Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Pembangkit Listrik Tenaga Angin atau sering juga disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) adalah salah satu pembangkit listrik energi terbarukan yang ramah lingkungan dan memiliki efisiensi kerja yang baik jika dibandingkan dengan pembangkit listrik energi terbarukan lainnya. Prinsip kerja PLTB adalah dengan memanfaatkan energi kinetik angin yang masuk ke dalam area efektif turbin untuk memutar baling-baling/kincir angin, kemudian energi putar ini diteruskan ke generator untuk membangkitkan energi listrik.

Berdasarkan data dari GWEC, jumlah PLTB yang ada di dunia saat ini adalah sebesar 157.900 MWatt (sampai dengan akhir tahun 2009), dan pembangkit jenis ini setiap tahunnya mengalami peningkatan dalam pembangunannya sebesar 20-30%. Teknologi PLTB saat ini dapat mengubah energi gerak angin menjadi energi listrik dengan efisiensi rata-rata sebesar 40%. Efisiensi 40% ini disebabkan karena akan selalu ada energi kinetik yang tersisa pada angin karena angin yang keluar dari turbin tidak mungkin mempunyai kecepatan sama dengan nol. Gambar 1 merupakan laju pertumbuhan dan daya elektrik total PLTB di dunia yang ada sampai saat ini.

Gambar 1 Laju Pertumbuhan PLTB di Dunia

1. Energi Angin

1.1 Energi Kinetik Angin Sebagai Fungsi dari Kecepatan Angin

Energi kinetik angin yang dapat masuk ke dalam area efektif turbin angin dapat dihitung berdasarkan persamaan 1.1 berikut :

                                                                    (1.1)

dimana pada persamaan tersebut dapat kita lihat bahwa energi angin (P ; Watt) bergantung terhadap faktor-faktor seperti aliran massa angin (m ; kg/s), kecepatan angin (v ; m/s), densitas udara (ρ ; kg/m3),  luas permukaan area efektif turbin (A ; m3 ). Di akhir persamaan, secara jelas dapat disimpulkan bahwa energi angin akan meningkat 8 kali lipat apabila kecepatan angin meningkat 2 kali lipatnya, atau dengan kata lain apabila kecepatan angin yang masuk ke dalam daerah efektif turbin memiliki perbedaan sebesar 10% maka energi kinetik angin akan meningkat sebesar 30%. Apabila kecepatan kerja PLTB adalah Vrated, maka daya keluaran PLTB dapat diperoleh dari persamaan 1.1 dengan menuliskan kembali ke persamaan sebagai berikut.

                        (1.2)

             (1.3)

Gambar 2 merupakan kurva intensitas energi kinetik angin berdasarkan fungsi dari kecepatan angin.

Gambar 2 Intensitas Energi Angin

1.2 Kecepatan Angin Berdasarkan Fungsi dari Ketinggiannya dari Permukaan Tanah

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa kecepatan angin sangat dipengaruhi oleh ketinggiannya dari permukaan tanah. Semakin mendekati permukaan tanah, kecepatan angin semakin rendah karena adanya gaya gesek antara permukaan tanah dan angin. Untuk alasan ini, PLTB biasanya dibangun dengan menggunakan tower yang tinggi atau dipasang diatas bangunan. Berikut adalah rumus bagaimana cara mengukur kecepatan angin berdasarkan ketinggiannya dan jenis permukaan tanah sekitarnya.

Tabel 1 menunjukan besarnya nilai n sebagai faktor perbedaan jenis permukaan tanah yang mempengaruhi kecepatan angin.

Tabel 1 Nilai n berdasarkan jenis permukaan tanah

Gambar 3 menunjukan hasil perhitungan kecepatan angin berdasarkan ketinggian, dengan garis putus-putus menggunakan asumsi n = 7, sedangkan garis lurus dengan asumsi n =5.

 Gambar 3 Kecepatan angin berdasarkan ketinggiannya dari permukaan tanah

2. Jenis-jenis Angin

Angin timbul akibat sirkulasi di atmosfer yang dipengaruhi oleh aktivitas matahari dalam menyinari bumi yang berotasi. Dengan demikian, daerah khatulistiwa akan menerima energi radiasi matahari lebih banyak daripada di daerah kutub, atau dengan kata lain, udara di daerah khatulistiwa akan lebih tinggi dibandingkan dengan udara di daerah kutub. Perbedaan berat jenis dan tekanan udara inilah yang akan menimbulkan adanya pergerakan udara. Pergerakan udara inilah yang didefinisikan sebagai angin. Gambar 4 merupakan pola sirkulasi pergerakan udara akibar aktivitas matahari dalam menyinari bumi yang berotasi.

 

Gambar 4 Pola sirkulasi udara akibat rotasi bumi

(Sumber : Blog Konversi ITB, Energi Angin dan Potensinya)

Berdasarkan prinsip dari terjadinya, angin dapat dibedakan sebagai berikut :

2.1 Angin Laut dan Angin Darat

Angin laut adalah angin yang timbul akibat adanya perbedaan suhu antara daratan dan lautan. Seperti yang kita ketahui bahwa sifat air dalam melepaskan panas dari radiasi sinar matahari lebih lambat daripada daratan, sehingga suhu di laut pada malam hari akan lebih tinggi dibandingkan dengan suhu di daratan. Semakin tinggi suhu, tekanan udara akan semakin rendah. Akibat adanya perbedaan suhu ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan udara di atas daratan dan lautan. Hal inilah yang menyebabkan angin akan bertiup dari arah darat ke arah laut. Sebaliknya, pada siang hari dari pukul 09.00 sampai dengan pukul 16.00 angin akan berhembus dari laut ke darat akibat sifat air yang lebih lambat menyerap panas matahari.

2.2 Angin Lembah

Angin lembah adalah angin yang bertiup dari arah lembah ke arah puncak gunung yang biasa terjadi pada siang hari. Prinsip terjadinya hampir sama dengan terjadinya angin darat dan angin laut yaitu akibat adanya perbedaan suhu antara lembah dan puncak gunung.

2.3 Angin Musim 

Angin musim dibedakan menjadi 2, yaitu angin musim barat dan angin musim timur. Angin Musim Barat/Angin Muson Barat adalah angin yang mengalir dari Benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas). Apabila angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra, maka angin ini akan mengandung curah hujan yang tinggi. Angin Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi pada bulan Desember, januari dan Februari, dan maksimal pada bulan Januari dengan kecepatan minimum 3 m/s.

Angin Musim Timur/Angin Muson Timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (musim panas). Angin ini menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau, karena  angin melewati celah- celah sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Musim kemarau di Indonesia terjadi pada bulan Juni, Juli dan Agustus, dan maksimal pada bulan Juli.

2.4 Angin Permukaan

Kecepatan dan arah angin ini dipengaruhi oleh perbedaan yang diakibatkan oleh material permukaan Bumi dan ketinggiannya. Secara umum, suatu tempat dengan perbedaan tekanan udara yang tinggi akan memiliki potensi angin yang kuat. Ketinggian mengakibatkan pusat tekanan menjadi lebih intensif.

Selain perbedaan tekanan udara, material permukaan bumi juga mempengaruhi kuat lemahnya kekuatan angin karena adanya gaya gesek antara angin dan material permukaan bumi ini. Disamping itu, material permukaan bumi juga mempengaruhi kemampuannya dalam menyerap dan melepaskan panas yang diterima dari sinar matahari. Sebagai contoh, belahan Bumi utara didominasi oleh daratan, sedangkan selatan sebaliknya lebih di dominasi oleh lautan. Hal ini saja sudah mengakibatkan angin di 

Sekilas Mengenai Konverter DC-DC

Power supply atau dalam Bahasa Indonesia lebih dikenal dengan istrilah catu daya berfungsi untuk menkonversikan satu bentuk sumber listrik ke beberapa beberapa bentuk tegangan dan arus yang dibutuhkan oleh satu atau lebih beban listrik. Sistem catu-daya modern saat ini bekerja dalam mode pensaklaran, switching, dan mempunyai efisiensi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem catu-daya linier. Salah satu komponen utama dari sistem catu daya mode pensaklaran adalah konverter DC-DC yang akan penulis bahas pada artikel berikut ini.

Gambar 1 Catu Daya Linier Sederhana

Secara umum, konverter DC-DC berfungsi untuk mengkonversikan daya listrik searah (DC) ke bentuk daya listrik DC lainnya yang terkontrol arus, atau tegangan, atau dua-duanya. Ada lima rangkaian dasar dari konverter DC-DC non-isolasi, yaitu buck, boost, buck-boost, cuk, dan sepic. 

Pada artikel ini akan dibahas paparan dasar mengenai kelima topologi rangkaian konverter DC-DC ini. Ada banyak perkembangan pesat topologi baru konverter DC-DC dan juga di bidang teknologi saklar semikonduktor, teknik untuk mengurangi rugi-rugi penyaklaran, penentuan tapis, dan rangkaian kendalinya.

DASAR TEORI

Konverter DC-DC berlaku seperti halnya trafo/transformer yang mengubah tegangan AC tertentu ke tegangan AC yang lebih tinggi atau lebih rendah. Tidak ada peningkatan ataupun pengurangan daya masukan selama pengkonversian bentuk energi listriknya, sehingga secara ideal persamaan dayanya dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

Konverter DC-DC dapat dibagi menjadi 2 kategori besar, yaitu yang terisolasi dan yang tak terisolasi. Kata ’isolasi’ disini secara sederhana bermakna adanya penggunaan trafo (isolasi galvanis) antara tegangan masukan dan tegangan keluaran konverter DC-DC. Beberapa sumber menyebutkan bahwa konverter DC-DC yang tak terisolasi dengan istilah direct converter, dan konverter yang terisolasi dengan istilah indirect converter.

TOPOLOGI PENURUN TEGANGAN (BUCK CONVERTER)

Konverter jenis buck merupakan konverter penurun tegangan yang mengkonversikan tegangan masukan DC menjadi tegangan DC lainnya yang lebih rendah. Seperti terlihat pada gambar 2, rangkaian ini terdiri terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET), satu saklar pasif (diode), kapasitor dan induktor sebagai tapis keluarannya.

Gambar 2 Rangkaian konverter DC-DC tipe buck

Untuk tegangan kerja yang rendah, saklar pasif (dioda) sering diganti dengan saklar aktif (MOSFET) sehingga susut daya pada saklar bisa dikurangi. Apabila menggunakan 2 saklar aktif, kedua saklar ini akan bekerja secara bergantian, dan hanya ada satu saklar yang menutup setiap saat. Nilai rata-rata tegangan keluaran konverter sebanding dengan rasio antara waktu penutupan saklar (saklar konduksi/ON) terhadap periode penyaklarannya. Biasanya nilai faktor daya ini tidak lebih kecil dari 0.2, karena jika dioperasikan pada rasio tegangan yang lebih tinggi, saklar akan bekerja dibawah keandalannya dan menyebabkan efisiensi konverter turun. Untuk rasio (Vd/Ed) yang sangat tinggi, biasanya digunakan konverter DC-DC yang terisolasi atau topologi yang dilengkapi dengan trafo.

Tegangan rata-rata buck converter

Persamaan tegangan buck converter

Analisis riak arus keluaran diperlukan untuk bisa mendesain tapis atau filter keluaran konverter DC-DC.Dari persamaan di bawah ini, terlihat bahwa untuk mendapatkan riak arus keluran konverter buck yang kecil, diperlukan tapis induktor (L) yang nilainya akan semakin kecil dengan meningkatkan frekuensi penyaklaran. Riak arus keluaran konverter DC-DC akan bernilai maksimum apabila konverter bekerja pada duty cycle (d) = 0,5.

Analisis riak arus buck 

Gambar dibawah ini adalah kondisi arus yang mengalir di tapis induktor pada saat konverter DC-DC bekerja pada kondisi kritis. Yang dimaksud dengan kondisi kritis disini adalah kondisi dimana arus di induktor mengalir ke beban sampai tepat bernilai nol pada saat saklar OFF, atau induktor bekerja sebagai sumber arus. Dari gambar terlihat bahwa arus yang mengalir di induktor sebanding dengan nilai  dari riak arus keluaran. Pada kondisi ini, dari gambar terlihat bahwa nilai riak arus keluran rata-rata sebanding dengan 1/2 riak arus puncak ke puncak yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Penyaklaran pada kondisi kritis

Bentuk gelombang kondisi diskontinu

TOPOLOGI PENAIK TEGANGAN (BOOST CONVERTER) 

Konverter boost berfungsi untuk menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dibanding tegangan masukannya, atau biasa disebut dengan konverter penaik tegangan. Konverter ini banyak dimanfaatkan untuk aplikasi pembangkit listrik tenaga surya dan turbin angin.

Skema konverter jenis ini dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4, dimana komponen utamanya terdiri atas MOSFET, dioda, induktor, dan kapasitor. Jika saklar MOSFET pada kondisi tertutup, arus akan mengalir ke induktor sehingga menyebabkan energi yang tersimpan di induktor naik. Saat saklar MOSFET terbuka, arus induktor ini akan mengalir menuju beban melewati dioda sehingga energi yang tersimpan di induktor akan turun. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan konverter sebanding dengan rasio antara periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar. Keunggulan dari konverter boost adalah mampu menghasilkan arus masukan yang kontiniu.

Gambar 3 Rangkaian konverter DC-DC tipe boost

Karena arus masukan konverter dapat dijaga kontinu, pada saat konverter ini diserikan dengan penyearah dioda, konverter ini tidak menimbulkan harmonisa pada arus sumber penyearah dioda. Atau dengan kata lain, arus sumber mempunyai bentuk gelombang mendekati sinusoidal dengan faktor daya sama dengan satu.

Gambar 4 Rangkaian konverter DC-DC tipe boost + penyearah dioda (faktor daya satu)

Persamaan umum boost

Persamaan riak arus boost

Efek Parasitik Komponen

TOPOLOGI PENURUN-PENAIK TEGANGAN (BUCK-BOOST CONVERTER)

Konverter buck-boost dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih rendah atau lebih tinggi daripada sumbernya. Skema konverter ini dapat dilihat pada gambar 4. Rangkaian kontrol daya penyaklaran akan memberikan sinyal kepada MOSFET. Jika MOSFET OFF maka arus akan mengalir ke induktor, energi yang tersimpan di induktor akan naik. Saat saklar MOSFET ON energi di induktor akan turun dan arus mengalir menuju beban. Dengan cara seperti ini, nilai rata-rata tegangan keluaran akan sesuai dengan rasio antara waktu pembukaan dan waktu penutupan saklar. Hal inilah yang membuat topologi ini bisa menghasilkan nilai rata-rata tegangan keluaran/bebn bisa lebih tinggi maupun lebih rendah daripada tegangan sumbernya.

Gambar 5 Rangkaian konverter DC-DC tipe buck-boost

Persamaan umum dan persamaan riak arus keluaran buck boost

Masalah utama dari konverter buck-boost adalah membutuhkan tapis induktor dan kapasitor yang besar di kedua sisi masukan dan keluaran konverter, karena konverter dengan topologi seperti ini menghasilkan riak arus yang sangat tinggi. Adapun yang perlu diperhatikan juga disini adalah tegangan keluaran konverter buck-boost bernilai negatif atau berkebalikan dengan sumber tegangan masukan.

TOPOLOGI CUK

Seperti halnya tipe buck-boost, konverter DC-DC topologi ini juga dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih kecil ataupun lebih besar daripada sumber tegangan. Dengan tambahan induktor dan kapasitor pada sisi masukan, membuat topologi ini menghasilkan riak arus yang lebih kecil daripada topologi buck-boost.

Gambar 6 Konverter DC-DC tipe cuk 

TOPOLOGI SEPIC

Konverter topologi ini adalah perbaikan dari topologi konverter DC-DC tipe cuk. Konverter topologi ini memungkinkan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang berpolaritas sama dengan sumber tegangan masukan.

Gambar 7 Konverter DC-DC tipe SEPIC

Sistem Subak Sebagai Sistem Irigasi Masa Depan

SISTEM subak merupakan suatu warisan budaya Bali yang berupa suatu sistem irigasi yang mengatur pembagian pengelolaan airnya yang berdasarkan pada pola-pikir harmoni dan kebersamaan yang berlandaskan pada aturan-aturan formal dan nilai-nilai agama.

Pengelolaan sistem irigasi konvensional cenderung hanya berdasarkan pada konsep-konsep efisiensi berdasarkan aturan-aturan formal, dengan pola pikir ekonomik.

Sementara itu, konsep-konsep efektivitas, nilai-nilai religi, dan pengelolaan sistem irigasi yang berlandaskan harmoni dan kebersamaan, ditata secara baik dan fleksibel pada sistem subak di Bali ini. [1]

Latar belakang didirikannya organisasi ini beberapa ribu tahun yang lalu karena lingkungan topografi dan kondisi sungai-sungai di Bali yang curam. Hal ini menyebabkan sumber air pada suatu komplek persawahan petani umumnya cukup jauh dan terbatas.

Untuk dapat menyalurkan air ke sebuah kompleks persawahan, mereka harus membuat terowongan menembus bukit cadas. Kondisi inilah yang menyebabkan para petani Bali menghimpun diri dan membentuk organisasi Subak.

Subak dipimpin oleh seorang Kelian Subak atau Pekaseh yang mengoordinasi pengelolaan air berdasarkan tata tertib (Bahasa Bali: awig-awig) yang disusun secara egaliter.

Saat irigasi berjalan baik, mereka menikmati kecukupan air bersama-sama. Sebaliknya, pada saat air irigasi sangat kecil, mereka akan mendapat air yang terbatas secara bersama-sama.

Jadwal tanam dilaksanakan secara ketat. Waktu tanam ditetapkan dalam sebuah kurun tertentu. Umumnya, ditetapkan dalam rentang waktu dua minggu. Petani yang melanggar akan dikenakan sanksi.

Untuk memperoleh penggunaan air yang optimal dan merata, air yang berlebihan dapat dibuang melalui saluran drainasi yang tersedia pada setiap komplek sawah milik petani.

Sementara itu, untuk mengatasi masalah kekurangan air yang tidak terduga, mereka melakukannya dengan cara-cara seperti:

1. Saling pinjam meminjam air irigasi antar anggota subak dalam satu subak, atau antar subak yang sistemnya terkait.
2. Melakukan sistem pelampias, yakni kebijakan untuk memberikan tambahan air untuk lahan sawah yang berada lebih di hilir. Jumlah tambahan air ditentukan dengan kesepakatan bersama.
3. Melakukan sistem pengurangan porsi air yang harus diberikan pada suatu komplek sawah milik petani tertentu, bila sawah tersebut telah mendapatkan tirisan air dari suatu kawasan tertentu di sekitarnya.
4. Jika debit air irigasi sedang kecil, petani anggota subak tidak dibolehkan ke sawah pada malam hari, pengaturan air diserahkan kepada pengurus Subak.

Kelemahan paling menonjol dari sistem irigasi tradisional adalah ketidakmampuannya untuk membendung pengaruh luar yang menggerogoti artefaknya, yang terwujud dalam bentuk alih fungsi lahan, sehingga eksistensi sistem irigasi tradisional termasuk didalamnya sistem subak di Bali menjadi terseok-seok.

Beberapa tahun yang lalu, revolusi hijau telah menyebabkan perubahan pada sistem irigasi tradisional, dengan adanya varietas padi yang baru dan metode yang baru, para petani harus menanam padi sesering mungkin, dengan mengabaikan kebutuhan petani lainnya. Metode yang baru pada revolusi hijau ini pada awalnya menghasilkan hasil panen yang melimpah, tetapi kemudian diikuti dengan kendala-kendala seperti kekurangan air, hama dan polusi akibat pestisida baik di tanah maupun di air.

Sistem Subak memiliki karakteristik unik apabila dibandingkan dengan sistem tradisional lainnya, yaitu selalu memiliki pura yang dinamakan Pura Uluncarik atau Pura Bedugul yang khusus dibangun oleh para petani untuk memuja Tuhan. Keberadaan pura-pura ini sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasih para petani yang ditujukan untuk memuja Dewi Sri sebagai manifestasi Tuhan YME sebagai dewi kemakmuran dan kesuburan.

Dengan selalu mengutamakan pola-pikir harmoni dan kebersamaan yang berlandaskan pada aturan-aturan formal dan nilai-nilai agama diharapkan sistem irigasi tradisional subak ini dapat membendung pengaruh luar untuk menjaga eksistensinya di masa yang akan datang.

Permasalahan Masa Kini Sistem Subak : Pengaruh Faktor Ekonomi

Penelitian yang dilakukan Sigit Supadmo Arif, dkk. terhadap sistem subak di Bali menunjukkan bahwa faktor ekonomi sangat mempengaruhi perubahan-perubahan yang terjadi pada lembaga tersebut. [2,3]

Oleh karenanya, antisipasi yang harus dilakukan untuk mampu melestarikan sistem subak di Bali adalah dengan melakukan pendekatan-pendekatan ekonomi.

Misalnya, pertama, memperkuat lembaga ekonomi seperti koperasi tani, lembaga perkreditan subak, dan lain-lain yang ada pada sistem subak. Langkah kedua adalah dengan meringankan beban ekonomi anggota subak. Langkah ketiga adalah dengan berusaha meningkatkan semangat kerja para pekaseh untuk mengurus pengelolaan sistem irigasi. Hal ini dapat dilakukan dengan memberikan honorarium bagi para pekaseh.

Dalam kaitan dengan permasalahan ekonomi ini, tentu saja kemauan politik dan uluran tangan dari pihak Pemprop Bali sangat penting dalam menjaga keberlangsungan sistem subak di Bali. Sejarah subak di Bali pada masa kerajaan terdahulu terlihat jelas peranan raja-raja sangat berpengaruh dalam perkembangan dan keberlangsungan subak untuk meningkatkan kesejahteraan rakyatnya.

KESIMPULAN

Subak sebagai lembaga yang berwatak sosio-kultural memiliki kekuatan dan kearifan, yakni fleksibel dan mampu menyerap teknologi pertanian maupun menyerap kebudayaan yang berkembang pada masyarakat sekitarnya. Dengan demikian, setiap kegiatan dalam subak selalu mencerminkan keseimbangan hubungan yang harmonis dan serasi sesama manusia, manusia dengan lingkungan dan manusia dengan Tuhan Yang Maha Esa yaitu Tri Hita Karana.

Bali mempunyai potensi besar dalam bidang pertanian, hal itu dilihat dari posisi geografis dengan empat danau besar yang mampu memberikan pembagian air secara merata. Tiga buah danau yang meliputi Danau Beratan, Buyan, dan Tamblingan berfungsi sebagai sumber air bagi Bali tengah, barat, dan selatan. Sementara Danau Batur di Bangli sebagai sumber air di Bali timur.

Perkembangan teknologi yang sangat pesat menyebabkan sistem pertanian di Bali berubah dari sistem tradisional ke sistem pertanian konvensional, sekaligus tanah yang tadinya subur berubah menjadi tidak subur karena banyak keanekaragaman hayati hilang. Tanaman jeruk yang tadinya menjadi tumpuan hidup masyarakat tidak lagi bisa berkembang, dan mangga yang tadinya manis berubah menjadi masam. Oleh sebab itu, pengembangan pertanian organik yang dirintis Pemerintah Provinsi Bali akan mampu mendukung upaya mengembalikan kesuburan tanah, sekaligus pelestarian alam dan seni budaya, terutama yang terkandung dalam subak

Cara Memanfaatkan Air Sebagai Sumber Pembangkit Listrik

Indonesia memiliki banyak sekali keindahan gunung-gunung dan laut yang tersebar di seluruh wilayah Indonesia. Pembangkit listrik ramah lingkungan yang seharusnya teknologinya bisa kita kuasai sebagai pembangkit listrik masa depan di Indonesia adalah pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Indonesia memiliki banyak sekali potensi aliran energi air yang bisa dimanfaatkan untuk dijadikan sumber energi listrik baru. Biasanya sumber energi air ini terdapat di daerah pegunungan atau tempat tinggi lainnya.

Cara paling mudah untuk mendapatkan energi listrik dari aliran air adalah dengan menggunakan baling-baling. Kecepatan aliran air dari tempat yang tinggi dimanfaatkan sedemikian rupa sehingga bisa menggerakan baling-baling air tersebut untuk mengubah energi aliran menjadi energi gerak untuk menggerakan generator dan menghasilkan listrik. Pada artikel kali ini, akan coba dipaparkan tentang jenis-jenis pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang umum digunakan hingga saat ini. Semoga artikel ini dapat memberikan inspirasi untuk mengembangkan segala potensi tenaga air yang ada di Indonesia. Selamat menikmati!

Gambar 1 Prinsip Kerja Turbin Air

JENIS-JENIS PLTA

a.    PLTA jenis terusan aliran sungai (run-of-river)

PLTA jenis ini memanfaatkan aliran sungai secara alami untuk menghasilkan energi listrik. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, air di hilir sungai dimanfaatkan sedemikian rupa tanpa mengganggu aliran sungai ke hulu. Energi listrik yang dihasilkan sebanding dengan jumlah volume air perdetik yang mengalir. Sehingga saat sungai kering tidak ada air, generator tidak bisa menghasilkan energi listrik. Namun keuntungan dari PLTA tipe ini adalah biaya konstruksinya yang murah dan pembangunannya yang sederhana. PLTA tipe ini cocok dibangun pada sungai-sungai besar di Indonesia yang lokasinya masih terisolasi dan bertujuan untuk mendapatkan sumber energi listrik yang ramah lingkungan dengan segera.

Gambar 2 PLTA terusan aliran sungai (run-on-river)

b.    PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

PLTA jenis ini menggunakan bendungan yang melintang disungai, yang bertujuan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik. PLTA jenis ini memiliki efisiensi yang lebih baik daripada PLTA tipe terusan aliran sungai.

Dengan menggunakan cara seperti ini, kita juga dapat mengatur aliran sungai per hari ataupun per minggu untuk membangkitkan listrik sesuai dengan kebutuhan beban. Karena bisa mengatur aliran sungai, PLTA jenis ini bisa digunakan sewaktu-waktu untuk memenuhi kebutuhan sumber energi pada saat beban puncak.

Gambar 3 PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

c.    PLTA dengan menggunakan waduk (reservoir)

PLTA tipe ini mirip dengan prinsip PLTA yang menggunakan kolam pengatur. Cuma disini dibuatkan sebuah waduk yang dapat menampung air dalam jumlah besar, sehingga kapasitas pembangkitan energi listrik PLTA juga menjadi lebih besar lagi. Waduk ini biasanya berbentuk hampir seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan sebagai cadangan untuk musim kemarau. PLTA jenis banyak terdapat di negara-negara yang memiliki curah hujan sedikit, hanya 2-3 bulan saja, atau negara 4 musim.

Sayangnya pembuatan PLTA yang menggunakan bendungan ini selain menghabiskan tanah dan modal yang besar. terkadang bisa menyebabkan perubahan atau kerusakan lingkungan yang fatal.

Gambar 4 PLTA yang menggunakan bendungan

d.       PLTA jenis pompa – generator (pomped storage)

PLTA jenis ini membutuhkan dua buah kolam pengatur. Saat kebutuhan listrik meningkat, air akan dialirkan dari kolam pengendali atas dan ditampung di kolam pengendali yang bawah. Energi potensial aliran air inilah yang dimanfaatkan menjadi energi listrik. Sedangkan saat beban minimal, listrik yang dihasilkan pembangkit listrik lain digunakan untuk memompa balik air ke kolam penampung diatas untuk digunakan kembali saat dibutuhkan.

Di Indonesia pembangkit ini cocok dikembangkan karena pada saat malam hari, semua orang serempak menggunakan listrik sehingga beban melonjak secara seketika, sedangkan siang hari hanya sedikit orang yang menggunakan listrik. Pembangkit ini bertujuan untuk menyimpan energi listrik sisa yang dibangkitkan. Sisa listrik yang dibangkitkan oleh PLTU lainnya digunakan untuk memompa air dan digunakan saat beban puncak di malam hari.

Gambar 5 PLTA pompa – generator (pomped storage)

e.      PLTA Hydroseries

Konsep PLTA ini adalah dengan memanfaatkan aliran sungai yang panjang dan deras dari ketinggian tertentu. Dimana sepanjang aliran sungai terdapat lebih dari satu bendungan yang diseri pada ketinggian tertentu untuk menghasilkan energy listrik yang lebih optimal