Pemanfaatan Air untuk PLTA (Part 2)

Prinsip Kerja
Pada PLTA Pompa terdapat dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk atas. Pada saat kebutuhan beban dalam system tenaga listrik rendah, maka kelebihan daya yang tidak diserap oleh konsumen dipakai untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas. Sedangkan pada saat beban puncak, air yang terkumpul pada waduk atas akan dialirkan ke waduk bawah untuk memutar turbin dan menghasilkan daya listrik untuk memenuhi kebutuhan beban puncak. Secara skematis prinsip kerja PLTA pompa diperlihatkan pada gambar berikut.

Skematis PLTA Pompa Upper Cisokan

Susunan Instalasi Mesin PLTA

Pada tahap awal pengembangannya, susunan mesin pada PLTA pompa mempunyai system atau instalasi yang terpisah antara pompa dan turbin. Artinya pada suatu PLTA pompa terdapat suatu instalasi lengkap

yang berfungsi sebagai turbin, serta terdapat instalasi lain yang terpisah berfungsi sebagai pompa. Pada instalasi turbin, terdiri dari peralatan-peralatan pipa pesat, turbin serta generator. Sedangkan pada instalasi yang berfungsi sebagai pompa terdapat peralatan motor, pompa dan pipa.

Pada tahap pengembangan PLTA pompa selanjutnya, dengan semakin maju teknologi, maka system yang terpisah tersebut ditinggalkan sehingga biaya pembangunan PLTA pompa dapat ditekan lebih rendah karena tidak perlu lagi membangun instalasi mesin ganda seperti di awal pengembangannya. Dewasa ini instalasi mesin pada PLTA pompa biasanya terdiri atas 2 variasi sebagai berikut:

1. Pada satu poros yang sama terdapat : a. pompa, b. turbin, dan c. motor dan generator yang menyatu (bersifat reversible).
2. Pada satu poros yang sama terdapat a. pompa dan turbin yang menyatu (reversible), b. motor dan generator yang bersatu (reversible).

 Untuk kedua variasi di atas, hanya terdapat satu instalasi pipa pesat dan satu buah saluran bawah (tailrace) yang dipakai secara bolak balik, baik sebagai turbin maupun pada operasi sebagai pompa. Turbin dan pompa biasanya dipasang secara vertical untuk unit-unit berkapasitas besar dan horizontal untuk unit kecil. Kelebihan susunan variasi 1 dimana turbin dan pompa merupakan instalasi yang terpisah, dimungkinkan untuk mendapatkan efisiensi yang optimum, baik pada saat berfungsi sebagai turbin maupun pada saat pengoperasian sebagai pompa. Sedangkan jika variasi 2 yang dipilih, efisiensinya tidak seoptimum variasi 1, namun harga instalasi PLTA pompa akan lebih murah. 
Suatu perkembangan yang unik dari turbin pompa adalah yang dikenal sebagai turbin pompa isogyre. Pada turbin pompa jenis ini terdapat sudu ganda, dimana sudu pompa (imoeler) terletak pada atas poros, sedangkan sudu turbin (runner) terletak di bagian bawah. Turbin dilengkapi dengan sudu pengarah (guide-vane) yang bias disetel sesuai dengan kondisi beban, sedangkan sudu pengarah pada pompa merupakan sudu tetap. Katup penutup untuk unit-unit pompa dan turbin berupa cylinder gate di bagian luar runner dan impeller, sehingga berisi udara (tidak berisi air) pada saat unit yang bersangkutan beroperasi.
Pada turbin pompa ini juga terdapat rumah keong (spiral case) yang dipakai bersama oleh pompa dan turbin untuk mengalirkan air ke impeller dan runner. Runner dan impeller mempunyai arah putaran yang sama, sehingga perubahan fungsi instalasi dari turbin menjadi pompa atau sebaliknya dapat dilakukan secara cepat.

PLTA Mikro Hidro
Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan clan ketinggian tertentu menuju rumah instalasi (rumah turbin). Di rumah instalasi air tersebut akan memutar turbin dimana turbinn akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik melalui berputamya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan mengunakan kopling. generator menghaslikan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban). Komponen utama Hydropower type Run off river.

1. Bendung
2. Intake gate
3. Conneting tunnel
4. Sand trap
5. Waterway
6. Head tank
7. Penstock
8. Power house
9. Turbine generator
10. Tail race
11. Switch yard

Bendung, Intake gate dan Connecting tunnel Bendung berfungsi untuk mengumpulkan air yang akan digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air. Dari bendungan ini air memasuki pintu masuk intake gate menuju saluran khusus air (connecting tunnel) yang keluar jalur sungai (run off river). Setelah melalui connecting tunnel maka air melewati sluran pembawa (water way)

Sandtrap (pengendap pasir) Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

Waterway Saluran pembawa (water way) atau juga dinamakan head race mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan dan menjaga energy potensial air tetap pada nilainya. 

Head Tank (Bak Penenang) Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir dan kayu-kayuan. 

Penstock (Pipa Pesat/Penstock) Penstock adalah penyalur air dari head tank yang akan memutar turbine. Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah sebuah Turbin.

Power House dan Tail race Dalam ruangan power house ini berisi peralatan utama pengubah energy potensial air menjadi energy listrik yaitu turbine generator beserta panel-panel listriknya dan system kontrolnya. Setelah memutar turbine air selanjutnya dikembalikan lagi kesungai melalui saluran khusus yang dinamakan tail race. 

Turbine – Generator Turbine generator berfungsi mengubah energi potensial air yang dijatuhkan melalui penstock menjadi energy listrik. Turbine ini dihubungkan dengan sebuah pulley pada generatornya sehingga sisi air dan listrik tetap terpisah. Untuk mengatur tegangan listrik yang berubah-ubah digunakan AVR (Automatic voltage regulator) pada generatornya.

Switch yard Switch yard adalah Trafo pengubah tegangan yang bentuknya terbuka yang terletak di halaman (yard). Pada PLTA Mini Hydro tegangan output generator adalah 6 atau 11 KV. Karena jala-jala transmisi PLN tegangan tinggi berkisar 20 kV, 150 kV atau 250 kV, maka keluaran dari generator ini harus dinaikkan dulu menjadi sesuai kondisi yang ada dilokasi milik PLN.