BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

PLTA adalah suatu pusat tenaga air yang memiliki peralatan tertentu dan bertujuan merubah

(konversi) energi potensial air menjadi energi listrik. Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja

dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan

bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator).

Kapasitas PLTA diseluruh dunia ada sekitar 675.000 MW ,setara dengan 3,6 milyar barrel minyak

atau sama dengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1 milyar orang.

PLTA termasuk jenis pembangkitan hidro. Karena pembangkitan ini menggunakan air untuk

kerjanya.

Saat ini pengetahuan tentang PLTA sangat dibutuhkan oleh para mahasiswa sebagai bekal

ilmu ketika akan bekerja di PLTA, dimana para pekerja dituntut untuk benar – benar paham tentang

segala sesuatu yg ada di PLTA. Diharapkan dengan adanya makalah ini mahasiswa dapat memahami

segala sesuatu tentang PLTA.

1.2 Rumusan masalah

Masalah yang akan kami bahas dalam makalah ini meliputi definisi, gambar, macam – macam

(klasifikasi), prinsip kerja, pemasangan. Hal – hal diluar dari yang disebutkan tadi tidak akan dibahas

dalam makalah ini.

1.3 Tujuan

Makalah ini dibuat dengan tujuan

- Untuk mempermudah mahasiswa dalam memahami tentang PLTA

- Supaya mahasiswa mengerti prinsip kerja PLTA

- Supaya mahasiswa bisa mengoperasikan PLTA

1

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Definisi Potensial Transformer

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam

atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi

energi listrik (dengan bantuan generator).

Kapasitas PLTA diseluruh dunia ada sekitar 675.000 MW ,setara dengan 3,6 milyar barrel minyak

atau sama dengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1 milyar orang.

Pembangkit listrik tenaga air konvensional bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin

setelah itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant .

pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu:

Waduk Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional. Air dialirkan langsung

ke turbin untuk menghasilkan listrik.

Waduk cadangan (lower reservoir). Air yang keluar dari turbin ditampung di lower reservoir

sebelum dibuang disungai.

Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper reservoir sehingga

cadangan air pada Waduk utama tetap stabil.

2.2 Jenis-Jenis PLTA

1. Berdasarkan Tinggi Terjun PLTA

PLTA jenis terusan air (water way)

Adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan

mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengankemiringan (gradient) yang agak kecil.

Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.

2

PLTA jenis DAM /bendungan

Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang disungai, pembuatan bendungan ini

dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan energi

potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik.

PLTA jenis terusan dan DAM (campuran)

Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial

yang diperoleh dari bendungan dan terusan.

2. PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

Banyak dipakai dalam PLTA saluran air/terusan, jenis ini membangkitkan listrik dengan

memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

Mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur yang

dibangun melintang sungai dan membangkitkan listrik sesuai dengan beban.

Disamping itu juga dibangun kolam pengatur di hilir untuk dipakai pada waktu beban puncak

(peaking power plant) dengan suatu waduk yang mempunyai kapasitas besar yang akan mengatur

perubahan air pada waktu beban puncak sehingga energi yang dihasilkan lebih maksimal.

Pusat listrik jenis waduk (reservoir)

Dibuat dengan cara membangun suatu waduk yang melintang sungai, sehingga terbentuk seperti

danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan sebagai cadangan

untuk musim kemarau.

PLTA Jenis Pompa (pumped storage)

adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan ketika musim hujan atau pada

saat pemakaian tenaga listrik berkurang saat tengah malam, pada waktu ini sebgian turbin berfungsi

sebagai pompa untuk memompa air yang di hilir ke hulu, jadui pembangkit ini memanfaatkan kembali

air yang dipakai saat beban puncak dan dipompa ke atas lagi saat beban puncak terlewati.

3

2.3 Komponen – komponen dasar PLTA

1. DAM

Sesuai dengan kondisi alam, pengembangan PLTA dapat dibagi atas 2 jenis yaitu : tipe waduk

dan tipe aliran langsung. Tipe waduk dapat berupa bendungan (reservoir) dan keluaran danau (lake

outlet), sedangkan tipe aliran langsung dapat berupa aliran langsung sungai (run-off river) dan aliran

langsung dengan bendungan pendek (run-off river with low head dam).

Bendungan Scrivener, Canberra Australia, dibangun untuk mengatasi banjir 5000-tahunan.

Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau,

atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah

Pembangkit Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk

membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan. Sedangkan waduk adalah

kolam besar tempat menyimpan air sediaan untuk berbagai kebutuhan. Waduk dapat terjadi secara

alami maupun dibuat manusia. Waduk buatan dibangun dengan cara membuat bendungan yang lalu

dialiri air sampai waduk tersebut penuh.

Bendungan Hoover, sebuah bendungan beton lengkung di Black Canyon di Sungai Colorado. Dam

dapat diklasifikasikan menurut struktur, tujuan atau ketinggian. Berdasarkan struktur dan bahan yang

digunakan, bendungan dapat diklasifikasikan sebagai dam kayu, "embankment dam" atau "masonry

dam", dengan berbagai subtipenya.

Tujuan dibuatnya termasuk menyediakan air untuk irigasi atau penyediaan air di perkotaan,

meningkatkan navigasi, menghasilkan tenaga hidroelektrik, menciptakan tempat rekreasi atau habitat

untuk ikan dan hewan lainnya, pencegahan banjir dan menahan pembuangan dari tempat industri

4

seperti pertambangan atau pabrik. Hanya beberapa dam yang dibangun untuk semua tujuan di atas.

Menurut ketinggian, dam besar lebih tinggi dari 15 meter dan dam utama lebih dari 150 m.

Sedangkan, dam rendah kurang dari 30 m, dam ketinggian-medium antara 30 - 100 m, dan dam tinggi

lebih dari 100 m.

Kadang-kadang ada yang namanya Bendungan Sadel sebenarnya adalah sebuah dike, yaitu tembok

yang dibangun sepanjang sisi danau untuk melindungi tanah di sekelilingnya dari banjir. Ini mirip

dengan tanggul, yaitu tembok yang dibuat sepanjang sisi sungai atau air terjun untuk melindungi

tanah di sekitarnya dari kebanjiran.

Sebuah bendungan Pengukur overflow dam didisain untuk dilewati air. weir adalah sebuah tipe

bendungan pengukur kecil yang digunakan untuk mengukur input air. Bendungan Pengecek check

dam adalah bendungan kecil yang didisain untuk mengurangi dan mengontrol arus soil erosion.

2. SWITCHYARD

Serandang hubung ialah saluran air yang digunakna untuk mengairkan air yang berasal dari

bendungan. Saluran ini terhubung dengan Gedung sentral. Pada saluran ini air memiliki energi kinetic

yang sangat besar, karena dipenaruhi oleh tekanan air yang disebabkan ketinggian bendungan.

Semakin tinggi bendungan dan semakin banyak jumlah air, maka semakin besar pula energi kinetic

yang dihasilkan.

3. GEDUNG SENTRAL

Terdiri atas Turbin dan Generator. Turbin adalah alat yang dapat merubah energi kinetic air menjadi

energi mekanik, sedangkan generator ialah alat yang digunakan untuk merubah energi mekanik

menjadi energi listrik.

3.1 TURBIN

Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik..

Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan

generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi

5

potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls

dan turbin reaksi.

Turbin Impuls

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

kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah

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

adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan

tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan

turbin dirubah menjadi energi kecepatan.

Turbin Pelton

Pelton wheel from Walchensee, Germany hydro power station.

Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar

oleh pancaran air yang 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.

Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu 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 sudu dari gaya-gaya

samping. Untuk turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa

nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil.

Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk

skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.

Turbin Turgo

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 sudu pada sudut 20 o.

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.

Turbin Crossflow

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

6

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

turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 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 memberikan energinya (lebih rendah dibanding

saat masuk) kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang

pada sepasang piringan paralel.

Turbin Reaksi

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan

air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian

turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan

sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah

turbin.

Turbin Francis

Turbin 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

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.

Turbin Kaplan & Propeller

Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller

seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.

3.2 Generator Listrik

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanikal.

Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrikSebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan,

generator menggunakan prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik

atau "influence". Generator Van de Graaff menggunakan satu dari dua mekanisme:

* Penyaluran muatan dari elektroda voltase-tinggi

* Muatan yang dibuat oleh efek triboelectric menggunakan pemisahan dua insulator

7

Generator elektrostatik tidak efisien dan berguna hanya untuk eksperimen saintifik yang

membutuhkan voltase tinggi.

* Generator portabel (pandangan samping)

* Generator portabel (pandangan sudut)

Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-

ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator

elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini, menggunakan cakram tembaga yang berputar antara

kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil.

2.4 Desain PLTA

Rekayasa di bidang PLTA telah berkembang dengan pesat. Ditemukannya turbin-turbin yang

mempunyai efisiensi tinggi, penggunaan pembangkit listrik tenaga pompa, dan tunnel dalam PLTA

banyak mempengaruhi konsep dalam mendesain PLTA. Secara umum ada 5 tahapan sebelum

pembangunan PLTA dapat terwujud. Tahapan tersebut adalah :

- Studi Pendahuluan (Preliminary Study)

- Studi Kelayakan

- Studi Dampak Lingkungan

- Desain Rinci

- Pembangunan, yang dibagi menjadi 3 tahapan lagi yaitu : persiapan konstruksi, pekerjaan utama,

dan memonitor data hidrologi. Persiapan konstruksi meliputi pembuatan akses jalan atau memperbaiki

jalan yang sudah ada dan mempersiapkan sumber tenaga untuk keperluan konstruksi. Mulai dari studi

pendahuluan sampai pembangunan diperlukan waktu yang berkisar antara 7 sampai 15 tahun,

tergantung dari besar atau kecilnya proyek. Untuk dapat membuat desain suatu PLTA diperlukan

survey dan studi tentang berbagai aspek.

Survei dan studi yang diperlukan tersebut adalah :

8

- Survei topografi

- Studi geologi dan fondasi

- Studi meteorologi dan hidrologi

- Penyelidikan material bangunan

- Studi sarana komunikasi

- Studi dampak lingkungan, dan

- Studi tata letak.

2.5 Prinsip Kerja

Energi Potensial ↔ Air pada dam yang memiliki ketinggian

↓

Energi Kinetik ↔ Air yang bergerak melalui reservior

↓

Energi Mekanik ↔ Putaran pada turbin

↓

Energi Listrik ↔ Putaran rotor generator

Sementara prinsip kerja suatu PLTA secara umum adalah menghimpun air dalam waduk atau

bendungan atau kolam tando tahunan yang berfungsi dasar untuk menampung air dan menaikkan

tinggi tekan air (head) yang merupakan potensi air sungai lalu menyalurkannya ke turbin dalam

gedung sentral yang terletak lebih rendah dari waduk. Selanjutnya turbin menyalurkan energi air ke

generator yang akan mengubahnya menjadi energi listrik.

Prinsip dasar pembangkitan energi PLTA adalah pokok hukum hidrodinamika persamaan Bernoulli—

9

yang merupakan turunan dari hukum kekekalan energi dalam fluida—yang secara matematis adalah P

+ ½ V2 + ∫ gh = konstan, yakni P (pressure) adalah tekanan, ∫ (dibaca: rho) merupakan massa jenis

dan V (velocity) adalah kecepatan aliran, dan g (gravity) yakni gaya gravitasi bumi dan h (height)

adalah tinggi zat cair. Dengan kata lain terdapat hubungan antara tekanan, kecepatan aliran dan letak

(tinggi atau rendah) terhadap aliran air. Sehingga semakin tinggi letak air maka semakin besar tekanan

air yang berefek semakin tingginya kecepatan air untuk menggerakkan turbin dan energi listrik yang

dihasilkan pun semakin besar.

Dalam hubungan dengan reservoir air maka h (height) adalah beda ketinggian 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.

Adanya udara bertekanan tinggi yang timbul akibat pengisian saluran pelimpah atau pipa pesat juga

diperhitungkan dengan adanya pipa udara atau pipa gelombang yang diletakkan di ujung saluran

pelimpah sebelum pintu masuk pipa pesat. Udara bertekanan tinggi tersebut dapat merusak turbin bila

tidak diserap oleh pipa gelombang.

Air yang mengalir menuju turbin juga menghasilkan arus balik yang bergelombang tinggi akibat

pengaturan pemasukan air dalam turbin oleh penggerak turbin sehingga terjadi penolakan sebagian

arus air. Arus balik ini dapat memperlambat arus air menuju turbin dan meningkatkan pukulan

tekanan air (over pressure) terhadap dinding saluran pipa pesat. Dalam kasus seperti ini dibutuhkan

tangki gelombang yang berfungsi sebagai penyangga yang menyerap peningkatan guncangan tekanan

dengan cara menampung arus balik tersebut.

Air yang mengalir melalui pipa-pipa selalu mempunyai head dan tinggi kinetik. Pada pintu

pemasukan ke penggerak turbin (turbine runner), tinggi tekan dapat secara utuh diubah menjadi tinggi

kinetik dalam keadaan tekanan jet air keluar dari satu atau lebih mulut pipa pemancar (nozzle) dan

mengenai sudu-sudu roda. Pada kondisi seperti ini pancaran jet bebas akan menjadi tekanan atmosfer.

Pada jenis turbin Francis yang digunakan PLTA Cirata yang termasuk turbin tekan atau turbin reaksi

dan bekerja dengan aliran air bertekanan, penggerak turbin langsung mengubah tenaga kinetik dan

tenaga tekanan menjadi tenaga mekanik secara bersamaan.

Turbin-turbin hidrolik berhubungan erat dengan generator. Poros penggerak turbin berhubungan

langsung dengan generator sehingga tenaga mekanik yang diproduksi dialirkan ke generator yang

memiliki kumparan kawat rotor dan stator yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Stator adalah susunan rangka baja yang dipipihkan sebagai inti magnet dan berbentuk medan magnet

yang merupakan kepala rotor. Dengan berputarnya rotor karena perputaran poros turbin yang

10

dihubungkan dengan poros generator, energi mekanik dari turbin memasuki medan magnet dan

berubah menjadi energi listrik.

Potensi tenaga air di seluruh Indonesia secara teoretis diperkirakan sekitar 75.000 MW yang tersebar

pada 1.315 lokasi. Tenaga air merupakan salah satu potensi sumber energi yang sangat besar, tetapi

pemanfaatannya masih jauh di bawah potensinya. Dari potensi tersebut diperkirakan sebesar 34.000

MW dapat dikembangkan untuk pusat pembangkit tenaga listrik dengan kapasitas cukup besar, yaitu

100 MW ke atas. Tenaga air dibagi dalam tiga kategori yaitu skala besar, mini, dan mikro. Belum ada

ketentuan secara jelas mengenai pembagian skala tersebut. Tampaknya setiap negara mempunyai

ukuran yang berbeda. Namun, secara umum tenaga air (hidro) skala besar mempunyai kapasitas diatas

10 MW, mini berkapasitas 200 kW sampai 10 MW, dan mikro berkapasitas sampai 200 kW.

Pemanfaatan tenaga air skala besar untuk pembangkit tenaga listrik sampai dengan tahun 2000

mencapai 4.208 MW atau hanya sekitar 5,6% dari potensi yang ada. Namun, potensi tenaga air yang

berada di Pulau Jawa telah dikembangkan secara optimal, yaitu telah dikembangkan sekitar 2.389

MW atau 53% dari total potensi yang ada. Sedangkan mini dan mikrohidro, potensinya sekitar 460

MW, dan yang sudah dimanfaatkan sekitar 64 MW yang pada umumnya dimanfaatkan untuk listrik

perdesaan.

Menurut jenis arusnya, sistem tenaga listrik dikenal dengan sistem arus bolak-balik (AC) dan sistem

arus searah (DC). Pada sistem AC, penaikkan dan penurunan tegangan, medan magnet putarnya

mudah dilakukan. Maka berdasarkan kemudahan tersebut, hampir di seluruh dunia menggunakan

sistem tenaga listrik AC, walaupun sistem DC juga mulai dikembangkan dengan

pertimbanganpertimbangan tertentu. Sementara sistem AC tidak dapat disimpan, sehingga dalam

memenuhi permintaan konsumen, pusat listrik harus dioperasikan sesuai dengan permintaan

konsumen yang berubah dari waktu ke waktu.

Sistem tenaga listrik dibangkitkan dalam pusatpusat listrik dan disalurkan ke konsumen melalui

jaringan saluran tenaga listrik. Tenaga listrik dibangkitkan dalam Pusat-pusat Listrik seperti PLTA,

PLTU, PLTG, PLTP, PLTGU dan PLTD, kemudian disalurkan melalui saluran transmisi setelah

terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator penaik tegangan yang ada dipusat listrik.

Saluran tegangan tinggi di Indonesia mem punyai tegangan 150 kV yang disebut sebagai Saluran

Udara Tegangan Tinggi (SUTT) dan tegangan 500 kV yang disebut sebagai Saluran Udara Tegangan

Ekstra Tinggi (SUTET).

Saluran transmisi ada yang berupa saluran udara dan ada pula yang berupa kabel tanah. Karena

saluran udara harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan kabel tanah, maka saluran transamisi

11

kebanyakkan berupa saluran udara. Kerugian saluran transmisi menggunakan kabel udara adalah

adanya gangguan petir., kena pohon dan lainlain. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui saluran

transmisi, maka sampailah tenaga listrik di Gardu Induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui

transformator penurun tegangan menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut tegangan

distribusi primer.

Tegangan distribusi primer yang digunakan pada saat ini adalah tegangan 20 kV. Jaringan setelah

keluar dari GI disebut jaringan distribusi, sedangkan jaringan antara Pusat Listrik dengan GI disebut

jaringan transmisi. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer, maka

kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardugardu distribusi menjadi tegangan

rendah dengan tegangan 380/220 Volt, kemudian disalurkan melalui Jaringan Tegangan Rendah

untuk selanjutnya disalurkan ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) melalui Sambungan Rumah.

Dalam praktek karena luasnya jaringan distribusi, sehingga diperlukan banyak transformator

distribusi, maka Gardu Distribusi seringkali disederhanakan menjadi transformator tiang. Pelanggan

yang mempunyai daya tersambung besar tidak dapat disambung melalui Jaringan Tegangan Rendah,

melainkan disambung langsung pada Jaringan Tegangan Menengah, bahkan ada pula yang disambung

pada jaringan Transmisi Tegangan Tinggi, tergantung besarnya daya tersambung.

Setelah tenaga listrik melalui Jaringan Tegangan Menengah (JTM), Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

dan Sambungan Rumah, maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan KWH meter.

Dari uraian tersebut, dapat dimengerti bahwa besar kecilnya konsumsi tenaga listrik ditentukan

sepenuhnya oleh para pelanggan, yaitu tergantung bagaimana para pelanggan akan menggunakan alat

alat listriknya, yang harus diikuti besarnya suplai tenaga listrik dari Pusat-pusat Listrik. Proses

penyampaian tenag a listrik dari Pusat-pusat Listrik

2.6 Pemanfaatan PLTA

Pemanfaatan PLTA skala besar memerlukan analisis yang rinci tentang berbagai aspek.

Aspek-aspek tersebut akan dibahas secara garis besar di bawah ini. Di bawah ini akan dibahas

tenetang berbagai macam pemanfaatan PLTA dengan mengambil contoh pada PLTA di Sungai

Membrano.

2.7 Pengembangan Industri Padat Energi

Industri pemula yang dapat dikembangkan sebagai pamacu pertumbuhan di DAS

Mamberamo adalah industri yang padat energi. Beberapa jenis industri mineral seperti industri

12

aluminium, besi/baja, tembaga dan nikel memiliki potensi untuk dikembangkan. Industri aluminium

meliputi pemrosesan bauksit menjadi alumina dan pemrosesan alumina menjadi aluminium. Proses

reduksi alumina menjadi aluminium memerlukan energi yang besar yaitu sekitar 80 % dari total

kebutuhan energi di industri aluminium.

Pada industri besi/baja, proses reduksi besi, peleburan dan pencetakan besi/baja memerlukan energi

yang besar. Biasanya listrik digunakan di tungku listrik yang memungkinkan dibuat alloy yang

memerlukan suhu yang tinggi. Sedangkan di industri pengolahan tembaga, energi digunakan untuk

pembuatan konsentrat tembaga dan pengambilan logam tembaga dari konsentrat. Pada 7 industri

nikel, proses pengolahan nikel dapat dibagai menjadi dua proses. Proses hidrometalurgi untuk

pengambilan logam dengan proses pelarutan dengan penambahan bahan kimia. Proses pirometalurgi

untuk pengambilan logam dengan cara pemanasan.

2.8. Aspek Ekonomi

Biaya pembangkitan PLTA relatif rendah bila dibandingkan dengan pembangkit tenaga listrik

lainnya. Secara umum biaya investasi bervariasi antara 2.000 - 3.000 US $/kW. Sedangkan biaya

operasi dan perawatan berkisar antara 3 - 15 US $/kW. Biaya pembangkitan PLTA dapat murah

karena :

§ tidak memerlukan biaya untuk bahan bakar

§ umur teknis PLTA yang panjang bahkan dapat lebih dari 50 tahun

§ keandalan yang tinggi sehingga dapat mengurangi jumlah unit cadangan yang diperlukan, dan

§ pembangunannya dapat dilakukan secara bertahap sesuai dengan kebutuhan pada saat

pembangunan.

Untuk keperluan pengembangan PLTA dan industri sangat memerlukan investor asing. Peran

pemerintah diharapkan untuk membangun infrastruktur sedangkan investor asing untuk pembangunan

industri serta PLTA. Biaya yang diperlukan untuk keperluan tersebut dirangkumkan pada Tabel 3.

Total perkiraan biaya untuk tahap awal antara 12.600 - 26.900 juta dolar Amerika.

2.9 Aspek Gempa

Berdasarkan dara dari Badan Meteorologi dan Geofisika, DAS Mamberamo termasuk ke

13

dalam jalur gempa tektonik dengan intensitas gempa yang tinggi. Hasil analisis menunjukkan

bahwa episentrum pada umumnya dangkal (< st="on">gaya gempa biasanya Utara - Selatan

sesuai dengan arah 8 tumbukan lempeng, sehingga bangunan yang memanjang harus

diusahakan berarah Timur - Barat. Perencanaan bendungan sebaiknya dilengkapi dengan

anlisis runtuh bendungan (dam break analysis) untuk mengantisipasi terhadap keselamatan

penduduk yang bermukim di bagain hilir bendungan.

2.10 Analisis SWOT

Analisis SWOT (strength, weakness, opportunity and threat) terdiri atas faktor internal yang

bias dikontrol dan faktor eksternal atau lingkungan yang mungkin sulit dikontrol. Kedua sisi

dianalisis supaya dapat disusun suatu strategi sehingga tercapai keberhasilan dan mempunyai

daya saing. Dari faktor internal bisa diidentifikasi kekuatan dan kelemahan (strength and

weakness) sedangkan dari faktor eksternal berupa peluang dan ancaman (opportunity and

threat). Berikut ini adalah analisis SWOT bila pembangunan PLTA dan industri padat energi

dibangun di DAS Mamberamo.

· Kekuatan (strength)

- Sumber energi air yang melimpah dengan harga yang relatif murah

- Akses ke bahan baku untuk industri padat energi relatif mudah

· Kelemahan (weakness)

- Sumber daya manusia yang masih kurang, baik dalam kualitas maupun kuantitas

- Sumber dana pemerintah yang terbatas

- Kelemahan terhadap akses teknologi

· Peluang (opportunity)

- Menghadapi era pasar global maka akan lebih menguntungkan dengan pembangunan

14

industri

yang dekat dengan sumber energi dan bahan baku.

- Kebijaksanaan pemerintah untuk memajukan wilayah KTI.

- Adanya kemudahan dan insentif bagi investor yang berminat mengembangkan wilayah KTI

· Ancaman (threat)

- Ketergantungan pada pendanaan bersyarat luar negeri

- Tingkat erosi di sepanjang aliran sungai relatif besar.

2.11 Kelebihan PLTA

PLTA mempunyai kelebihan dibandingkan pembangkit tenaga listrik lainnya. Beberapa

keunggulan PLTA di antaranya :

1. Proses start-up–nya cepat (10 –15 menit)

2. Sistem pengoperasiannya lebih mudah diatur (pengaturan beban dan frekwens imudah)

3. Biayap roduksi listriknya murah karena air diperoleh dengan gratis

4. Ramah lingkungan (tidakmenghasilkan polusi)

5. Reservoir air dapat digunakan untuk banyak keperluan; seperti untuk perikanan, irigasi dan

pengendalian banjir

6. Tidak rawan kerusakan (karena bagian-bagian yang bergeraknya dioperasikan dalam

kondisi dingin)

7. Masa guna melebihi 50 tahun dan dapat diperpanjang lagi melalui renovasi kerena PLTA

15

termasuk jenis energi yang terbarukan.

8. Tingkat efisiensi dapat di atas 90 %.

9. Peran PLTA dalam jaringan listrik disamping untuk substitusi tenaga termal juga dapat

10. Berfungsi sebagai pemikul beban puncak karena dapat cepat mengikuti perubahan beban

tanpa harus mengorbankan efisiensi.

Meskipun PLTA mempunyai banyak kelebihan, apabila pertimbangan hanya didasarkan

aspek pertumbuhan semata maka pemanfaatan PLTA di Irian Jaya pada umumnya dan di

Sungai Mamberamo pada khususnya masih akan memerlukan waktu yang sangat lama.

Namun potensi tersebut dapat segera dimanfaatkan bila ada suatu industri padat energi yang

dikembangkan di daerah tersebut. Hal ini sejalan dengan kebijaksanaan pemerintah untuk

mengembangkan KTI. Keterlibatan pihak swasta untuk investasi dalam industri padat energi

maupun PLTA juga perlu didukung dengan pemberian kemudahan dan insentif.

16

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan.

1 PLTA adalah sebuah bentuk implementasi pemanfaatan energi terbarukan, dimana yang

digunakan sebagai penggerak mulanya adalah Air yang mengalir.

2 Prinsip kerja PLTA

Energi Potensial ↔ Air pada dam yang memiliki ketinggian

↓

Energi Kinetik ↔ Air yang bergerak melalui reservior

↓

Energi Mekanik ↔ Putaran pada turbin

↓

Energi Listrik ↔ Putaran rotor generator

Ptotal generator = g x h x η turbin x η generator

3 Jenis PLTA

1. Berdasarkan Tinggi Terjun PLTA

PLTA jenis terusan air (water way)

PLTA jenis DAM /bendungan

PLTA jenis terusan dan DAM (campuran)

2. PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

Pusat listrik jenis waduk (reservoir)

17

PLTA Jenis Pompa (pumped storage)

4 Komponen – komponen dasar PLTA

1. DAM

Sesuai dengan kondisi alam, pengembangan PLTA dapat dibagi atas 2 jenis yaitu : tipe waduk

dan tipe aliran langsung. Tipe waduk dapat berupa bendungan (reservoir) dan keluaran danau (lake

outlet), sedangkan tipe aliran langsung dapat berupa aliran langsung sungai (run-off river) dan aliran

langsung dengan bendungan pendek (run-off river with low head dam).

2. SWITCHYARD

3. GEDUNG SENTRAL

Terdiri atas Turbin dan Generator. Turbin adalah alat yang dapat merubah energi kinetic air menjadi

energi mekanik, sedangkan generator ialah alat yang digunakan untuk merubah energi mekanik

menjadi energi listrik.

3.1 TURBIN

a) Turbin Impuls

Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah

sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke

sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.

Turbin Pelton

Pelton wheel from Walchensee, Germany hydro power station.

Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar

oleh pancaran air yang 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.

Turbin Turgo

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 sudu pada

sudut 20 o. 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.

18

Turbin Crossflow

Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head

antara 1 s/d 200 m.Turbin crossflow menggunakan nozle persegi panjang yang lebarnya sesuai

dengan lebar runner.

b) Turbin Reaksi

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan

air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian

turbin yang berputar) dapat berputar

Turbin Francis

Turbin 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 pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial.

Turbin Kaplan & Propeller

Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari

propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.

5 Proses Produksi PLTA

DAM

INTAKE GATE

PENSTOCK&SURGE

TANK

INLET VALVE

BY PASS VALVE

GUIDE VANE

FIX BLADE

RUNNER (TURBIN AIR)

SERVO MOTOR

GOVERNOR

COOLING SYSTEM

LUBRICATION

SHAFT

GENERATOR

GENERATOR COOLING SYSTEM

CONTROL SYSTEM

SWITCH YARD

6 SWITCH YARD

POWER TRAFO

CB

DS

ES

PT

BAND TRAP

LIGHT ARRESTER

BUSBAR

ISOLATOR

STEEL STRUCTURE

19

CT GROUNDING

20