< Previous150Pembangkitan Tenaga ListrikGambar III.7Intake PLTA di Jawa Barat dengan Kapasitas 4x175 MWGambar III.8Pipa Pesat dan Gedung PLTA di Jawa Barat2.Macam-Macam Turbin AirDitinjau dari teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin, ada tiga macam turbin air yaitu:a. Turbin Kaplan.Turbin Kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu di bawah 20 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik roda air turbin dilakukan melalui pemanfaatan kecepatan air. Roda air turbin Kaplan menyerupai baling-baling dari kipas angin. Turbin Kaplan ditunjukkan pada Gambar III.11.Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik151Gambar III.9Pipa Pesat PLTA Lamojanb. Turbin Francis.Turbin Francis paling banyak digunakan di Indonesia. Turbin inidigunakan untuk tinggi terjun sedang, yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga turbin Francis juga disebut sebagai turbin reaksi.Turbin Francis ditunjukkan pada Gambar III.12, III.13 dan III.14.152Pembangkitan Tenaga ListrikGambarIII.11Turbin KaplanGambar III.10Ruang turbin PLTA Cirata di Jawa Barat dengan kapasitas 6 x 151 MWMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik153Gambar III.12Turbin Francis Buatan ToshibaGambarIII.13Turbin Francis dan generator 3600 M154Pembangkitan Tenaga ListrikGambarIII.14Turbin Francis dan Generator 4190 Mc. Turbin Pelton.Turbin Pelton adalah turbin untuk tinggi terjun yang tinggi, yaitu di atas 300 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses impuls sehingga turbin Pelton juga disebut sebagai turbin impuls , yang ditunjukkan pada Gambar III.15.Untuk semua macam turbin air tersebut di atas, ada katup pengatur yangmengatur banyaknya airyang akan dialirkan ke roda air. Denganpengaturan air ini, daya turbin dapat diatur. Di depan katup pengatur terdapat katup utama yang harus ditutup apabila turbin air dihentikan untuk melaksanakan pekerjaan pemeliharaan atau perbaikan pada turbin. Apabila terjadi gangguan listrik yang menyebabkan PMT generator trip,maka untuk mencegah turbin berputar terlalu cepat karena hilangnya beban generator yang diputar oleh turbin, katup pengatur air yang menujuke turbin harus ditutup. Penutupan katup pengatur ini akan menimbulkan gelombang air membalikyang dalam bahasa Inggris disebutwaterhammer (palu air). Water hammer ini menimbulkan pukulan mekanis kepada pipa pesat ke arah atas (hulu) yang akhirnya diredam dalamtabung peredam (surge tank).Kecepatan spesifik (specffic speed) turbin air didefinisikan sebagai jumlah putaran per menit [rpm](rotation per minute [rpm] dari turbin untuk menghasilkan satu daya kuda pada tinggi terjun H = I meter.Saluran air dari dam atau kolam tando sampai pada. tabung peredam, panjangnya dapat mencapai beberapa kilometer. Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik155Apabila saluran ini tidak rata, jalannya naik turun, maka di bagian-bagiancekunganyang rendah, harus ada katup untuk membuang endapan pasir atau lumpur yang terjadi di cekungan rendah tersebut. Di sisi lain, yaitu di bagian-bagian lengkungan yang tinggi juga harus ada katup, tetapi dalam hal ini untuk membuang udara yang terperangkap dalam lengkungan yang tinggi ini. Secara periodik, katup-katup tersebut di atas harus dibuka untuk membuang endapan yang terjadi maupun untuk membuang udara yang terperangkap.Gambar III.15Turbin Pelton Buatan Tosiba3.Operasi dan PemeliharaanPLTAyang mempunyai kolam tando besar mempunyai fungsi serba guna di mana artinya selain berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik, PLTAini juga berfungsi untuk menyediakan air irigasi, pengendalian banjir, perikanan, pariwisata, dan penyedia air bagi lalu lintas pelayaran sungai. Pada PLTA serba guna, pembangkitan tenaga listriknya perludikoordinasikan dengan keperluan irigasi dan musim tanam padi yangmembutuhkan banyak air. Dari segi pengendalian banjir, PLTA serbaguna harus dapat diatur air keluamya sehingga pada saat banyak hujan tidak timbul banjir di sisi hilir. Contoh PLTA serba guna adalah PLTA Jatiluhur diJawa Barat. Ditinjau darispecific speed, turbin Kaplanmempunyaispecific speed terbesar, kemudian disusul oleh turbin Francis dan Pelton. Oleh karena itu, untuk terjun yang tinggi, misalnya 400 meter, 156Pembangkitan Tenaga Listrikdigunakan turbinPelton agar jumlah putaran per menit yang didapat dariturbin tidak terIalu tinggi sehingga tidak timbul persoalan mekanik.Dari uraian di atas, tampak bahwa pelestarian hutan di daerah aliran sungai (DAS), terutama di sisi huluPLTA sangat penting bagikelangsungan hidup PLTA. Apabila hutannya rusak, maka kemampuantanah di DAS untuk menyimpan air akan turuti sehingga timbul banjir di waktu musim hujan dan di musim kemarau timbul kekeringan. Selain itu timbul erosi tanah sewaktu hujan yang akan mengendap dalam kolam tando sehingga terjadi pendangkalan kolam tando.Dibandingkan dengan pusat listrik lainnya dengan daya yang sama, biaya operasi PLTA paling rendah.Tetapi biaya pembangunannya paling mahal. Salah satu faktor yang menyebabkan biaya pembangunan PLTA menjadi mahal, yaitu karena umumnya terletak di daerah pegunungan, jauh dari pusat konsumsi tenaga listrik (kota) sehingga memerlukan salurantransmisiyangpanjang dan daerah genangan airyang luas di mana kedua hal tersebut memerlukan biaya pembangunanyang tidak sedikit.Dalam sistem interkoneksi di mana terdapat PLTA yangdiinterkoneksikandengan pusat-pusat listrik thermisyang menggunakan bahan bakar, ada kalanya dibangun PLTA pompa yang dapat memompa air ke atas. Hal ini baru ekonomis apabila biaya pembangkitan dalam sistem interkoneksi bersangkutan mempunyai variasi yang besar.Pemompaanair dilakukan sewaktu biaya pembangkitan rendah,kemudian air hasil pemompaan ini digunakan untuk membangkitkantenaga listrik sewaktu biaya pembangkitan sisteminterkoneksi mahalsehingga pembangkitan tenaga listrik dengan biaya yang mahal dapat dikurangi jumlahnya.Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik157GambarIII.16HutanBeserta Lapisan Humus & DASKeuntungan teknik operasional PLTA adalah a)mudah (cepat) di-start dan di-stop.b)bebannya mudah diubah-ubah.c)angka gangguannya rendah.d)pemeliharaannya mudah.e)umumnya dapat di-start tanpa daya dari luar (black start).Masalah utama yang timbul pada operasi PLTA adalah timbulnya kavitasi pada turbin air. Kavitasi adalahperistiwa terjadinya letusan kecil dari gelembung uap air yang sebelumnya terbentuk di daerah aliran yangtekanannya lebih rendah daripada tekanan uap air ditempat tersebut; kemudian gelembung uap air ini akan menciut secara cepat meletusketika uap air ini melewati daerah aliran yang tekanannya lebih besar daripada tekanan uapair tersebut, karena jumlahnya sangat banyak sekali (ribuan per detik) dan I letusan itu sangat cepat maka permukaan turbinyang dikenai oleh letusan ini akan terangkat sehingga terjadi burik yang menyebabkan bagian-bagian turbin air (setelah waktu tertentu, kira-kira 40.000 jam) menjadi keropos dan perlu diganti. Kavitasi terjadi di bagian-bagian turbinyang mengalami perubahan tekanan air secaramendadak, misalnya pada pipa buangan air turbin. Kavitasi menjadi lebih besar apabila beban turbin makin kecil. Oleh karena itu, ada pembatasan beban minimum turbin air (kira-kira 25%). Bagian terbesar dari biaya pemeliharaan PLTA adalah biaya perbaikan atau penggantian bagian-bagian turbin air yang menjadi keropos akibat kavitasi.Di Indonesia, enceng gondok sering menimbulkan penyumbatan saringan air danmenaikkanpenguapan dari kolam tando sehingga merupakan salah satu masalah operasi PLTA, namun sekarang sudah banyak dimanfaatkan manusia sehingga enceng gondok tidak terlalu mengganggu.158Pembangkitan Tenaga ListrikPLTA kecil dengan daya terpasang di bawah 100 M, biasanya disebut sebagai Pusat Listrik Tenaga MikroHidro (PLTM). PLTM banyakdibangun, terutama di pedesaan. PLTM secara ekonomis bisamenguntungkan apabila didapatkan tempat (site) air terjun yang baik,dalam arti bangunan sipilnya bisa sederhana dan murah, kemudianbagian elektromekaniknya dibuat otomatis sehingga biaya personilnya murah.Di daerahyangada Jaringan perusahaan listrik, PLTM bisadiparalel dengan jaringan listrik yang ada. Pada pemanfaatan tinggi terjun yang rendah, untuk PLTM dapat digunakan turbin Kaplan dengangeneratoryang direndam dalam aliran air untuk menyederhanakanbangunan sipil yang disebut bulbper unit. Karena PLTM sebaiknya tidak dijaga, maka untuk memudahkan proses sinkronisasi pada operasiparalel dengan sistem interkoneksi dapat digunakan generator asinkron.Ada juga PLTA yang menggunakan tenaga air dari pasang surutnya air laut, misalnya di Perancis.Efisiensi turbin bersama generator unit PLTA dapat mencapai nilai sekitar 95%.Efisiensi keseluruhan dari PLTA dan instalasi listriknya, termasuk energi untuk pemakaian sendiri, angkanya berkisar antara 85-92%.Lancarnya aliran air dalam instalasi air PLTA sangat mempengaruhi efisiensi PLTA. Oleh karena itu, harus diusahakan agar aliran bersifat laminer (memiliki turbulensi). Untuk itu harus dihindari tikungan yangtajam dalam instalasi air PLTA, karena tikungan yang tajam, pada saluran air akan menimbulkan turbulensi yang akan menurunkan nilai H dan juga nilai q.Gambar III.17Pembebanan PLTAdimana Beban Diusahakan Maksimal tetapi Disesuaikandengan Tersedianya AirEnergiyang dihasilkan PLTA tergantung dari jumlah air yang tersedia, jadi tergantung pada jumlah curah hujan dan kemampuan kolam tandomenampung air sewaktu musim hujan.Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik159Karakteristik musim hujan setiap tahun adalah berbeda, ada tahun basah dan ada tahun kering. Karakteristik tahun basah atau kering ini berulang setiap 8-10 tahun. Apabila jumlah curah hujan lebih besar dari pada yangdigambarkan oleh Gambar III.18 ada kemungkinan kolamtando tidakbisa menampung airyang masuk sehingga terjadi pelimpasan(pembuangan) air.Sebaliknya apabila curah hujan yang terjadi lebih sedikit daripada yangdigambarkan oleh Gambar III.18, tahunnya lebih kering, maka periode di mana PLTA tidak bisa berbeban penuh karena kekurangan air akan berlangsung lebih lama dari pada 7,67 hari Untuk dapat memanfaatkan air yang masuk ke kolam tando dengansebaik-baiknya, sedapat mungkin tidak ada yang terbuang tetapi juga aman bagi bangunan sipil kolam tando, perlu ada suatu polapengendalian kolam.Gambar III.18Duga Muka Air KolamTinggi muka air atau duga muka air (DMA) dalam kolam (waduk) diukur dengan skala meter. Pola pengendalian isi kolam ditunjukkan dengan DMAyang diinginkan. Penentuan DMAminimum pada. akhir periode pengosongan C atau permulaan periode pengisian harus memperhatikan masalah air masuk ke lubang intake PLTA yangan terlalu rendah sehingga udara ikut masuk. Udarayang masuk bisa mengganggu operasi PLTA.Next >