Pembangkit Listrik Tenaga Air

Tenaga air merupakan sumber daya terpenting setelah tenaga uap / panas.  Hampir 30% dari seluruh kebutuhan tenaga di dunia dipenuhi oleh pusat-pusat listrik tenaga air.  Berdasarkan perkiraan kasar, jumlah seluruh potensi air di seluruh dunia jika dimanfaatkan seluruhnya adalah sebesar 500 GW.

Tenaga air mempunyai beberapa keuntungan yang tidak dapat dipisahkan yang membuatnya makin menarik, seperti berikut :

i)        Bahan bakar untuk PLTU adalah batu bara.  Berdasarkan pengertian yang sama, kita dapat mengatakan bahwa bahan bakar untuk PLTA adalah air.  Pada suatu jurnal teknis yang terkenal mengenai tenaga air (La Houlla Blanche) menamakannya dengan tepat sebagai “Batu bara putih”.  Keunggulan batu bara putih ini adalah tidak habis terpakai sama sekali  ataupun berubah menjadi sesuatu yang lain.

ii)      Biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat rendah jika dibandingkan dengan PLTU atau PLTN.  Pada PLTU di samping pengeluaran biaya untuk batu bara, perlu diperhitungkan pula biaya transportasi bahan bakar tersebut.

iii)    PLTA cukup sederhana untuk dimengerti dan cukup mudah untuk dioperasikan. Ketangguhan sistemnya dapat lebih diandalkan dibandingkan dengan sumber daya lainnya.

iv)    Turbin-turbin pada PLTA bisa dioperasikan ataupun dihentikan pengoperasiannya setiap saat.  Hal ini tidak dimungkinkan pada PLTU maupun PLTN.

v)      Peralatan PLTA yang mutakhir, umumnya memiliki peluang yang besar untuk bisa dioperasikan selama lebih dari 50 tahun.  Hal ini cukup bersaing jika dibandingkan dengan umur efektif dari PLTN yang sekitar 30 tahun.

vi)    Mengingat kemudahannya dalam memikul beban ataupun melepaskannya kembali, PLTA juga bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit cadangan yang bisa diandalkan pada sistem kelistrikan terpadu (interkoneksi) antara PLTU,PLTA dan PLTN.

vii)  Dengan teknik perencanaan yang mutakhir, pembangkit listrik dapat menghasilkan tenaga dengan efisiensi yang sangat tinggi meskipun fluktuasi beban cukup besar.

viii)            Perkembangan mutakhir yang telah dicapai pada pengembangan turbin air, telah dimungkinkan untuk memanfaatkan jenis turbin air yang sesuai dengan keadaan setempat.

ix)    Pengembangan PLTA  dengan memanfaatkan air sungai dapat menimbulkan juga manfaat lain seperti misalnya pariwisata, perikanan dan lain lain.  Sedangkan jika diperlukan waduk untuk keperluan pembangkitan, dapat dimanfaatkan pula misalnya sebagai irigasi dan pengendali banjir.

Adapun kelemahan PLTA diantaranya yang paling menonjol antara lain :

i)        Hampir semua PLTA merupakan proyek padat modal. Seperti layaknya proyek padat modal yang lain, laju pengembalian modal proyek PLTA adalah rendah.

ii)      Masa persiapan  suatu proyek PLTA pada umumnya memakan waktu yang cukup lama. Semenjak proyek berupa gagasan awal sampai saat pengoperasiannya, seringkali memakan waktu sekitar sepuluh sampai lima belas tahun. Untuk suatu PLTU masa persiapan pada umumnya lebih singkat.

iii)    PLTA sangat tergantung pada aliran sungai secara alamiah. Sedangkan aliran sungai tersebut sangat bervariasi, sehingga pada umumnya tenaga andalan atau tenaga mantap akan sangat lebih kecil jika dibandingkan dengan kapasitas totalnya.  Hal ini berarti bahwa potensi yang ada tidak akan termanfaatkan sepenuhnya, andai kata direncanakan faktor kapasitas yang tinggi untuk suatu PLTA.  Sebaliknya jika PLTA dirancang dengan faktor kapasitas yang rendah, akan mengakibatkan sebagian peralatan hanya termanfaatkan selama beberapa waktu saja dalam satu tahun, sehingga modal yang sangat berharga yang telah ditanam akan menjadi modal mati.

Pada dasarnya dapat dikemukakan adanya tiga faktor utama dalam penentuan pemakaian suatu sumber tenaga air bagi pembangkitan tenaga listrik, yaitu:

a.       Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau salju.

b.      Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi daerah tersebut, dan

c.       Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan transmisi

Sebagaimana diketahui dalam ilmu Fisika, setiap benda yang berada di atas permukaan bumi mempunyai energi potensial, dengan persamaan sebagai berikut :

E  =  m . g . h

di mana :         E = Energi potensial

m = massa

g  = percepatan gravitasi

h  = tinggi relatif terhadap permukaan bumi.

Dari rumus di atas dapat ditulis :

dE  =  d(m . g . h)

bilamana dE merupakan energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dm yang melalui jarak h.

Bilamana didefinisikan Q sebagai debit air menurut rumus berikut :

dengan Q  = debit air

            dm = elemen massa air

maka dapat ditulis :

= g.Q.h

Dengan memperhitungkan efisiensi sistem dapat ditulis:

P  =  h . g . Q . h

Di mana                 P  =  daya

h = efisiensi sistem

g  = percepatan gravitasi

h = tinggi terjun.

Untuk keperluan estimasi pertama secara kasar, dipergunakan rumus sederhana berikut:

P  = f .  Q . h

Dengan P  =  daya dalam kW

Q = debit air dalam m³/detik

h  = tinggi terjun dalam m

f  =  suatu faktor antara 0,7 dan 0,8

Di antara data primer yang diperlukan untuk suatu survey dapat disebut :

-        Jumlah energi yang secara teoritis dapat diperoleh setahun dalam kondisi-kondisi tertentu di musim hujan dan musim kering.

-        Jumlah daya pada pusat listrik yang akan dipasang, dengan memperhatikan apakah pusat listrik itu akan dipakai untuk beban dasar atau beban puncak