Pembangkit listrik tenaga air, sebagai sumber energi terbarukan, bebas polusi, dan bersih, telah lama dihargai oleh masyarakat. Saat ini, pembangkit listrik tenaga air skala besar dan menengah banyak digunakan dan merupakan teknologi energi terbarukan yang relatif matang di seluruh dunia. Misalnya, pembangkit listrik tenaga air Tiga Ngarai di Tiongkok adalah pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia. Namun, pembangkit listrik tenaga air skala besar dan menengah memiliki banyak dampak negatif terhadap lingkungan, seperti bendungan yang menghambat aliran sungai alami, menghalangi pembuangan sedimen, dan mengubah lingkungan ekosistem; pembangunan pembangkit listrik tenaga air juga membutuhkan penggenangan lahan yang luas, yang mengakibatkan banyaknya pengungsi.
Sebagai sumber energi baru, PLTA skala kecil memiliki dampak yang jauh lebih kecil terhadap lingkungan ekologis, dan oleh karena itu semakin dihargai oleh masyarakat. PLTA skala kecil, seperti PLTA skala besar dan menengah, keduanya merupakan pembangkit listrik tenaga air. Istilah "PLTA skala kecil" yang umum digunakan merujuk pada pembangkit listrik tenaga air atau PLTA dan sistem tenaga air dengan kapasitas terpasang yang sangat kecil, dan kapasitas terpasangnya bervariasi tergantung pada kondisi nasional masing-masing negara.
Di Tiongkok, "PLTA skala kecil" merujuk pada pembangkit listrik tenaga air dan jaringan listrik lokal pendukungnya dengan kapasitas terpasang 25 MW atau kurang, yang didanai dan dioperasikan oleh entitas lokal, kolektif, atau individu. PLTA skala kecil termasuk energi bersih non-karbon, yang tidak memiliki masalah penipisan sumber daya dan tidak menyebabkan polusi lingkungan. Ini merupakan komponen yang sangat penting dalam implementasi strategi pembangunan berkelanjutan Tiongkok.
Pengembangan energi terbarukan seperti PLTA skala kecil sesuai dengan kondisi lokal dan pengubahan sumber daya PLTA menjadi listrik berkualitas tinggi telah memainkan peran penting dalam memastikan pembangunan ekonomi dan sosial nasional, meningkatkan kualitas hidup masyarakat, memecahkan masalah konsumsi listrik di daerah tanpa listrik dan kekurangan daya, mendorong tata kelola sungai, perbaikan ekologi, perlindungan lingkungan, dan pembangunan sosial ekonomi lokal.
Tiongkok memiliki cadangan sumber daya PLTA skala kecil yang melimpah, dengan cadangan teoritis yang diperkirakan mencapai 150 juta kW dan kapasitas terpasang potensial lebih dari 70.000 MW untuk pengembangan. Mengembangkan PLTA skala kecil secara agresif merupakan pilihan yang tak terhindarkan untuk meningkatkan struktur energi dalam konteks perlindungan lingkungan rendah karbon, konservasi energi dan pengurangan emisi, serta pembangunan berkelanjutan. Menurut rencana Kementerian Sumber Daya Air, pada tahun 2020, Tiongkok akan membangun 10 provinsi PLTA skala kecil dengan kapasitas terpasang lebih dari 5 juta kW, 100 basis PLTA skala besar dengan kapasitas terpasang lebih dari 200.000 kW, dan 300 kabupaten PLTA skala kecil dengan kapasitas terpasang lebih dari 100.000 kW. Pada tahun 2023, sesuai rencana Kementerian Sumber Daya Air, pembangkit listrik tenaga air skala kecil tidak hanya akan mencapai target tahun 2020, tetapi juga akan mengalami perkembangan yang lebih besar berdasarkan hal tersebut.
Pembangkit listrik tenaga air adalah sistem pembangkit listrik yang mengubah energi air menjadi listrik melalui turbin air, dan generator turbin air merupakan perangkat inti untuk mencapai konversi energi dalam sistem tenaga air skala kecil. Proses konversi energi dari generator turbin air dibagi menjadi dua tahap.
Tahap pertama mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik turbin air. Aliran air memiliki energi potensial yang berbeda pada ketinggian dan medan yang berbeda. Ketika aliran air dari posisi yang lebih tinggi mengenai turbin di posisi yang lebih rendah, energi potensial yang dihasilkan oleh perubahan permukaan air diubah menjadi energi mekanik turbin.
Pada tahap kedua, energi mekanik turbin air pertama-tama diubah menjadi energi listrik, yang kemudian ditransmisikan ke peralatan listrik melalui saluran transmisi jaringan listrik. Setelah terkena aliran air, turbin air menggerakkan generator yang terhubung secara koaksial untuk berputar. Rotor generator yang berputar menggerakkan medan magnet eksitasi untuk berputar, dan kumparan stator generator memotong garis medan magnet eksitasi untuk menghasilkan gaya gerak listrik induksi. Di satu sisi, ia menghasilkan energi listrik, dan di sisi lain, ia menghasilkan torsi pengereman elektromagnetik yang berlawanan arah dengan putaran pada rotor. Aliran air terus menerus mengenai perangkat turbin air, dan torsi rotasi yang diperoleh turbin air dari aliran air mengatasi torsi pengereman elektromagnetik yang dihasilkan di rotor generator. Ketika keduanya mencapai keseimbangan, unit turbin air akan beroperasi pada kecepatan konstan untuk menghasilkan listrik secara stabil dan menyelesaikan konversi energi.
Generator set pembangkit listrik tenaga air adalah perangkat konversi energi penting yang mengubah energi potensial air menjadi energi listrik. Secara umum, generator set terdiri dari turbin air, generator, pengontrol kecepatan, sistem eksitasi, sistem pendingin, dan peralatan kontrol pembangkit listrik. Berikut adalah pengenalan singkat tentang jenis dan fungsi peralatan utama dalam generator set pembangkit listrik tenaga air pada umumnya:
1) Turbin air. Ada dua jenis turbin air yang umum digunakan: impuls dan reaktif.
2) Generator. Sebagian besar generator menggunakan generator sinkron yang digerakkan secara elektrik.
3) Sistem eksitasi. Karena generator umumnya merupakan generator sinkron yang dieksitasi secara elektrik, maka perlu dilakukan pengendalian sistem eksitasi DC untuk mencapai pengaturan tegangan, pengaturan daya aktif dan reaktif energi listrik, guna meningkatkan kualitas energi listrik keluaran.
4) Perangkat pengaturan dan kontrol kecepatan (termasuk pengatur kecepatan dan perangkat tekanan oli). Pengatur kecepatan digunakan untuk mengatur kecepatan turbin air, sehingga frekuensi energi listrik keluaran memenuhi persyaratan pasokan daya.
5) Sistem pendinginan. Generator hidro kecil umumnya menggunakan pendinginan udara, dengan memanfaatkan sistem ventilasi untuk membantu menghilangkan panas dan mendinginkan permukaan stator, rotor, dan inti besi generator.
6) Perangkat pengereman. Generator hidrolik dengan kapasitas nominal melebihi nilai tertentu dilengkapi dengan perangkat pengereman.
7) Peralatan kontrol pembangkit listrik. Sebagian besar peralatan kontrol pembangkit listrik menggunakan kontrol digital komputer untuk mencapai fungsi-fungsi seperti koneksi jaringan, pengaturan frekuensi, pengaturan tegangan, pengaturan faktor daya, proteksi, dan komunikasi pembangkit listrik tenaga air.
Pembangkit listrik tenaga air skala kecil dapat dibagi menjadi tipe pengalihan, tipe bendungan, dan tipe hibrida berdasarkan metode konsentrasi tinggi muka air. Sebagian besar pembangkit listrik tenaga air skala kecil di Tiongkok adalah pembangkit listrik tenaga air skala kecil tipe pengalihan yang relatif ekonomis.
Karakteristik pembangkit listrik tenaga air skala kecil adalah skala konstruksi stasiun yang kecil, rekayasa yang sederhana, pengadaan peralatan yang mudah, dan pada dasarnya untuk penggunaan sendiri, tanpa menyalurkan listrik ke tempat yang jauh dari stasiun; jaringan listrik tenaga air skala kecil memiliki kapasitas yang kecil, dan kapasitas pembangkitan listriknya juga kecil. Penolakan terhadap pembangkit listrik tenaga air skala kecil memiliki karakteristik lokal dan massal yang kuat.
Sebagai sumber energi bersih, PLTA skala kecil telah berkontribusi pada pembangunan desa-desa energi baru sosialis di Tiongkok. Kami percaya bahwa kombinasi PLTA skala kecil dan teknologi penyimpanan energi akan membuat pengembangan PLTA skala kecil menjadi lebih menarik di masa depan!
Waktu posting: 11 Desember 2023
