Ing saindenging jagad, pembangkit listrik tenaga air ngasilake udakara 24 persen listrik ing donya lan nyuplai luwih saka 1 milyar wong kanthi listrik. Pembangkit listrik tenaga air ing donya ngasilake total 675.000 megawatt, energi sing padha karo 3,6 milyar barel minyak, miturut Laboratorium Energi Terbarukan Nasional. Ana luwih saka 2.000 pembangkit listrik tenaga air sing beroperasi ing Amerika Serikat, sing ndadekake tenaga air minangka sumber energi terbarukan paling gedhe ing negara kasebut.
Ing artikel iki, kita bakal nyinaoni kepiye banyu sing tiba ngasilake energi lan sinau babagan siklus hidrologi sing nggawe aliran banyu sing penting kanggo tenaga banyu. Sampeyan uga bakal weruh sekilas salah sawijining aplikasi unik tenaga banyu sing bisa mengaruhi urip saben dinane.
Nalika ndeleng kali mili alon, angel mbayangake kekuwatan sing digawa. Yen sampeyan wis tau arung jeram, sampeyan bakal ngrasakake sebagian cilik saka kekuwatan kali kasebut. Jeram-jeram digawe minangka kali, nggawa banyu akeh mudhun, macet liwat dalan sempit. Nalika kali dipeksa liwat bolongan iki, alirane saya cepet. Banjir minangka conto liyane babagan kekuwatan sing bisa diduweni banyu kanthi volume sing gedhe banget.
Pembangkit listrik tenaga air nggunakake energi banyu lan nggunakake mekanika prasaja kanggo ngowahi energi kasebut dadi listrik. Pembangkit listrik tenaga air sejatine adhedhasar konsep sing cukup prasaja — banyu sing mili liwat bendungan muter turbin, sing banjur muter generator.
Iki komponen dhasar saka pembangkit listrik tenaga air konvensional:
Bendungan – Umume pembangkit listrik tenaga air gumantung marang bendungan sing nahan banyu, nggawe waduk gedhe. Asring, waduk iki digunakake minangka tlaga rekreasi, kayata Tlaga Roosevelt ing Bendungan Grand Coulee ing Negara Bagian Washington.
Intake – Gerbang ing bendungan mbukak lan gravitasi narik banyu liwat penstock, pipa sing ndadékaké menyang turbin. Banyu nambah tekanan nalika mili liwat pipa iki.
Turbin – Banyu nabrak lan muter bilah-bilah gedhe turbin, sing dipasang ing generator ing ndhuwure liwat poros. Jinis turbin sing paling umum kanggo pembangkit listrik tenaga air yaiku Turbin Francis, sing katon kaya cakram gedhe kanthi bilah sing mlengkung. Turbin bisa bobote nganti 172 ton lan muter kanthi kecepatan 90 puteran per menit (rpm), miturut Yayasan Pendidikan Banyu & Energi (FWEE).
Generator – Nalika bilah turbin muter, serangkaian magnet ing njero generator uga muter. Magnet raksasa muter ngliwati kumparan tembaga, ngasilake arus bolak-balik (AC) kanthi mindhah elektron. (Sampeyan bakal sinau luwih lengkap babagan cara kerja generator mengko.)
Transformator – Transformator ing njero pembangkit listrik njupuk arus AC lan ngowahi dadi arus voltase sing luwih dhuwur.
Saluran listrik – Saka saben pembangkit listrik ana papat kabel: telung fase daya sing diprodhuksi bebarengan ditambah netral utawa ground sing padha kanggo kabeh telu. (Wacanen Cara Kerja Jaringan Distribusi Daya kanggo mangerteni luwih lengkap babagan transmisi saluran listrik.)
Aliran metu – Banyu sing wis digunakake digawa liwat pipa, sing diarani tailraces, lan mlebu maneh menyang kali ing sisih hilir.
Banyu ing waduk dianggep minangka energi sing disimpen. Nalika gapura mbukak, banyu sing mili liwat penstock dadi energi kinetik amarga obah. Jumlah listrik sing diasilake ditemtokake dening sawetara faktor. Rong faktor kasebut yaiku volume aliran banyu lan jumlah head hidrolik. Head nuduhake jarak antarane permukaan banyu lan turbin. Nalika head lan aliran mundhak, listrik sing diasilake uga mundhak. Head biasane gumantung marang jumlah banyu ing waduk.
Ana jinis pembangkit listrik tenaga air liyane, sing diarani pembangkit listrik tenaga air sing dipompa. Ing pembangkit listrik tenaga air konvensional, banyu saka waduk mili liwat pembangkit listrik, metu lan digawa mudhun. Pembangkit listrik tenaga air sing dipompa duwe rong waduk:
Waduk ndhuwur – Kaya pembangkit listrik tenaga air konvensional, bendungan nggawe waduk. Banyu ing waduk iki mili liwat pembangkit listrik tenaga air kanggo nggawe listrik.
Waduk ngisor – Banyu sing metu saka pembangkit listrik tenaga air mili menyang waduk ngisor tinimbang mlebu maneh ing kali lan mili menyang hilir.
Nggunakake turbin sing bisa dibalik, pembangkit listrik iki bisa mompa banyu bali menyang waduk ndhuwur. Iki ditindakake ing jam-jam sepi. Intine, waduk kapindho ngisi maneh waduk ndhuwur. Kanthi mompa banyu bali menyang waduk ndhuwur, pembangkit listrik iki duwe luwih akeh banyu kanggo ngasilake listrik sajrone periode konsumsi puncak.
Generator
Jantung saka pembangkit listrik tenaga air yaiku generator. Umume pembangkit listrik tenaga air duwe sawetara generator kasebut.
Generator, kaya sing wis sampeyan kira, ngasilake listrik. Proses dhasar ngasilake listrik kanthi cara iki yaiku muter seri magnet ing njero gulungan kawat. Proses iki ngobahake elektron, sing ngasilake arus listrik.
Bendungan Hoover duwé total 17 generator, sing saben generator bisa ngasilaké nganti 133 megawatt. Kapasitas total pembangkit listrik tenaga air Bendungan Hoover yaiku 2.074 megawatt. Saben generator digawe saka bagean-bagean dhasar tartamtu:
Poros
Eksitasi
Rotor
Stator
Nalika turbin muter, excitor ngirim arus listrik menyang rotor. Rotor iku seri elektromagnet gedhe sing muter ing njero kumparan kawat tembaga sing kenceng, sing diarani stator. Medan magnet antarane kumparan lan magnet nggawe arus listrik.
Ing Bendungan Hoover, arus 16.500 amp pindhah saka generator menyang transformator, ing ngendi arus kasebut mundhak nganti 230.000 amp sadurunge ditransmisikake.
Pembangkit listrik tenaga air njupuk kauntungan saka proses alami sing terus-terusan — proses sing nyebabake udan tiba lan kali munggah. Saben dina, planet kita kelangan banyu sithik liwat atmosfer amarga sinar ultraviolet ngrusak molekul banyu. Nanging ing wektu sing padha, banyu anyar dipancarake saka bagean njero Bumi liwat aktivitas vulkanik. Jumlah banyu sing digawe lan jumlah banyu sing ilang meh padha.
Ing wektu apa wae, volume total banyu ing donya ana ing maneka warna wujud. Bisa cair, kaya ing samudra, kali lan udan; padhet, kaya ing gletser; utawa gas, kaya ing uap banyu sing ora katon ing udhara. Banyu owah kahanane nalika diobahake ing sekitar planet iki dening arus angin. Arus angin diasilake dening aktivitas pemanasan srengenge. Siklus arus udara digawe dening srengenge sing luwih akeh sumunar ing khatulistiwa tinimbang ing wilayah liyane ing planet iki.
Siklus arus udara mimpin pasokan banyu Bumi liwat siklus dhewe, sing diarani siklus hidrologi. Nalika srengenge manasi banyu cair, banyu nguap dadi uap ing udhara. Srengenge manasi udhara, nyebabake udhara munggah ing atmosfer. Udara luwih adhem ing papan sing luwih dhuwur, mula nalika uap banyu munggah, hawa kasebut adhem, kondensasi dadi tetesan banyu. Nalika tetesan banyu nglumpuk ing sak panggonan, tetesan banyu kasebut bisa dadi cukup abot kanggo tiba maneh menyang Bumi minangka presipitasi.
Siklus hidrologi penting kanggo pembangkit listrik tenaga air amarga gumantung marang aliran banyu. Yen kurang udan ing cedhak pembangkit listrik, banyu ora bakal nglumpuk ing sisih ndhuwur. Yen ora ana banyu sing nglumpuk ing sisih ndhuwur, banyu sing mili liwat pembangkit listrik tenaga air bakal luwih sithik lan listrik sing diasilake bakal luwih sithik.
Wektu kiriman: 07-Jul-2021
