II - 1

BAB II

PUSAT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)

Tujuan Instruksional Umum

Setelah akhir kuliah diharapkan mahasiswa mampu memahami tentang Pusat Listrik

Tenaga Air (PLTA).

Tujuan Instruksional Khusus

Setelah akhir kuliah diharapkan mahasiswa dapat:

1. menjelaskan proses pembangkitan tenaga listrik pada PLTA,

2. menghitung daya keluaran PLTA,

3. menyebutkan jenis-jenis bendungan pada PLTA,

4. menyebutkan macam-macam turbin air,

5. menyebutkan kelebihan dan kekurangan PLTA.

2.1 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 2.1 Proses konversi dalam pusat listrik tenaga Air (PLTA)

II - 2

Gambar 2.2 Instalasi tenaga air PLTA bila dilihat dari atas

Daya yang dibangkitkan generator yang diputar oleh turbin air adalah:

P = k . . H .q .[kW] (2.1)

keterangan:

P = daya [Kw]

H = tinggi terjun air [meter]

q = debit air [m3/detik]

= efisiensi turbin dan generator

k = konstanta

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, sedang tinggi terjun H

dinyatakan dalam meter dan debit air dinyatakan dalam m3/detik, maka:

II - 3

2.2 Bangunan Sipil

Potensi tenaga air didapat dari sungai yang mengalir di daerah pegunungan.Untuk

dapat memanfaatkan potensi air dari sungai ini, maka perlu membendung sungai tersebut dan

airnya disalurkan ke bangunan air PLTA seperti diperlihatkan pada Gambar 2.2. Ditinjau dari

caranya membendung air, PLTA dapat dibagi menjadi dua kategori:

a. PLTA run off river

b. PLTA dengan kolam tando (reservoir)

Gambar 2.2a. Prinsip kerja PLTA run off river

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 2.2a.

Pada PLTA dengan kolam tando (reservoir), aliran air sungai dibendung dengan

bendungan besar agar terjadi penimbunan air sehingga terjadi kolam tando. Selanjutnya air

dari kolam tando dialirkan ke bangunan air PLTA seperti gambar 2.2b. Dengan adanya

penimbunan air terlebih dahulu dalam kolam tando, maka pada musim hujan dimana debit air

sungai besarnya melebihi kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA, air dapat ditampung

dalam kolam tando. Pada musim kemarau dimana debit air sungai lebih kecil daripada

kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA, selisih kekurangan air ini dapat diatasi dengan

II - 4

mengambil timbunan air yang ada dalam kolam tando. Inilah keuntungan penggunaan kolam

tando pada PLTA. Hal ini tidak dapat dilakukan pada PLTA run off river

Gambar 2.2b. Potongan memanjang pipa pesat PLTA Sutami (PLTA dengan kolam tando)

Pada PLTA run off river, daya yang dapat dibangkitkan tergantung pada debit air

sungai. Biaya pembangunan PLTA run off river lebih murah daripada PLTA kolam tando,

karena PLTA kolam tando memerlukan bendungan yang besar dan juga memerlukan daerah

genangan yang luas.

Jika ada sungai yang keluar dari sebuah danau, maka dapat dibangun PLTA dengan

menggunakan danau tersebut sebagai kolam tando. Contoh mengenai hal ini adalah PLTA

Asahan yang menggunakan Danau Toba sebagai 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 2.3. Secara garis besar bangunan air ini terdiri dari saluran air yang terbuka atau

tertutup (terowongan) sampai pada tabung peredam. Sebelum tabung peredam terdapat katup

pengaman dan setelah tabung peredam terdapat saluran air berupa pipa pesat yang harus tahan

goncangan tekanan air. Tabung peredam dalam bahasa Inggris disebut surge tank dan

berfungsi meredam goncangan tekanan air yang terjadi dalam pipa pesat.

Pada ujung bawah pipa pesat terdapat katup utama turbin. Dari katup utama turbin, air

menuju ke katup pengatur turbin, lalu air menuju bawah pipa pesat terdapat katup utama

II - 5

turbin. Dari katup utama turbin, air menuju ke katup pengatur turbin, lalu air mengenai roda

air turbin yang mengubah tenaga potensial air menjadi tenaga mekanik roda air turbin.

Gambar 2.3a sampai dengan 2.3f adalah foto-foto dari berbagai bangunan PLTA.

Gambar 2.3a. Bendungan PLTA Mrica di Jawa Tengah dengan kapasitas 3 x 60,3 MW

Gambar 2.3b. Bendungan Waduk PLTA Saguling 4 x 175 MW, dimana tampak Rock Fill

Dam (sisi kiri) dan Pelimpasan (bagian tengah) serta Pintu Air untuk

pengamanan Dam.

II - 6

Gambar 2.3c Intake PLTA Saguling Jawa Barat(4 x 175 MW)

Gambar 2.3d Pipa pesat dan gedung PLTA Saguling Jawa Barat (4x 175 MW)

Gambar 2.3e Ruang turbin PLTA Cirata Gambar 2.3f Pipa pesat PLTA Lamajan Jawa Barat ( 6 x 151 MW ) Jawa Barat (3x 6,5 MW)

II - 7

2.3 Macam-macam Turbin Air

Ditinjau dari teknik mengkonversikan tenaga potensial air menjadi tenaga mekanik pada

roda air turbin, ada tiga macam turbin air (lihat Gambar 2.3g, 2.3h, 2.3i, 2.3j dan 2.3k ).

a. Turbin Kaplan

Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah

20 meter. Teknik mengkonversikan tenaga potensial air menjadi tenaga mekanik

roda air turbin dilakukan melalui pemanfaatan kecepatan air. Roda air turbin

Kaplan mnyerupai baling-baling kipas angin (perhatikan Gambar 2.3g.)

b. Turbin Francis

Turbin Francis paling banyak digunakan di Indonesia. Turbin ini digunakan

untuk tinggi terjun sedang , yaitu antara 20 400 meter. Teknik mengkonversikan

tenaga potensial air menjadi tenaga mekanik pada roda air turbin dilakukan

melalui proses reaksi sehingga turbin Francis juga disebut sebagai turbin Reaksi.

c. Turbin Pelton

Turbin Pelton adalah turbin untuk tinggi terjun yang tingggi, yaitu di atas

300 meter. Teknik mengkonversikan tenaga potensial air menjadi tenaga mekanik

pada roda air turbin dilakukan melalui proses impuls sehingga menjadi tenaga

mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses impuls sehingga turbin

pelton juga disebut sebagai turbin impuls.

Gambar 2.3g Turbin Kaplan buatan Toshiba (Kaplan runner (kiri)) dan turbin Kaplan tipe

vertical (kanan)

II - 8

(a) (b)

(c)

Gambar 2.3h. Turbin Francis buatan Thosiba (a. Francis Runner, b. turbin Francis tipe

horizontal, c. turbin Francis tipe vertical)

Gambar 2.3i. Turbin Francis dan generator 3600 kW

II - 9

Gambar 2.3j. Turbin Francis dan generator 4190 kW

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

diatur. Di depan katup pengatur terdapat katup utama yang harus ditutup apabila turbin air

diberhentikan untuk melaksanakan pekerjaan pemeliharaan atau perbaikan pada turbin.

Apabila terjadi gangguan listrik yang mengakibatkan PMT generator trip, maka untuk

mencegah turbin berputar terlalu cepat karena hilangnya beban generator yang diputar oleh

turbin, katup pengatur air yang menuju ke turbin harus ditutup. Penutupan katup pengatur air

ini akan menimbulkan gelombang air membalik yang dalam bahasa Inggris disebut water

hammer (palu air). Water hammer ini menimbulkan pukulan mekanis kepada pipa pesat ke-

arah atas (hulu) yang akhirnya diredam dalam tabung peredam (surge tank).

Kecepatan spesifik (specific speed) turbin air didefinisikan sebagai jumlah putaran per

menit (ppm) (rotation per minute [rpm]) dari turbin untuk menghasikan satu daya kuda pada

tinggi terjun H = 1 meter.

Dari percobaan didapat:

(2.2)

keterangan:

Ns = kecepatan spesifik [ppm atau rpm]

N = putaran per menit pada keadaan katup terbuka penuh [ppm atau rpm]

H = tinggi terjun [feet]

P = daya keluar rotor [Horse Power biasa disingkat HP]

Rumus 2.2 di atas merupakan rumus empiris.

II - 10

(a) (b)

( c )

Gambar 2.3k. Turbin Pelton buatan Toshiba (a) Pelton runner (b) turbin Pelton

tipe horizontal dan ( c ) turbin Pelton tipe vertikal

Saluran air dari dam atau kolam tando sampai pada tabung peredam, panjangnya dapat

mencapai beberapa kilometer.Apabila saluran ini tidak rata, jalannya 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 lain, yaitu di bagian-bagian

lenggkungan yang tinggi juga harus ada katup, tetapi dalam hal ini untuk membuang udara

yang terperangkap dalam lengkungan yang tinggi ini. Secara periodik, katup-katup tersebut di

atas harus dibuka untuk membuang endapan yang terjadi maupun untuk membuang udara

yang terperangkap.

II - 11

2.4 Operasi dan Pemeliharaan

Ada kalanya PLTA yang mempunyai kolam tando besar mempunyai fungsi serbaguna,

yaitu selain berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik PLTA juga berfungsi untuk

menyediakan air irigasi, pengendalian banjir, perikanan, pariwisata, dan penyedia air bagi

lalulintas pelayaran sungai. Pada PLTA serbaguna, pembangkitan tenaga listriknya perlu

dikoordinasikan dengan keperluan irigasi dan musim tanam padi yang membutuhkan banyak

air. Dari segi pengendalian banjir, PLTA serbaguna harus dapat diatur air keluarnya sehingga

pada saat banyak hujan tidak timbul banjir di sisi hilir. Contoh PLTA serba guna adalah

PLTA Jatiluhur di Jawa Barat. Ditinjau dari specific speed, turbin Kaplan mempunyai specific

speed terbesar, kemudian disusul oleh turbin Francis dan Pelton. Oleh karena itu untuk terjun

yang tinggi, misalnya 400 meter, digunakan turbin Pelton agar jumlah putaran permenit yang

didapat dari turbin tidak terlalu tinggi sehingga tidak timbul persoalan mekanis.

Dari penjelasan di atas, tampak bahwa pelestarian hutan di daerah aliran sungai

(DAS), terutama di sisi hulu PLTA sangat penting bagi kelangsungan hidup PLTA. Apabila

hutannya rusak, maka kemampuan tanah di DAS untuk menyimpan air akan turun sehingga

timbul banjir di waktu 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 2.4.

Gambar 2.4 Hutan beserta lapisan humus di DAS

Dibandingkan dengan pusat listrik lainnya dengan daya yang sama, biaya operasi

PLTA paling rendah, tetapi biaya pembangunannya yang paling mahal. Salah satu faktor yang

menyebabkan biaya pembangunan PLTA menjadi mahal, yaitu karena umumnya terletak di

daerah pegunungan, jauh dari pusat konsumsi tenaga listrik (kota) sehingga memerlukan

II - 12

saluran transmisi yang panjang dan daerah genangan air yang luas di mana kedua hal tersebut

memerlukan biaya pembangunan yang tidak sedikit.

Di dalam sistem interkoneksi dimana terdapat PLTA yang diinterkoneksikan dengan

pusat-pusat listrik termis yang menggunakan bahan bakar, adakalanya dibangun PLTA pompa

yang dapat memompa air ke atas. Hal ini baru ekonomis apabila biaya pembangkitan dalam

sistem interkoneksi bersangkutan mempunyai variasi yang besar. Pemompaan air dilakukan

sewaktu biaya pembangkitan rendah. Kemudian air hasil pemompaan ini digunakan untuk

membangkitkan tenaga listrik sewaktu biaya pembangkitan sistem interkoneksi mahal

sehingga pembangkitan tenaga listrik dengan biaya mahal bisa dikurangi jumlahnya.

Keuntungan teknik operasional PLTA adalah: a) mudah (cepat) distart dan distop, b)

bebannya mudah di diubah-ubah, c) angka gangguannya rendah, d) pemeliharaannya mudah,

dan e) umumnya dapat distart tanpa 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 di daerah aliran yang tekanannya lebih rendah daripada tekanan uap air

di tempat tersebut, kemudian gelembung ini akan menciut secara cepat (meletus) ketika

uap air ini melewati daerah aliran yang tekanannya lebih besar daripada tekanan uap air

tersebut, karena jumlahnya sangat banyak sekali (ribuan perdetik) dan letusan itu sangat cepat

maka permukaan turbin yang dikenai oleh letusan ini akan terangkat sehingga terjadi burik

yang menyebabkan bagian-bagian turbin air (setelah waktu tertentu, kira-kira 40.000 jam)

menjadi keropos dan perlu diganti. Kavitasi terjadi di bagian-bagian turbin yang mengalami

perubahan tekanan air secara mendadak, misalnya pada pipa pembuangan air turbin. Kavitasi

menjadi lebih besar apabila beban turbin makin kecil. Oleh karena itu, ada pembatasan beban

minimum turbin air (kira-kira 25 %). Bagian terbesar dari biaya pemeliharaan PLTA adalah

biaya perbaikan atau penggantian bagian-bagian turbin air yang menjadi keropos akibat

kavitasi.

Di Indonesia tanaman enceng gondok sering menimbulkan penyumbatan saringan air

dan menaikkan penguapan dari kolam tando sehingga merupakan salah satu masalah operasi

PLTA.

PLTA kecil dengan daya terpasang di bawah 100 kW, biasanya disebut Pusat Listrik

Tenaga Mikro Hidro (PLTM). PLTM banyak dibangun, teruama di pedesaan. PLTM secara

ekonomis bisa menguntungkan apabila didapat tempat (site) air terjun yang baik, dalam arti

bangunan sipilnya bisa sederhana dan murah, kemudian bagian elektromekaniknya dibuat

II - 13

otomatis sehingga biaya personilnya murah. Di daerah yang ada jaringan perusahaan listrik,

PLTM bisa di paralel dengan jaringan listrik yang ada. Pada pemanfaatan tinggi terjun yang

rendah, untuk PLTM dapat digunakan turbin Kaplan dengan Generator yang direndam dalam

aliran untuk mnyederhanakan bangunan sipil yang disebut bulb type unit. Karena PLTM

sebaiknya tidak dijaga, maka untuk memudahkan proses sinkronisasi pada operasi paralel

dengan sistem interkoneksi dapat digunakan Generator Asinkron.

Ada juga PLTA yang menggunakan tenaga air dari pasang surutnya air laut, misalnya

di Prancis.

Efisiensi turbin bersama generator unit PLTA dapat mencapai nilai sekitar 95 %.

Efisiensi keseluruhan dari PLTA dan instalasi listriknya, termasuk tenaga untuk pemakaian

sendiri, angkanya berkisar antara 85 92 %. Lancarnya aliran air dalam instalasi air PLTA

sangat mempengaruhi efisiensi PLTA. Oleh karena itu, harus diusahakan aliran bersifat

laminar (jangan ada turbulensi). Untuk itu harus dihindari tikungan yang tajam dalam instalasi

air PLTA.

Contoh Soal

1. Sebuah PLTA mempunyai debit air penggerak turbin sebesar 14 m3/detik dengan

tinggi terjun 125 m. Apabila efisiensi turbin bersama generator = 0,95 hitunglah

besarnya daya yang dibangkitkan generator tersebut !

Jawaban :

Daya yang dibangkitkan generator:

P = k . . H .q .

= 9,8 x 0,95 x 125 x 14

= 16.292,5 kW

2. Apabila pada contoh soal No. 1, PLTA berbeban penuh selama 24 jam sehari.

a. Berapa banyak jumlah produksi kWh-nya ?

b. Berapa banyak pemakaian airnya ?

c. Berapa besar pemakaian air yang diperlukan untuk memproduksi 1 MWh.

Jawaban:

a. Produksi kWh dalam satu hari (24 jam) = 16.292,5 kW x 24 jam = 391.020 kWh.

b. Pemakaian air dalam satu hari = 14 x 3600 x 24 = 1.209.600 m3

c. Dalam 24 jam :

Produksi = 391.020 kWh

II - 14

Pemakaian air = 1.209.600 m3

Untuk memproduksi tenaga sebesar 1 kWh diperlukan air sebanyak =

= 3,093447905 m3

Untuk memproduksi 1 MWh diperlukan air sebanyak 3.093,447905 m3

3. PLTA dalam contoh soal no. 1 direncanakan mempunyai kolam tando tahunan. Debit

air sungai penggerak PLTA berdasarkan pengamatan statistik diperkirakan rata-rata

sebagai berikut:

Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nop Des

Debit (m3/det) 23 22 20 16 13 10 8 6 5 10 14 20

Bila kolam tando yang dibangun harus bisa menampung seluruh air sungai kelebihan

PLTA.

a. Hitunglah berapa besarnya volume kolam tando ini dengan catatan bahwa

banyaknya air kolam yang menguap adalah sebanyak 5 %.

b. Dengan adanya kolam tando tersebut pada butir a. berapa lama PLTA ini bisa

berbeban penuh dalam satu tahun.

c. Dengan adanya kolam tando tersebut pada butir a. berapa besar jumlah produksi

yang bisa dicapai dalam satu tahun.

Jawaban:

a. Instalasi PLTA hanya bisa mengalirkan maksimum 14 m3/det. Jika debit air besarnya

di atas 14 m3/det maka kelebihan ini harus bisa ditampung di kolam tando ini.

Pengisian kolam tando akan berlangsung sebagai berikut, lihat Gambar 2.5

Januari : (23-14) x 31 x 24 x 3600 = +24.105.600 m3

Februari : (22-14) x 28 x 24 x 3600 = +19.353.600 m3 (28 hari)

Maret : (20-14) x 31 x 24 x 3600 = +16.070.400 m3

April : (16-14) x 30 x 24 x 3600 = + 5.184.000 m3

Mei : (13-14) x 31 x 24 x 3600 = 2.678.400 m3

Juni : (10-14) x 30 x 24 x 3600 = 10.368.000 m3

Juli : (8-14) x 31 x 24 x 3600 = 16.070.400 m3

Agustus : (6-14) x 31 x 24 x 3600 = 21.427.200 m3

September : (5-14) x 30 x 24 x 3600 = 23.328.000 m3

II - 15

Oktober : (10-14) x 31 x 24 x 3600 = 10.713.600 m3

Nopember : (14-14) x 30 x 24 x 3600 = 0 m3

Desember : (20-14) x 31 x 24 x 3600 = +16.070.400 m3

Pada perhitungan di atas , tanda (+) berarti pengisian kolam tando dan tanda (-) berati

pengambilan air dari kolam, kedua-duanya untuk keadaan PLTA berbeban penuh dengan

debit air 14 m3/det.

Volume kolam tando harus cukup menampung air selama proses pengisian dikurangi 5%

karena penguapan. Dari uraian di atas tampak bahwa proses pengisian berlangsung dari

bulan Januari sampai dengan April ditambah pada bulan Desember. Setelah dikurangi 5%

karena penguapan maka didapat angka 76.744.800 m3 ini adalah volume kolam tando

yang diperlukan.

Gambar 2.5 Grafik debit air rata-rata setiap bulan

b. Selama bulan Januari sampai dengan Maret dan selama bulan Desember PLTA ini

bisa beroperasi penuh, tanpa mengambil air dari kolam tando. Untuk bulan-bulan yang

lain untuk bisa berbeban penuh diperlukan suplisi air dari kolam tando sebanyak:

Mei : (14-13) x 31 x 24 x 3600 = 2.678.400 m3

Juni : (14-10) x 30 x 24 x 3600 = 10.368.000 m3

Juli : (14-8) x 31 x 24 x 3600 = 16.070.400 m3

Agustus : (14-6) x 31 x 24 x 3600 = 21.427.200 m3

II - 16

September : (14-5) x 30 x 24 x 3600 = 23.328.000 m3

73.872.000 m3

Dengan membebani PLTA secara penuh yang memerlukan air sebanyak 14 m3/det,

dari Januari sampai akhir September, maka air dari kolam tando telah terpakai

sebanyak 73.872.000 m3, sedangkan isi kolam tando = 76.744.800 m

3 sehingga air dari

kolam tando masih tersisa = 76.744.800 m3 73.872.000 m3 = 2.872.800 m3.

Jika pembebanan penuh ini diteruskan dalam bulan Oktober, maka dalam bulan

Oktober diperlukan suplisi air dari kolam tando sebanyak 14 10 = 4 m3/det, sehingga

sisa air kolam tando akan habis terpakai setelah: 2.872.800 m3 = 718.200 detik = 8,31

hari. Ini berarti setelah beroperasi dengan beban penuh dari Januari sampai dengan

September dan kemudian dalam bulan Oktober setelah 8,31 hari pertama hanya

tersedia air sungai penggerak PLTA sebanyak 10 m3/det yang hanya dapat

membangkitkan daya sebesar :

PH = k . . H .q = 9,8 x 0,95 x 125 x 10 = 11.637,5 kW

Dalam bulan November karena debit air rata-rata sungai menjadi 14 m3/det kembali,

yaitu dengan tibanya musim hujan, maka PLTA dapat kembali berbeban penuh

16.292,5 kW (lihat contoh soal no. 1). Begitu pula dalam bulan Desember karena debit

air sungai rata-rata menjadi 20 m3/det > 14 m

3/det, maka PLTA bisa berbeban penuh

sebesar 16.292,5 kW.

Jadi hanya dalam bulan Oktober PLTA ini tidak bisa berbeban penuh selama 31

8,31 = 22,69 hari. Dalam satu tahun (365 hari) PLTA ini bisa berbeban penuh selama

365 22,69 = 342, 31 hari.

c. Produksi energi yang bisa dihasilkan PLTA dalam satu tahun :

= (342,31 x 24 x 16.292,5 + 22,69 x 24 x 11.637,5) kWh.

= 133.850.056 + 6.337.317 kWh = 140.187.373 kWh.

Dari uraian dalam contoh soal no. 3 tersebut di atas bisa disimpulkan beberapa hal sebagai

berikut:

1. Daya keluar dari PLTA tergantung pada tinggi terjun air H, efisiensi dan

kemampuan instalasi PLTA mengalirkan air yang menghasilkan debit air q. Nilai

efisiensi dari PLTA sesungguhnya berubah dengan besarnya beban, nilai maksimum

tercapai pada beban sekitar 80%. Nilai H dan juga nilai q dipengaruhi oleh desain dari

II - 17

instalasi air PLTA. Tikungan yang tajam harus sedapat mungkin dihindarkan, karena

tikungan yang tajam pada saluran air akan menimbulkan turbulensi yang akan

menurunkan nilai H dan juga nilai q.

2. Energi yang dihasilkan PLTA tergantung dari jumlah air yang tersedia, jadi tergantung

pada jumlah curah hujan dan kemampuan kolam tando menampung air waktu musim

hujan.

Karakteristik musim hujan seiap tahun adalah berbeda, ada tahun basah dan

ada tahun kering. Karakteristik tahun basah atau tahun kering ini berulang setiap 8

10 tahun. Gambar 2.5 menggambarkan keadaan suatu tahun tertentu. Apabila jumlah

curah hujan lebih besar daripada yang digambarkan oleh Gambar 2.5 ada

kemungkinan kolam tando tidak bisa menampung air masuk sehingga terjadi

pelimpasan (pembuangan) air.

Sebaliknya apabila curah hujan yang terjadi lebih sedikit daripada yang

digambarkan oleh Gambar 2.5, tahunnya lebih kering, maka periode dimana PLTA

tidak bisa berbeban penuh karena kekurangan air akan berlangsung lebih lama

daripada 22,69 hari seperti yang digambarkan oleh Gambar 2.6.

3. Untuk dapat memanfaatkan air yang masuk ke kolam tando dengan sebaik-baiknya,

sedapat mungkin tidak ada air yang terbuang tetapi juga aman bagi bangunan sipil

kolam tando, perlu ada suatu pola pengendalian kolam tando seperti digambarkan oleh

Gambar 2.6

8,31 h 22,69 h

11.637,5 MW

16.292 MW

MW

20

15

10

5

0 September Oktober Nopember DesemberWaktu (Bulan)

h = hari

Gambar 2.6 Pembebanan PLTA di mana beban diusahakan maksimal tetapi disesuaikan

dengan tersedianya air.

II - 18

Gambar 2.7 Duga muka air (DMA) kolam/waduk yang diinginkan (dipolakan)

Tinggi muka air atau duga muka air (DMA) dalam kolam (waduk) diukur dengan

skala meter. Pola pengendalian isi kolam ditunjukkan dengan DMA yang diinginkan seperti

yang ditunjukkan oleh gambar 2.7 menggambarkan periode pengisian yang dimulai pada

akhir November yaitu perkiraan mulainya musim hujan.

Rangkuman

Daya yang dibangkitkan generator yang diputar oleh turbin air adalah P = k . . H .q [kW] .

Ditinjau dari caranya membendung air, PLTA dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu: a.

PLTA run off river dan b. PLTA dengan kolam tando (reservoir).

Ditinjau dari teknik mengkonversikan tenaga potensial air menjadi tenaga mekanik pada roda

air turbin, ada tiga macam turbin air, yaitu Turbin: a. Kaplan; b. Francis; dan c. Pelton.

Pelestarian hutan di daerah aliran sungai (DAS), terutama di sisi hulu PLTA sangat penting

bagi kelangsungan hidup PLTA. Apabila hutannya rusak, maka kemampuan tanah di DAS

untuk menyimpan air akan turun sehingga timbul banjir di waktu 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.

Dibandingkan dengan pusat listrik lainnya dengan daya yang sama, biaya operasi PLTA

paling rendah, tetapi biaya pembangunannya yang paling mahal. Salah satu faktor yang

menyebabkan biaya pembangunan PLTA menjadi 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.

II - 19

Keuntungan teknik operasional PLTA adalah: a) mudah (cepat) distart dan distop, b)

bebannya mudah di diubah-ubah, c) angka gangguannya rendah, d) pemeliharaannya mudah,

dan e) umumnya dapat distart tanpa daya dari luar (black start). Bagian terbesar dari biaya

pemeliharaan PLTA adalah biaya perbaikan atau penggantian bagian-bagian turbin air yang

menjadi keropos akibat kavitasi.

Soal-soal Latihan

1. Jelaskan proses konversi tenaga menjadi tenaga listrik pada PLTA !

2. Sebutkan beberapa macam bendungan pada PLTA !

3. Sebutkan tiga macam turbin air dan lengkapi dengan spesifikasi penggunaannya.

4. Sebuah PLTA mempunyai debit air penggerak turbin sebesar 15 m3/detik dengan

tinggi terjun 250 m. Apabila efisiensi turbin= 0,9 dan efisiensi generator = 0,95

hitunglah besarnya daya yang dibangkitkan generator tersebut.

5. Apabila pada soal no. 4, PLTA berbeban penuh selama 24 jam sehari.

a. Berapa banyak jumlah produksi kWh-nya ?

b. Berapa banyak pemakaian airnya ?

c. Berapa besar pemakaian air yang diperlukan untuk memproduksi 1 MWh.

6. Sebuah PLTA mempunyai tinggi terjun 240 meter dan instalasinya maksimum bisa

melewatkan air sebanyak 40 m3/detik. PLTA ini mempunyai kolam tando tahunan.

Debet air sungai penggerak PLTA ini dalam satu tahun (365 hari) adalah sebagai

berikut:

Selama 245 hari rata-rata = 60 m3/detik

Selama 120 hari rata-rata = 10 m3/detik

Efisiensi rata-rata PLTA ini = 90 %

Ditanya (jika penguapan air kolam tando diabaikan):

a. Berapa besar daya yang bisa dibangkitkan PLTA ?

b. Berapa banyak air yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kWh ?.

c. Berapa besar volume kolam tando yang diperlukan dengan pengertian bahwa PLTA

selalu siap operasi penuh sepanjang tahun ?

d. Berapa besar produksi kWh yang bisa dicapai PLTA ini dalam 1 tahun?

e. Apabila PLTA dioperasikan secara penuh, maka bisa beroperasi berapa hari dalam

1 tahun ?