Nah kali ini yang akan saya suguhkan kepada anda tentang sumber energi alternatif lainnya dari sumber alam yang melimpah yakni air selain udara. Ternyata alam sudah menyediakan berbagai kebutuhan yang dibutuhkan manusia untuk kelangsungan keturunannya. Baca juga bagaimana cara membuat kincir angin sebagai alat peraga
Coba anda perhatikan skema gambar di atas! Seklias terlihat sangat sederhana bukan. Mari kita sama-sama jabarkan penjelasan gambar di atas
- Kincir air/ turbin air sebagai poros penggerak utama generator, tugas utama turbin ini adalah menangkap arus derasnya air di bilah-bilah turbin yang dirancang sedemekian rupa sehingga efektif memutar turbin. Semakin kuat arus air maka akan semakin kencang pula putarannya. Tips, sebaiknya corong air di tempatkan lebih tinggi dari turbin air.
- Generator, poros turbin dengan perantara gearbox atau tidak akan memutar poros rotor sehingga gesekan stator dapat menimbulkan medan elektromagnetik yang menghasilkan listrik. Tersedia beragam jenis generator yang diterapkan, biasanya untuk skala kecil dapat menggunakan motor pompa air.
- Controller, bertugas untuk mengatur power supply agar tegangan tetap stabil untuk di konversi dari DC ke listrik AC 220V, sebagai back up cadangan controller juga mengisi ulang aki 12Volt 7-15A
- Accu Seal Lead Acid, berfungsi sebagai back up power bank apabila supply generator putus atau kurang tegangan.
- Inverter DC to AC, peran utama modul ini adalah merubah hasil generator dari battery (SLA) 12 VDC ke tegangan jala-jala listrik 220VAC.
Berikut skema dan cara kerja pembangkit listrik tenaga air (PLTA),
| Skema PLTA |
Keterangan gambar:
- Sungai/Kolam Tandon, untuk tempat penampungan air
- Intake, pintu masuk air sungai/tandon
- Katup pengaman, berfungsi sebagai katup pengatur intake
- Headrace tunnel, pipa antara tandon dan sebelum masuk penstock
- Surge tank, berfungsi sebagai pengaman tekanan air yang tiba-tiba naik saat katup pengatur ditutup.
- Penstock (pipa pesat), untuk mengalirkan dan mengarahkan air ke turbin serta untuk mendapatkan tekanan hidrostatis yang besar.
- Main stop valve, berfungsi sebagai katup pengatur turbine
- Turbine, mengubah energi potensial air menjadi energi gerak
- Generator, menghasilkan energi listrik dari energi gerak
- Main transformer, untuk transfer energi listrik antar dua sirkuit dengan induksi elektromagnetik.
- Transmission line, penyalur energi listrik ke konsumen
Cara kerja PLTA dapat dilihat dari siklus di atas, air dari tandon/sungai masuk pada turbin melalui penstock untuk memperbesar tekanan hidrostatis. Katup pengaman berguna untuk mengatur aliran air yang masuk ke headrace tunnel, juga untuk menghentikan aliran air. Energi potensial air menggerakkan turbin sehingga menghasilkan energi gerak yang dikonversi menjadi energi listrik oleh generator. Energi listrik dari generator ini diatur dan ditransfer oleh main transformer agar sesuai dengan kapasitas transmission line (tegangan, daya, dll) untuk dibagikan ke rumah-rumah.
Turbin dan Generator
Komponen pokok pada PLTA adalah turbin dan generator yang mengubah energi potensial air menjadi energi gerak, menjadi energi listrik. Pada prakteknya turbin dan generator ini menjadi satu alat seperti gambar di bawah,
| Bagian-bagian turbin air (sumber: Wikipedia) |
Keterangan gambar :
- A : Generator;
- B : Turbine;
- Stator,
- Rotor,
- Wicket gate,
- Turbine blade,
- Water flow,
- Turbine generator shaft.
Cara kerja dari komponen generator di atas dapat ditunjukkan pada video di bawah ini.
Menghitung Daya PLTA
$$ P = \rho h r g k $$
Untuk menghitung daya PLTA, bisa
digunakan rumus sebagai berikut :
dimana,
- P adalah daya dalam Watt,
- $\rho$ adalah densitas (masa jenis) air (~1000 kg/m3),
- h tinggi air (intake terhadap generator),
- r adalah flow rate dalam cubic meters per second,
- g adalah gravitasi 9.8 m/s2,
- k koefisien efisiensi dari 0 sampai 1. Energi lebih besar dapat diperoleh dengan menambah turbin atau menggunakan turbin yang lebih besar.
PLTA Sutami/Karangkates
Salah satu PLTA yang ada di Indonesia adalah PLTA Sutami di Kabupaten Malang, Jawa Timur. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Sutami dengan Kapasitas 3 x 35 MW, terletak di Desa Karangkates, Sumberpucung, Malang, Jawa Timur. PLTA ini telah beroperasi pada 4 April 1973 dan dulunya Bernama PLTA Karangkates dan sejak 16 April 1981 berubah nama menjadi PLTA Sutami sebagai penghargaan dan ucapan terima kasih kepada Prof. Dr Ir. Sutami atas jasa-jasanya dalam pembangunan Nasional. PLTA Sutami adalah salah satu dari 12 PLTA yang dimiliki Unit Pembangkitan Brantas PT Pembangkitan Jawa Bali. PLTA Sutami ini menghasilkan produksi listriknya sebesar 360 Gwh pertahun dan listriknya disalurkan ke sistem kelistrikan Jawa Bali.
Pembangkit jenis lainnya:
- PLTU
- PLTG