Pusat Listrik Tenaga Air atau PLTA terdiri dari beberapa bangunan dan komponen yang terhubung satu sama lain. Mulai
dari penampungan air, bendungan atau DAM, pipa pesat atau penstock, turbin dan generator, transformer, sampai gardu induk. Sebuah PLTA tak dapat berfungsi tanpa kehandalan masing-masing fasilitas tersebut.
Salah satu bagian paling krusial pada PLTA adalah turbin. Ibaratnya manusia, turbin inilah jantung dari sebuah PLTA.
Source: andritz.com
Prinsip Kerja Turbin PLTA
Secara teknis, turbin pada PLTA bekerja dengan mengubah energi potensial yang terdapat pada air menjadi energi mekanik dengan memanfaatkan perubahan momentum dari gerakan air yang mengenai sudu-sudu pada turbin tersebut.
Source: dfpower.biz
Mari kita pahami dari gambar salah satu jenis turbin PLTA diatas. Air yang mengalir dari penstock masuk ke turbin melalui spiral case dengan aliran mengelilingi runner dan menyentuh sudu-sudu turbin yang terdapat pada runner lalu keluar melalui draft tube. Momentum gerakan air yang mengenai sudu-sudu pada runner menciptakan putaran pada axis turbine. Putaran yang dihasilkan turbin ini kemudian diteruskan melalui suatu mekanisme sehingga dapat memutar rotor pada generator. Induksi dari putaran rotor terhadap stator dalam generator inilah yang menghasilkan arus listrik.
Turbin adalah perpaduan sistem kerja mesin yang kompleks dan benar-benar membutuhkan perhatian serius dalam industri PLTA. Mulai dari penentuan jenis turbin yang digunakan, pemilihan manufakturer atau pabrik pembuat turbin, pemasangan di lokasi PLTA, pengujian, sampai pada perawatan, semuanya membutuhkan pengetahuan yang komprehensif.
Baca juga: What is Engineering?
Jenis-jenis Turbin PLTA
Turbin PLTA ada banyak jenis, dan terus mengalami pengembangan dari hasil penelitian dan riset yang dilakukan para ilmuwan. Ada turbin francis, turbin pelton, turbin kaplan, turbin crossflow, turbin turgo, dan lain-lain. Jenis-jenis turbin tersebut dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
A. Klasifikasi Turbin PLTA Berdasarkan Energi Air yang Memutar Turbin
1. Turbin Impuls
Turbin Impuls adalah turbin yang menggunakan energi kinetik air untuk memutar turbin. Pada turbin jenis ini, energi potensial air diubah menjadi energi kinetik dengan menggunakan nozzle.Air berkecepatan tinggi yang keluar dari nozzle menghantam sudu-sudu turbin pada runner yang kemudian menyebabkan putaran pada axis turbin tersebut.
Source: eternoohydro.com
2. Turbine Reaksi
Turbin Reaksi adalah turbin yang memanfaatkan tekanan dari energi potensial air untuk memutar turbin. Energi air pada turbin ini dijaga tekanannya sampai menyentuh sudu-sudu turbin. Akibat perubahan tekanan air saat melalui sudu-sudu tersebut, turbin memberikan reaksi yang mengakibatkan terjadinya putaran turbin tersebut pada axisnya.
B. Klasifikasi Turbin PLTA Berdasarkan Ketinggian Energi Air (Head)
Source:energy.gov
1. Turbin Head Tinggi
Turbin digolongkan sebagai turbin head tinggi jika ketinggian energi air yang memutarnya berada pada 150 meter atau lebih dari sumbu turbin.
2. Turbin Head Menengah
Turbin digolongkan sebagai turbin head menengah jika ketinggian air yang memutarnya berada pada 30-130 meter dari sumbu turbin.
3. Turbin Head Rendah
Turbin digolongkan sebagai turbin Head rendah jika ketinggian air yang memutarnya kurang dari 30 meter.
C. Klasifikasi Turbin PLTA Berdasarkan Arah Aliran Air
1. Turbin Aliran Tangensial
Turbin aliran tangensial adalah turbin yang arah aliran airnya melalui tangen atau garis singgung luar pada runner.
Source: mechanicalbooster.com
2. Turbin Aliran Aksial
Turbin aliran aksial adalah turbin yang arah aliran air masuk maupun keluarnya sejajar terhadap axis turbin.
Source: mechanicalbooster.com
3. Turbin Aliran Radial
Turbin aliran radial adalah turbin yang arah aliran air masuk maupun keluarnya tegak lurus terhadap axis turbin.
Source: mechanicalbooster.com
4. Turbin Aliran Campuran / Mixed
Turbin aliran campuran adalah turbin yang arah aliran masuk dan keluarnya berbeda. Ada turbin yang airnya masuk pada arah radial, tapi keluar pada arah axial.
Source: mechanicalbooster.com
Pemilihan Turbin PLTA
Pemilihan jenis turbin yang digunakan pada PLTA dilakukan berdasarkan kondisi potensi energi air yang tersedia. Untuk memilih turbin yang sesuai, ditentukan dari ketinggian jatuh air (head) dan besarnya aliran air (discharge). Dalam ilmu teknik, dikenal tabel turbine selection chart. Tabel ini dibuat oleh para ilmuwan sebagai panduan yang umum digunakan untuk menentukan jenis turbin yang hendak digunakan. Berikut ini adalah beberapa tabel turbine selection chart.
Source: medium.com
Source: Layman Handbook
Source: CC. Warnick Book
Baca juga: Perjalanan ke Jepang - Ohayo, Osaka!
Ulasan
Begitu kompleksnya ilmu pengetahuan yang terkait dengan turbin PLTA ini sehingga masih terbatas pabrikan atau manufakturer yang memproduksi turbin tersebut. Di Indonesia sendiri belum ada perusahaan yang bisa membuat turbin untuk PLTA secara komplit. Beberapa PLTA besar yang kini beroperasi di Indonesia menggunakan turbin buatan luar negeri, seperti China, Rusia, atau Jerman.
Indonesia perlu melakukan upaya untuk mendorong industri manufaktur turbin agar bisa berkembang. Mulai dari bidang pendidikan, penelitian, sampai ke dunia industri. Dengan potensi tenaga air yang melimpah, PLTA adalah pembangkit listrik yang akan memberi sumbangsih besar bagi kemajuan bangsa di masa depan. Maka tentu saja, pengetahuan tentang turbin PLTA ini akan banyak bermanfaat.
Mas Fachrul, terkait dengan penggolongan skema seperti yang telah Mas Fachrul sebutkan di atas, ada yang ingin saya diskusikan:
ReplyDeleteSaya pernah tahu kalau ada penggolongan skema berdasarkan bentuk bangunan sipilnya. Jadi dari yang saya baca-baca, ditinjau dari caranya memanfaatkan air kemudian skema PLTA bisa dibuat kategori yang namanya:
- PLTA Run of River
- PLTA dengan kolam reservoir
- PLTA yang terintegrasi dalam suatu kanal
- PLTA yang ada Pompanya khusus untuk memasok ulang air dari tailrace nya (literasi menyebutnya PLTA Pumped Storage).
Apa Mas Fachrul selama ikut proyek sejauh ini sudah familiar dengan pembagian skema seperti itu, atau hanya sebatas satu tipikal PLTA saja ya yang sejauh ini pernah dilaksanakan (misalnya selama ini hanya Run of River saja)?
Karena saya pas belajar PLTA ketika nyari literasi ada juga pembagian skema seperti itu. Saya agak mikir sih apa pengelompokan seperti itu hanya sebatas untuk pengetahuan semata ketika di bangku kuliah, atau sebetulnya memang dalam praktek pembangunannya di Indonesia pembagian seperti itu sudah umum dipertimbangkan juga dalam fasa pra-proyek seakan-akan spek rancangan jenis skema juga wajib ditentuin.
Terimakasih sebelumnya