PLTA Pumped Storage
-
Upload
dimas-fitra-aulia -
Category
Documents
-
view
426 -
download
11
Transcript of PLTA Pumped Storage
PLTA PUMPED STORAGE
PLTA Pumped Storage (Pumped Storage Hydro Electric) adalah suatu
pembangkit listrik tenaga air dimana pompa digunakan untuk memasukan air kedalam
waduk. Tujuannya dari pemompaan ini yaitu sebagai pembangkit penyeimbang beban,
selain itu juga Pumped Storage diharapkan mampu mengatasi permasalahan karena
sistem pumped storage dapat berfungsi sebagai penahan debit air di hulu yang mengatur
aliran air .
Secara umum, cara kerja pumped storage adalah menyimpan energi dalam
bentuk air dalam jumlah besar yang ditempatkan pada bak raksasa/ danau yang dipompa
dari level bawah ke level yang lebih tinggi. Pada saat pembebanan rendah, pembangkit
berfungsi sebagai pompa, saat beban puncak pembangkit mengasilkan energi listrik.
Saat kebutuhan listrik turun, pembangkit memompa air menuju bak penampungan yang
lebih tinggi, saat kebutuhan listrik meningkat air disalurkan untuk menggerakan turbin.
Manfaat pumped storage adalah menyediakan listrik pada beban puncak,
mengontrol frekuensi, mempunyai kemampuan respon yang dinamis, berfungsi sebagai
fasilitas pembangkit cadangan, serta mampu `back start` apabila sistem kelistrikan
mengalami gangguan.
PRINSIP KERJA
Pada PLTA Pompa terdapat dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk
atas. Pada saat kebutuhan beban dalam system tenaga listrik rendah, maka kelebihan
daya yang tidak diserap oleh konsumen dipakai untuk memompa air dari waduk bawah
ke waduk atas. Sedangkan pada saat beban puncak, air yang terkumpul pada waduk atas
akan dialirkan ke waduk bawah untuk memutar turbin dan menghasilkan daya listrik
untuk memenuhi kebutuhan beban puncak. Energi listrik yang dihasilkan dengan sistem
ini, diharapkan menjadi penyeimbang beban penggunaan listrik pada siang dan malam
hari.
SUSUNAN INSTALASI MESIN
Pada tahap awal pengembangannya, susunan mesin pada PLTA pompa
mempunyai system atau instalasi yang terpisah antara pompa dan turbin. Artinya pada
suatu PLTA pompa terdapat suatu instalasi lengkap yang berfungsi sebagai turbin, serta
terdapat instalasi lain yang terpisah berfungsi sebagai pompa. Pada instalasi turbin,
terdiri dari peralatan-peralatan pipa pesat, turbin serta generator. Sedangkan pada
instalasi yang berfungsi sebagai pompa terdapat peralatan motor, pompa dan pipa.
Pada tahap pengembangan PLTA pompa selanjutnya ,dengan semakin maju
teknologi, maka system yang terpisah tersebut ditinggalkan sehingga biaya
pembangunan PLTA pompa dapat ditekan lebih rendah karena tidak perlu lagi
membangun instalasi mesin ganda seperti di awal pengembangannya. Dewasa ini
instalasi mesin pada PLTA pompa biasanya terdiri atas 2 variasi sebagai berikut :
1. Pada satu poros yang sama terdapat : a. pompa, b. turbin, dan c. motor dan
generator yang menyatu (bersifat reversible).
2. Pada satu poros yang sama terdapat a. pompa dan turbin yang menyatu
(reversible), b. motor dan generator yang bersatu (reversible).
Untuk kedua variasi di atas, hanya terdapat satu instalasi pipa pesat dan satu
buah saluran bawah (tailrace) yang dipakai secara bolak balik, baik sebagai turbin
maupun pada operasi sebagai pompa.
Turbin dan pompa biasanya dipasang secara vertical untuk unit-unit berkapasitas
besar dan horizontal untuk unit kecil. Kelebihan susunan variasi 1 dimana turbin dan
pompa merupakan instalasi yang terpisah, dimungkinkan untuk mendapatkan efisiensi
yang optimum, baik pada saat berfungsi sebagai turbin maupun pada saat pengoperasian
sebagai pompa. Sedangkan jika variasi 2 yang dipilih, efisiensinya tidak seoptimum
variasi 1, namun harga instalasi PLTA pompa akan lebih murah.
Suatu perkembangan yang unik dari turbin pompa adalah yang dikenal sebagai
turbin pompa isogyre. Pada turbin pompa jenis ini terdapat sudu ganda, dimana sudu
pompa (imoeler) terletak pada atas poros, sedangkan sudu turbin (runner) terletak di
bagian bawah. Turbin dilengkapi dengan sudu pengarah (guide-vane) yang bias disetel
sesuai dengan kondisi beban, sedangkan sudu pengarah pada pompa merupakan sudu
tetap. Katup penutup untuk unit-unit pompa dan turbin berupa cylinder gate di bagian
luar runner dan impeller, sehingga berisi udara (tidak berisi air) pada saat unit yang
bersangkutan beroperasi.
Pada turbin pompa ini juga terdapat rumah keong (spiral case) yang dipakai
bersama oleh pompa dan turbin untuk mengalirkan air ke impeller dan runner. Runner
dan impeller mempunyai arah putaran yang sama, sehingga perubahan fungsi instalasi
dari turbin menjadi pompa atau sebaliknya dapat dilakukan secara cepat.
PERSYARATAN TEKNIS
Secara teknis persyaratan suatu PLTA pompa umumnya sama dengan
persyaratan teknis PLTA konvensional lainnya, yaitu adanya potensi debit aliran air (Q)
dan tinggi jatuh (H) yang memadai. Namun disamping banyak karakteristik yang sama
dengan PLTA konvensional, mengingat fungsinya yang khusus, PLTA pompa juga
memiliki berbagai syarat teknis yang berbeda yang harus diperhatikan secara khusus
pada tahap perencanaannya.
Syarat-syarat khusus PLTA pompa tersebut antara lain adalah adanya waduk
atas dan waduk bawah, persyaratan elevasi, serta kapasitas waduk dan headnya. Secara
singkat syarat-syarat tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Waduk atas dan waduk bawah.
Kekhususan PLTA pompa yang membedakannya dengan PLTA konvensional
adalah PLTA jenis ini memerlukan dua buah waduk dalam pengoperasiannya, yaitu
waduk atas dan waduk bawah. Pada saat beban rendah dilakukan pengoperasian pompa
untuk menaikkan air dari waduk bawah ke waduk atas. Sebaliknya pada saat beban
puncak maka air yang berada di waduk atas di alirkan ke waduk bawah untuk memutar
turbin yang menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik.
2. Persyaratan elevasi turbin dan pompa.
Secara teknis harus diperhitungkan agar letak pompa/turbin harus pada elevasi
yang lebih rendah dari elevasi waduk bawah. Dengan elevasi turbin/ pompa yang lebih
rendah tersebut maka diharapkan dapat dihindari timbulnya kavitasi yang akan
menyebabkan hilangnya energi yang besar serta kerusakan pada sudu turbin dan pompa.
Terlebih-lebih pada saat pengoperasian pompa untuk mengalirkan air dari waduk bawah
ke waduk atas.
Pada saat operasi pemompaan tersebut dipersyaratkan adanya perbedaan elevasi
yang minimum antara sudu pompa dengan elevasi air pada permukaan waduk bawah.
Perbedaan elevasi minimum tersebut dapat diperoleh dengan memperhitungkan tekanan
atmosfir, tekanan uap jenuh serta kerugian head di dalam saluran air.
3. Kapasitas waduk dan tinggi jatuh.
Besarnya debit air (Q) dan tinggi jatuh (H) secara langsung akan berbanding
lurus dengan kapasitas terpasang PLTA. Misalnya jika terdapat potensi debit air sebesar
115 m3 per detik dan tinggi jatuh sebesar 237 meter, maka kapasitas terpasang yang
dapat dibangkitkan oleh PLTA tersebut adalah :
P = 9,8 x Q x H x nT x nG x nS
P – Kapasitas terpasang dalam kW
Q = Debit air, dalam m3 per detik
H = tinggi jatuh, dalam meter
nT = Effisiensi turbin, misalnya diambil 90 %
nG = Efisiensi generator, diambil 98 %
nS = Efisiensi saluran air, misalnya 90 %
maka, P = 9,8 x 115 x 237 x 0,90 x 0,98 x 0,90
= 212.023 kW = 212,02 MW.
Setelah diketahui berapa debit air yang diperlukan untuk membangkitkan listrik
dengan kapasitas terpasang tertentu, maka selanjutnya dapat diketahui berapa besar
kapasitas operasi waduk (life storage capacity) minimal yang dibutuhkan.
Rumus untuk mencari kapasitas operasi waduk adalah sebagai berikut : (misal untuk
lama operasi turbin 6 jam per hari )
Kapasitas waduk : = 115 m3 x 3600x 6
= 2.484.000 m3
ANALISA FINANSIAL
PLTA pompa pada prinsipnya tidak menghasilkan energi (MWH), sehingga dari
sisi neraca energi tidak menghasilkan listrik sama sekali, bahkan neraca energinya akan
negatif. Karena untuk menghasilkan sejumlah energi listrik tertentu dari PLTA pompa,
akan memerlukan energi listrik yang lebih besar jumlahnya untuk menggerakkan pompa
saat menaikkan air dari waduk bawah ke waduk atas.
Hal ini dapat dijelaskan dengan typical neraca energi seperti pada tabel berikut :
Tabel Neraca Energi PLTA Pompa :
No. URAIANJUMLAH
(%)
1. Energi yang diambil dari system 100,0
2. Rugi Trafo 0,5
3. Rugi motor 3,0
4. Rugi pompa 10,0
5. Rugi saluran pipa 1,5
6. Rugi turbin 7,5
7. Rugi generator 1,8
Energi yang dihasilkan kembali 77,0
Dari tabel di atas terlihat bahwa jumlah energi yang dapat diperoleh kembali
adalah sebesar 77 % dibandingkan dengan energi yang diambil dari sistem tenaga
listrik. Keuntungan PLTA pompa terletak pada nilai energinya. Pemompaan air
biasanya dilakukan pada saat kondisi beban dalam sistem rendah, sedangkan operasi
PLTA pompa (bekerjanya turbin) dilakukan pada saat beban puncak. Pada saat kondisi
beban pada sistem sedang rendah, biasanya akan terjadi kelebihan daya dari pusat listrik
yang membangkitkan peban dasar ( seperti PLTU batubara atau PLTN).
Dengan demikian perhitungan biaya kWH untuk memompa air pada suatu
PLTA pompa diambil sesuai dengan biaya pembangkitan PLTU batubara atau PLTN.
Misalnya biaya pembangkitan untuk menghasilkan 1 kWH pada PLT batubara adalah
Rp 500,- / kWH, jika diperhitungkan dengan nilai efisiensi yang sebesar 77 % maka
untuk menghasilkan 1 kWH pada saat beban puncak akan diperlukan biaya sebesar Rp
500, / 0,77 = Rp 649,35 / kWH.
Pada saat beban puncak alternatif lain disamping mengoperasikan PLTA pompa
adalah membangun pembangkit beban puncak lain yaitu PLTG. Maka harga kWH yang
dibangkitkan oleh PLTA pompa pada saat beban puncak dihitung sama dengan harga
biaya pembangkitan PLTG, misalnya Rp 1.500,- / kWH. Dengan demikian jika
mengoperasikan PLTA pompa pada saat beban puncak dibandingkan dengan
mengoperasikan PLTG akan diperoleh penghematan sebesar Rp 1.500,- - Rp
649,35 = Rp 850,65 / kWh.
Selisih harga yang sebesar Rp 850,65 per kWH tersebutlah yang dihitung
sebagai pemasukan uang untuk setiap kWH energy listrik yang diproses pada sebuah
PLTA Pompa. Dengan memasukkan harga tersebut sebagai parameter pada analisa
financial suatu proyek PLTA Pompa, maka diperoleh perhitungan kelayakan financial
dari sebuah PLTA Pompa. Mengingat biaya untuk membangun suatu PLTA Pompa
akan lebih rendah dari membangun suatu PLTA konvensional, maka dapat diperkirakan
secara financial membangun suatu PLTA pompa untuk memikul beban puncak pada
suatu system tenaga listrik dapat kompetitif dibandingkan dengan pembangkit beban
puncak jenis lain.
CATATAN AKHIR
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan energi listrik, selain diperlukan
pembangunan pembangkit-pembangkit listrik untuk memikul beban dasar, maka pada
saat yang bersamaan perlu diikuti dengan pembangunan pembangkit-pembangkit yang
memikul beban puncak. Untuk memikul kebutuhan pada saat beban puncak tersebut,
mengingat adanya keterbatasan sumber daya air terutama di pulau Jawa, maka d masa
mendatang akan diperlukan lagi untuk membangun lebih banyak PLTA. Karena jika
dibandingkan dengan pembangkit pemikul beban puncak seperti PLTG, PLTA pompa
dapat diperhitungkan kelayakannya, baik secara teknis maupun dari segi finansial.
Disamping itu yang tidak kurang pentingnya PLTA jenis ini hanya memerlukan
luas genangan waduk yan sedikit, karena waduknya hanya bersifat tando harian, bukan
waduk tahunan seperti pada PLTA skala besar umumnya. Dengan demikian diharapkan
masalah pemindahan penduduk akan jauh lebih sedikit dibanding dengan PLTA
konvensional dengan kapasitas yang sama.
Keunggulan lain dengan relatif sedikitnya luas daerah genangan waduk yang
harus dibebaskan tanahnya, secara otomatis biaya pembuatan bendungan juga akan jauh
lebih rendahdibanding PLTA konvensional, karena untuk menampung air yang
volumenya sedikit, maka tinggi dan volume bendungan juga jauh lebih rendah.
Kelebihan Pumped Storage:
Memiliki nilai keekonomisan yang tinggi
Lebih mudah dan cepat digunakan sebagai Supply energi saat terjadi lonjakan
demand energi listrik
Efek yang rendah terhadap lingkungan “memanfaatkan dam yang telah ada”
Tak ada limbah, tak ada polusi
Prospek yang bagus untuk mengatasi lonjakan demand energi listrik yang tinggi
untuk jangka waktu yang lama (supply side management)
Kekurangan Pumped Storage:
Biaya pembangunan yang mahal
Air yang telah digunakan tidak dapat dimanfaatkan untuk lain hal kecuali setelah
dipompa kembali
Tergantung pada unit pembangkit lain.
Selain hal yang telah disebutkan di atas, PLTA Pump Storage juga memiliki
dampak yang cukup banyak, yaitu:
Dampak terhadap aspek sosial yang diperkirakan akan terjadi antara lain :
1. Tahap Pra-konstruksi
A. Pembebasan lahan
Persyaratan administrasi hak atas lahan yang tidak lengkap dan munculnya para
spekulan lahan.
Nilai ganti rugi lahan, bangunan dan tanaman.
pengurangan pemilikan lahan.
B. Pemindahan penduduk
Warga Terkena Proyek (WTP) yang dipindahkan khawatir tingkat kehidupannya
menurun.
Penduduk di daerah rencana pemukiman kembali kurang menerima.
2. Tahap Konstruksi
A. Mobilisasi Tenaga Kerja
Terbukanya lapangan kerja dan meningkatnya pendapatan.
adanya peluang konflik antara warga sekitar dan pekerja pendatang.
B. Mobilisasi Alat berat dan Material
Gangguan kesehatan masyarakat akibat penurunan kualitas udara, debu dan
kebisingan oleh mobilisasi alat berat dan peledakan quarry, serta mobilisasi material
menuju wilayah Upper dan Lower Dam.
Peningkatan kepadatan lalulintas, akan berpotensi untuk terjadinya kecelakaan lalu
lintas.
Terbukanya akses jalan baru ke daerah yang terisolir akan meningkatkan
perekonomian daerah tersebut.
3. Tahap Operasi
Semakin mudahnya sarana transportasi yang dapat meningkatkan taraf ekonomi
masyarakat.
Dapat menimbulkan kecelakaan tenggelam dengan adanya genangan reservoir akibat
permukaan air pasang surut (fluktuasi).
Manfaat dan keuntungan PLTA Pumped Storage
Menyediakan listrik pada saat beban puncak
Mengontrol frekuensi
Mempunyai kemampuan respon yang dinamis
Berfungsi sebagai fasilitas pembangkitan stand by
Mampu menyalakan sistem (black start) apabila sistem mengalami padam total
(black out)
Upaya pencegahan dampak :
Dilakukan sosialisasi langsung dan monitoring terhadap warga terkena proyek.
Membekukan transaksi aset untuk menghindari spekulan tanah setelah adanya ijin
lokasi dari gubernur (SP2LP).
Panitia pembebasan tanah (P2T) dan tim Independent Appraisal akan menentukan
harga ganti rugi tanah, bangunan, dan tanaman.
Prioritas tenaga kerja akan diberikan pada masyarakat sekitar proyek berdasarkan
kemampuan dan kualifikasi.
Dilakukan pengelolaan dampak debu dengan penyiraman air dan penanaman pohon.
Pengelolaan kebisingan dilakukan melalui pengaturan mesin.
Pencegahan kecelakaan lalulintas dengan pemasangan rambu-rambu dan penempatan
personil pengaman.
SURGE TANK
Surge tank (tangki peredam) adalah sebuah bangunan pada sistem pembawaan
tekanan saluran yang berfungsi sebagai pelindung saluran tekanan rendah terhadap
tekanan-tekanan tinggi (lebih) yang bersifat intern.
Surge tank berfungsi terutama untuk mengurangi water hammer akibat
perubahan beban, menampung air saat beban mendadak turun, mensuplai air pada saat
pembebanan mendadak dan lain-lain.
Pada suatu instalasi pembangkit listrik tenaga air haruslah memperhitungkan
kemungkinan bahaya yang timbul pada saluran pipa pada instalasi tersebut misalnya
terjadinya water hammer akibat penutupan katup secara cepat.
Water hammer ini dapat menimbulkan peningkatan tekanan pada saluran pipa
sehingga dapat menyebabkan pecahnya pipa apabila tekanan yang terjadi melebihi
kekuatan maksimum dari pipa tersebut terutama untuk saluran yang relatif panjang
dibagi dengan tinggi terjun yang ada. Untuk itulah diperlukan Surge Tank.
Fungsi Surge Tank :
Menghilangkan tambahan tekanan
Mengurangi tambahan tekanan
Tambahan debit dapat dipenuhi
Di dalam tangki peredam terdapat gerakan turun-naik dalam akibat
perubahan debit, yang terjadi pada waktu:
Pada penutupan pintu air tiba-tiba
1. ketika aliran air ke pipa pesat terhenti, dalam tangki peredam air akan naik.
2. turun naiknya air dalam tangki peredam rendahnya debit
Hal-hal yang harus diperhatikan agar gerak naik turun air pada tangki peredam tidak terlalu
berpengaruh:
Menekan besarnya Amplitudo, dengan:
1. Memperbesar penampang tangki peredam
2. Mengadakan pelimpah air pada tangki peredam
Beberapa bentuk surge tank antara lain:
Surge tank berbentuk lubang dibatasi
Surge tank sederhana dari bagan khusus
Surge tank berbentuk silinder sederhana
Surge tank differensial