Di sungai alami, air mengalir dari hulu ke hilir bercampur dengan sedimen, dan seringkali mengikis dasar sungai dan lereng tepian, yang menunjukkan bahwa ada sejumlah energi tersembunyi di dalam air. Dalam kondisi alami, energi potensial ini dikonsumsi dalam pengikisan, 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. Inilah prinsip dasar pembangkit listrik tenaga air. Turbin air dan generator adalah peralatan paling dasar untuk pembangkit listrik tenaga air. Izinkan saya memberikan pengantar singkat tentang sedikit pengetahuan tentang pembangkit listrik tenaga air.
1. Tenaga air dan tenaga aliran air
Dalam perancangan pembangkit listrik tenaga air, untuk menentukan skala pembangkit listrik, perlu diketahui kapasitas pembangkitan daya pembangkit listrik tersebut. Menurut prinsip dasar pembangkitan listrik tenaga air, mudah dipahami bahwa kapasitas pembangkitan daya suatu pembangkit listrik ditentukan oleh jumlah kerja yang dapat dilakukan oleh arus. Kita menyebut total kerja yang dapat dilakukan air dalam periode waktu tertentu sebagai energi air, dan kerja yang dapat dilakukan dalam satuan waktu (detik) disebut daya arus. Jelas, semakin besar daya aliran air, semakin besar kapasitas pembangkitan daya pembangkit listrik. Oleh karena itu, untuk mengetahui kapasitas pembangkitan daya pembangkit listrik, kita harus terlebih dahulu menghitung daya aliran air. Daya aliran air di sungai dapat dihitung dengan cara ini, dengan asumsi bahwa penurunan permukaan air di bagian sungai tertentu adalah H (meter), dan volume air H yang melewati penampang sungai dalam satuan waktu (detik) adalah Q (meter kubik/detik), maka daya aliran penampang sama dengan hasil perkalian berat air dan penurunan permukaan air. Jelas, semakin tinggi tetesan air, semakin besar alirannya, dan semakin besar pula daya aliran airnya.
2. Output pembangkit listrik tenaga air
Pada ketinggian dan aliran tertentu, listrik yang dapat dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga air disebut daya keluaran tenaga air. Jelas, daya keluaran bergantung pada daya aliran air yang melewati 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, diperlukan kerja, dan daya aliran air akan dikonsumsi, yang tidak dapat dihindari. Oleh karena itu, daya aliran air yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik lebih kecil daripada nilai yang diperoleh dari rumus, yaitu, daya keluaran pembangkit listrik tenaga air harus sama dengan daya aliran air dikalikan dengan faktor kurang dari 1. Koefisien ini juga disebut efisiensi pembangkit listrik tenaga air.
Nilai spesifik efisiensi pembangkit listrik tenaga air berkaitan dengan jumlah kehilangan energi yang terjadi ketika air mengalir melalui bangunan dan turbin air, peralatan transmisi, generator, dll. Semakin besar kehilangan energi, semakin rendah efisiensinya. Pada pembangkit listrik tenaga air kecil, jumlah kehilangan energi ini mencapai sekitar 25-40% dari daya aliran air. Artinya, aliran air yang dapat menghasilkan 100 kilowatt listrik masuk ke pembangkit listrik tenaga air, dan generator hanya dapat menghasilkan 60 hingga 75 kilowatt listrik, sehingga efisiensi pembangkit listrik tenaga air tersebut setara dengan 60-75%.
Dari pendahuluan sebelumnya dapat dilihat bahwa ketika laju aliran dan perbedaan ketinggian air di 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, serta apakah desain pembangkit listrik tenaga air sudah tepat, 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 berubah.
Namun, apa pun faktornya, faktor penentunya adalah manusia bukanlah objek, mesin dikendalikan oleh manusia, dan teknologi diatur oleh pikiran. Oleh karena itu, dalam desain, konstruksi, dan pemilihan peralatan pembangkit listrik tenaga air, perlu untuk memberikan peran subjektif manusia sepenuhnya, dan berupaya mencapai keunggulan dalam teknologi untuk meminimalkan kehilangan energi aliran air sebisa mungkin. Hal ini sangat penting terutama untuk beberapa pembangkit listrik tenaga air yang ketinggian jatuh airnya relatif rendah. Pada saat yang sama, perlu untuk secara efektif memperkuat operasi dan manajemen pembangkit listrik tenaga air, sehingga dapat meningkatkan efisiensi pembangkit listrik, memanfaatkan sumber daya air secara maksimal, dan memungkinkan pembangkit listrik tenaga air skala kecil untuk berperan lebih besar.
Waktu posting: 09 Juni 2021
