HYDRO POWER PLANT -...
Transcript of HYDRO POWER PLANT -...
Prepared by: anonymous
HYDRO POWER PLANT
Cara kerja pembangkit listrik tenaga air adalah dengan mengambil air dalam
jumlah debit tertentu dari sumber air (sungai, danau, atau waduk) melalui
intake, kemudian dengan menggunakan pipa pembawa (headrace) air
diarahkan menuju turbin. Namun sebelum menabrak turbin, air dilewatkan
ke pipa pesat (penstock) tujuannya adalah meningkatkan energi dalam air
dengan memanfaatkan gravitasi. Selain itu pipa pesat juga
mempertahankan tekanan air jatuh, oleh karena itu pipa pesat tidak boleh
bocor. Turbin yang tertabrak air akan memutar generator dalam kecepatan
tertentu, sehingga terjadilah proses konversi energi dari gerak ke listrik.
Sementara air yang tadi digunakan untuk memutar turbin dikembalikan ke
alirannya. Besarnya energi yang dapat dikonversi menjadi energi listrik
bergantung pada ketinggian jatuh air (Head) dan begitu pula pemilihan
turbin untuk PLTA.
PRINSIP DASAR
PRINSIP DASAR
Berdasarkan konstruksinya, ada
dua cara pemanfaatan tenaga air
untuk pembangkit listrik:
1. membangun bendungan dan
membuat reservoir untuk
mengalirkan air ke turbin.
2. Memanfaatkan aliran air
sungai tanpa membangun
bendungan dan reservoir
atau yang sering disebut
dengan Run-of-river
Hydropower.
JENIS PLTA
KOMPONEN PLTA
Bendungan atau sungai
Jalanan Air
Turbin Air
Bendungan atau dam adalah
konstruksi yang dibangun
untuk menahan laju air.
Seringkali bendungan juga
digunakan untuk mengalirkan
air ke sebuah pembangkit listrik
tenaga air.
Kebanyakan bendungan juga
memiliki bagian yang disebut
pintu air untuk membuang air
yang tidak diinginkan secara
bertahap atau berkelanjutan.
BENDUNGAN
• Bendungan beton – Bendungan gravitasi
– Bendungan busur
– Bendungan rongga
• Bendungan urugan – Bendungan urugan batu
– Bendungan urugan tanah
• Bendungan besi
• Bendungan kayu
TIPE BENDUNGAN
BENDUNGAN BETON
BENDUNGAN BETON
Bendungan urugan merupakan bendungan yang dibuat dengan
urugan batu, bendungan tanah, dan bendungan campuran dari
kedua jenis tersebut. Bendungan ini tidak membutuhkan pondasi
yang baik.
Bendungan tanah
Bendungan batu
BENDUNGAN URUGAN
• Saluran curam banjir
Saluran yang dibangun dalam bendungan untuk mengalirkan
air yang berlebih, seperti banjir, dan lain sebagainya
• Pipa kuras
Pipa yang dibangun untuk membersihkan bendungan dari
kotoran seperti tanah, pasir, batu, dll
• Pintu dan Katup
• Pintu air geser tegak
• Pintu air limpah silindrik
• Pintu tainter
• Pintu air gerigi
KOMPONEN PENDUKUNG BENDUNGAN
KOMPONEN PENDUKUNG BENDUNGAN
Turbin air dikembangkan pada
abad 19 dan digunakan
secara luas untuk tenaga
industri untuk jaringan listrik.
Sekarang lebih umum dipakai
untuk generator listrik. Turbin
kini dimanfaatkan secara luas
dan merupakan sumber energi
yang dapat diperbaharukan.
TURBIN AIR
KLASIFIKASI TURBIN AIR
Impulse
– Pelton
– Turgo
– Cross flow
Reaction
– Francis
– Propeller
– Kaplan
– Tubular
– Tyson
Berdasarkan perubahan tekanan:
Sudu 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.
Contoh : Turbin Francis
TURBIN REAKSI
TURBIN REAKSI
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 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.
Contoh : Turbin Pelton
TURBIN IMPULS
• Pelton
• 300 m (high), turbin kecepatan tinggi
• Lokasi; gunung-gunung tinggi
KLASIFIKASI TURBIN AIR
• Francis
• 50 -300 m (medium), turbin kecepatan sedang
• Dilengkapi dengan dam yang besar guna mendapatkan debit air yang besar
KLASIFIKASI TURBIN AIR
•Kaplan
•<50 m (low), turbin kecepatan rendah(francis)
•Memerlukan sungai dengan debit yang besar
Cross flow turbine Adjustable blade
KLASIFIKASI TURBIN AIR
KLASIFIKASI TURBIN AIR
Berdasarkan daya, tinggi jatuh, dan debit yang mengalir:
• Turbin Mini Mikrohidro, contohnya kincir air.
• Turbin Mikrohidro, untuk head rendah,
contohnya turbin Kaplan. Untuk head tinggi,
contohnyaTurbin Pelton.
• Turbin hydropower, adalah turbin air dengan
daya tinggi yang mampu menghasilkan daya
diatas 20 MW tiap unit. Contohnya Turbin
Francis, Kaplan, dan Pelton.
KLASIFIKASI TURBIN AIR
Berdasarkan instalasi turbin:
1. Turbin jenis terusan air (water way), dimana saluran masuk
berada di hulu sungai dan dialirkan ke hilir melalui terusan air
dengan gradien atau kemiringan yang relatif kecil. Beda ketinggian
permukaan yang diperoleh karena kemiringan ini yang
dimanfaatkan.
KLASIFIKASI TURBIN AIR
Berdasarkan instalasi turbin:
2. Turbin jenis bendungan atau dam, dimana air sungai dibendung
dengan dam yang melintang sungai, untuk menaikkan
permukaan air di bagian hulu. Akibat adanya bendungan ini,
terjadi perbedaan ketinggian permukaan air yang dapat
dimanfaatkan.
3. Turbin jenis bendungan dan terusan air, yang merupakan
gabungan dari kedua jenis di atas.
Dimana:
n : putaran turbin (rpm)
N : daya yang keluar (kW)
H : Netto Head turbin (m)
Kecepatan spesifik adalah kecepatan turbin model, yang bekerja pada
tinggi 1 satuan tinggi jatuh dan dengan debit 1 satuan debit dan
menghasilkan daya (output) 1 satuan
KECEPATAN SPESIFIK
Putaran Spesifik Jenis Turbin
4 s/d 35 Pelton dengan 1 nozzle
17 s/d 50 Pelton dengan 2 nozzle
24 s/d 70 Pelton dengan 4 nozzle
80 s/d 120 Francis, kecepatan rendah
120 s/d 220 Francis, kecepatan normal
220 s/d 350 Francis, kecepatan tinggi
350 s/d 430 Francis ekspres
300 s/d 1000 Propeler dan Kaplan
Jenis turbin air berdasarkan putaran
spesifik: 45
)(
.
H
NnN s
EFISIENSI TURBIN AIR
Daya yang diperoleh dari aliran air adalah,
dimana :
• N et = daya efektif turbin (watt)
• η = efisiensi turbin
• ρ = massa jenis air (kg/m3)
• g = percepatan gravitasi (9,81 m/s2)
• H = ketinggian (m).
• Q = debit air (m3/ s)
PERHITUNGAN DAYA
THQgNet
Kerugian yang timbul akibat perubahan energi dalam motor
hidrolis, yang termasuk dalam effisiensi total ada 3 macam:
1. Effisiensi volumetris (ηv), karena tidak semua aliran melalui
roda jalan sehingga ada laju naliran efektif, Qef.
2. Effisiensi hidrolis (ηh), karena adanya tahanan oleh gesekan air
dengan dinding saluran, perubahan arah aliran air sehingga
head yang tersedia lebih kecil dari head kecepatan. Jadi head
hidrolis Hh<H.
Daya hidrolis:
PERHITUNGAN DAYA
QQ Vef
HH hh
hhefh HQgHQgN
PERHITUNGAN DAYA
3. Kerugian pada bantalan, turbine shaft, kerugian gesekan
permukaan luar roda jalan dengan air sekeliling sehingga Nef
pada kopling lebih kecil dari Nh. Kerugian –kerugian tersebut
disebut sebagai kerugian mekanis atau efisiensi mekanis, ηm.
Jadi:
Secara singkat, efisiensi turbin air adalah:
HQgN mhVet
mhV
• Biaya operasional rendah
• Ramah lingkungan
• Multi fungsi (rekreasi, irigasi, proteksi banjir, dll)
• Ketahanan
KELEBIHAN PLTA
• Dampak lingkungan
• Relokasi penduduk
• Kegagalan bendungan
• Investasi awal yang tinggi
• Rentan terhadap musim kemarau
KEKURANGAN PLTA