Pembangkit listrik tenaga air saat ini semakin mudah diaplikasikan. Teknologi alternator yang semakin baik telah memungkinkan pemanfaatan tenaga air semakin berkesempatan untuk diaplikasikan.
Generator dan alternator berkapasitas besar saat ini telah banyak tersedia di pasar dengan berbagai ukuran kapasitas yang memungkinkan pemakai dan peneliti untuk dapat memilih secara leluasa.
Jika dilihat beberapa tahun ke belakang, maka saat pengembangan tenaga air, kendala terbesar adalah merancang dan memperoleh ukuran generator yang cukup sulit. Selain itu, harga generator untuk dipergunakan juga tidak lengkap dan berharga mahal.

Berikut skema dan cara kerja pembangkit listrik tenaga air (PLTA),


Keterangan gambar:
  1. Sungai/Kolam Tandon, untuk tempat penampungan air
  2. Intake, pintu masuk air sungai/tandon
  3. Katup pengaman, berfungsi sebagai katup pengatur intake
  4. Headrace tunnel, pipa antara tandon dan sebelum masuk penstock
  5. Penstock (pipa pesat), untuk mengalirkan dan mengarahkan air ke turbin serta untuk mendapatkan tekanan hidrostatis yang besar.
  6. Surge tank, berfungsi sebagai pengaman tekanan air yang tiba-tiba naik saat katup pengatur ditutup
  7. Main stop valce, berfungsi sebagai katup pengatur turbine
  8. Turbine, mengubah energi potensial air menjadi energi gerak
  9. Generator, menghasilkan energi listrik dari energi gerak
  10. Main transformer, untuk transfer energi listrik antar dua sirkuit dengan induksi elektromagnetik.
  11. Transmission line, penyalur energi listrik ke konsumen
Sistem kerja PLTA
  1. Pertama-tama, ada air yang masuk dari sungai/ waduk/ bisa juga disebut dengan tandonke turbin melalui suatu alat yang dinamakan penstock. Kemudian ada suatu katup pengaman yang berguna untuk memberikan atau mengatur aliran air dari tempat semula dan masuk ke headrace di tunnel yang berfungsi juga untuk menghentikan aliran dari air tersebut.
  2. Kedua, energi yang dihasilkan dari air potensial tersebut mampu menggerakkan turbin dan menghasilkan suatu energi gerak yang dikonversikan juga menjadi energi listrik oleh bantuan generator. Cara kerja pembangkit listrik tenaga air sederhana yang selanjutnya yaitu energi listrik dari generator tersebut kemudian diatur lalu ditransfer dengan alat yang dinamakan main transformer supaya sesuai dengan kapasitas dari transmission line yang meliputi tegangan, daya dan lainya untuk didistribusikan ke rumah-rumah warga


Secara jelas bisa dilihat dibawah ini

Prinsip Cara Kerja PLTA (Wikikomponen.com)

Pada gambar diatas dapat kita lihat skema sederhana mengenai prinsip kerja dari sebuah pembangkit listrik tenaga air.
  1. Prinsip cara kerja pembangkit listrik tenaga air adalah memanfaatkan tenaga potensial air yang dihimpun melalui pembuatan bendungan, sehingga kekuatan air untuk menggerakan turbin atau propeler semakin terhimpun dan besar.
  2. Masa air yang besar akan dialirkan melalui sebuah kanal, celah ataupun ketinggian tertentu untuk memutar propeller.
  3. Propeller yang berputar kemudian akan disambungkan ke sebuah gearbox yang kemudian akan diteruskan ke generator atau alternator.
  4. Listrik yang dihasilkan oleh generator akan diproses dan di stabilkan untuk disalurkan ke dalam grid atau jaringan listrik untuk disalurkan ke pemakai akhir.

Bagian Penting Sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air
Turbin dan Generator
Komponen pokok pada PLTA adalah turbin dan generator yang mengubah energi potensial air menjari energi gerak, menjadi energi listrik. Pada prakteknya turbin dan generator ini menjadi satu alat seperti gambar dibawah,

Skema Generator secara Umum


Menghitung Daya PLTA
Untuk menghitung daya PLTA, bisa digunakan rumus sebagai berikut :

Rumus Menghitung daya PLTA (Porges)


dimana,
  • P adalah daya dalam Watt,
  • \rho adalah densitas (masa jenis) air (~1000 kg/m3),
  • h tinggi air (intake terhadap generator),
  • r adalah flow rate dalam cubic meters per second,
  • g adalah gravitasi 9.8 m/s2,
  • k koefisien efisiensi dari 0 sampai 1. Energi lebih besar dapat diperoleh dengan menambah turbin atau menggunakan turbin yang lebih besar.
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang ada di Indonesia
  1. PLTA Angkup – Propinsì Nangroe Aceh Darussalam
  2. PLTA Cìbadak – Propinsi Jawa Barat
  3. PLTA Cirata – Propinsi Jawa Barat
  4. PLTA Garung – Propinsi Jawa Tengah
  5. PLTA Jatiluhur – Propinsi Jawa Barat
  6. PLTA Karangkates – Propinsi Jawa Timur
  7. PLTA Lodaya – Propinsi Jawa Timur
  8. PLTA Maninjau – Propinsi Sumatera Utara
  9. PLTA Paiton – Propinsi Jawa Timur
  10. PLTA Moh. Nor – Propinsi Kalimantan Timur
  11. PLTA Riam Kanan – Propinsi Kalimantan Selatan
  12. PLTA Sadang – Propinsi Sulawesi Selatan
  13. PLTA Saguling – Propinsi Jawa Barat
  14. PLTA Selorejo – Propinsi Jawa Timur
  15. PLTA Sempor – Propinsi Jawa Tengah
  16. PLTA Sengguruh – Propinsi Jawa Timur
  17. PLTA Sentani – Propinsi Papua
  18. PLTA Sigura-gura – Propinsi Sumatera Utara
  19. PLTA Soroako – Propinsi Sulawesi Tenggara
  20. PLTA Tes – Propinsi Bengkulu
  21. PLTA Tonsea – Propinsi Sulawesi Utara
  22. PLTA Tuntang – Propinsi Jawa Tengah
  23. PLTA Wlingi Raya – Propinsi Jawa Timur
  24. PLTA Wonogiri – Propinsi Jawa Tengah.

(data belum termasuk PLTA yang baru)

Contoh soal :

Bagaimana menghitung debit air yang mengalir pada pipa pesat pada PLTA?

Jawab :

Debit adalah besaran yang menyatakan banyaknya air yang mengalir selama 1 detik yang melewati suatu penampang luas.

Aliran fluida yang melalui sebuah pipa yang panjangnya L dengan kecepatan v. Luas penampang pipa adalah A. Selama t detik volume fluida yang mengalir adalah V = AL, sedang jarak L ditempuh selama t = L/v detik maka debit air adalah :

Q = V / t =(A.L) / (L/v) = A.v

dimana :

V  =  volume fluida yang mengalir (m3)

t   =  waktu (detik)

A  =  luas penampang (m2)

v   =  kecepatan aliran (m/detik)

Q  =  debit aliran fluida (m3/detik)

Contoh : Air mengalir dalam pipa pesat yang mempunyai diameter 85 cm (0.85 m) dengan kecepatan 25 m/detik. Berapa laju (debit) aliran volumenya?

Q = A.v = ¼ . π . D². v

Q =  ¼ . π. 0.85² m² . 25 m/detik  =  14, 2 m3/detik

Prinsip cara kerja pembangkit listrik tenaga air sangat potensial untuk dikembangkan mengingat potensinya yang sangat besar. Indonesia sendiri merupakan negara kepulauan yang terdapat banyak sekali sumber seperti tenaga air sungai, tenaga air laut.

Hal ini bila dimanfaatkan, maka akan merupakan sumber tenaga listrik cukup besar dan mampu memenuhi kebutuhan listrik nusantara. Kekurangan pasokan listrik yang selama ini terjadi di berbagai daerah akan segera dapat diatasi.


refs.

Bagustris, http://bagustris.blogspot.com/2014/03/skema-dan-cara-kerja-pembangkit-listrik.html Di akses tanggal 30 juni 2015
Brainly, http://brainly.co.id/tugas/237719 Di akses tanggal 30 juni 2015
Cocitaa,http://chocittaisti.blogspot.com/2013/02/pembahasan-soal-pembangkit-energi.html Di akses tanggal 30 juni 2015
Porgas, https://porgas.wordpress.com/2015/06/30/skema-dan-cara-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-air-plta/ Di akses 7 Januari 2017
Wikikomponen, http://www.wikikomponen.com/prinsip-cara-kerja-pembangkit-listrik-tenaga-air/ di akses 7 Januari 2017