Pembangkit Micro Hydro

Sebelum PLTA dipertimbangkan , sangat penting untuk menaksir ketersediaan tenaga dari debit sungainya dan tinggi energi yang tersedia di lokasi. Jika P merupakan tenaga potensial suatu aliran yang mempunyai tinggi energi sebesar H dan kapasitas debit air sebesar Q, maka tenaga potensial teoritis dapat dinyatakan sebagai:
P = 9,81 Q H kW
Untuk menaksir besarnya P umumnya menimbulkan kesulitan mengingat debit suatu sungai selalu bervariasi cukup besar. Debit – debit besar umumnya hanya terjadi untuk jangka waktu yang singkat setiap tahunnya. Sehingga tenaga yang dihasilkan juga hanya akan tersedia dalam jangka waktu yang singkat
Ribuan tahun yang lalu manusia telah memanfaatkan tenaga air untuk beberapa keperluan, misalnya untuk keperluan irigasi,menggiling padi dan sebagainya. Di daerah –daerah terpencil masih digunakan roda air.
Pancaran energi (panas) matahari menimbulkan siklus-siklus berikut:
a. Arus sungai mengalir ke laut.
b. Air laut menguap, membentuk awan (kumpulan uap air).
c. Awan bergerak ke atas tanah daratan.
d. Pada suatu ketinggian, temperatur turun sehingga uap air menjadi air dan turunlah hujan.
e. Air hujan mengalir ke sungai dan seterusnya.
Karena silkus ini tetap berlangsung selama masih ada matahari, maka sepanjang tahun akan ada tenaga air. Lain halnya dengan tenaga uap, tenaga nuklir, yang menggunakan bahan bakar yang suatu saat akan habis persediaannya.
Air sungai di daerah pegunungan mempunyai energi potensial, tetapi bila air ini mengalir maka sebagian besar dari energi potensial ini hilang. Energi yang “hilang” disebabkan antara lain oleh pergesekan antara dinding sungai, pembentukan putaran dalam aliran sungai, dan pergeseran bahan tanah pada dasar sungai. Energi yang hilang ini pada umumnya berubah menjadi panas sehingga tidak dapat digunakan lagi. Dengan dibangun pusat pembangkit tenaga air energi yang hilang ini dapat dimanfaatkan sambil tetap mempertahankan aliran air.
Maksud didirikan suatu PLTA adalah memanfaatkan energi yang hilang tanpa menghilangkan aliran air. Pada setiap bagian aliran sungai, gradien-hidrolik yang diperlukan untuk mengalirkan air dapat dikurangi dengan memperkecil kecepatannya. Hal ini dapat dicapai dengan:
a. Mendirikan bendungan di dalam sungai untuk menambah ketinggian muka air sungai.
b. Memasukan sebagian atau seluruh debit air dalam saluran tersendiri dengan kemiringan yang sekecil mungkin. Dengan demikian terdapat perbedaan tinggi antara muka air didalam saluran dengan muka air didalam sungai, dan pada tempat tertentu perbedaan tinggi ini digunakan untuk sumber daya penggerak turbin.
c. Menggunakan bendungan dan memperpendek jalannya air dengan terowongan. Ini tergantung pada keadaan topografi yang umumnya dipakai di daerah bergunung- gunung. Pada bendungan terdapat perbedaan tinggi H yang langsung digunakan untuk menjalankan turbin.

2. 2 Pembagian Pembangkit Listrik Tenaga Air
a. Pembagian secara teknis.
PLTA dilihat secara teknis dapat dibagi atas:
• PLTA yang menggunakan air sungai, dibedakan atas:
1. Pembangkit jenis aliran sungai langsung, tanpa pengumpul
Sesuai dengan namanya, tipe pembangkit ini tidak menyimpan air. Pembangkit bekerja jika air datang, pembangkit dapat menggunakan air hanya jika dan ketika didapatkan. Pembangkit ini bergantung dari kapasitas air sungai pada kecepatan aliran air selama musim hujan. Kecepatan aliran tinggi berarti kuantitas air bergerak sebagai pemborosan, selama perolehan aliran rendah karena kecepatan rendah, kapasitas pembangkit melemah.
2. Pembangkit jenis aliran sungai langsung dengan pengumpul
Kegunaan dari pembangkit jenis ini, aliran sungai dinaikan dengan pengumpul. Pengumpul menampung penyimpanan air selama periode yang direncanakan. Dengan pengumpul yang cukup kapasitas tetap pembangkit menjadi bertambah.
3. Pembangkit jenis waduk
Suatu pembangkit jenis waduk (penyimpan), mempunyai waduk sedemikian luasnya sebagaimana digunakan untuk menyimpan kelebihan air dari musim hujan ke musim kemarau berikutnya. Jenis waduk pengumpul air disesuaikan dengan kuantitas air yang dibutuhkan yaitu waduk tahunan / waduk harian. Sebagian besar dari Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah dari tipe ini.

• PLTA yang menggunakan air yang telah dipompa ke suatu reservoir yang letaknya lebih tinggi.
Sistem ini memanfaatkan kelebihan tenaga pembangkit pada waktu pembangkit melayani beban dasar yang rendah di pegunungan untuk memompakan air dari waduk bawah ke waduk atas. Jadi sistem ini sebetulnya termasuk jenis PLTA yang lebih dikenal dengan PLTA waduk pompa (PLWP).
PLWP akan menguntungkan untuk memikul beban puncak, terutama bila kapasitas pembangkit beban dasar lebih kecil daripada beban puncak.
PLWP membangkitkan energi untuk beban puncak tetapi pada waktu- waktu diluar itu air dipompa dari waduk bawah ke waduk atas untuk pemanfaatan yang akan datang. Pompa- pompa tersebut digerakkan oleh tenaga sekunder dari suatu pembangkit lain didalam jaringan yang bersangkutan. Pompa ini dipergunakan untuk memindahkan air dari bawah ke waduk atas, pada waktu sistem pembangkit beban dasar berbeban rendah, pompa ini langsung dikopel dengan generator. Pada saat proses memompa generator berfungsi sebagai motor untuk menggerakan pompa.
• PLTA yang menggunakan pasang surut air laut.
• PLTA yang menggunakan energi ombak.
b. Pembagian menurut kapasitas
1. PLTA mikro yaitu dengan daya hingga 200 kW.
2. PLTA mini (kapasitas rendah); daya 100 hingga 999 kW.
3. PLTA kecil (kapasitas sedang); daya 1000 hingga 9999 kW.
4. PLTA kapasitas tinggi; daya 10.000 ke atas.
c. Pembagian menurut tinggi jatuhnya air
1. PLTA dengan tekanan rendah; H< 15 m.
Dalam hal ini tanggul kecil dibuat melintangi sungai untuk memberikan ketinggian yang diperlukan. Kelebihan air dibiarkan mengalir di atas tanggul itu sendiri. Tipe Francis, Propeller atau Kaplan dari turbin banyak digunakan.
2. PLTA dengan tekanan sedang; H= 15 hingga 50 m.
Pada pembangkit ini air dibawa dengan kanal terbuka dari waduk utama ke waduk awal dan kemudian ke pusat tenaga melalui pipa pesat. Waduk awal sendiri bekerja seperti tangki pendatar, dalam hal ini tipe biasa dan penggerak utama yang digunakan dalam pembangkit ini adalah Francis, Propeller dan Kaplan.
3. PLTA dengan tekanan tinggi; H > 50 m.
Pertama air dibawa dari waduk utama oleh saluran ke tangki pendatar dan kemudian dari tangki pendatar ke pusat tenaga melalui pipa pesat. Untuk ketinggian di atas 300 meter roda-roda Pelton digunakan, untuk tinggi jatuh lebih rendah digunakan turbin Francis.
d. Pembagian menurut topografi
1. Daerah lembah.
2. Daerah berbukit- bukit.
3. Daerah bergunung- gunung.
e. Pembagian berdasarkan ekonomi
1. PLTA yang bekerja sendiri. Jadi tidak dihubungkan dengan sentral- sentral listrik yang lain.
2. PLTA yang bekerja sama dengan sentral- sentral listrik yang lain dalam pemberian listrik kepada para pemakai (inter koneksi).

2. 3 Bagian –Bagian Pusat Listrik Tenaga Air
Pada PLTA, tanaga listrik dihasilkan oleh generator yang dikopel ke turbin. Kerugiannya adalah di dalam turbin dan generator, karena efisiensi turbin maupun efisiensi generator lebih kecil dari 100%.
Bagian atau komponen- komponen yang penting pada PLTA, yaitu:
1. Waduk
Merupakan kebutuhan utama dari suatu pembangkit hidro elektrik yaitu sebagai penyimpan air yang digunakan untuk memutar penggerak awal untuk menghasilkan daya listrik. Juga berfungsi sebagai penyimpan air di waktu musim kemarau.
2. Bendungan
Fungsi bendungan adalah untuk mendapatkan tinggi jatuh (head) air yang digunakan pada turbin air, walaupun sebelumnya bendungan yang tinggi dimaksudkan hanya untuk mendapatkan tinggi jatuh air akan tetapi juga untuk menambah kapasitas waduk.
3. Penghalang sampah
Dimaksudkan untuk mencegah masuknya buangan (sampah) yang bisa merusak pintu air pada aliran yang menuju turbin atau dengan kata lain akan menciutkan pipa turbin impuls. Penghalang sampah dibuat dari batang baja yang dipasang menyilang.
4. Waduk awal
Digunakan untuk pengatur waduk penyimpan air sementara jika beban (air) pada instalasi dikurangi dan untuk mendeteksi penambahan beban (air) selama air di dalam kanal dipercepat pengalirannya. Pendeknya waduk awal juga sebagai tempat ambil air.
5. Tangki pendatar
Ditempatkan pada terminal terowongan tekan pada pusat listrik jenis bendungan bersaluran dan bertugas mengatur jumlah air untuk menyerap pukulan air apabila debit air pada turbin tiba- tiba berubah, tetapi tangki air yang berada pada terowongan atas atau terowongan tanpa tekan disebut tangki atas dan bertugas mengatur debit dan membersihkan pasir. Jenis bendungan biasanya tidak diperlengkapi dengan tangki pendatar, karena waduk ini sendiri bertugas sebagai pelepas tekanan. Ada banyak dari tangki pendatar yang dipakai pada pembangkit, pertimbangan- pertimbangan antara lain pada banyaknya air yang disimpan, besarnya tekanan yang diberikan dan ruang udara yang ada.

6. Pipa pesat
Adalah suatu saluran air dari waduk awal ke turbin. Ada dua tipe dari pipa pesat, yaitu: tipe bertekanan tinggi dan tipe bertekanan rendah. Dari tipe yang bertekanan rendah terdiri dari sebuah kanal, flens dan pipa. Pipa pesat yang bertekanan tinggi terbuat dari pipa baja dan pipa ini banyak digunakan pada masa sekarang, meskipun ada kesulitan mengenai pengelasannya. Bila pipa pesat dipasang dalam terowongan di pegunungan yang berbatu dasar baik, maka dibuat rencana tertentu, sehingga pipa baja, batu dan pembungkus beton merupakan satu kesatuan dalam menahan tekanan air.
7. Sentral daya
Adalah fasilitas yang berisikan turbin air, generator dan mesin- mesin pembantu lainnya. Sentral daya biasanya ditempatkan pada kaki bendungan dan mendekati waduk penyimpan, karena dengan keadaan ini akan banyak menguntungkan. Ada berbagai macam setral daya menurut bagiannya yang terletak di atas tanah dan menurut bentuk pondasi turbin air dan generator. Sentral daya ini terdiri dari dua bagian penting, yaitu: bentuk bangunan bawah tanahnya untuk menopang hidrolik dan generator dan bentuk bangunan atas tanahnya. Pada bentuk bangunan atas tanahnya harus dipertimbangkan keamanan mengenai keadaan geografi, geologi, kedudukan timbal balik antara bendungan dan terusannya. Menurut jenis penyangga generatornya dikenal dua jenis lantai, jenis satu lantai dan jenis banyak lantai. Pada jenis dua lantai generator disangga balok- balok. Bangunan ini dibagi menjadi ruangan turbin air dan ruang generator berkapasitas besar.Untuk bangunan satu lantai disangga oleh suatu kontruksi yang berbentuk tong, pada ruangan ini tidak ada lantai khusus untuk generator.
8. Saluran pelimpah
Ini dimaksudkan pada sebuah jenis katub pengaman untuk bendungan, saluran pelimpah digunakan jenis pengosongan air lebih di dalam waduk pada level yang diizinkan.
9. Penggerak
Penggerak ini adalah untuk mengubah energi kinetik air menjadi energi mekanik, yang digunakan penggerak awal yaitu antara lain turbin Pelton, Francis, Kaplan dan turbin Propeller. Turbin Pelton termasuk golongan turbin impuls, sedangkan yang lainnya adalah termasuk dalam golongan turbin reaksi.

Kelebihan dan kelemahan PLTM
A. Tenaga air mempunyai beberapa kelebihan, yaitu :
1. Bahan bakar PLTU adalah batu bara. Berdasarkan pengertian yang sama, kita dapat mengatakan bahwa bahan bakar untuk PLTA adalah air. Keunggulan bahan bakar untuk PLTA ini sama sekali tidak habis terpakai ataupun berubah menjadi sesuatu yang lain dan merupakan suatu sumber yang abadi. PLTA tidak menghadapi masalah pembuangan limbah, sedangkan untuk PLTU menghadapi masalah pembuangan limbah berupa abu batu bara.
4. Biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat rendah jika dibandingkan dengan PLTU atau PLTN. Pada PLTU, disamping pengeluaran biaya untuk batu bara, perlu diperhitungkan pula biaya transportasi bahan bakar tersebut.
5. Turbin – turbin pada PLTA bisa dioperasikan atau dihentikan pengoperasiannya setiap saat.
6. PLTA, cukup sederhana untuk dimengerti dan cukup mudah untuk dioperasikan. Ketangguhan sistemnya dapat lebih diandalkan dibandingkan dengan sumber – sumber daya yang lainnya.
7. 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.
8. Dengan teknik perencanaan yang mutakhir, pembangkit listrik dapat menghasilkan tenaga dengan efisien yang sangat tinggi meskipun fluktuasi beban cukup besar.
9. Perkembangan mutakhir yang telah dicapai pada pengembangan turbin air, telah dimungkinkan untuk memanfaatkan jenis turbin yang sesuai dengan keadaan setempat.
10. Pengembangan PLTA dengan memanfaatkan arus sungai dapat menimbulkan juga manfaat lain seperti misalnya ; pariwisata, perikanan dan lain – lain, sedangkan jika diperlukan waduk untuk keperluan tersebut dapat dimanfaatkan pula misalnya sebagai irigasi dan pengedali banjir.


B. Kelemahan – kelemahan PLTA
1. Sebagaimana yang telah disebutkan diatas, hampir semua PLTA merupakan proyek padat modal. Seperti padat modal yang lain, laju pengembalian modal proyek PLTA adalah rendah.
2. Masa persiapan suatu proyek PLTA pada umumnya memakan waktu yang cukup lama.
3. PLTA sangat tergantung pada aliran sungai secara alamiah, sehingga pada umumnya tenaga andalan atau tenaga mantap akan sangat lebih kecil jika dibandingkan dengan kapasitas totalnya.