Di sungai alami, air mengalir dari hulu ke hilir bercampur dengan sedimen, dan sering kali menyapu dasar sungai dan lereng tepian, yang menunjukkan bahwa ada sejumlah energi tersembunyi di dalam air. Dalam kondisi alami, energi potensial ini dikonsumsi untuk mengikis, mendorong sedimen, dan mengatasi hambatan gesekan. Jika kita membangun beberapa bangunan dan memasang beberapa peralatan yang diperlukan untuk membuat aliran air yang stabil mengalir melalui turbin air, turbin air akan digerakkan oleh arus air, seperti kincir angin, yang dapat berputar terus menerus, dan energi air akan diubah menjadi energi mekanik. Ketika turbin air menggerakkan generator untuk berputar bersama, ia dapat menghasilkan listrik, dan energi air diubah menjadi energi listrik. Ini adalah prinsip dasar pembangkitan listrik tenaga air. Turbin dan generator air adalah peralatan paling dasar untuk pembangkitan listrik tenaga air. Izinkan saya memberi Anda pengantar singkat tentang sedikit pengetahuan tentang pembangkitan listrik tenaga air.
1. Tenaga air dan tenaga aliran air
Dalam perancangan suatu PLTA, untuk menentukan skala PLTA, perlu diketahui kapasitas pembangkitan daya dari PLTA tersebut. Berdasarkan prinsip dasar pembangkitan daya hidroelektrik, tidak sulit untuk melihat bahwa kapasitas pembangkitan daya dari suatu PLTA ditentukan oleh besarnya kerja yang dapat dilakukan oleh arus. Kita sebut total kerja yang dapat dilakukan oleh air dalam kurun waktu tertentu sebagai energi air, dan kerja yang dapat dilakukan dalam satuan waktu (detik) disebut daya arus. Jelasnya, semakin besar daya aliran air, maka semakin besar pula kapasitas pembangkitan daya PLTA tersebut. Oleh karena itu, untuk mengetahui kapasitas pembangkitan daya PLTA, pertama-tama kita harus menghitung daya aliran air. Daya aliran air di sungai dapat dihitung dengan cara ini, dengan asumsi bahwa jatuhnya muka air di suatu ruas sungai tertentu adalah H (meter), dan volume air H yang mengalir melalui penampang melintang sungai dalam satuan waktu (detik) adalah Q (meter kubik/detik), maka daya aliran penampang melintang sama dengan hasil kali berat air dan jatuhnya muka air. Jelas, semakin tinggi tetesan air, semakin besar alirannya, dan semakin besar pula daya aliran airnya.
2. Output Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pada tekanan dan debit tertentu, listrik yang dapat dihasilkan oleh PLTA disebut dengan output PLTA. Tentunya, output daya bergantung pada daya aliran air yang melalui turbin. Dalam proses mengubah energi air menjadi energi listrik, air harus mengatasi hambatan dasar sungai atau bangunan di sepanjang jalan dari hulu ke hilir. Turbin air, generator, dan peralatan transmisi juga harus mengatasi banyak hambatan selama bekerja. Untuk mengatasi hambatan tersebut, maka harus dilakukan kerja, dan daya aliran air akan terkuras, yang mana tidak dapat dihindari. Oleh karena itu, daya aliran air yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik lebih kecil dari nilai yang diperoleh dari rumus, yaitu output PLTA harus sama dengan daya aliran air dikalikan dengan faktor kurang dari 1. Koefisien ini disebut juga dengan efisiensi PLTA.
Nilai spesifik efisiensi suatu PLTA berkaitan dengan besarnya kehilangan energi yang terjadi ketika air mengalir melalui bangunan dan turbin air, peralatan transmisi, generator, dsb., semakin besar kehilangan energi maka semakin rendah efisiensinya. Pada PLTA yang kecil, penjumlahan dari kehilangan energi tersebut mencapai sekitar 25-40% dari daya aliran air. Dengan kata lain, aliran air yang dapat menghasilkan listrik sebesar 100 kilowatt masuk ke PLTA, sedangkan generator hanya dapat menghasilkan listrik sebesar 60 hingga 75 kilowatt, sehingga efisiensi PLTA tersebut setara dengan 60~75%.
Dari pendahuluan sebelumnya dapat dilihat bahwa ketika laju aliran dan perbedaan ketinggian air pada pembangkit listrik konstan, daya keluaran pembangkit listrik bergantung pada efisiensinya. Praktik telah membuktikan bahwa selain kinerja turbin hidrolik, generator, dan peralatan transmisi, faktor-faktor lain yang memengaruhi efisiensi pembangkit listrik tenaga air, seperti kualitas konstruksi bangunan dan pemasangan peralatan, kualitas operasi dan manajemen, dan apakah desain pembangkit listrik tenaga air sudah benar, semuanya merupakan faktor yang memengaruhi efisiensi pembangkit listrik tenaga air. Tentu saja, beberapa faktor yang memengaruhi ini bersifat primer dan beberapa bersifat sekunder, dan dalam kondisi tertentu, faktor primer dan sekunder juga akan saling bertransformasi.
Namun, apa pun faktornya, faktor penentunya adalah bahwa manusia bukanlah objek, mesin dikendalikan oleh manusia, dan teknologi diatur oleh pikiran. Oleh karena itu, dalam perancangan, konstruksi, dan pemilihan peralatan pembangkit listrik tenaga air, peran subjektif manusia harus sepenuhnya ditonjolkan, dan teknologi harus diupayakan sebaik-baiknya untuk meminimalkan kehilangan energi aliran air semaksimal mungkin. Hal ini terutama penting bagi beberapa pembangkit listrik tenaga air yang tetesan airnya sendiri relatif rendah. Pada saat yang sama, operasi dan pengelolaan pembangkit listrik tenaga air harus diperkuat secara efektif, sehingga dapat meningkatkan efisiensi pembangkit listrik, memanfaatkan sumber daya air secara maksimal, dan memungkinkan pembangkit listrik tenaga air skala kecil untuk memainkan peran yang lebih besar.
Waktu posting: 09-Jun-2021
