Makalah PLTA

Embed Size (px)

Text of Makalah PLTA

BAB I PENDAHULUAN I.2. Latar Belakang Listrik adalah merupakan energi yang sangat penting dan di butuhkan manusia untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Tingkat pemakaian listrik perkapita menggambarkan secara langsung laju perkembangan kebutuhan hidup didalam suatu negara tersebut. Kebutuhan yang semakin meningkat akan semakin mendorong perkembangan perusahaan pembangkit listrik dengan berbagai sumber energi alternatif yang dapat mengisi kebutuhan hidup akan energi listrik dan mengurangi adanya krisis energi sejalan dengan peningkatan kebutuhan hidup manusia. Pada saat ini efisiensi energi mutlak diperlukan dalam menghadapi perkembangan sistem pembangkit listrik. Jika efesiensi energi tidak diperhatikan maka pemenuhan kebutuhan akan energi listrik akan mengalami kesulitan. Efisiensi energi dalam sistem pembangkit daya dapat mencakup penggunaan alat, bahan bakar, tempat, dan kinerja dalam suatu alat. Oleh karena itu Air merupakan sumber daya energi yang mempunyai nilai ekonomis dan efesien. Ketersediaan air di dunia ini mencapai 1.400.000.000 , lebih kurang 97% merupakan air laut

(air asin), 3% sisanya, 2% berupa gunung-gunung es di kedua kutub bumi, 0,75% merupakan air tawar, baik berupa mata air, air sungai, danau, maupun air tanah dan selebihnya berupa uap air. Dengan begitu sumber energi yang memanfaatkan tenaga air memiliki prospek yang sangat baik. Pusat listrik yang menggunakan tenaga air sering disebut Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Kapasitas PLTA diseluruh dunia ada sekitar 675.000 MW, atau setara dengan 3,6 milyar barrel minyak atau sama dengan 24 % kebutuhan listrik dunia yang digunakan oleh lebih 1 milyar orang. I.2. Tujuan Tanpa menghilangkan tujuan utama dalam memenuhi tugas mata kuliah Konversi Energi, yang mana merupakan penilaian dalam tugas individu. Makalah

1

ini disusun untuk menambah wawasan mahasiswa pada umumnya mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Air. BAB II PEMBAHASAN II.1. Definisi Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah suatu sistem pembangkit energi listrik dengan cara memanfaatkan aliran dari air (energi potensial ataupun energi kinetik air) yang kemudian dirubah menjadi energi listrik melalui putaran turbin dan generator. Sistem yang mudah dan yang penting adalah ramah terhadap lingkungan. Pembangkit listrik adalah suatu rangkaian alat atau mesin yang mengubah energi mekanikal untuk menghasulkan energi listrik, biasanya rangkaian alat itu terdiri dari turbin dan generator listrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah motor yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, tetapi juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. II.2. Diagram Skematik

2

II.3.

Komponen-Komponen dan Fungsi

A. Bendungan (Dam) Merupakan suatu bangunan menahan laju air sehingga mencapai ktinggian tertentu agar menghasilkan energi yang besar saat dialirkan. Bendungan ini berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.

Gambar Bendungan 3

Macam macam bendungan:Berdasarkan Penggunaannya 1. Intake Dam 2. Storage Dam 3. Regulating Dam 4. Pumped storge Dam Berdasarkan bahan pembuatannya 1. Dam Beton 2. Dam Baja 3. Dam Kayu 4. Dam Alami

B. Turbin Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Jenis-jenis turbin antara lain: B.1 Turbin Impuls Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah sama dengan turbin tekanan karena aliran air yang keluar dari nozle tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.

Macam macam turbin impuls: B.1.1 Turbin Pelton Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau

4

lebih alat yang disebut nozle. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.

Gambar Turbin Pelton

B.1.2 Turbin Turgo Turbin turgo dapat beroperasi pada head 30 m s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda.

Gambar Turbin Turgo

B.1.3 Turbin Crossflow Turbin cross-flow merupakan jenis turbin yang dikembangkan oleh Anthony Michell (Australia), Donat Banki (Hongaria) dan Fritz Ossberger

5

(Jerman). Turbin crossflow menggunakan nozle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi energi mekanis.

Gambar Turbin crossflow

B.2.

Turbin Reaksi Sudut pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan

terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin. Macam- macam Turbin Reaksi: B.2.1. Turbin Francis Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah.

6

Gambar Turbin Francis B.2.2 Turbin Kaplan & Propeller Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu. Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu : a. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller sangat efektif beroperasi pada head rendah. b. Faktor daya (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang tersedia. c. Kecepatan (putaran) turbin yang akan ditransmisikan ke generator. Sebagai contoh untuk sistem transmisi direct couple antara generator dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow berputar sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistem tidak beroperasi. C. Generator Generator yang dipakai dalam PLTA adalah generator sinkron tiga fasa.

7

Konstruksi Generator Sinkron

Suatu generator sinkron secara umum terdiri dari : 1. Stator adalah bagian dari mesin yang diam dan berbentuk silinder . Secara umum stator terdiri dari kerangka stator, inti stator, dan slot. a. Rangka Stator Rangka stator berfungsi sebagai tempat melekatnya stamping jangkar dan kumparan jangkar. Pada rangka stator terdapat lubang pendingin dimana udara dan gas pendingin disirkulasikan. Rangka stator biasanya dibuat dari besi campuran baja atau plat baja giling yang dibentuk sedemikian rupa sehingga diperoleh rangka yang sesuai dengan kebutuhan. b. Inti Stator Inti stator melekat pada rangka stator dimana inti ini terbuat dari laminasilaminasi besi khusus atau campuran baja. c. Slot

8

Slot adalah tempat konduktor berada yang letaknya pada bagian dalam sepanjang keliling stator. Bentuk slot ada 3 yaitu Slot Terbuka, Slot Setengah Terbuka, Slot Tertutup. 2. Rotor adalah bagian dari mesin yang berputar juga berbentuk silinder Sebagai tempat belitan penguat yang membentuk kemagnetan listrik kutub Utara-Selatan pada inti rotor. Ada 2 macam bentuk rotor, yaitu : a. Rotor kutub menonjol (Salient Pole Rotor) b. Rotor kutub tak menonjol (Rotor Silinder) c. Sikat Komponen pendukung generator a. Exciter sebagai penguat yang digunakan generator untuk membangkitan sumber tenaga. Sebagai penggerak mula generator. b. AVR (AutomaticVoltage Regulator) merupakan suatu alat yang mengatur tegangan yang berubah ubah dan terdiri dari satu kumparan. c. Bearing berfungsi menjaga kesetabilan posisi dan putaran poros. d. Pengatur generator berfungsi mengatur kecepatan putaran generator atau turbin dan sebagai rem Prinsip kerja generator sinkron berdasarkan induksi elektromagnetik. Setelah rotor diputar oleh penggerak mula (prime mover), dengan demikian kutub-kutub yang ada pada rotor akan berputar. Jika kumparan kutub diberi arussearah maka pada permukaan kutub akan timbul medan magnet (garis-garis gaya fluks) yang berputar, kecepatannya sama dengan putaran kutub. Garis-garis gaya fluks yang berputar tersebut akan memotong kumparan jangkar distator, sehingga menimbulkan EMF atau GGL atau tegangan induksi. Kecepatan putaran suatu

generator sinkron tergantung kepada penggerak mulanya (Putaran Turbin). Generator untuk pembangkit listrik tenaga air skala piko menggunakan generator sinkron 1 phasa. Generator ini memiliki kecepatan rata-rata antara 70 1500 rpm. Daya yang dihasilkan oleh generator 1 phasa dihitung dengan persamaan :

9

Dimana : P = daya yang dihasilkan generator (watt) V = tegangan terminal generator (volt) I = arus (ampere) cos = faktor daya D. Jalur Transmisi Berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah d