bahan-bahan listrik

Pengertian bahan

Bahan secara sederhana dapat diartikan sesuatu zat yang dapat berubah menjadi sesuatu atau barang lain. Menurut kondisinya bahan dibagi menjadi tiga bagian yaitu :

1. Bahan mentah

2. Bahan setengah jadi

3. Bahan jadi

Menurut sifat kelistrikan bahan bahan dibagi menjadi tiga bagian yaitu :

1. Bahan penghantar ( konduktor )

2. Bahan isolator

3. Bahan semikonduktor

Menurut sifat kemagnetan terdiri dari :

1. Magnet permanen

2. Mangnet remanen (sementara)

3. Bahan non magnetis

4. magnetis

Dalam materi instalasi listrik akan dijelaskan beberapa bahan pendukung diantaranya :

1. Penghantar / kabel

Kawat penghantar digunakan untuk menghubungkan sumber tegangan dengan beban. Kawat penghantar yang baik umumnya terbuat dari logam. Dalam instalasi listrik ada berbagai macam jenis kabel yang digunakan sesuai dengan kebutuhan daya dari kegunaannya. Macam – macam kabel tersebut diantaranya :

a. Kabel NYA

Digunakan dalam instalasi rumah dan system tenaga. Dalam instalasi rumah digunakan kabel NYAdengan ukuran 1,5 mm² dan 2,5 mm². Syarat penandaan dari kabel NYA :

Huruf kode	Komponen
N	Kabel jenis standart dengan penghantar tembaga
Y	Isolator PVC
A	Kawat berisolasi
Re	Penghantar pada bulat
Rm	Penghantar bulat berkawat banyak

NYA : berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC, untuk instalasi luar/kabel udara. Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan hitam. Kabel tipe ini umum dipergunakan di perumahan karena harganya yang relatif murah. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus.

Agar aman memakai kabel tipe ini, kabel harus dipasang dalam pipa/conduit jenis PVC atau saluran tertutup. Sehingga tidak mudah menjadi sasaran gigitan tikus, dan apabila ada isolasi yang terkelupas tidak tersentuh langsung oleh orang

b. Kabel NYM

Digunakan untuk kabel instalasi listrik rumah atau gedung dan system tenaga. Kabel NYM berinti lebih dari 1

Huruf kode	Komponen
N	Kabel jenis standart dengan penghantar tembaga
Y	Isolator PVC
M	Berselubung PVC
Re	Penghantar pada bulat
Rm	Penghantar bulat berkawat banyak

NYM : memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna putih atau abu-abu), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYM memiliki lapisan isolasi dua lapis, sehingga tingkat keamanannya lebih baik dari kabel NYA (harganya lebih mahal dari NYA). Kabel ini dapat dipergunakan dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak boleh ditanam.

c. Kabel NYY

Memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya warna hitam), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel NYY dieprgunakan untuk instalasi tertanam (kabel tanah), dan memiliki lapisan isolasi yang lebih kuat dari kabel NYM (harganya lebih mahal dari NYM). Kabel NYY memiliki isolasi yang terbuat dari bahan yang tidak disukai tikus.

d. Tanda kabel / warna

Merah / Kuning / Hitam = Fasa R, Fasa S, Fasa T

Belang hijau kuning = Ground

Biru = Netral

2. Macam – macam saklar

Saklar merupakan alat untuk menghubungkan dan memutuskan hubungan listrik. Saklar banyak macam dan jenisnya, misalnya untuk kebutuhan instalasi penerangan, instalasi tenaga dan banyak lagi jenisnya, yang sering kita jumpai pada kehidupan sehari – hari dirumah maupun dimana saja. Ada saklar yang dipasang dalam tembok (inbow) dan diluar tembok (out bow)

Untuk instalasi penerangan umumnya digunakan saklar untuk menyalakan dan mematikan lampu. Saklar menurut fungsinya dibedakan menjadi :

a. Saklar kutub satu

b. Saklar kutub ganda

c. Saklar kutub tiga

d. Saklar kelompok

e. Saklar seri

f. Saklar tukar

g. Saklar silang

3. Macam – macam fitting

a. Fiting langit-langit

Bisanya digunakan untuk pemasangan lampu yang menggunakan roset yang menempel pada langit-langit(eternity/lainnya).

b. Fiting gantung

Pemasangannya biasanya digabungkan pada fiting langit-langit. Pada bigian atas fiting ini terdapat cicin yang dipakai untuk mengikatkan tali penarik hingga kedudukannya menjadi kuat.

c. Stop Kontak

Pemasangan biasanya pada tempat-tempat lembab yang kemungkinan terjadipercikan air. Contohnya kamar mandi, kolam dan sebagainya

4. Pipa

Merupakan tempat untuk mendapatkan sumber tegangan. Tegangan ini diperoleh dari hantaran fasa dan nol yang dihubungkan dengan kontak-kontak stopkontak. Stop kontak dipasang untuk memudahkan mendapatkan tegangan yang diperlukan bagi peralatan listrik yang dapat dipindahkan.

5. Stop Kontak

Didalam instalasi listrik banyak sekali dipakai pipa. Pipa digunakan sebagai pelindung kabel atau hantaran darigangguan. Dengan pipa pemasangan hantaran atau kabel lebih rapi. Pipa yang digunakan biasanya jenis pipa union atau bisa juga pipa PVC dengan ukuran 5/8 dlm.

6. Klem

Adalah suatu bahan yang dipakai untuk menahan pipa agar dapat dipasang pada dinding atau langit-langit. Klem ini dibuatdari pelat besi atau plastic dengan ukuran disesuaikan dengan ukuran pipa. jarak pemasangan klem satu dengan lainny maksimal 80 cm.

7. Kotak Sambung

Pada saat penyambung kabel pada titik percabangan harus menggunakan kotak sambung. Menurut ketentuan peraturan instalasi yang diijinkan tidak boleh dalam pipa terdapat sambungan,karena dikwatirkan kawat putus dalam pipa.

Macam-macam kotak sambung:

a. Kotak sambung cabang dua

Digunakan untuk menyambung lurus.

b. Kotak sambung cabang tiga (T-Dos)

Digunakan untuk percabangan-percabangan, misalnya terdapat pemakaian saklar, stop kontak.

c. Kotak sambung cabang empat (Cross Dos)

Pemakaian sama dengan T-Dos hanya percabangan bukan tiga tapi empat.

8. Rol Isolator

Untuk pemasangan kawat hantaran diatas plafon tanpa menggunakan pipa digunakan rol isolator. Jarak antara rol satu dengan yang lain 50 cm dan antar hantaran jaraknya 5 cm. Rol isolator dibuat dari keramik atau plastic dan kekuatannya disesuaikan dengan besar hantaran dan tegangan kerja untuk kepentingan peletakan besar hantaran dan tegangan kerja untuk kepentingan peletakan hantaran pada instalasi penerangan rumah.

9. Kotak Sekring

Kotak sekring merupkan alat yang digunakan membatasi besar arus yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Fungsinya sebagai pengaman. Apbiladialiri arus melebihi ketetapa maka sekring akan putus, sehingga tidak ada arus yang mengalir dalam rangkaian. Ada dua tipe sekring yang terdapat dipasaran yaitu sekring patron lebur dan sekring otomat. Keduanya memiliki fungsi yang sama tapi kerja teknis yang berbeda.

10. MCB (miniature Circuit Breaker)

Fungsi MCB adalah untuk pengaman terhadap beban lebih atau hubung singkat. Bila terjadi arus beban lebih atau hubung pendek MCB memutuskan sirkit dari sumber.

Komponen untuk mengamankan beban lebih adalah bimetal sedangkanuntuk mengamankan arus hubung pendek adalah electromagnet. Bila terjadi hubung singkat atau arus lebih yang besar maka kumparan magnetic R akan memerintahkan kontak jatuh. Tegangan kerja sampai dengan 440 VAC, MCB dipakai sampai 50 A.

11. KWH Meter

Digunakan sebagai pengukur energi listrik. Secara praktisnya KWH meter digunakan untuk mengukur daya terpakai (daya aktif) yang digunakan dalam pemakaian beban listrik dalam jangka waktu tertentu.

Prinsip kerja KWH meter:

Bila arus beban I mengalir melalui Wc akan menyebabkan terjadinya fluksi I. Wp memiliki sejumla lilitan yang besar yang dianggap sebagai reaktansi murni, sehingga arus Ip yang mengalir melalui Wb akan tertinggal fasanya terhadap tegangan beban dengan sudut 90 0dan menyebabkan fluksi magnetis 2, misalnya karena pengaruh momen gerak ini, kepingan lauminium akan berputar dengan kecepatan n. sambil berputar, priringan akan memotong garis-garis fluksi magnet m dari magnet permanen dan akn menyebabkan terjadinya arus-arus putar yang berbanding lurus terhadap n@m2 dalam kepingan aluminium tersebut. Arus –arus putar ini akan pula memotong garis-garis fluksi @m sehingga kepingan akan mengalami momen redaman Td yang berbanding lurus terhadap n@m2. Bila momen-momen tersebut yaitu Td dan Td dalam keadaan seimbang maka berlaku hubungan:

KdVI cos θ = Km nΦm²

atau

n = Kd / Km Φm (V I cos θ)

Dengan Kd dan Km sebagai konstanta. Jadi dari persamaan dapat terlihat bahwa kecepatan putar n, dari kepungan D, adalah berbanding lurus dengan beban VI cos@, sehingga dengna demikian maka jumlah perputaran dari pada kepingan tersebut,untuk suatu jangka waktu tertentu berbanding dengan energy yang akan diukur untuk jangka waktu tersebut.

Daftar istilah dalam instalasi listrik :

a. Arus lebih

Setiap arus yang melebihi harga nominalnya (arus kerja yang mendasari perbuatan peralatan tersebut).

b. Arus gangguan

Arus yang disebabkan oleh kerusakan isolasi.

c. Arus gangguan tanah

Arus yang mengalir ke tanah

d. Kemampuan hantar arus

Arus maksimum yang dapat dialirkan dengan kontinu oleh penghantar pada keadaan tertentu tanpa menimbulkan kenaikan suhu melampaui nilai tertentu.

e. Penghantar nol

Penghantar yang dibumikan dengan tugas rangkap, yaitu sebagai penghantar pengaman dan penghantar netral.

penghubung mesin penggerak generator

PENGHUBUNG MESIN PENGGERAK DENGAN GENERATOR
By Paijo
Agar dapat menghasilkan listrik yang berkualitas tinggi ( tegangan dan frekuensinya stabil ), maka generator harus bekerja pada kecepatan putar ( rpm ) tertentu sesuai rekomendasi pabrik. Agar dapat berputar, generator harus dihubungkan dengan mesin penggerak yang dapat berupa motor bakar, turbin air, turbin uap, kincir angin, kincir air, dsb. Agar pembangkit listrik memiliki kinerja dan efisiensi maksimal, perlu didesain sedemikian rupa sehingga mesin penggerak maupun generator bekerja pada kecepatan putar ideal ( peak speed ) masing-masing. Untuk mencapai keadaan ideal tersebut, diperlukan jenis penghubung yang sesuai dengan perbandingan kecepatan antara shaft mesin penggerak dengan shaft generator. Adapun perbandingan kecepatan putar tersebut ada 3 macam yaitu :




1. Kecepatan putar mesin penggerak sama dengan kecepatan putar generator.
Untuk keadaan ini, dapat digunakan sambungan langsung dimana poros mesin penggerak tersambung langsung ( coaxis ) dengan poros generator yang lazim digunakan pada genset motor bensin portable. Alternatif kedua, dapat digunakan direct couple seperti yang digunakan pada mesin pemotong rumput. Alternatif ketiga, dapat digunakan sambungan tidak langsung yaitu sistim pulley-belt atau sistim gear-rantai atau sistim gear to gear ( diameter kedua pulley atau jumlah gigi kedua gir musti sama ).
2. Kecepatan putar mesin penggerak lebih rendah daripada kecepatan putar generator.
Untuk keadaan ini, diperlukan sistim multiplikasi putaran sebagai penghubung. Jika perbedaan kecepatan putar tersebut tidak terlalu jauh ( lebih dari 1 : 3 ), dapat digunakan sistim multiplikasi tunggal yang cukup sederhana. Adapun sistim multiplikasi tersebut dapat berupa sistim pulley-belt yang terdiri dari sebuah pulley besar pada shaft mesin penggerak dan sebuah pulley kecil pada shaft generator yang dihubungkan oleh sebuah belt. Alternatif kedua, dapat berupa sistim gear-rantai yang terdiri dari sebuah gear ( sproket ) besar pada shaft mesin penggerak dan sebuah gear ( sproket ) kecil pada shaft generator yang dihubungkan oleh sebuah rantai. Alternatif ketiga, dapat berupa sistim gear to gear yang terdiri dari sebuah gear besar pada shaft mesin penggerak dan sebuah gear kecil pada shaft generator yang saling bersinggungan.
Jika perbedaan kecepatan putar tersebut cukup jauh ( kurang dari 1 : 3 ), perlu digunakan sistim multiplikasi bertingkat yang cukup rumit. Untuk keperluan itu, dapat digunakan gear box type HELICAL sebagai salah satu alternatif yang banyak dipakai. Sedangkan gear box type WORM tidak dapat dipakai untuk sistim multiplikasi karena bersifat irreversibel ( tidak dapat dibalik ). Alternatif lain, dapat juga digunakan sistim pulley-belt bertingkat atau sistim gear-rantai bertingkat. Adapun banyaknya tingkat, tergantung dari Total Multiplication Ratio ( TMR ) yang diperlukan.
3. Kecepatan putar mesin penggerak lebih tinggi daripada kecepatan putar generator.
Untuk keadaan ini, diperlukan sistim pereduksi putaran sebagai penghubung. Jika perbedaan kecepatan putar tersebut tidak terlalu jauh ( kurang dari 3 : 1 ), dapat digunakan sistim pereduksi tunggal yang cukup sederhana. Adapun sistim pereduksi tersebut dapat berupa sistim pulley-belt yang terdiri dari sebuah pulley kecil pada shaft mesin penggerak dan sebuah pulley besar pada shaft generator yang dihubungkan oleh sebuah belt. Alternatif kedua, dapat berupa sistim gear-rantai yang terdiri dari sebuah gear ( sproket ) kecil pada shaft mesin penggerak dan sebuah gear ( sproket ) besar pada shaft generator yang dihubungkan oleh sebuah rantai. Alternatif ketiga, dapat berupa sistim gear to gear yang terdiri dari sebuah gear kecil pada shaft mesin penggerak dan sebuah gear besar pada shaft generator yang saling bersinggungan.
Jika perbedaan kecepatan putar tersebut cukup jauh ( lebih dari 3 : 1 ), perlu digunakan sistim pereduksi bertingkat yang cukup rumit. Untuk keperluan itu, dapat digunakan gear box baik yang type HELICAL maupun type WORM sebagai salah satu alternatif yang banyak dipakai. Alternatif lain, dapat juga digunakan sistim pulley-belt bertingkat atau sistim gear-rantai bertingkat. Adapun banyaknya tingkat, tergantung dari Total Reduction Ratio ( TRR ) yang diperlukan.
Pada sebagian besar pembangkit listrik, kecepatan putar mesin penggerak tidak sama dengan kecepatan putar generator. Oleh karena itu, salah satu hal yang harus dilakukan dalam perencanaan sistim pembangkit listrik adalah menjembatani perbedaan kecepatan putar ( rpm ) ideal antara shaft generator dengan shaft turbin. Untuk itu, perlu dibuat desain suatu sistim pereduksi atau sistim multiplikasi yang berfungsi mentranformasi kecepatan putar ideal shaft turbin menjadi kecepatan ideal shaft generator tanpa banyak kehilangan daya. Secara prinsip, sistim pereduksi atau sistim multiplikasi adalah semua sistim mekanik mulai dari pulley atau gear yang terpasang pada shaft turbin, kemudian gear box ( jika ada ), sampai dengan pulley atau gear yang terpasang pada generator. Jadi bukan hanya gear box saja yang merupakan bagian dari sistim pereduksi atau sistim multiplikasi putaran. Demikian juga sebaliknya, sistim pereduksi atau sistim multiplikasi putaran tidak selalu berupa gear box.
Adapun perbedaan antara sistim pereduksi dan sistim multiplikasi adalah pada transformasi kecepatan yang dihasilkannya. Sistim pereduksi mentransformasikan kecepatan putar tinggi menjadi kecepatan putar yang lebih rendah. Sedangkan sistim multiplikasi mentransformasikan kecepatan putar rendah menjadi kecepatan putar yang lebih tinggi. Sistim pereduksi digunakan jika kecepatan putar mesin penggerak ( termasuk turbin ) lebih tinggi daripada kecepatan putar generator. Situasi seperti itu lazim ditemui pada PLTA, PLTU, PLTGU, dan PLTP. Sedangkan sistim multiplikasi digunakan jika kecepatan putar mesin penggerak lebih rendah daripada kecepatan putar generator. Situasi seperti itu lazim ditemui pada PLTMH yang menggunakan kincir lintasan sebagai tenaga penggerak. Dalam artikel ini hanya akan dibahas tentang sistim pereduksi saja. Adapun sistim multiplikasi akan dibahas dalam artikel tersendiri jika ada yang request.
SISTIM PEREDUKSI PUTARAN
Sistim pereduksi putaran yang dibahas di bawah ini dapat diterapkan pada semua jenis pembangkit listrik maupun pada proyek lainnya yang memerlukan sistim pereduksi putaran secara umum.
Untuk dapat menentukan jenis pereduksi yang paling tepat dengan kebutuhan, perlu diketahui dulu data teknis dari mesin penggerak dan generator yaitu antara lain :
a. Kecepatan putar mesin penggerak ( rpm ) yang memberikan efisiensi konversi tertingi ( peak speed ). Kalau diinginkan, boleh juga bukan peak speed ( biasanya diatasnya peak speed ) dengan maksud untuk memperoleh output daya yang lebih besar namun harus rela mengorbankan sedikit efisiensi.
b. Kecepatan putar generator ( rpm ) yang direkomendasikan oleh pabrik. Kecepatan putar generator musti mengikuti standar dengan toleransi sekitar 2-5 % saja. Jika terlalu tinggi atau terlalu rendah melewati batas toleransinya, maka kualitas listrik yang dihasilkan akan berkualitas rendah ( tegangan dan frekuensinya tidak sesuai standar ).
c. Daya yang yang dihasilkan mesin penggerak ( watt atau HP ) pada kecepatan kerja yang ditetapkan pada bagian a di atas
d. Daya dari generator ( watt atau HP ) pada kecepatan kerja yang direkomendasikan pabrik pada bagian b di atas
Setelah semua data bagian a-b-c-d tersebut di atas telah lengkap, maka langkah selanjutnya adalah melakukan analisis dan kalkulasi dengan mengikuti langkah-langkah berikut :
1. Memastikan bahwa daya mesin penggerak ( data c ) musti 5-10 % lebih besar dari pada daya generator ( data d ) agar sistem dapat bekerja normal sesuai harapan. Hal itu disebabkan oleh kehilangan daya akibat adanya slip dan atau gesekan pada sistim mekanik seperti bearing, gear, belt, rantai, dsb. Kehilangan daya tersebut bisa mencapai 5-10 persen dari daya total. Jika ternyata daya mesin penggerak tidak lebih besar daripada daya generator, maka musti dilakukan penggantian / perubahan rencana. Alternatif pertama adalah memperbesar daya mesin penggerak jika memungkinkan. Alternatif kedua adalah mengganti generator dengan daya yang lebih kecil.
2. Menghitung Total Reduction Ratio ( TRR ) ideal yang diperlukan berdasarkan data a dan b di atas.
3. Setelah mendapatkan TRR ideal, langkah selanjutnya adalah mendesain rangkaian sistim pereduksi yang memiliki TRR aktual yang sama dengan TRR ideal. Jika tidak bisa diperoleh yang betul-betul sama, maka bisa digunakan TRR aktual sedikit di atas TRR ideal denan toleransi maksimal 5 %. Adapun pemilihan jenis sistim pereduksi yang akan digunakan, perlu mempertimbangan besar kecilnya TRR dengan pedoman sebagai berikut :
• Jika TRR kurang dari 3, dapat digunakan sistim pereduksi sederhana ( lihat gambar ). Adapun sistim pereduksi tersebut dapat berupa sistim pulley-belt yang terdiri dari sebuah pulley kecil pada shaft mesin penggerak dan sebuah pulley besar pada shaft generator yang dihubungkan oleh belt. Alternatif kedua, dapat berupa sistim gear-rantai yang terdiri dari sebuah gear ( sproket ) kecil pada shaft mesin penggerak dan sebuah gear ( sproket ) besar pada shaft generator yang dihubungkan oleh rantai.
• Jika TRR lebih dari dari 3, perlu digunakan sistim pereduksi bertingkat yang lebih rumit. Untuk keperluan itu, dapat digunakan sistim pereduksi bertingkat baik sistim pulley-belt maupun sistim gear-rantai. Adapun banyaknya tingkat, tergantung dari TRR yang diperlukan. Jika TRR kurang dari 3, cukup satu tingkat. Jika TRR antara 3 dan 9, bisa 2 tingkat. Jika TRR antara 9 dan 27, bisa 3 tingkat. Dan jika TRR lebih dari 9, perlu dipertimbangkan penggunaan gear box agar tidak terlalu rumit. Adapun gear box yang dapat digunakan dapat dipilih yang type HELICAL maupun type WORM. Selain harus memilih rasio yang tepat, pemilihan gear box juga wajib memperhitungkan kekuatan yang harus dipikulnya agar tahan lama dan efisien. Gear box yang terlalu kecil, akan cepat rusak. Kalau terlalu besar, boros biaya dan tidak efisien karena banyak kehilangan daya. Mengenai type gear box, yang type HELICAL relatif lebih aman dari pada type WORM jika digunakan untuk memutar beban yang mempunyai momentum anguler yang besar seperti generator. Karena bersifat irreversibel, gear box type WORM bisa rontok jika belt penghubung turbin dan gear box putus ketika sedang berputar kencang . Hal itu disebabkan oleh momentum anguler generator yang akan memaksa bagian output gear box untuk tetap berputar selama beberapa saat sebelum momentumnya habis dan berhenti. Hal itu tidak akan terjadi pada gear box type HELICAL jika belt tersebut putus karena bersifat reversible. Sifat irreversible pada gear box type WORM disebabkan oleh konstruksi gearnya yang berbentuk seperti mekanik pemutar senar gitar. Dengan konstruksi seperti itu, pemutar dapat menggerakkan penggulung senar, tapi penggulung senar tidak bisa menggerakkan pemutar dan jika dipaksa bisa rontok. Gear box pada mobil apapun, semuanya type HELICAL, jadi pasti aman dipakai untuk dinamo. Tetapi dapat dipakai hanya jika rasionya cocok. Rumus untuk menghitung rasio gear box type HELICAL ( jika tidak dicantumkan rasionya ) adalah :
Sedangkan rasio gear box type WORM lebih mudah dihitung karena rasionya sama dengan jumlah gigi pada gear outputnya.
Catatan :
Jika akan menggunakan sistim pulley-belt atau sistim gear-rantai baik tunggal maupun bertingkat, ada cara menghitungnya tersendiri ( lihat contoh pada gambar ). Demikian juga jika menggunakan sistim gear-rantai, TRR aktual bisa dihitung dengan cara yang sama hanya dengan mengganti diameter pulley menjadi jumlah gigi. Hal itu tidak diuraikan panjang lebar disini karena pilihan anda sudah mengarah kepada gear box mobil yang sudah diketahui rasionya. Jika seandainya rasio gear box mobil yang akan dipakai belum diketahui, bisa dibuatkan sketsanya dan keterangan jumlah gigi-giginya serta arah putarannya untuk dihitung secara tepat rasionya. Tentu saja harus dihitung sendiri-sendiri secara terpisah untuk tiap-tiap nomor speed ( perseneling ) mulai dari perseneling 1 sampai top speed ( perseneling tertinggi ) yang tersedia. Caranya sederhana asal ada sketsa dan datanya. Saya sendiri tidak punya data tentang rasio dari gear box mobil sehingga harus menghitungnya dulu ketika membutuhkan.

tentang PLTA

Sekilas Mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Posted on May 1, 2010 by konversi

Sekilas Mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Firman Sasongko

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan salah satu pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan berupa air. Salah satu keunggulan dari pembangkit ini adalah responnya yang cepat sehingga sangat sesuai untuk kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan. Selain kapasitas daya keluarannya yang paling besar diantara energi terbarukan lainnya, pembangkit listrik tenaga air ini juga telah ada sejak dahulu kala. Berikut ini merupakan penjelasan singkat mengenai pembangkit listrik tenaga air serta keberadaan potensi energi air yang masih belum digunakan.

Tenaga air telah berkontribusi banyak bagi pembangunan kesejahteraan manusia sejak beberapa puluh abad yang lalu. Beberapa catatan sejarah mengatakan bahwa penggunaan kincir air untuk pertanian, pompa dan fungsi lainnya telah ada sejak 300 SM di Yunani, meskipun peralatan-peralatan tersebut kemungkinan telah digunakan jauh sebelum masa itu. Pada masa-masa antara jaman tersebut hingga revolusi industri, aliran air dan angin merupakan sumber energi mekanik yang dapat digunakan selain energi yang dibangkitkan dari tenaga hewan. Perkembangan penggunaan energi dari air yang mengalir kemudian berkembang secara berkelanjutan sebagaimana dicontohkan pada desain tenaga air yang menakjubkan pada tahun 1600-an untuk istana Versailles dibagian luar Paris, Prancis. Sistem tersebut memiliki kapasitas yang sepadan dengan 56 kW energi listrik.

Sistem tenaga air mengubah energi dari air yang mengalir menjadi energi mekanik dan kemudian biasanya menjadi energi listrik. Air mengalir melalui kanal (penstock) melewati kincir air atau turbin dimana air akan menabrak sudu-sudu yang menyebabkan kincir air ataupun turbin berputar. Ketika digunakan untuk membangkitkan energi listrik, perputaran turbin menyebabkan perputaran poros rotor pada generator. Energi yang dibangkitkan dapat digunakan secara langsung, disimpan dalam baterai ataupun digunakan untuk memperbaiki kualitas listrik pada jaringan.

Jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan pada suatu pusat pembangkit listrik tenaga air tergantung pada ketinggian (h) dimana air jatuh dan laju aliran airnya. Ketinggian (h) menentukan besarnya energi potensial (EP) pada pusat pembangkit (EP = m x g x h). Laju aliran air adalah volume dari air (m3) yang melalui penampang kanal air per detiknya (q m3/s). Daya teoritis kasar (P kW) yang tersedia dapat ditulis sebagai:

Daya yang tersedia ini kemudian akan diubah menggunakan turbin air menjadi daya mekanik. Karena turbin dan peralatan elektro-mekanis lainnya memiliki efisiensi yang lebih rendah dari 100% (biasanya 90% hingga 95%), daya listrik yang dibangkitkan akan lebih kecil dari energi kasar yang tersedia. Gambar 1 menunjukkan pusat pembangkit listrik tenaga air pada umumnya.