BAB 5KLASIFIKASI PLTA

Mata kuliah Sistem PLTA

Dasar Pertimbangan Klasifikasi PLTA

1. Berdasarkan kapasitas pembangkit 2. Berdasarkan ketersediaan head 3. Berdasarkan ketersediaan debit air 4. Berdasarkan beban alamiah pembangkit

5.1. Berdasarkan Kapasitas Pembangkit

Definisinya bermacam-macam. - Pembangkit Super Besar: kapasitas > 1000 MW - Pembangkit Besar: kapasitas 101 s.d 1000 MW - Pembangkit Sedang: kapasitas 5 s.d 100 MW - Pembangkit Mikro : kapasitas < 5 MW (Basic Power Plant Engineering; C.P.Kothandaraman)

Tabel 5.1 menunjukkan klasifikasi daya PLTA “Kecil”, “Mini” dan “Mikro”

Definisi yang lain seperti

Tabel 5.1 Klasikasi PLTA “Kecil”

Ukuran Daya

Aliran

RETScreen®

Diameter Runner RETScreen®

Mikro < 100 kW < 0.4 m3/s < 0.3 m

Mini 100 to 1,000 kW 0.4 to 12.8 m3/s 0.3 to 0.8 m

Kecil 1 to 50 MW > 12.8 m3/s > 0.8 m

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.

Skala PLTA , klasifikasi yang lain

• PLTA Besar (Large)– > 100 MW memasok ke jaringan listrik besar

• PLTA Sedang (Medium)– 15 - 100 MW biasanya memasok sebuah jaringan

• PLTA Kecil (Small) – 1 - 15 MW – biasanya memasok ke dalam sebuah jaringan

• PLTA Mini – > 100 kW dan < 1 MW– Kadang dengan skema PLTA mandiri atau kadang

dijumpai memasok ke dalam jaringan • PLTA Mikro

– 5 kW s.d 100 kW – Biasanya untuk penghasil daya komunitas kecil atau

industri pedesaan yang jauh dari jaringan listrik • PLTA Pico

– Beberapa ratus Watt s.d 5 kW– Mengkover daerah yang jauh dari jaringan.

www.itdg.org/docs/technical_information_service/micro_hydro_power.pdf

5.1.1. Sistem PLTA Mikro

Banyak sungai kecil di tepi laut dan sungai selalu tidak pernah kering, dan paling layak untuk produksi PLTA

turbin air mikro untuk memutar kincir air (waterwheel)

Turbin lebih baru : Roda Pelton (paling umum) Yang lain : Turgo, Aliran silang (Crossflow) dan

beberapa turbin aliran aksial

Contoh PLTA Mikro

http://www.electrovent.com/#hydrofr

Gbr.5.1. PLTA mikro berlokasi di selatan Kanada

5.1.2. PLTA Mini- Gambaran Umum

Definisi (International Energy Agency 2004) - PLTA Mini (MHP):100 – 1000KW atau 0,1 – 1 MW

- PLTA Kecil (SHP): 1 – 10 MW

Daya, P (KW) = 8 x Q (m3/s)x H (m) Infrastruktur Multi guna : - MHP dengan jaringan air minum dan limbah

- MHP dengan air sisa PLTA yang lebih besar

- MHP dengan fungsi pengendalian banjir

- MHP dengan irigasi

Mengapa PLTA Mini ?

Sumber daya bersih Sumber daya dapat

diperbaharui Sumber daya aman Sumber daya efisien

(dewasa efisiensi 82 s.d 90 %)

Sumber daya yang tersedia

5.1.3. Potensi PLTA Kecil (Small Hydropower)

Total perkiraan potensi 180000 MW. Total potensi dikembangkan di akhir 1990-an sekitar

47000 MW dengan kontribusi China sebanyak 1/3 potensi total.

570 TWh per tahun dari sekurang-kurangnya kapasitas 2 MW.

Potensi teknis PLTA mikro, mini and kecil di India sekitar 6800 MW.

PLTA Kecil di negara lain

China mempunyai 43000 PLTA kecil tersebar di seluruh negara, menghasilkan 23 juta KWh per tahun. Terdapat 100 juta kilowatt sumber daya PLTA kecil dapat dieksplorasin di wilayah pegunungan, hanya 29% telah memanfaatkan.

Filipina mempunyai potensi sumber PLTA mini dgn daya total 1132.476 megawatt dimana hanya 7.2% telah digunakan.

Terdapat sekitar 3000 MW kapasitas PLTA kecil beroperasi di AS. 40 MW sedang direncanakan.

Kelistrikan untuk Jaringan terpusat (Central-grids)

Jaringan terpisah (Isolated-grids) menyediakan daya daerah terpencil

…tetapi juga …

Handal (Reliability)

Biaya operasional sangat rendah

Mengurangi kebutuhan akan energi yang harganya membumbung tinggi

Apa yang Bisa disediakan sistem PLTA Kecil ?

Photo Credit: Robin Hughes/ PNS

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.

Uraian Sistem PLTA Kecil

Head (m)Head (m)

Flow (m3/s)

Power in kW 7 x Head x Flow

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.

PLTA Kecil di negara lain

China mempunyai 43000 PLTA kecil tersebar di seluruh negara, menghasilkan 23 juta KWh per tahun. Terdapat 100 juta kilowatt sumber daya PLTA kecil dapat dieksplorasin di wilayah pegunungan, hanya 29% telah memanfaatkan.

Filipina mempunyai potensi sumber PLTA mini dgn daya total 1132.476 megawatt dimana hanya 7.2% telah digunakan.

Terdapat sekitar 3000 MW kapasitas PLTA kecil beroperasi di AS. 40 MW sedang direncanakan.

Nama NegaraTahun

Penyelesaian

Kapasitas Total Maksimal produksi

lisrik tahunan

ItaipúBrazil/

Paraguay1984/1991/

200314,000 MW 93.4 TW-hours

Guri Venezuela 1986 10,200 MW 46 TW-hours

Three Gorges Dam

China 2004* 9,800 MW(2006)22,400 MW (bila selesai total)

84,7 TW-hours

Grand CouleeAmerika Serikat

1942/1980 6,809 MW 22.6 TW-hours

Sayano Shushenskaya

Russia 1983 6,721 MW 23.6 TW-hours

Krasnoyarskaya

Russia 1972 6,000 MW 20.4 TW-hours

Robert-Bourassa

Kanada 1981 5,616 MW  

Churchill Falls Canada 1971 5,429 MW 35 TW-hours

Bratskaya Russia 1967 4,500 MW 22.6 TW-hours

Ust Ilimskaya Russia 1980 4,320 MW 21.7 TW-hours

YaciretáArgentina/Paraguay

1998 4,050 MW 19.1 TW-hours

Ertan Dam China 1999 3,300 MW(550MW×6) 17.0 TW-hours

Gezhouba Dam China 1988 3,115 MW 17.01 TW-hours

Komplek La Grande Complex di Quebec, Kanada adalah sistem PLTA terbesar di dunia. Delapan stasiun pembangkit di komplek lokasi mempuyai kapasitas 16.021 MW. Stasiun pembangkit Robert Bourassa saja berkapasitas 5.616 MW. Stasiun ke sembilan (Eastmain-1) sedang dalam pembangunan dan akan menambah daya total 480 MW. Konstruksi proyek tambahan pada sungai Rupert River dimulai 11 January 2007. Akan menambah dua stasiun dengan kapasitas total 888 MW.

5.2. Berdasarkan Ketersediaan Head

PLTA head rendah

- head < 15 m

- biasanya dengan dam yang memotong langsung sungai dan rumah daya di belakang dam

- tidak memerlukan tangki surja bila head rendah dan rumah daya sangat dekat dam

- biasanya memakai turbin reaksi, dengan draft tube terletak di turbin dengan sedikit diatas tinggi permukaan buang.

- head 15 s.d. 70 m

- bendung ambil air (forebay) sebelum pipa pesat bertindak sebagai reservoir air dan tangki surja

- sejumlah PLTA mempunyai terowongan air guna mengalirkan air dari reservoir utama ke forebay lalu ke rumah daya

- biasanya memakai turbin reaksi, dengan draft tube terletak di turbin dengan sedikit diatas tinggi permukaan buang.

PLTA head sedang:

PLTA Head Tinggi:

- head > 70 m

- Air dar reservoir utama pertama dilewatkan terowongan air ke tangki surja ) lalu dialirkan melewati pipa pesat ke penggerak-mula

- Tangki surja (surge tank)- sebuah bangunan buatan - berfungsi mengurangi efek pukulan air (water hammer) pada pipa pesat

- biasanya memakai turbin impuls- turbin Pelton- bila head tinggi atau sangat tinggi

Tipe Instalasi PLTA

Boyle, Renewable Energy, 2nd edition, Oxford University Press, 2003

5.3. Berdasarkan Ketersediaan Debit

Katagori jenis PLTA ini didominasi kontruksi istimewa karena topografi yang tersedia untuk masing-masing PLTA sangat khas.

Katagorinya :

1. PLTA Aliran Sungai ( Run-off River Plants)

2. PLTA tipe penampung (Storage type Plants)

3. PLTA Pemompaan (Pumped Storage Plants)

5.3.1. PLTA Aliran Sungai ( Run-off River Plants)

PLTA aliran permukaan sungai tidak mengubah kecuraman sungai (air tidak mengalihkan material menjauh dari sungai)

Berpondasi kecil, berbasis aliran yang berubah-ubah dalam 24 jam

Umumnya headnya rendah, kecuali terdapat air terjun sehingga head menjadi sedang.

Sesuai untuk durasi aliran yang dibutuhkan ada di > 70 % periode maksimum dalam 1 tahun.

Micro Run-of-River Hydropower

http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro_plant_types.html

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.

Photo Credit: SNC-Lavalin

PLTA Aliran PermukaanPLTA Aliran Permukaan

Run-of-River Small Hydro Project, Canada

Diversion (Run-of-River) Hydropower

Fasilitas Diversi

Tidak memerlukan bendungan

Perlu fasilitas penyaluran air sungai melalui kanal atau pipa pesat (penstock)

5.3.2. PLTA tipe penampung (Storage type Plants)

PLTA dengan waduk tampungan air hujan Kebanyakan PL TA di dunia tipe ini Untuk aliran permukaan yang kecil Tipe head sedang dioperasikan sebagai beban dasar maupun beban

puncak Kadang aliran sungai dibelokkan (diversi) dari aliran

utama untuk mendapat head lebih besar. Air buangan dikembalikan ke sungai.

PLTA Tipe Penampung atau Jenis Bendungan (dam)

Gravitasi Mekanik Listrik

5.3.3. PLTA Pemompaan (Pumped Storage Plants)

PLTA Pemompaan pertama diapakai di Italia dan Swiss di th. 1890-an.

Tahun 1933 sudah memakai pompa-turbin mampu balik dengan motor-generator

Sekarang dipakai mesin dengan kecepatan dapat diatur untuk meningkatkan efisiensi – PLTA ini mempunyai skala luas kisaran waktu

pembuanga dari beberapa jam hingga beberapa beberapa hari.

– Efisiensi = 70 – 85%

PLTA Pemompaan (Pumped Storage)

Operasi : Dua kolam air Kolam atas – dengan

tanggulnya- impoundment Kolam bawah – danau

alam, sungai atau reservoir penampung

Keuntungan : – Produksi daya puncak– Dapat dibangun dimana

pun dengan selama tersedia suplai air The Raccoon Mountain project

Tipe PLTA khusus karena kombinasi antara PLTA dengan pembangkit tenaga termal dengan tujuan untuk meningkatkan efisiensi gabungan.

Memanfaatkan kelebihan daya dari pembangkit tenaga termal dalam bentuk tenaga potensial air , yaitu kerja pemompaan air dari reservoir bawah ke reservoir atas.

Menjumpai Beban Puncak

PLTA (Hydroelectric plants):– Mudah memulai dan cepat dan mengubah daya

keluar dengan cepat– Melengkapi pembangkit termal besar- large

thermal plants (batu bara dan nuklir), yang akan lebih efisien dengan pelayanan beban dasar (base power loads) .

– Menghemat jutaan barel minyak

Sistem Pemompaan – Penampungan

Boyle, Renewable Energy, 2nd edition, Oxford University Press, 2003

PLTA Pemompaan - Pumped Storage

Selama penampungan air di pompa dari reservoir bawah ke reservoir atas

Air dilepas kembali ke reservoir bawah sambil membangkitkan tenaga listrik.

Spektrum Daya PLTA Pemompaan

Contoh. Cabin Creek Pumped Hydro (Colorado)

Selesai 1967 Kapasitas – 324 MW

– Dua unit @ 162 MW Tujuan Penyimpanan Energi

– Air dipompa ke atas bukit pada malam hari Pemakaian rendah – Kelebihan daya pembangkit beban dasar

– Air mengalir turun dari bukit selama periode harian /puncak (day/peak periods)

– Menopang kebutuhan daya yang berfluktusi Seperti tambahan daya untuk AC (air conditioning) di musim panas

Efisiensi 70 – 85 %

5.4. PLTA Berdasarkan Beban Alamiah (Nature of Load)

Beban pembangkit listrik berfluktuasi tergantung permintaan (demand) konsumen.

Kebutuhan daya konsumen fungsi waktu dinyatakan sebagai kurva beban (load curve).

Pembangkit beban dasar (base load plant). Pembangkit yang ada di dasar kurva beban dan

selalu beroperasi dengan kapasitas maksimum dengan mendapat efisiensi maksimum

Pembangkit beban puncak (peak load plant) Pembangkit yang dirancang untuk mengatasi beban

puncak (peak demand)

Kurva Permintaan

5.4. PLTA Berdasarkan Beban Alamiah (Nature of Load)

Beban pembangkit listrik berfluktuasi tergantung permintaan (demand) konsumen.

Kebutuhan daya konsumen fungsi waktu dinyatakan sebagai kurva beban (load curve).

Pembangkit beban dasar (base load plant). Pembangkit yang ada di dasar kurva beban dan

selalu beroperasi dengan kapasitas maksimum dengan mendapat efisiensi maksimum

Pembangkit beban puncak (peak load plant) Pembangkit yang dirancang untuk mengatasi beban

puncak (peak demand)

Kurva Durasi BebanD

eman

d (G

W)

Time in %

Peak Load (2MW)

Intermediate Load (4MW)

Base Load (6MW)

100% : 8760hrs

• Plot durasi masing-masing permintaan berbasis tahunan.

Karun-3 dam

Dam Karun-3 ada di sungai Dam Karun-3 ada di sungai Karun- - sungai dgn debit terbesar di Iran – sungai dgn debit terbesar di Iran – terletak di provinsi terletak di provinsi Khuzestan, , Iran. Dibangun guna memenuhi Iran. Dibangun guna memenuhi kebutuhan energi Iran selain kebutuhan energi Iran selain pengendalian banjir.. pengendalian banjir.. Generator Generator daya Karun III terhubung dengan daya Karun III terhubung dengan interkoneksi daya nasional sebagai interkoneksi daya nasional sebagai pembangkit beban puncak.pembangkit beban puncak. Pembangkit ini beroperasi dengan Pembangkit ini beroperasi dengan daya 2000 MW, dan pembangkitan daya 2000 MW, dan pembangkitan energi listrik rata-rata energi listrik rata-rata 4137GWh/th. , maka kekurangan 4137GWh/th. , maka kekurangan tenaga listrik di negara ini akan tenaga listrik di negara ini akan diselesaikandiselesaikan..