*

*

*

*

* (2 )

TurbinTurbinTurbinTurbin KaplanKaplanKaplanKaplan &&&& PropellerPropellerPropellerPropellerTurbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun

dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga

8/17/2019 1waduk 03a

72/76

hingga enam sudut 2

* 100

* 1.0 2

* / /* 00 000

*

*

 

*

* ( )

*

8/17/2019 1waduk 03a

73/76

, , .  

. ,

.

Pengertian dan prinsip PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah suatu bentuk perubahan

8/17/2019 1waduk 03a

74/76

tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentumenjadi tenaga listrik,dengan menggunakan turbin air dangenerator. Daya (power) yang dihasilkan

dapat dihitung berdasarkan rumus berikut (Arismunandar dan Kuwahara,

1991) :P = 9,8 x H eff x Q (kW)

8/17/2019 1waduk 03a

75/76

8/17/2019 1waduk 03a

76/76