Upload
nizam-bagus-prabowo
View
244
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
1/17
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar BelakangSemua kegiatan yang dilakukan oleh makhluk hidup termasuk manusia dalam
kehidupan sehari-hari pasti memerlukan energi,baik besar maupun kecil sehingga energi
dianggap salah satu dari faktor penting untuk menunjang kehidupan di alam semesta.
Secara umum pengertian energi adalah kemampuan/kekuatan/tenaga/atau power yang
terdapat dalam suatu benda, baik benda hidup maupun benda mati. ungsi energi adalah
untuk melakukan suatu pekerjaan atau akti!itas. Selain itu,energi tidak bisa diciptakan
tetapi juga tidak bisa dimusnahkan dan juga bisa berubah bentuk dari satu bentuk ke
bentuk yang lain. "leh sebab itu,energi bersifat kekal. #al ini merupakan bunyi dari
hukum kekekalan energi yang disebut dengan hukum termodinamika. $nergi memiliki
sifat menempati ruang dan dimiliki oleh setiap benda yang bermassa. Salah satu jenis
energi adalah energi air.
$nergi air adalah energi yang telah dimanfaatkan secara luas di %ndonesia yang
dalam skala besar telah digunakan sebagai pembangkit listrik. Beberapa perusahaan di
bidang pertanian bahkan juga memilki pembangkit listrik sendiri yang bersumber dari
energi air. &i masa mendatang untuk pembangunan pedesaan termasuk industri kecil
yang jauh dari jaringan listrik nasional, energi yang dibangkitkan melalui sistem
mikrohidro diperkirakan akan tumbuh secara pesat. 'otensi air sebagai sumber energi
terutama digunakan sebagai penyedia energi listrik melalui pembangkit listrik tenaga air
maupun mikrohidro. 'otensi tenaga air di seluruh %ndonesia diperkirakan sebesar ()*+
. 'otensi ini dapat dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik dengan kapasitas
00 ke atas dengan jumlah sekitar +00. Banyaknya sungai dan danau air tawar yang ada di %ndonesia merupakan modal awal untuk pengembangan energi air ini.
1amun eksploitasi terhadap sumber energi yang satu ini juga harus memperhatikan
ekosistem lingkungan yang sudah ada.
'emanfaatan energi air pada dasarnya adalah pemanfaatan energi potensial
gra!itasi. $nergi mekanik aliran air yang merupakan transformasi dari energi potensial
gra!itasi dimanfaatkan untuk menggerakan turbin atau kincir. 2mumnya turbin
digunakan untuk membangkitkan energi listrik sedangkan kincir digunakan untuk
pemanfaatan energi mekanik secara langsung. 'ada umumnya untuk mendapatkan
1
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
2/17
energi mekanik aliran air ini, perlu beda tinggi air yang diciptakan dengan
menggunakan bendungan. Akan tetapi dalam menggerakan kincir,aliran air pada sungai
dapat dimanfaatkan ketika kecepatan alirannya memadai.
'embangkit air mikrohidro mengacu pada pembangkit listrik dengan skala di
bawah 00 kw. Banyak daerah pedesaan di %ndonesia yang dekat dengan aliran air
sungai yang memadai untuk pembangkit listrik pada skala yang demikian. &iharapkan
dengan memanfaatkan potensi yang ada di desa-desa tersebut dapat memenuhi
kebutuhan energinya sendiri dalam mengantisipasi kenaikan biaya energi atau kesulitan
jaringan listrik nasional untuk menjangkaunya.
B. 3ujuan• emenuhi salah satu tugas mata pelajaran isika
• emberikan wawasan mengenai energi air
• emberikan wawasan mengenai cara memanfatkan energi air dalam kehidupan
4. anfaatakalah ini dapat menambah wawasan pembaca mengenai salah satu macam
energi yaitu energi air. &engan mengetahui energi air. 'embaca dapat
memanfaatkan energi air dalam kehidupan dan mampu menciptakan teknologi baru
dari energi air yang bermanfaat untuk masa depan.
BAB II
PEMBAHASAN
A. 'engertin $nergi Air
2
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
3/17
Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada
air tersimpan energi potensial 5pada air jatuh6 dan energi kinetik 5pada air mengalir6.
3enaga air 5 Hydropower 6 adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. $nergi yang
dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun
energi listrik. 'emanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan kincir air
atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai.
$nergi #idro-electrik adalah energi air. Air bergerak menyimpan energi alami yang sangat
besar, $nergi ini dapat dimanfaatkan dan dikon!ersikan menjadi listrik, dan pembangkit
listrik tenaga air tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca. %ni juga merupakan sumber
energi terbarukan karena air secara terus menerus mengisi ulang melalui siklus hidrologi
bumi. Semua sistem hidro-electrik membutuhkan sumber air mengalir tetap, seperti sungai
atau anak sungai, tidak seperti tenaga matahari dan angin, tenaga ini dapat menghasilkan
tenaga terus menerus selama 7 jam setiap harinya.
B.8eunggulan &an 8elemahan $nergi Air
a6 8eunggulan3enaga air merupakan sumber energi yang jauh lebih stabil 5konstan6
dibandingkan dengan tenaga angin dan tenaga surya karena setelah bendungan
selesai dibangun listrik dapat diproduksi pada tingkat stabil. &an juga ketika
permintaan listrik tidak tinggi, mudah untuk menghentikan pembangkit listrik danmenjalankannya lagi di saat permintaan meningkat. Setelah bendungan dibangun,
mereka tidak hanya sangat efisien tetapi juga dirancang untuk bertahan dalam waktu
yang sangat lama, dengan biaya operasional dan pemeliharaan yang relatif rendah.
'embangkit listrik tenaga air sebenarnya merupakan salah satu sumber energi yang
paling dapat diandalkan, dan energi terbarukan yang paling efisien dalam menjamin
pasokan listrik secara konstan di berbagai belahan dunia.
'embangkit listrik tenaga air juga dapat memberikan kontribusi terhadap
pertumbuhan ekonomi di daerah tempat bendungan dibangun karena danau yang
terbentuk di belakang bendungan tidak hanya sering digunakan untuk tujuan irigasi
tetapi juga untuk pariwisata dan rekreasi dalam bentuk olahraga air, memancing,
berenang, berperahu, dan jenis rekreasi lainnya. &an tentu saja, pemanfaatan tenaga
air tidak menghasilkan limbah seperti pada beberapa sumber energi lain 5terutama
bahan bakar fosil dan energi nuklir6.
b6 8elemahan
3
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
4/17
8etika membicarakan kerugian tenaga air, banyak orang yang menunjuk
kerusakan lingkungan yang dapat terjadi sebagai hasil dari pembangunan bendungan.
isalnya bendungan tenaga air dapat mengganggu aliran alami sungai yang dapat
memiliki banyak dampak negatif pada ekosistem sungai. 9ika bendungan yang
dibangun benar-benar besar, hal ini dapat menyebabkan erosi, tanah longsor dan
kerusakan geologi yang serius 5kasus ini terjadi pada pembangunan 3hree :orges
&am di 4ina dan #oo!er &am di Amerika Serikat6. #al ini juga dapat menyebabkan
banjir, dan kadang-kadang masyarakat setempat bahkan harus meninggalkan rumah
mereka 5ini yang terjadi pada 3hree :orges &am yang mengakibatkan ,7 juta
orang mengungsi karena banjir serius6. Bendungan pembangkit listrik tenaga air juga
dapat mengubah tingkat aliran, pola aliran, suhu air, yang kesemuanya dapat
memberikan efek yang sangat berbahaya terhadap satwa liar.
8ekurangan tenaga air dari segi ekonomi meliputi biaya awal yang sangat
besar untuk membangun bendungan untuk pembangkit listrik tenaga air, yang berarti
bahwa pembangunan pembangkit listrik tenaga air harus beroperasi setidaknya
selama beberapa dekade sebelum mulai membawa keuntungan. 9uga, di saat
kekeringan ketika tidak ada air yang cukup, tenaga air tidak bisa menghasilkan
energi listrik
4. 'emanfaatan $nergi Air
1. PLTA
Pengertian PLTA
'embangkit Listrik 3enaga Air adalah salah satu pembangkit yang memanfaatkan
potensial aliran air yang kemudian diubah menjadi energi listrik. $nergi listrik ini biasa
disebut sebagai hidroelektrik. 'embangkit listrik ini bekerja dengan cara mengubah energi
dari potensial aliran air menjadi energi mekanik 5dengan turbin air6 dan dari energi mekanik
menjadi energi listrik 5dengan bantuan generator6. 8emudian energi listrik tersebut
dialirkan melalui jarngan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya energi listrik tersebutsampai pada konsumen. 'ada :ambar . menunjukan secara skematis bagaimana potensi
tenaga air, yaitu sejumlah air yang terletak pada ketinggian tertentu diubah menjadi tenaga
mekanik oleh turbin air.
4
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
5/17
:ambar skema aliran air menuju turbin
Komponen – komponen PLTA
a.8olam 3ando 5reser!oir6
8olam tando 5reser!oir6 atau waduk adalah tempat yang digunakan untuk
menampung air yang kemudian akan disalurkan menuju turbin. Sumber air waduk
terutama berasal dari aliran permukaan dtambah dengan air hujan langsung.
:ambar 8olam tando 5reser!oir6
Berdasarkan fungsinya, waduk diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu ;
.aduk eka guna 5single purpose6 aduk eka guna adalah waduk yang dioperasikan untuk
memenuhi satu kebutuhan saja, misalnya untuk kebutuhan air irigasi, air baku atau 'L3A.
'engoperasian waduk eka guna lebih mudah dibandingkan dengan waduk multi guna
dikarenakan tidak adanya konflik kepentingan di dalam. 'ada waduk eka guna
pengoperasian yang dilakukan hanya mempertimbangkan pemenuhan satu kebutuhan.
7.aduk multi guna 5multi purpose6 aduk multi guna adalah waduk yang berfungsi untuk
memenuhi berbagai kebutuhan, misalnya waduk untuk memenuhi kebutuhan air, irigasi, air baku dan 'L3A. 8ombinasi dari berbagai kebutuhan ini dimaksudkan untuk dapat
mengoptimalkan fungsi waduk dan meningkatkan kelayakan pembangunan suatu waduk .
b. &am
&am adalah suatu bangunan menahan laju air sehingga mencapai ketinggian tertentu
agar menghasilkan energi yang besar saat air dialirkan. &am berfungsi untuk
menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup
dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir.
5
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
6/17
Gambar Dam pada sebuah PLTA
c. %ntake building
%ntake digunakan untuk mengatur banyaknya air yang masuk menuju pipa pesat.
:ambar %ntake Building sebuah 'L3A
d.4ontrol :ate
4ontrol gate adalah komponen pembangkit listrik tenaga air untuk mengatur debit atau
besar/kecilnya aliran air yang masuk menuju turbin. 4ontrol gate dapat dibuka dan ditutup
sesuai waktu operasi ataupun jika terjadi masalah pada turbin atau komponen lain.
6
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
7/17
Gambar Control Gate sebuah PLTA
e.'ipa pesat 5'enstock6
'enstock adalah pipa tempat mengalirnya air bertekanan tinggi karena perbedaan
gra!itasi. 'enstock dipasang dengan kedudukan !ertikal ini digunakan untuk mengalirkan
air dari kolam tando 5reser!oir6 menuju ke turbin.
:ambar 'ipa 'esat 5'enstock6
f. 3urbin
3urbin merupakan alat yang digunakan untuk mengkon!ersi energi kinetik menjadi energi
mekanik. &imana sistem kerja dari turbin adalah ketika ada suatu aliran air yang cukup
kencang, dan aliran air tersebut menabrak dan kemudian mendorong sudu-sudu secara
kontinyu akibatnya turbin tersebut berputar. 3urbin air dikembangkan pada abad < dan
digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. $nergi mekanis diubah dengan
generator listrik menjadi tenaga listrik. 4ontoh macam-macam turbin;
7
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
8/17
• 3urbin 8aplan
= 3urbin rancis
=3urbin Bankie
• 3urbin 'elton
Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi
mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu ;
6 3urbin impuls
76 3urbin reaksi
6 3urbin %mpuls
$nergi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda no>le. Air keluar no>le yang
mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah
kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum 5impulse6. Akibatnya roda
turbin akan berputar. 3urbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang
keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua
energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi
kecepatan.
76 3urbin ?eaksi
Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan
tekanan air selama melalui sudu. 'erbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudusehingga runner 5bagian turbin yang berputar6 dapat berputar. 3urbin yang bekerja
8
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
9/17
berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. ?unner turbin reaksi
sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.
g. :enerator
:enerator merupakan alat yang digunakan untuk memproduksi energi listrik dari sumber
energi mekanik. 3enaga mekanik dapat berasal dari panas, air, uap, dan lain @ lain. $nergi
listrik yang dihasilkan oleh generator dapat berupa listrik A4 maupun &4. #al tersebut
tergantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenaga listrik.
:ambar :enerator pada suatu pembangkit
&aya yang dibangkitkan generator yang diputar oleh turbin air adalah; ' k .#
. .CkD
keterangan; ' daya C8wD
# tinggi terjun air CmeterD
debit air CmE/detikD
F efisiensi turbin dan generator
k konstanta
8onstanta k dihitung berdasarkan pengertian bahwa daya kuda () kgm/detik dan daya
kuda 0,(E* 8w sehingga apabila ' ingin dinyatakan dalam k, sedang tinggi terjun #
dinyatakan dalam meter dan debit air dinyatakan dalam mE/detik, maka;
h. &raft tube
9
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
10/17
&raft tube merupakan saluran di!ergen kedap udara untuk membawa air keluar dari sudu
turbin menuju ke tail race. Secara bertahap meningkatkan penampang draft tube membantu
untuk mengubah energi kinetik air keluar menjadi energi tekanan.
:ambar &raft 3ube
i. 3ail race / "utflow
8analuntuk mengarahkan aliran air kembali ke saluran irigasi / sungai yang berasal dari
draf tube untuk pemanfaatan lebih lanjut.
Gambar Talra!e sebuah PLTA
Prinsip Kerja PLTA
1"
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
11/17
Sistem 'L3A bekerja dengan cara aliran sungai dibendung di bendungan besar agar terjadi
penimbunan air sehingga terjadi kolam tando. Selanjutnya air dari kolam tando dialirkan ke
bangunan air 'L3A melalui pipa pesat untuk menggerakkan turbin yang menyebabkan rotor
generator ikut berputar juga karena rotor turbin seporos dengan rotor dari generator.
&engan adanya penimbunan air terlebih dahulu dalam kolam tando, maka pada musimhujan di mana debit air sungai besarnya melebihi kapasitas penyaluran air bangunan air
'L3A, air dapat ditampung dalam kolam tando. 9ika terjadi kelebihan air pada &A, maka
petugas 'L3A biasanya memperbesar aliran air ke sungai dengan membuka pintu air.
1amun jika kekurangan, aliran sungai akan diperkecil. #al ini bertujuan untuk menjaga
ketinggian air &A. enomena seperti ini biasanya terjadi ketika puncak musim kemarau
tiba.
&A yang ada harus memiliki perbedaan ketinggian dengan turbin. Semakin tinggi
perbedaan ketinggiannya, maka semakin besar pula daya listrik yang dihasilkan generator.
2ntuk menghubungkan antara &A dengan turbin, digunakan pipa besar dengan diameter yang menyesuaikan debit air yang akan dialirkan. 'ipa ini dinamakan dengan pipa pesat
5penstock 6. Semakin besar diameter, maka semakin besar pula debit air yang dialirkan..
'ada musim kemarau di mana debit air sungai lebih kecil dari pada kapasitas
penyaluran air bangunan air 'L3A, selisih kekurangan air ini dapat di atasi dengan
mengambil air dari timbunan air yang ada dalam kolam tando. %nilah keuntungan penggunaan kolam tando pada 'L3A. #al ini tidak dapat dilakukan pada 'L3A run off ri!er.
1amun, biaya pembangunannya mahal karena kolam tando memerlukan bendungan yang
besar dan juga memerlukan daerah genangan yang luas.
. Prinsip Peman!aatan Mikro"i#ro
Air dari sungai dibendung, kemudian dialirkan melalui parit. Sebagian air dialirkan
ke dalam bak penampungan dan sebagian lagi di alirkan untuk keperluan irigasi. Air dalam
bak penampungan kemudian di saring dan dialirkan ke dalam bak penenang. Bak penenang berfungsi untuk menenangkan air agar tidak terjadi kumparan air yang dapat menyebabkan
11
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
12/17
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
13/17
:ambar . 8incir air "!ershot
8incir air o!ershot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi
bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. 8incir air o!ershot adalahkincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.
• 8euntungan
G 3ingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai +)H.
G 3idak membutuhkan aliran yang deras.
G 8onstruksi yang sederhana.
G udah dalam perawatan.
G 3eknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir
• 8erugian
G 8arena aliran air berasal dari atas maka biasanya reser!oir air atau bendungan air,
sehingga memerlukan in!estasi yang lebih banyak.
G 3idak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.
G embutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.
G&aya yang dihasilkan relatif kecil.
76 8incir Air 2ndershot
8incir air undershot bekerja bila air yang mengalir,
menghantam dinding sudu yang terletak pada
bagian bawah dari kincir air. 8incir air tipe
undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan
dari head.3ipe ini cocok dipasang pada perairan
dangkal pada daerah yang rata. 3ipe ini disebut
juga dengan IJitru!ianI. &isini aliran air
berlawanan dengan arah sudu yang memutarkincir.
13
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
14/17
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
15/17
6 8incir Air 3ub
:ambar 8incir air Breastshot
8incir air 3ub merupakan kincir air yang
kincirnya diletakkan secara horisontal dansudu-sudunya miring terhadap garis !ertikal,
dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada
tipe o!ershot maupun tipe undershot. 8arena
arah gaya dari pancuran air menyamping
maka, energi yang diterima oleh kincir yaitu
energi potensial dan kinetik.
! 8euntungan
G emiliki konstruksi yang lebih ringkas
G 8ecepatan putarnya lebih cepat
! 8erugian
G 3idak menghasilkan daya yang besar
G 8arena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yanglebih teliti.
BAB III
PENUTUP
A. 8esimpulan
Air merupakan kebutuhan pokok manusia . air juga dapat digunakan sebagai
energi alternatif untuk menggantikan bahan bakar kon!ensional. $nergi air digunakan untuk mengurangi penggunaan bakar yang mengakibatkan kerusakan
lingkungan akibat emisi karbondioksida yang tinggi,yang berkontribusi besar
terhadap pemanasan global . dalam pemanfaatannnya energi air juga memiliki
kelebihan dan kekurangan sehingga harus dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya
untuk keperluan hidup dengan tidak merusak ekosistem lingkungan.
'emanfaatan energi air diantaranya 'L3A 5 pembangkit listrik tenaga
air6.komponen-komponen 'L3A yaitu ; turbin,generator,kolam tando,dam,intake
building,control date,pipa pesat,draft tube,tal race5outflow6.pemanfaatan yang kedua
yaitu dengan prinsip mikrohidro, dan yang ketiga yaitu dengan kincir air.
15
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
16/17
B. Saran
&emi kesempurnaan makalah ini, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat
kami harapkan, agar makalah ini dapat menjadikan suatu pedoman untuk kalangan umum.
8ami sebagai penyusun memohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan dalam
penyusunan makalah ini. Atas kritik, saran, dan perhatiannya 8ami ucapkan terimakasih.
16
8/16/2019 Pembahasan Dan Seterusnya
17/17
Da!tar p%staka
http;//web.ipb.ac.id/Ktepfteta/elearning/media/$nergiH70danH70Listrik
H70'ertanian/A3$?%H70$BH70$L'/BabH70JH70$1$?:%H70A%?/indeAir.htm
http;//www.indoenergi.com/707/0/keunggulan-dan-kelemahan-energi-air.html
http;//febri-fisika.blogspot.co.id/70//energi-air.html
http;//www.academia.edu/