Di seluruh dunia, pembangkit listrik tenaga air menghasilkan sekitar 24 persen listrik dunia dan memasok listrik lebih dari 1 miliar orang.Pembangkit listrik tenaga air dunia menghasilkan total gabungan 675.000 megawatt, energi yang setara dengan 3,6 miliar barel minyak, menurut Laboratorium Energi Terbarukan Nasional.Ada lebih dari 2.000 pembangkit listrik tenaga air yang beroperasi di Amerika Serikat, menjadikan tenaga air sebagai sumber energi terbarukan terbesar di negara itu.
Dalam artikel ini, kita akan melihat bagaimana air yang jatuh menghasilkan energi dan mempelajari tentang siklus hidrologi yang menciptakan aliran air yang penting untuk pembangkit listrik tenaga air.Anda juga akan melihat sekilas salah satu aplikasi pembangkit listrik tenaga air yang dapat mempengaruhi kehidupan sehari-hari Anda.
Saat menyaksikan sungai mengalir, sulit membayangkan kekuatan yang dibawanya.Jika Anda pernah arung jeram, maka Anda pernah merasakan sebagian kecil dari kekuatan sungai.Jeram air putih dibuat sebagai sungai, membawa sejumlah besar air menuruni bukit, kemacetan melalui lorong sempit.Saat sungai dipaksa melalui lubang ini, alirannya semakin cepat.Banjir adalah contoh lain dari seberapa besar kekuatan yang dapat dimiliki oleh volume air yang luar biasa.
Pembangkit listrik tenaga air memanfaatkan energi air dan menggunakan mekanika sederhana untuk mengubah energi itu menjadi listrik.Pembangkit listrik tenaga air sebenarnya didasarkan pada konsep yang agak sederhana — air yang mengalir melalui bendungan memutar turbin, yang memutar generator.
Berikut adalah komponen dasar dari pembangkit listrik tenaga air konvensional:
Bendungan – Sebagian besar pembangkit listrik tenaga air mengandalkan bendungan yang menahan air, menciptakan reservoir besar.Seringkali, waduk ini digunakan sebagai danau rekreasi, seperti Danau Roosevelt di Bendungan Grand Coulee di Negara Bagian Washington.
Intake – Gerbang di bendungan terbuka dan gravitasi menarik air melalui penstock, pipa yang mengarah ke turbin.Air membangun tekanan saat mengalir melalui pipa ini.
Turbin - Air menyerang dan memutar bilah besar turbin, yang dipasang ke generator di atasnya melalui poros.Jenis turbin yang paling umum untuk pembangkit listrik tenaga air adalah Turbin Francis, yang terlihat seperti piringan besar dengan bilah melengkung.Turbin dapat menimbang sebanyak 172 ton dan berputar pada kecepatan 90 putaran per menit (rpm), menurut Foundation for Water & Energy Education (FWEE).
Generator – Saat bilah turbin berputar, begitu juga serangkaian magnet di dalam generator.Magnet raksasa berputar melewati kumparan tembaga, menghasilkan arus bolak-balik (AC) dengan memindahkan elektron.(Anda akan mempelajari lebih lanjut tentang cara kerja generator nanti.)
Trafo – Trafo di dalam pembangkit tenaga listrik mengambil AC dan mengubahnya menjadi arus tegangan tinggi.
Saluran listrik – Dari setiap pembangkit listrik terdapat empat kabel: tiga fase daya diproduksi secara bersamaan ditambah netral atau arde yang sama untuk ketiganya.(Baca Cara Kerja Jaringan Distribusi Daya untuk mempelajari lebih lanjut tentang transmisi saluran listrik.)
Outflow – Air bekas dibawa melalui pipa, yang disebut tailrace, dan masuk kembali ke hilir sungai.
Air di reservoir dianggap sebagai energi yang tersimpan.Ketika gerbang terbuka, air yang mengalir melalui penstock menjadi energi kinetik karena bergerak.Besarnya energi listrik yang dihasilkan ditentukan oleh beberapa faktor.Dua faktor tersebut adalah volume aliran air dan jumlah head hidrolik.Head mengacu pada jarak antara permukaan air dan turbin.Saat head and flow meningkat, begitu juga listrik yang dihasilkan.Head biasanya tergantung pada jumlah air di reservoir.
Ada jenis pembangkit listrik tenaga air lainnya, yang disebut pembangkit listrik dengan pompa.Dalam pembangkit listrik tenaga air konvensional, air dari reservoir mengalir melalui pembangkit, keluar dan dibawa ke hilir.Pabrik penyimpanan yang dipompa memiliki dua reservoir:
Waduk atas – Seperti pembangkit listrik tenaga air konvensional, bendungan menciptakan waduk.Air di waduk ini mengalir melalui pembangkit listrik tenaga air untuk menghasilkan listrik.
Reservoir bawah – Air yang keluar dari pembangkit listrik tenaga air mengalir ke reservoir yang lebih rendah daripada masuk kembali ke sungai dan mengalir ke hilir.
Menggunakan turbin reversibel, pembangkit dapat memompa air kembali ke reservoir atas.Ini dilakukan di luar jam sibuk.Pada dasarnya, reservoir kedua mengisi ulang reservoir atas.Dengan memompa air kembali ke reservoir atas, pembangkit memiliki lebih banyak air untuk menghasilkan listrik selama periode konsumsi puncak.
Pembangkit
Jantung dari pembangkit listrik tenaga air adalah generator.Sebagian besar pembangkit listrik tenaga air memiliki beberapa generator ini.
Generator, seperti yang mungkin sudah Anda duga, menghasilkan listrik.Proses dasar menghasilkan listrik dengan cara ini adalah memutar serangkaian magnet di dalam gulungan kawat.Proses ini menggerakkan elektron, yang menghasilkan arus listrik.
Bendungan Hoover memiliki total 17 generator, yang masing-masing dapat menghasilkan hingga 133 megawatt.Total kapasitas PLTA Hoover Dam adalah 2.074 megawatt.Setiap generator terbuat dari bagian dasar tertentu:
Batang
eksitor
Rotor
stator
Saat turbin berputar, eksitor mengirimkan arus listrik ke rotor.Rotor adalah serangkaian elektromagnet besar yang berputar di dalam kumparan kawat tembaga yang dililit rapat, yang disebut stator.Medan magnet antara kumparan dan magnet menciptakan arus listrik.
Di Bendungan Hoover, arus 16.500 amp bergerak dari generator ke transformator, di mana arus naik hingga 230.000 amp sebelum ditransmisikan.
Pembangkit listrik tenaga air memanfaatkan proses yang terjadi secara alami dan berkelanjutan — proses yang menyebabkan hujan turun dan sungai naik.Setiap hari, planet kita kehilangan sejumlah kecil air melalui atmosfer saat sinar ultraviolet memecah molekul air.Tetapi pada saat yang sama, air baru dipancarkan dari bagian dalam Bumi melalui aktivitas gunung berapi.Jumlah air yang dibuat dan jumlah air yang hilang hampir sama.
Pada satu waktu, total volume air dunia dalam berbagai bentuk.Itu bisa cair, seperti di lautan, sungai dan hujan;padat, seperti di gletser;atau gas, seperti pada uap air yang tidak terlihat di udara.Air berubah keadaan saat bergerak mengelilingi planet oleh arus angin.Arus angin dihasilkan oleh aktivitas pemanasan matahari.Siklus arus udara diciptakan oleh matahari yang bersinar lebih banyak di khatulistiwa daripada di area lain di planet ini.
Siklus arus udara mendorong pasokan air bumi melalui siklusnya sendiri, yang disebut siklus hidrologi.Saat matahari memanaskan air cair, air menguap menjadi uap di udara.Matahari memanaskan udara, menyebabkan udara naik di atmosfer.Udara lebih dingin lebih tinggi, sehingga uap air naik, mendingin, mengembun menjadi tetesan.Ketika tetesan yang cukup menumpuk di satu area, tetesan itu mungkin menjadi cukup berat untuk jatuh kembali ke Bumi sebagai presipitasi.
Siklus hidrologi penting untuk pembangkit listrik tenaga air karena mereka bergantung pada aliran air.Jika tidak ada hujan di dekat pabrik, air tidak akan terkumpul di hulu.Tanpa air yang terkumpul di hulu, lebih sedikit air yang mengalir melalui pembangkit listrik tenaga air dan lebih sedikit listrik yang dihasilkan.
Waktu posting: Juli-07-2021
