Jenis dan Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Sebagai sumber energi terbarukan terbesar, proyek PLTA menyumbang 22 persen listrik dunia dan menghasilkan lebih banyak daya daripada sumber-sumber terbarukan lainnya seperti sistem energi matahari, angin, sumber panas bumi.
Proyek PLTA adalah pembangkit listrik terbesar kedua setelah bahan bakar. Pembangkit listrik tenaga air dibangun untuk menghasilkan tenaga listrik untuk beban dasar atau puncak dan dalam beberapa kasus membawa kedua beban. Pembangkit listrik tenaga air ini menyediakan listrik yang andal karena berbagai karakteristik seperti kemampuan pelacakan beban, supply beban puncak, operasi yang lebih cepat dari awal, dll.
Bendungan dibangun di dekat danau atau sungai besar untuk menyimpan air di reservoir. Dam menahan air dan meningkatkan tekanan air di tingkat bawah. Ini dibangun pada ketinggian yang lebih tinggi untuk meningkatkan laju aliran.
Air dari waduk dibawa melalui penstocks yang merupakan terowongan besar untuk membawa air. Pada plant ini, air jatuh digunakan untuk memutar poros motor. Ketika air dimasukkan dari reservoir melalui terowongan pada bilah turbin, turbin mulai berputar ke arah kekuatan air. Karena turbin ini digabungkan ke poros alternator, energi listrik dihasilkan oleh alternator.
Di sini energi kinetik dari air yang mengalir dikonversi menjadi listrik yang selanjutnya ditransmisikan ke gardu induk melalui saluran transmisi seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.
2. Tingkat aliran air dari debit air
Head of water menunjukkan jarak antara permukaan air dan permukaan turbin dan itu tergantung pada air yang tersedia di reservoir dan ukuran reservoir. Jika head lebih banyak, air dari ketinggian yang lebih besar jatuh dengan kekuatan yang lebih besar, menyebabkan peningkatan rotasi turbin.
Ini menghasilkan lebih banyak hasil untuk menghasilkan lebih banyak daya. Demikian pula jika laju atau debit air lebih banyak, daya tinggi dihasilkan karena jumlah air jatuh lebih banyak dan laju air tergantung pada kapasitas sungai seperti air besar atau lebih banyak air yang mengalir di sungai yang lebih besar.
Beberapa bagian atau komponen utama pembangkit listrik tenaga air dijelaskan di bawah ini.
Ini adalah struktur yang dibangun di atas sungai untuk menghentikan aliran air dan untuk menyimpan air di reservoir. Bendungan mengumpulkan dan menyimpan air di musim hujan dan memungkinkan operasi terus menerus plant bahkan selama musim panas. Ini mengangkat kepala air sehingga ketinggian air jatuh meningkat.
Ini membantu meningkatkan kecepatan air pada laju yang lebih tinggi untuk menggerakkan turbin. Ini adalah pipa panjang yang membawa air dari reservoir ke rumah turbin.
Energi potensial dan kinetik air dari reservoir yang diberi makan pada turbin hidro dikonversi menjadi gerak rotasi. Ketika air menyerang bilah turbin, ia mulai berputar ke arah gaya total air.
Berbagai jenis turbin termasuk turbin roda Kaplan, Francis dan Pelton. Turbin Francis adalah turbin yang paling umum digunakan di berbagai pembangkit listrik tenaga air. Jenis turbin tergantung pada kepala atau jumlah air dan kapasitas pembangkit tenaga listrik.
Plant ini menggunakan kolam air kecil yang disebut Forebay untuk memenuhi muatan langsung dalam waktu yang lebih singkat. Forebay mengatur aliran air ke unit turbin sehingga daya bersih yang dihasilkan juga bervariasi. Ini mengurangi kebutuhan untuk membangun reservoir besar untuk kepala tinggi atau lonjakan air sehingga biaya awal berkurang dibandingkan dengan plant penyimpanan.
Penstocks membawa air dari bendungan ke unit turbin sehingga daya yang dihasilkan tergantung pada supply air dari reservoir. Ini digunakan sebagai dasar dan juga plant beban puncak. Daya bersih yang dihasilkan lebih dari menjalankan pembangkit sungai.
Selama jam-jam sibuk atau beban, air dilepaskan kembali dari kolam kepala ke kolam ekor melalui penstocks. Efisiensi energi plant ini bervariasi antara 70 hingga 80%. Karena beban puncak memasok daya dengan biaya rendah, pendapatan meningkat.
Proyek PLTA adalah pembangkit listrik terbesar kedua setelah bahan bakar. Pembangkit listrik tenaga air dibangun untuk menghasilkan tenaga listrik untuk beban dasar atau puncak dan dalam beberapa kasus membawa kedua beban. Pembangkit listrik tenaga air ini menyediakan listrik yang andal karena berbagai karakteristik seperti kemampuan pelacakan beban, supply beban puncak, operasi yang lebih cepat dari awal, dll.
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air
Tenaga air dihasilkan dari air yang mengalir dari sungai atau konstruksi buatan manusia di mana air tersedia atau disimpan. Pembangkit listrik tenaga air terdiri dari reservoir dengan bendungan, penstock, turbin, generator, dan saluran transmisi.Bendungan dibangun di dekat danau atau sungai besar untuk menyimpan air di reservoir. Dam menahan air dan meningkatkan tekanan air di tingkat bawah. Ini dibangun pada ketinggian yang lebih tinggi untuk meningkatkan laju aliran.
Air dari waduk dibawa melalui penstocks yang merupakan terowongan besar untuk membawa air. Pada plant ini, air jatuh digunakan untuk memutar poros motor. Ketika air dimasukkan dari reservoir melalui terowongan pada bilah turbin, turbin mulai berputar ke arah kekuatan air. Karena turbin ini digabungkan ke poros alternator, energi listrik dihasilkan oleh alternator.
Di sini energi kinetik dari air yang mengalir dikonversi menjadi listrik yang selanjutnya ditransmisikan ke gardu induk melalui saluran transmisi seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.
Jumlah listrik tergantung pada dua faktor yaitu
1. Kepala air2. Tingkat aliran air dari debit air
Head of water menunjukkan jarak antara permukaan air dan permukaan turbin dan itu tergantung pada air yang tersedia di reservoir dan ukuran reservoir. Jika head lebih banyak, air dari ketinggian yang lebih besar jatuh dengan kekuatan yang lebih besar, menyebabkan peningkatan rotasi turbin.
Ini menghasilkan lebih banyak hasil untuk menghasilkan lebih banyak daya. Demikian pula jika laju atau debit air lebih banyak, daya tinggi dihasilkan karena jumlah air jatuh lebih banyak dan laju air tergantung pada kapasitas sungai seperti air besar atau lebih banyak air yang mengalir di sungai yang lebih besar.
Bagian bagian Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangunan pembangkit listrik tenaga air membutuhkan biaya awal yang tinggi untuk membangun bendungan, waduk, dan pembangkit listrik. Tapi begitu dimulai membutuhkan biaya perawatan yang lebih sedikit dibandingkan dengan bahan bakar pembangkit listrik.Beberapa bagian atau komponen utama pembangkit listrik tenaga air dijelaskan di bawah ini.
Dam (bendungan)
Ini adalah struktur yang dibangun di atas sungai untuk menghentikan aliran air dan untuk menyimpan air di reservoir. Bendungan mengumpulkan dan menyimpan air di musim hujan dan memungkinkan operasi terus menerus plant bahkan selama musim panas. Ini mengangkat kepala air sehingga ketinggian air jatuh meningkat.
Asupan atau kontrol gerbang
Ini digunakan untuk melepaskan atau menghentikan air dari bendungan. Air dari reservoir dilepaskan melalui gerbang ini ke unit turbin. Air mendapat energi potensial dan kinetik saat mengalir melalui gerbang kontrol.Penstock
Ini membantu meningkatkan kecepatan air pada laju yang lebih tinggi untuk menggerakkan turbin. Ini adalah pipa panjang yang membawa air dari reservoir ke rumah turbin.
Turbin Air
Energi potensial dan kinetik air dari reservoir yang diberi makan pada turbin hidro dikonversi menjadi gerak rotasi. Ketika air menyerang bilah turbin, ia mulai berputar ke arah gaya total air.
Berbagai jenis turbin termasuk turbin roda Kaplan, Francis dan Pelton. Turbin Francis adalah turbin yang paling umum digunakan di berbagai pembangkit listrik tenaga air. Jenis turbin tergantung pada kepala atau jumlah air dan kapasitas pembangkit tenaga listrik.
Generator
Generator Ini juga disebut alternator di mana poros rotor digabungkan dengan poros turbin. Oleh karena itu ketika turbin berputar, itu menyebabkan untuk memutar poros generator. Rotasi ini menghasilkan tenaga listrik yang selanjutnya ditransmisikan ke gardu induk melalui saluran transmisi.Jenis-jenis PLTA
Pembangkit listrik tenaga air diklasifikasikan menjadi tiga tipe dasar sesuai dengan cara mereka beroperasi. Metode pembangkit ini adalah Aliran sungai, Penyimpanan (Dam) dan Pompa penyimpanan dan dijelaskan secara singkat di bawah ini.Pembangkit Listrik Tenaga Air Sungai
Ini juga disebut jenis pengalihan plant. Dalam hal ini, sebagian air dialihkan ke kanal-kanal dari sungai. Jenis plant ini mungkin tidak memerlukan bendungan untuk penyimpanan air. Desain dan penampilan plant ini berbeda dari pembangkit listrik tenaga air konvensional. Ini digunakan untuk memasok daya ke beban dasar.Plant ini menggunakan kolam air kecil yang disebut Forebay untuk memenuhi muatan langsung dalam waktu yang lebih singkat. Forebay mengatur aliran air ke unit turbin sehingga daya bersih yang dihasilkan juga bervariasi. Ini mengurangi kebutuhan untuk membangun reservoir besar untuk kepala tinggi atau lonjakan air sehingga biaya awal berkurang dibandingkan dengan plant penyimpanan.
Pembangkit Listrik Tenaga Air Penyimpanan (storage/Dam)
Ini adalah jenis pembangkit listrik tenaga air yang paling umum yang membutuhkan bendungan untuk menyimpan air di reservoir. Bendungan memfasilitasi untuk meningkatkan kepala serta kecepatan air.Penstocks membawa air dari bendungan ke unit turbin sehingga daya yang dihasilkan tergantung pada supply air dari reservoir. Ini digunakan sebagai dasar dan juga plant beban puncak. Daya bersih yang dihasilkan lebih dari menjalankan pembangkit sungai.
Penyimpanan air yang Dipompa
Dalam hal ini, turbin pompa reversibel dan pengaturan penstock menukar air antara head (reservoir atas) dan reservoir tail. Dalam kasus permintaan listrik yang rendah, air dipompa ke kolam ekor ke kolam kepala dengan mesin hidrolik. Ini dilakukan dengan memanfaatkan daya yang dihasilkan dari pembangkit berbahan bakar minyak.Selama jam-jam sibuk atau beban, air dilepaskan kembali dari kolam kepala ke kolam ekor melalui penstocks. Efisiensi energi plant ini bervariasi antara 70 hingga 80%. Karena beban puncak memasok daya dengan biaya rendah, pendapatan meningkat.
Manfaat Pembangkit Listrik Tenaga Air
- Biaya operasional rendah : Setelah bendungan dibangun, listrik diproduksi dengan laju konstan karena tidak ada bahan bakar yang diperlukan.
- Tidak ada polusi: Pembangkit listrik tenaga air tidak menghasilkan limbah berbahaya atau gas rumah kaca; dengan demikian polusi atmosfer kurang dibandingkan dengan pembangkit tenaga panas dan nuklir.
- Daya ekonomis : daya dihasilkan dengan energi terbarukan, jadi tidak ada biaya bahan bakar yang diperlukan saat membuatnya. Ini membuat biaya listrik yang rendah dibandingkan dengan kenaikan harga bahan bakar fosil.
- Penyimpanan air : Konstruksi plant ini juga memfasilitasi air untuk tujuan irigasi dan mengurangi banjir, kekeringan dengan menyimpan air. Ini sangat berguna karena mengatasi pemborosan air yang tidak perlu.