1、 Gambaran Umum Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit listrik tenaga air adalah mengubah energi air sungai alami menjadi energi listrik untuk digunakan manusia. Sumber energi yang digunakan oleh pembangkit listrik beragam, seperti energi surya, tenaga air sungai, dan tenaga angin yang dihasilkan oleh aliran udara. Biaya pembangkitan listrik tenaga air dengan menggunakan tenaga air murah, dan pembangunan stasiun pembangkit listrik tenaga air juga dapat dikombinasikan dengan usaha konservasi air lainnya. Tiongkok kaya akan sumber daya air dan memiliki kondisi yang sangat baik. Tenaga air memainkan peran penting dalam pembangunan ekonomi nasional.
Muka air di hulu sungai lebih tinggi daripada muka air di hilirnya. Karena adanya perbedaan muka air sungai, maka dihasilkanlah energi air. Energi ini disebut energi potensial atau tenaga potensial. Perbedaan tinggi muka air sungai disebut drop, disebut juga dengan beda muka air atau head. Drop ini merupakan syarat dasar tenaga hidrolik. Selain itu, besarnya tenaga air juga bergantung pada besarnya aliran air di sungai, yang merupakan syarat dasar lain yang sama pentingnya dengan drop. Baik drop maupun debit secara langsung mempengaruhi besarnya tenaga hidrolik; Semakin besar jatuhnya air, maka semakin besar pula tenaga hidroliknya; Jika drop dan volume air relatif kecil, maka output dari stasiun pembangkit listrik tenaga air akan semakin kecil.
Penurunan umumnya dinyatakan dalam meter. Gradien permukaan air adalah rasio penurunan dan jarak, yang dapat menunjukkan tingkat konsentrasi penurunan. Jika penurunan relatif terkonsentrasi, pemanfaatan tenaga air lebih mudah. Penurunan yang digunakan oleh stasiun tenaga air adalah perbedaan antara permukaan air hulu stasiun tenaga air dan permukaan air hilir setelah melewati turbin hidrolik.
Aliran adalah jumlah air yang mengalir melalui sungai dalam satuan waktu, dinyatakan dalam meter kubik per detik. Satu meter kubik air adalah satu ton. Aliran sungai berubah setiap saat dan di mana saja, jadi ketika kita berbicara tentang aliran, kita harus menjelaskan waktu tempat tertentu di mana ia mengalir. Aliran berubah secara signifikan seiring waktu. Secara umum, sungai-sungai di Tiongkok memiliki aliran besar di musim panas, musim gugur dan musim hujan, tetapi aliran kecil di musim dingin dan musim semi. Aliran bervariasi dari bulan ke hari, dan volume air bervariasi dari tahun ke tahun. Aliran sungai umum relatif kecil di hulu; Saat anak-anak sungai bertemu, aliran hilir secara bertahap meningkat. Oleh karena itu, meskipun penurunan hulu terkonsentrasi, alirannya kecil; Meskipun aliran hilir besar, penurunannya relatif tersebar. Oleh karena itu, seringkali paling ekonomis untuk menggunakan tenaga air di bagian tengah sungai.
Dengan mengetahui besarnya debit dan debit yang dimanfaatkan oleh suatu PLTA, maka output-nya dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
N= GQH
Dalam rumus, N – output, satuannya: kW, disebut juga daya;
Q — aliran, dalam meter kubik per detik;
H — Drop, dalam meter;
G=9,8, adalah percepatan gravitasi, dalam Newton/kg
Daya teoritis dihitung berdasarkan rumus di atas, dan tidak ada kerugian yang dikurangi. Faktanya, dalam proses pembangkitan tenaga air, turbin air, peralatan transmisi, generator, dll. mengalami kerugian daya yang tak terelakkan. Oleh karena itu, daya teoritis harus didiskontokan, yaitu daya aktual yang dapat kita gunakan harus dikalikan dengan koefisien efisiensi (simbol: K).
Daya yang dirancang generator di stasiun tenaga air disebut daya terukur, dan daya aktual disebut daya aktual. Dalam proses transformasi energi, kehilangan sejumlah energi tidak dapat dihindari. Dalam proses pembangkitan tenaga air, terutama terdapat kerugian turbin hidrolik dan generator (termasuk kerugian jaringan pipa). Di stasiun tenaga air mikro pedesaan, berbagai kerugian mencakup 40~50% dari total daya teoritis, sehingga output stasiun tenaga air hanya dapat menggunakan 50~60% dari daya teoritis, yaitu, efisiensinya sekitar 0,5~0,60 (termasuk efisiensi turbin 0,70~0,85, efisiensi generator 0,85~0,90, dan efisiensi pipa dan peralatan transmisi 0,80~0,85). Oleh karena itu, daya aktual (output) stasiun tenaga air dapat dihitung sebagai berikut:
K – efisiensi stasiun tenaga air, (0,5~0,6) diadopsi untuk perhitungan kasar stasiun tenaga air mikro; Rumus di atas dapat disederhanakan menjadi:
N=(0,5 ～ 0,6) QHG daya aktual=efisiensi × aliran × Penurunan × sembilan koma delapan
Penggunaan tenaga air adalah dengan menggunakan air untuk menggerakkan sejenis mesin, yang disebut turbin air. Misalnya, kincir air kuno di Tiongkok adalah turbin air yang sangat sederhana. Berbagai turbin hidrolik yang digunakan sekarang disesuaikan dengan berbagai kondisi hidrolik tertentu, sehingga dapat berputar lebih efektif dan mengubah energi air menjadi energi mekanik. Mesin lain, generator, dihubungkan ke turbin air untuk membuat rotor generator berputar bersama turbin air, dan kemudian listrik dapat dihasilkan. Generator dapat dibagi menjadi dua bagian: bagian yang berputar bersama turbin hidrolik dan bagian generator yang tetap. Bagian yang berputar bersama turbin hidrolik disebut rotor generator, dan ada banyak kutub magnet di sekitar rotor; Lingkaran di sekitar rotor adalah bagian generator yang tetap, yang disebut stator generator. Stator dililit dengan banyak kumparan tembaga. Ketika banyak kutub magnet rotor berputar di tengah kumparan tembaga stator, arus akan dihasilkan pada kawat tembaga, dan generator akan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
Energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik diubah dari berbagai peralatan listrik menjadi energi mekanik (motor atau mesin), energi cahaya (lampu listrik), energi panas (tungku listrik), dan lain-lain.
2、Komposisi Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit listrik tenaga air terdiri dari struktur hidrolik, peralatan mekanik, dan peralatan listrik.
（1） Struktur hidrolik
Meliputi bendung (bendungan), pintu pemasukan, saluran (atau terowongan), forebay (atau tangki pengatur), penstock, rumah pembangkit dan saluran pembuangan, dan sebagainya.
Membangun bendung (bendungan) di sungai untuk membendung sungai, menaikkan permukaan air dan membentuk waduk. Dengan cara ini, penurunan terkonsentrasi terbentuk dari permukaan air waduk di bendung (bendungan) ke permukaan air sungai di bawah bendungan, dan kemudian air dimasukkan ke stasiun tenaga air melalui pipa air atau terowongan. Di saluran sungai yang curam, penggunaan saluran pengalihan juga dapat membentuk penurunan. Misalnya, penurunan sungai alami adalah 10 meter per kilometer. Jika saluran dibuka di ujung atas bagian sungai ini untuk memasukkan air, saluran akan digali di sepanjang sungai, dan gradien saluran akan datar. Jika penurunan di saluran hanya 1 meter per kilometer, air akan mengalir 5 kilometer di saluran, dan air akan jatuh hanya 5 meter, sedangkan air akan jatuh 50 meter setelah berjalan 5 kilometer di sungai alami. Pada saat ini, air di saluran dialirkan kembali ke pembangkit listrik melalui sungai dengan pipa air atau terowongan, dan terdapat penurunan terkonsentrasi setinggi 45 m yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik.
Pembangkit listrik tenaga air yang menggunakan saluran pengalihan, terowongan, atau pipa air (seperti pipa plastik, pipa baja, pipa beton, dsb.) untuk membentuk penurunan terkonsentrasi disebut pembangkit listrik tenaga air jenis saluran pengalihan, yang merupakan tata letak umum pembangkit listrik tenaga air.
（2） Peralatan mekanik dan listrik
Di samping pekerjaan hidrolik di atas (bendung, kanal, forebay, penstock dan rumah pembangkit), PLTA juga memerlukan peralatan berikut:
(1) Peralatan mekanik
Ada turbin hidrolik, gubernur, katup gerbang, peralatan transmisi dan peralatan non pembangkit listrik.
(2) Peralatan listrik
Ada generator, panel kontrol distribusi, transformator, saluran transmisi, dan lain-lain.
Namun, tidak semua PLTA kecil memiliki struktur hidrolik dan peralatan mekanik dan listrik di atas. Jika PLTA dengan head rendah dengan muka air kurang dari 6 meter umumnya mengadopsi cara saluran pengalihan dan ruang pengalihan saluran terbuka, tidak akan ada forebay dan penstock. Pembangkit listrik dengan jangkauan catu daya kecil dan jarak transmisi pendek mengadopsi transmisi langsung tanpa transformator. PLTA dengan reservoir tidak perlu membangun bendungan. Saluran masuk air dalam diadopsi, dan pipa bagian dalam (atau terowongan) dan spillway bendungan tidak diharuskan menggunakan struktur hidrolik seperti bendung, pintu intake, saluran dan forebay.
Untuk membangun stasiun pembangkit listrik tenaga air, survei dan desain yang cermat harus dilakukan terlebih dahulu. Ada tiga tahap desain dalam desain: desain awal, desain teknis, dan detail konstruksi. Untuk melakukan pekerjaan desain dengan baik, pertama-tama kita harus melakukan survei menyeluruh, yaitu memahami sepenuhnya kondisi alam dan ekonomi setempat — yaitu topografi, geologi, hidrologi, modal, dll. Ketepatan dan keandalan desain hanya dapat dijamin setelah menguasai kondisi ini dan menganalisisnya.
Komponen-komponen pembangkit listrik tenaga air kecil mempunyai bentuk yang bermacam-macam, sesuai dengan jenis pembangkit listrik tenaga air tersebut.
3、 Survei topografi
Kualitas survei topografi mempunyai pengaruh besar terhadap tata letak proyek dan estimasi kuantitas.
Eksplorasi geologi (pemahaman tentang kondisi geologi) tidak hanya memerlukan pemahaman dan penelitian umum tentang geologi cekungan dan geologi tepi sungai, tetapi juga pemahaman apakah fondasi ruang mesin kokoh, yang secara langsung memengaruhi keselamatan pembangkit listrik itu sendiri. Begitu bendungan dengan volume reservoir tertentu hancur, itu tidak hanya akan merusak pembangkit listrik tenaga air itu sendiri, tetapi juga menyebabkan kerugian besar terhadap jiwa dan harta benda di hilir. Oleh karena itu, pemilihan geologi forebay umumnya didahulukan.
4、 Hidrometri
Bagi PLTA, data hidrologi yang paling penting adalah catatan muka air sungai, aliran, konsentrasi sedimen, lapisan es, data meteorologi, dan data survei banjir. Besarnya aliran sungai mempengaruhi tata letak spillway PLTA, dan tingkat keparahan banjir diremehkan, yang akan menyebabkan kerusakan bendungan; Sedimen yang dibawa oleh sungai dapat mengisi waduk dengan cepat dalam kasus terburuk. Misalnya, aliran masuk ke saluran akan menyebabkan pendangkalan saluran, dan sedimen kasar akan melewati turbin hidrolik dan menyebabkan keausan turbin hidrolik. Oleh karena itu, pembangunan PLTA harus memiliki data hidrologi yang memadai.
Oleh karena itu, sebelum memutuskan untuk membangun PLTA, perlu dilakukan kajian dan kajian terlebih dahulu mengenai arah pembangunan ekonomi dan permintaan listrik di masa mendatang di wilayah penyediaan tenaga listrik. Sekaligus, melakukan estimasi terhadap situasi sumber daya listrik lain di wilayah pengembangan. Baru setelah kajian dan analisis terhadap kondisi di atas, dapat diputuskan apakah PLTA perlu dibangun dan seberapa besar skala pembangunannya.
Secara umum, tujuan survei tenaga air adalah untuk menyediakan data dasar yang akurat dan dapat diandalkan yang diperlukan untuk desain dan pembangunan pembangkit listrik tenaga air.
5、 Kondisi umum lokasi stasiun yang dipilih
Kondisi umum untuk memilih lokasi stasiun dapat dijelaskan dalam empat aspek berikut:
（1） Lokasi stasiun yang dipilih harus dapat memanfaatkan energi air secara ekonomis dan sesuai dengan prinsip penghematan biaya, yaitu setelah selesainya pembangunan stasiun listrik, biaya yang dikeluarkan akan seminimal mungkin dan daya yang dihasilkan akan semaksimal mungkin. Secara umum, hal ini dapat diukur dengan memperkirakan pendapatan tahunan dari pembangkitan listrik dan investasi dalam pembangunan stasiun untuk melihat berapa lama modal yang diinvestasikan dapat diperoleh kembali. Namun, karena kondisi hidrologi dan topografi yang berbeda serta permintaan daya yang berbeda, biaya dan investasi tidak boleh dibatasi oleh nilai tertentu.
（2） Lokasi stasiun yang dipilih harus memiliki kondisi topografi, geologi, dan hidrologi yang unggul, serta memungkinkan dalam desain dan konstruksi. Konstruksi stasiun tenaga air skala kecil harus sesuai dengan prinsip “material lokal” sejauh mungkin dalam hal bahan bangunan.
（3） Lokasi stasiun yang dipilih harus sedekat mungkin dengan catu daya dan area pemrosesan untuk mengurangi investasi dalam peralatan transmisi dan kehilangan daya.
（4） Saat memilih lokasi stasiun, struktur hidrolik yang ada harus digunakan semaksimal mungkin. Misalnya, tetesan air dapat digunakan untuk membangun stasiun tenaga air di saluran irigasi, atau stasiun tenaga air dapat dibangun di dekat waduk irigasi untuk menghasilkan listrik menggunakan aliran irigasi, dll. Karena stasiun tenaga air ini dapat mematuhi prinsip menghasilkan listrik saat ada air, signifikansi ekonominya lebih jelas.
Waktu posting: 25-Okt-2022
