Membuat Pembangkit Listrik Tenaga AirTribunnews.com - Senin, 4 April 2011 13:55 WIBShare34 ShareEmailPrint  + Text –

TRIBUNNEWS.COM - Listrik adalah komponen yang sangat penting dalam kehidupan kita sehari-

hari karena selain bermanfaat untuk penerangan juga dapat digunakan untuk kegiatan produksi

yang dapat menunjang ekonomi rakyat dimana kegunaannya antara lain: dapat menghidupkan

pompa, pemanas/pendingin, alat penggiling, alat pemotong, alat pemipil dan berbagai keperluan

lainnya.

Banyak daerah di Indonesia yang belum terjangkau oleh jaringan listrik PLN, sehingga sebagai jalan

pintas mereka menggunakan genset baik untuk penerangan maupun kegiatan produksi.

Penggunaan genset tentu mengeluarkan biaya yang tidak sedikit yakni untuk BBM dan perawatan

mesin. Kebanyakan kegiatan produksi yang menggunakan genset sebagai tenaga listrik mengaku

bahwa BBM dan perawatan mesin menempati urutan pertama dalam biaya produksi. Di samping itu

penggunaan genset tidaklah ramah lingkungan karena dapat mencemari lingkungan, menimbulkan

kebisingan dan pemanasan sekeliling (meningkatkan pemanasan global).

Padahal tanpa kita sadari di sekitar kita tersedia sumber daya yang melimpah dan ramah lingkungan

yang dapat kita manfaatkan untuk membangkitkan energi listrik, salah satunya air yang mengalir

dapat dimanfaatkan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Untuk membangun PLTA tidaklah

harus dari air terjun, pada prinsipnya setiap air yang mengalir walaupun alirannya sangat lambat

(seperti: sungai dan selokan) dapat dijadikan sebagai pembangkit listrik. Hanya saja daya yang

dihasilkan tidak selalu memadai. Untuk itu perlu dihitung potensi daya dengan formula berikut:

P = Q x g x h

Di mana :

P = Daya (kwatt)

Q = Debit Air (m3/detik) yang menyatakan volume air yang mengalir setiap detik

9 =konstanta gravitasi = 9,8 m/detik2

h = ketinggian/head (m) yang diukur secara vertikal dari permukaan sampai shaft (poros) penggerak

mula

Pada prinsipnya PLTA terdiri dari 3 bagian utama : penggerak mula, perubah kecepatan (speed

reducer) dan generator.

Penggerak Mula (Prime Mover) adalah bagian berputar yang langsung berhubungan dengan air.

Ada 2 jenis penggerak mula yang umum digunakan yakni kincir air dan turbin air. Pemilihan jenis

penggerak mula dalam merencanakan PLTA didasari atas pertimbangan kondisi air pada lokasi

pemasangan dan kapasitas daya yang akan dibangkitkan. Pada daerah air terjun dengan ketinggian

(head) rendah atau daerah sungai (termasuk parit/selokan) penggerak mula yang cocok digunakan

adalah kincir air. Sedangkan pada daerah air terjun dengan ketinggian (head) sedang sampai tinggi

yang cocok digunakan adalah turbin air.

Konstruksi kincir air sederhana terdiri dari dua dinding lingkaran yang mengapit sudu-sudu dan pada

pusat terdapat as (shaft) sebagai sumbu putar. Kincir air dapat dibuat dari bahan: kayu, bambu,

plate besi, dan lain-lain.

Umumnya penggunaan kincir air hanya terbatas pada skala kecil atau sedang saja sedangkan untuk

skala besar turbin airlah menjadi pilihan. Namun demikian kincir air memiliki kelebihan karena

biayanya relatif murah (untuk kapasitas sama), pembuatannya mudah (dapat dikerjakan orang yang

keahliaanya pas-pasan) dan yang lebih menarik lagi untuk pembangkit listrik pada aliran sungai

dengan head sangat rendah penggerak mula yang paling tepat adalah model kincir.

Turbin air adalah model yang lebih canggih dan dapat digunakan untuk pembangkit listrik mulai

kapasitas kecil sampai besar. Selain itu tidak memerlukan banyak tempat untuk pemasangan,

terlihat rapi, dan effisiensi tinggi. Saat ini sudah banyak turbin air yang diproduksi, dan pada type

tertentu telah dirangkai sedemikian rupa dengan generatornya sehingga pemasangannya menjadi

lebih mudah. Hanya saja harga turbin jauh lebih mahal dan hanya bisa dibuat oleh tenaga dengan

keahlian khusus atau dibeli dari pabrik yang mengeluarkannya.

Speed Reducer (perubah kecepatan) adalah alat yang berfungsi untuk merubah (menaikkan atau

menurunkan) kecepatan putaran. Dalam hal ini speed reducer yang diperlukan adalah penaik

kecepatan karena putaran penggerak mula biasanya lambat, oleh karena itu harus dipercepat agar

putaran yang direkomendasikan pada generator dapat dicapai (pada umumnya generator memiliki

putaran 1500 rpm). Kecepatan putaran yang tepat pada sisi generator diperlukan sebagai salah satu

syarat agar listrik yang dihasilkan baik. Bila putaran generator tidak tepat (kurang atau melampui

batas yang direkomendasikan) dapat merusak peralatan listrik dan termasuk generator itu sendiri.

Oleh karena itu diperlukan perhitungan yang tepat untuk memilih speed reducer pada pembangkit

listrik.

Secara garis besar untuk menaikkan kecepatan digunakan 3 macam cara sebagai berikut:

1. Multiple Pulley (Pulley Bertingkat)

Ini adalah model paling sederhana dan biayanya murah akan tetapi menimbulkan kehilangan daya

yang tinggi. Model ini terdiri dari susunan beberapa pulley yang dihubungkan dengan belt. Jumlah

tingkatan (jumlah pulley) dan diameter pulley harus diperhitungkan agar dihasilkan kecepatan

putaran yang tepat pada sisi generator.

2. Multiple Chain Gear

Model Multiple Chain Gear pada prinsipnya sama dengan multiple pulley, hanya saja menggunakan

chain dan gear. Jumlah tingkat dan jumlah teeth dari setiap gear harus diperhitungkan untuk

mendapatkan putaran yang tepat pada generator

3. Gear Box (Gear Reducer)

Penggunaan Gear box (Gear Reducer) sebagai penaik kecepatan memberikan banyak kelebihan,

karena pemasangan dan perawatan mudah, tampak rapi, dan yang paling utama kehilangan daya

rendah hanya saja harganya jauh lebih mahal dibanding kedua model sebelumnya. Gear box sangat

cocok digunakan untuk penggerak mula yang putarannya sangat lambat (pada aliran sungai dengan

head sangat rendah tetapi debit air tinggi)

Untuk memilih gear box yang tepat untuk pembangkit listrik perlu diperhatikan 3 hal penting:

1. Type gear box (gear reducer)

Tidak semua type gear box dapat digunakan untuk menaikkan kecepatan karena kebanyakan gear

box digunakan untuk menurunkan kecepatan. Dengan kata lain banyak gear box yang hanya dapat

digunakan untuk menurunkan kecepatan saja dan tidak dapat berfungsi sebaliknya. Untuk

mengetahuinya dapat dilakukan dengan memutar low speed shaft (diameter lebih besar) secara

manual di mana high speed shaftnya (diameter lebih kecil) akan ikut berputar. Tetapi bila tidak tidak

dapat berputar berarti tidak dapat digunakan sebagai penaik kecepatan. Demikian juga bila berputar

tapi dengan torsi tinggi juga tidak dapat digunakan dalam hal ini karena akan menimbulkan

kehilangan daya yang tinggi Salah satu type Gear box yang cocok untuk keperluan ini adalah type

planetary gear.

2. Ratio gear box (gear reducer)

Sebelum memilih gear box harus dihitung terlebih dahulu nilai faktor pengali kecepatan. Perhitungan

faktor pengali = 1500/putaran penggerak mula. Pilihlah gear box yang rationya mendekati nilai faktor

tersebut.

3. Kapasitas (Kwatt)

Gear box harus mampu memikul daya maksimum yang dihasilkan generator. Apabila gear box di

bebani di atas kapasitas maka akan menimbulkan kerusakan pada gear box. Oleh karena itu gear

box yang dipilih harus memiliki kapasitas minimal sama dengan generator.

Dalam prakteknya pemasangan gear box secara langsung ke penggerak mula sering

dikombinasikan dengan pulley atau chain-gear bertujuan untuk mendapatkan putaran yang tepat

pada generator. Karena dengan ratio gearbox yang tersedia di pasaran belum tentu dapat

menghasilkan putaran yang tepat pada generator. Dengan melakukan kombinasi dengan pullley

atau chain-gear didapat putaran yang tepat. Karena dengan merubah diameter pulley atau jumlah

teeth pada gear akan didapat putaran yang diinginkan. Beberapa pilihan kombinasi tersebut dapat

dilihat pada gambar di bawah ini.

Generator adalah mesin listrik yang dapat

merubah energi mekanik menjadi energi listrik. Dalam pembangkit listrik tenaga air, energi yang

terkandung di dalam air dengan bantuan penggerak mula dan speed reducer energi tersebut

dirobah menjadi energi listrik. Sekarang ini telah banyak generator yang diproduksi, tinggal memilih

sesuai spesifikasi yang kita inginkan.

Pada gambar di bawah ini, penulis telah membuat pembangkit listrik walaupun masih skala kecil

namun telah memberikan hasil yang memuaskan. Dengan debit air yang relatif kecil dan head

kurang dari 1m dapat menghasilkan daya listrik sekitar 700 watt (lebih dari cukup untuk kebutuhan

rumah tangga) dengan voltage stabil 220 V dan sudah beroperasi non stop selama 4 tahun dan

sangat jarang mengalami kerusakan.