pembangkit listrik tenaga air (PLTA)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

PLTA adalah suatu pembangkitan energi listrik dengan mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik oleh turbin dan diubah lagi menjadi energi listrik oleh generator dengan memanfaatkan ketinggian dan kecepatan aliran air.

B. Prinsip Kerja
        Prinsip pembangkit listrik tenaga air sebenarnya tidak terlalu rumit. kita hanya memanfaatkan arus air, atau air yang jatuh pada air terjun untuk memutar dinamo. Air terjun yang berada pada ketinggian tertentu senantiasa mengalirkan air dengan masa tertentu setiap menit. Seperti masa air yang berada pada suatu ketinggian memiliki energy potensial gravitasi. Ketika masa air turun ke bawah energy potensialnya berkurang karna sebagian energy potensialnya dirubah menjadi enrgi kinetik.
Sesuai dengan hokum kekekalan energy mekanik, semakin ke bawah energy kinetic semakin besar. Ek air yang cukup besar akan mengenai sudu-sudu turbin yang dipasang didasar air terjun dan akan memutarkan poros turbin yang seporos dengan poros generator Kemudian generator berputar dan menghasilkan energy listrik.

Dengan energi potensial yang tinggi maka laju aliran air di ujung pipa akan tinggi pula. Apabila diameter pipa tidak berubah (semua pipa diameternya sama) maka kita dapat menentukan laju aliran air tersebut menggunakan rumus dibawah :
Ek = Ep
mv² = mgh
m = ρ x volume
v =
Keterangan: Ek = energy kinetik (J)
Ep = energy potensial (J)
m  = massa air (kg)
v = kecepatan air (m/s)
g = gravitasi 9.8  (m/s²)
h = ketinggian air
Dengan demikian kita juga dapat menentukan debit airnya:
Q = Av
Q = A
Keterangan: A= luas penampang
Besarnya daya listrik sebelum masuk ke turbin secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
Pin turbin  = ρhQg
Sedangkan besar daya output turbin adalah sebagai berikut :
Pout turbin   = ρ . h . Q . g . ηturbin
Sehingga secara matematis daya real yang dihasilkan dari pembangkit adalah sebagai berikut :
Preal = ρ . h . Q. g . ηturbin . ηgenerator . ηtm
Keterangan :  Pin= daya masukan ke turbin (watt)
Pout = daya keluaran dari turbin (watt)
Preal = daya sebenarnya yang dihasilkan (watt)
ρ  = massa jenis fluida (kg/ )
Q = debit air ( /s)
h  = ketinggian efektif (m)
g  = gaya gravitasi (m/s²)
Daya yang keluar dari generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang keluar secara teoritis. Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas, daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis.
Namun, tidak semua energi potensial dari air diubah menjadi energi listrik. Oleh karena itu kita mengenal konsep efisiensi:
η  =
η =
Dengan demikian daya listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga air adalah:
Pdihasilkan = ηPhitung
Pdihasilkan = ηρhQ
Untuk menghitug beda potensial yang dihasilkan, kita menggunakan rumus GGL induksi yang dikenal dalam Hukum induksi Faraday yang bunyinya “Gaya gerak listrik (GGL) induksi pada sebuah rangkaian sama dengan kecepatan perubahan fluks yang melalui rangkaian tersebut”. Rumus yang digunakannya adalah:
ε = N B A ω sin ωt
ω = 2πf   atau  ω=  , terdapat pada rumus gerak melingkar (kecepatan berputar magnet)
Keterangan:     ε = ggl induksi sesaat (volt)
N = banyak lilitan kumparan
B = besar induksi magnetic (Wb/m²=T)
A = luas penampang/loop (m²)
ω = kecepatan sudut (rad/s)
t  = lama kumparan telah berputar (s)