Sumber energi air

SUMBER-SUMBER ENERGI
AIR

RAFFI AHMAD HUBERT
XII MIPA 4
30

SMAN 2 DEPOK

2020/2021

Sumber Energi Air

Tenaga air (hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Tenaga
air yang memanfaatkan gerakan air biasanya didapat dari sungai yang dibendung.
Energi air adalah satu dari lima sumber terbesar energi terbarukan. Energi ini dapat
dimanfaatkan dan diubah menjadi listrik dan pembangkit listrik Tenaga air tanpa meninggalkan
emisi gas rumah kaca seperti yang dihasilkan oleh pembangkit listrik yang menggunakan
energi fosil. Berbeda dengan sumber energi terbarukan lainnya air akan terus menghasilkan
tenaga non-stop dan ketersediaannya terus dihasilkan oleh adanya siklus hidrologi. Pembangkit
listrik tenaga air (PLTA) dihasilkan dari energi potensial air yang diubah menjadi energi
mekanik oleh turbin dan energi tersebut yang selanjutnya diubah untuk menjadi energi listrik
oleh generator dengan memanfaatkan ketinggian dan kecepatan air.

Energi air adalah energi yang telah dimanfaatkan secara luas di Indonesia yang dalam
skala besar telah digunakan sebagai pembangkit listrik. Beberapa perusahaan di bidang
pertanian bahkan juga memiliki pembangkit listrik sendiri yang bersumber dari energi air. Di
masa mendatang untuk pembangunan pedesaan termasuk industri kecil yang jauh dari jaringan
listrik nasional, energi yang dibangkitkan melalui sistem mikrohidro diperkirakan akan tumbuh
secara pesat.

Potensi air sebagai sumber energi terutama digunakan sebagai penyedia energi listrik
melalui pembangkit listrik tenaga air maupun mikrohidro. Potensi tenaga air di seluruh
Indonesia diperkirakan sebesar 75684 MW. Potensi ini dapat dimanfaatkan untuk pembangkit
tenaga listrik dengan kapasitas 100 MW ke atas dengan jumlah sekitar 800.

Banyaknya sungai dan danau air tawar yang ada di Indonesia merupakan modal awal
untuk pengembangan energi air ini. Namun eksploitasi terhadap sumber energi yang satu ini
juga harus memperhatikan ekosistem lingkungan yang sudah ada.

Potensi tenaga air dan pemanfaatannya pada umumnya berlainan.

(1) Sumber tenaga air secara teratur dibangkitkan kembali karena pemanasan lautan oleh
penyinaran matahari, sehingga merupakan suatu sumber yang secara siklis diperbarui. Gambar
3.1 memperlihatkan siklus hidrologik air. Oleh karena itu, tenaga air disebut sebagai suatu
sumber daya energi terbarukan.

(2) Potensi secara keseluruhan tenaga air relatif kecil bila dibandingkan dengan jumlah
sumber bahan bakar fosil, sekalipun misalnya seluruh potensi tenaga air ini dapat
dikembangkan sepenuhnya.

(3) Penggunaan tenaga air pada umumnya merupakan pemanfaatan multiguna, karena
biasanya dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan, rekreasi dan navigasi.
Bahkan sering terjadi bahwa pembangkitan tenaga listrik hanya merupakan manfaat
sampingan, dengan misalnya irigasi, atau pengendalian banjir, sebagai penggunaan utama.

(4) Pembangkitan listrik dari tenaga air dilakukan tanpa ada perubahan suhu. Tidak ada
peningkatan suhu karena misalnya adanya suatu proses pembakaran bahan bakar. Karenanya,
mesin-mesin hidro mempunyai masa manfaat yang biasanya lebih lama dari mesin-mesin
termis.

Menurut perkiraan, potensi tenaga air yang dapat diperoleh secara teoretis adalah 48,23.1012
kWh setahun atau 11.011 GW, bila diperhitungkan faktor kapasitas sebesar 50%. Dari jumlah
ini, potensi yang secara teknis dapat dikembangkan diperkirakan sebanyak 19,39.1012 kWh,
atau 4.426 GW, atau 40,2%. Jumlah PLTA yang beroperasi dalam tahun 1979 diperkirakan
sebanyak 734 GW dengan produksi 3,21.1012 kWh atau 6,7% dari potensi teoretis.

Indonesia termasuk negara yang memiliki sumber daya tenaga air yang cukup besar. Menurut
suatu studi terakhir yang dilakukan dalam tahun 1983 (Tabel 3.2) seluruh sumber daya tenaga
air di Indonesia berjumlah 75,1 MW. Namun dari sumber daya tersebut sekitar 4.000 MW
merupakan cadangan yang pasti. Dari tabel tersebut terlihat bahwa potensi terbesar terdapat di
Pulau-pulau Sumatera, Kalimantan, dan Irian Jaya, yang sebagian besar masih terletak jauh
dari pusat-pusat beban. Selanjutnya pada Tabel 3.3 terlihat potensi mikrohidro sebesar 459,8
MW di Indonesia.

Jenis-jenis Energi Air

1. Energi Air Kandungan Mekanik

Pemanfaatan energi air pada dasarnya adalah pemanfaatan energi potensial gravitasi.
Energi mekanik aliran air yang merupakan transformasi dari energi potensial gravitasi
dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin atau kincir. Umumnya turbin digunakan untuk
membangkitkan energi listrik sedangkan kincir untuk pemanfaatan energi mekanik secara
langsung. Pada umumnya untuk mendapatkan energi mekanik aliran air ini, perlu beda tinggi
air yang diciptakan dengan menggunakan bendungan. Akan tetapi dalam menggerakkan
kincir, aliran air pada sungai dapat dimanfaatkan ketika kecepatan alirannya memadai.

Berikut ini adalah yang termasuk energi air kandungan mekanik:

a. Energi Air Terjun

Pada asasnya dapat dikemukakan adanya tiga faktor utama dalam penentuan pemanfaatan suatu
profesi sumber tenaga air bagi pembang-kitan tenaga listrik.

1. Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan dan atau salju.

2. Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi daerah tersebut;
dan

3. Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan
transmisi.

b. Energi Pasang Surut

Banyak gaya dan kekuatan yang mempengaruhi lautan di permukaan bumi. Salah satu kekuatan
yang bekerja terhadap air bumi adalah pengaruh massa bulan yang mengakibatkan adanya gaya
tarik, sehingga menjelma suatu gejala yang dikenal sebagai pasang dan surut laut yang terjadi
secara teratur, sekalipun bulan terletak lebih dari 400.000 kilometer dari bumi. Bilamana bulan
mengelilingi bumi, air laut secara harfiah “ditarik” ke atas karena gaya tarik gravitasi bulan.

Pemanfaatan energi potensial yang terkandung dalam perbedaan pasang dan surut lautan antara
lain dapat dilakukan demikian. Misalkan suatu teluk yang agak cekung dan dalam. Teluk ini
“ditutup” dengan sebuah bendungan sehingga terbentuk suatu waduk. Pembangkitan tenaga

listrik dengan pasang surut ini tidak berjalan kontinu, melainkan terputus-putus secara teratur,
dengan suatu siklus yang panjangnya 12,5 jam.

Pada asasnya, antara tenaga pasang surut dan tenaga air konven-sional dapat persamaan, yaitu
kedua-duanya adalah tenaga air yang memanfaatkan gravitasi tinggi jatuh air untuk
pembangkitan tenaga listrik.

Perbedaan-perbedaan utama secara garis besar adalah:

(1) Pasang surut menyangkut arus air periodic dwi-arah dengan dua kali pasang dan dua kali
surut tiap hari;

(2) Operasi di lingkungan air laut memerlukan bahan-bahan konstruksi yang lebih tahan
korosi daripada yang dimiliki material untuk air tawar.

(3) Tinggi jatuh relatif sangat kecil (maksimal 11 meter) bila di-banding dengan terbanyak
instalasi hidro lainnya.

Adapun kelebihan dan kekurangan dari pembangkit listrik tenaga pasang surut adalah :

Kelebihan

· Setelah dibangun, energi pasang surut dapat diperoleh secara gratis
· Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya
· Tidak membutuhkan bahan bakar
· Biaya operasi rendah
· Produksi listrik stabil
· Pasang surut air laut dapat diprediksi
· Turbin lepas pantai memiliki biaya instalasi rendah dan tidak menimbulkan dampak

lingkungan yang besar.

Kekurangan

· Sebuah dam yang menutupi muara sungai memiliki biaya pembangunan yang sangat
mahal dan meliputi area yang sangat luas sehingga merubah ekosistem lingkungan baik
kea rah hulu maupun hilir hingga berkilo-kilometer.

· Hanya dapat mensuplai energi kurang lebih 10 jam setiap harinya dan itupun ketika
ombak bergerak masuk ataupun keluar.

c. Energi Ombak dan Arus

Banyak pemikiran yang dicurahkan untuk mempelajari kemung-kinan-kemungkinan
pemanfaatan energi yang tersimpan dalam ombak laut. Sebagai suatu negara yang sejak
berabad-abad mengarungi dan menguasai lautan dunia, juga dalam bidang penelitian energi
ombak laut, Inggris termasuk yang maju sekali.

Suatu desain, buah pikiran dua orang Amerika, berdasarkan pengalaman para pelaut, bila
ada sebuah pulau kecil di tengah laut, maka merupakan kenyataan, bahwa ombak-ombak itu,
bila mendekati pulau tersebut akan memutar mengelilingi pulau itu. Dalam desain itu Wirt dan
Morrow membuat suatu atol bendungan (dam-atol) berupa sebuah bangunan bawah air
berbentuk kubah, bergaris tengah lebih kurang 80 meter, dapat dimanfaatkan efek sebuah atol.

Gelombang laut akan memecah di atas kubah itu, membentuk spiral alamiah, dan
mendorong serta menggerakkan suatu deretan daun sudut baling-baling di tengah bangunan
itu, yang pada gilirannya menjalankan sebuah generator. Menurut perhitungan, sebuah atol
bendungan demikian akan dapat menghasilkan antara satu dan dua MW listrik.

JAMSTEC (Japan Marine Science and Technology Center) telah melaksanakan suatu
proyek penelitian dan pengembangan mengenai ombak laut sejak tahun 1976 dengan
mempergunakan apa yang dinamakan sistem rambu laut dengan turbin udara. Sistem ini
mempergunakan rambu laut yang dilengkapi dengan nozel (nozzle) di sebelah atas dan di dua
ruang atau kotak udara tanpa dasar. Rambu berada pada permukaan air laut.

2. Energi Air Kandungan Termal

Konversi energi termal lautan (bahasa Inggris: ocean thermal energy conversion) adalah
metode untuk menghasilkan energi listrik menggunakan perbedaan temperatur yang berada di
antara laut dalam dan perairan dekat permukaan untuk menjalankan mesin kalor.

Energi Panas Laut

Lautan, yang meliputi dua per tiga luas permukaan bumi, menerima panas yang berasal dari
penyinaran matahari. Selain daripada itu, air lautan juga menerima panas yang berasal dari
penyinaran matahari. Selain panas bumi yaitu magma, yang terletak di bawah dasar laut. Energi
termal ini dapat dimanfaatkan dengan mengkonversinya menjadi energi listrik dengan suatu
teknologi yang disebut Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), atau Konversi Energi
Panas Laut (KEPL) bila dipakai istilh indonesia, yang merupakan siklus Rankine.

Suatu jumlah energi yang besar yang diserap oleh lautan dalam bentuk panas yang dari magma
yang terletak dibawah dasra laut. Suhu permukaan air laut di sekitar garis khatulistiwa berkisar
antara 25 sampai 300 C. Dibawah permukaan air, suhu ini menurun dan mencapai 5 sampai
70C sepanjang tahun pada kedalaman lebih kurang 500 meter.

Selisih suhu ini dapat dimanfaatkan untuk menjalankan mesin penggerak berdasar prinsip
termodinamika, dan dengan mempergunakan suatu zat kerja yang mempunyai titik didih yang
rendah; pada dasarnya mesin penggerak ini dapat digunakan untuk pembangkitan listrik.

Pemanfatan Energi Air Bagi Kehidupan

Air bergerak menyimpan energi alami yang sangat besar, Energi ini dapat dimanfaatkan dan
dikonversikan menjadi listrik, dan pembangkit listrik tenaga air tidak menghasilkan emisi gas
rumah kaca. Ini juga merupakan sumber energi terbarukan karena air secara terus menerus
mengisi ulang melalui siklus hidrologi bumi.

1. PLTA

Energi air yang dimanfaatkan di Indonesia pada umumnya dalam skala yang besar (PLTA).
PLTA merupakan salah satu tipe pembangkit yang ramah lingkungan, karena menggunakan
air sebagai energi primernya. Energi primer air dengan ketinggian tertentu digunakan untuk
meng-gerakkan turbin yang dikopel dengan generator. Pembangkit Listrik Tenaga Air (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. Energi listrik yang dibangkitkan dari ini
biasa disebut sebagai hidroelektrik.

Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin
yang digerakkan oleh air. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah
energi potensial air menjadi kerja mekanis poros yang akan memutar rotor pada generator
untuk menghasilkan energi listrik. Air sebagai bahan baku PLTA dapat diperoleh dengan
berbagai cara misalnya, dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau
dengan cara ditampung dahulu (air hujan) dengan menggunakan kolam tandu atau waduk
sebelum disalurkan untuk memutar turbin.

Bagian-bagian PLTA Beserta Fungsinya:

a. Waduk, berfungsi untuk menahan air.

b. Main gate (katup pembuka)

Pengaturan air dalam pipa tekan dilakukan dengan katup. Katup yang dipasang di bangunan
masuk dinamai katup masuk. Jenis-jenis katup yang dipakai sebagai katup masuk adalah katup
kupu, katup putar, katup jarum, katup rotor dan katup pintu air.

c. Bendungan

Berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk men-ciptakan tinggi jatuh air. Selain
menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi. Di antara
jenis-jenis bendungan dapat disebut: bendungan busur, bendungan gravitasi, bendungan
urugan, bendungan kerangka baja, dan bendungan kayu. Sedangkan dari jenis bendungan
urugan dikenal bendungan urugan batu dan bendungan urugan tanah. Bendungan gravitasi pada
asasnya menahan kekuatan-kekuatan luar, seperti tekanan air dan lain sebagainya, dengan
beratnya, dan beban matinya. Kebanyakan bendungan di Indonesia seperti jenis ini.

Dilihat dari segi dinamikanya, bendungan busur menahan kekuatan-kekuatan luar terutama
dengan aksi kekuatan busur. Dilihat dari struktur dan bentuknya, bendungan busur dapat dibagi
dalam jenis jari konstan, jenis sudut konstan dan jenis kubah. Bendungan rongga memiliki
struktur yang dapat menahan gaya luar pada bidang atau busur berganda dan menyalurkan gaya
ini ke pondasi melalui sangganya. Bendungan ini umumnya dibuat dari beton bertulang.

d. Pipa pesat (penstock)

Berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong turbin. Salah satu ujung pipa
pesat dipasang pada bak penenang minimal 10 cm diatas lantai dasar bak penenang. Sedangkan
ujung yang lain diarahkan pada cerobong turbin. Pada bagian pipa pesat yang keluar dari bak
penenang, dipasang pipa udara (Air Vent) setinggi 1 m diatas permukaan air bak penenang.
Pemasangan pipa udara ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya tekanan rendah (Low
Pressure) apabila bagian ujung pipa pesat tersumbat. Tekanan rendah ini akan berakibat
pecahnya pipa pesat. Fungsi lain pipa udara ini untuk membantu mengeluarkan udara dari
dalam pipa pesat pada saat Diameter pipa udara start awal PLTMH mulai dioperasikan. ½ inch.

e. Katup utama (Main Inlet Valve),

Berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi kinetik.

f. Turbin

Turbin merupakan peralatan yang tersusun dan terdiri dari beberapa peralatan suplai air masuk
turbin, diantaranya sudu (runner), pipa pesat (penstock), rumah turbin (spiral chasing), katup
utama (inlet valve), pipa lepas (draft tube), alat pengaman, poros, bantalan (bearing), dan
distributor listrik. Menurut momentum air turbin dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin
reaksi dan turbin impuls.

g. Generator

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi
mekanis. Generator terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari 18
buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9 pasang
kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi dari Automatic Voltage Regulator
(AVR), maka akan timbul magnet. Rotor terletak satu poros dengan turbin, sehingga jika turbin
berputar maka rotor juga ikut berputar. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat
setiap kali sebuah kutub melewati “coil” yang terletak di stator. Lalu tegangan inilah yang
kemudian menjadi listrik.

h. Draftube atau disebut pipa lepas, air yang mengalir berasal dari turbin.

i. Tailrace atau disebut pipa pembuangan.

j. Transformator adalah trafo untuk mengubah tegangan AC ke tegangan yang lebih tinggi.

k. Switchyard (controler)

l. Kabel transmisi

m. Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan
pusat industri.

n. Spillway adalah sebuah lubang besar di dam (bendungan) yang sebenarnya adalah sebuah
metode untuk mengendalikan pelepasan air untuk mengalir dari bendungan atau tanggul ke
daerah hilir.

Prinsip Kerja PLTA

Aliran sungai dengan jumlah debit air sedimikian besar ditampung dalam waduk yang ditunjan
dalam betuk bangunan bendungan. Air tersebut dialirkan melalui saringan power intake.
Kemudian masuk ke dalam pipa pesat (penstock). Untuk mengubah energi potensial menjadi
energi kinetik. Pada ujung pipa dipasang katup utama (Main Inlet Valve). Untuk meng-alirkan
air ke turbin, katub utama akan ditutup secara otomatis apabila terjadi gangguan atau di stop
atau dilakukan perbaikan/pemeliharaan turbin. Air yang telah mempunyai tekanan dan
kecepatan tinggi (energi kinetik) dirubah menjadi energi mekanik dengan dialirkan melalui
sirip-sirip pengarah (sudut tetap) akan mendorong sudu jalan/runner yang terpasang pada
turbin. Pada turbin , gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin
berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong
angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin
merubah energi kinetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik. Generator

dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika baling-baling turbin
berputar maka generator ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari
turbin menjadi energy elektrik. listrik pada generator terjadi karena kumparan tembaga yang
diberi inti besi digerakkan (diputar) dekat magnet. bolak-baliknya kutub magnet akan
menggerakkan elektron pada kumparan tembaga sehingga pada ujung-ujung kawat tembaga
akan keluar listriknya.Yang kemudian menghasilkan tenaga lisrik. Air keluar melalui tail race.
Selanjutnya kembali ke sungai. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator masih rrendah,
maka dari itu tegangan tersebut terlebih dahulu dinaikan dengan trafo utama. Untuk efisiensi
penyaluran energi dari pembangkit ke pusat beban , tegangan tinggi tersebut kemudian
diatur/dibagi di switch yard 11. Dan selanjutnya disalurkan/interkoneksi ke sistem tenaga
listrik melalui kawat saluran tegangan tinggi. Listrik kemudian dapat disalurkan.

Jenis-jenis PLTA

PLTA Berdasarkan Tinggi Terjun

¨ PLTA jenis terusan air (water way)

Adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan mengalirkan
air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik
dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.

¨ PLTA Jenis DAM /Bendungan

Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang di sungai, pembuatan bendungan
ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan
energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik.

¨ PLTA Jenis Terusan dan DAM (campuran)

Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi
potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.

v PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

¨ PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

Banyak dipakai dalam PLTA saluran air/terusan, jenis ini membangkitkan listrik dengan
memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

¨ PLTA Dengan Kolam Pengatur (Regulatoring Pond)

Mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur
yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan listrik sesuai dengan beban.

¨ Pusat Listrik Jenis Waduk (Reservoir)

Di buat dengan cara membangun suatu waduk yang melintang sungai, sehingga terbentuk
seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan sebagai
cadangan untuk musim kemarau.

¨ PLTA Jenis Pompa (Pumped Storage)

Adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan ketika musim hujan atau
pada saat pemakaian tenaga listrik berkurang saat tengah malam, pada waktu ini sebgian turbin
berfungsi sebagai pompa untuk memompa air yang di hilir ke hulu, jadi pembangkit ini
memanfaatkan kembali air yang dipakai saat beban puncak dan dipompa ke atas lagi saat beban
puncak terlewati.

Keunggulan dan Kelemahan
Ada beberapa keunggulan dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang dapat dirangkum
secara garis besar sebagai berikut :
1. Respon pembangkit listrik yang cepat dalam menyesuaikan kebutuhan beban. Sehingga
pembangkit listrik ini sangat cocok digunakan sebagai pembangkit listrik tipe peak untuk
kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan.
2. Kapasitas daya keluaran PLTA relatif besar dibandingkan dengan pembangkit energi
terbarukan lainnya dan teknologinya bisa dikuasai dengan baik oleh Indonesia.
3. PLTA umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun.
4. Bendungan yang digunakan biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain,
seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata.
5. Bebas emisi karbon yang tentu saja merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan.
Selain keunggulan yang telah disebutkan diatas, ada juga dampak negatif dari pembangunan
PLTA pada lingkungan, yaitu:
1. Mengganggu keseimbangan ekosistem sungai/danau akibat dibangunnya bendungan.
2. Pembangunan bendungannya juga memakan biaya dan waktu yang lama.
3. Kerusakan pada bendungan dapat menyebabkan resiko kecelakaan dan kerugian yang
sangat besar.

2. OTEC
Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) adalah metode untuk menghasilkan energi listrik
dengan memanfaatkan perbedaan panas antara permukaan dan dasar laut yang menggerakkan
fluida seperti amoniak yang dapat digunakan untuk memutar turbin.

Bagian-bagian alat energi konversi termal lautan:
Karena teknologi ini di tempatkan dilautan yang dalam (kira-kira dengan kedalaman 1 km),
maka alat ini dilengkapi dengan berbagai peralatan agar dapat bekerja maksimal di lautan
dalam:
a. Pipa tempat masuk air dingin terletak di bagian laut dalam
b. Pipa tempat masuk air hangat terletak diatas permukaan air laut

c. Pompa berfungsi untuk memompa air hangat ke sistem

d. Alat penukar kalor berfungsi untuk menguapkan fluida

e. Kondensor berfungsi untuk mengkondensasikan uap

f. Sistem pengapung berfungsi untuk menempatkan peralatan OTEC

Prinsip Kerja

Pada teknologi konversi energi panas laut dipergunakan siklus Rankine untuk menarik arus-
arus energi termal yang memiliki sekurang-kurangnya selisih suhu sebesar 200C. Pada saat ini
terdapat tiga siklus Claude terbuka, siklus tertutup, dan siklus hybrid.

Dalam siklus Claude terbuka, air laut dipergunakan sebagai medium kerja maupun sebagai
sumber energi. Air hangat yang berasal dari lapisan atas permukaan laut diuapkan dalam suatu
alat penguap ( flash evaporator) dan menghasilkan uap air dengan tekanan sangat rendah, lk
0,02 hingga 0,03 bar dan suhu kira-kira 200C. Uap itu memutar sebuah turbin uap yang
merupakan penggerak mula bagi generator yang menghasilakn energi listrik. Karena tekanan
tekanan uap itu rendah sekali maka ukuran-ukuran turbin menjadi sangat besar. Setelah
melewati turbin, uap yang sudah dimanfaatkan dialirkan kesebuah kondesor yang
menghasilkan air tawar. Kondensor didinginkan oleh air laut yang berasal dari lapisan bawah
air laut. Dengan demikian, metode siklus terbuka claude ini menghasilkan energi listik maupun
air tawar. Masalah dengan metode ini adalah bahwa ukuran-ukuran turbin menjadi sangat
besar, hal mana disebakan oleh tekanan uap yang begitu rendah. Sekedar sebagai contoh,
sebuah modul sebesar 10MW yang teridiri atas penguap, turbin dan kondensor, akan
memerlukan ukuran garis tengan dan panang 100 meter.

Dalam kaitan ini maka metode kedua, yaitu dengan siklus tertutup, merupakan pilihan pada
saat ini lebih disukai dan dipergunakan pada banyak proyek percobaan. Sebagaimana air
permukaan yang hangat dipompa ke sebuah penukar panas atau evaporator, dimana energi
panas dilepaskan kepada sutu medium kerja, misalnya amonia. Amonia cair itu akan berubah
menjadi gas dengan tekanan kira-kirA 8,7 bar dan suhu lk 210C. Turbin berputar dan
mneggerakan generator listrik yang meng-hasilkan energi listrik. Gas amonia akan
meninggalkan turbin pada tekanan kira-kira 5,1 bar dan suhu lk 110C dna kemudian dibawa ke
kondesor. Pendinginan pada kondensormengkibatkan gas amonia ini kembali menjadi
berbentuk cair.

Siklus hybrid menggunakan keunggulan sistem siklus terbuka dan tertutup. Siklus hybrid
menggunakan air laut yang diletakkan di tangki bertekanan rendah untuk dijadikan uap. Lalu
uap tersebut digunakan untuk menguapkan fluida bertitik didih rendah (amonia atau yang
lainnya). Uap air laut tersebut lalu dikondensasikan untuk menghasilkan air tawar desalinasi.

Perkembangan dan Prospek

Ahli fisika Prancis Jacques d’arsonval pada tahun 1881 sudah mengemukaakn konsep konversi
energi panas laut, atau KEPL ( Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC) sebagai slah sau
penggunaan, dari siklus rankine. Salah seorang muridnya, yaitu Georges Claude, pada tahun
1930 telah membuat pusat listrik tenaga KEPL di Teluk Matanzas dekat kuba. Pusat tenaga

listrik ini dengan daya 22 kW hanya dapat bekerja selama dua minggu karen adihancurkan oleh
suatu taufan sehingga pipa untuk masukan airnya rusak total. Proyek itu kemudian dihentikan.
Kemudian yang memberikan suatu dorongan kuat kepada per-kembangan KEPL adalah
kemelut energi yang terjadi pada tahun 1973, sewaktu terdapat embargo minyak yang terjadi
di Timur Tengah.
Terbanyak masalah yang dihadapi pada pengembangan prinsip KEPL disebabkan rendemen
perpindahan panas yang sangat rendah, karena memerlukan jumlah-jumlah air, baik yang
hangat maupun yang dingin yang perlu dipindahkan.
Beroperasinya dengan berhasil sebuah PLT-PL percobaan dengan daya 100 kW di pantai pulau
Nauru, kepulauan Pasifik, dibangn oleh TEPSCO ( Tokto Electic Power Services Company).
Harga lisrik masih tingggi: US.cts 37/kWh. Perusahan tersebut merencanakan akan
membangun sebuah PLT-PL lagi yang juga di tepi pantai, dengan daya yang lebih besar, yaitu
10 Mw. Pembangkit itu direncanaan juga untuk dibangun di Kepulauan Pasifik. Di indonesia,
oleh BPPT direncanakan untuk membangun proyek KEPL di Pulau Bali.

Kelebihan dan Kekurangan
Adapun kelebihan dan kekurangan dari OTEC yaitu sebagai berikut:
Kelebihan
¨ Tidak menghasilkan gas rumah kaca ataupun limbah lainnya.
¨ Tidak membutuhkan bahan bakar.
¨ Biaya operasi rendah.
¨ Produksi listrik stabil.
¨ Dapat dikombinasikan dengan fungsi lainnya, yaitu menghasilkan air pendingin, produksi
air minum, suplai air untuk Aquaculture, ekstraksi mineral, dan produksi hidrogen secara
elektrolisis.
Kekurangan
¨ Belum ada analisa mengenai dampaknya terhadap lingkungan.
¨ Jika menggunakan ammonia sebagai bahan yang diuapkan menimbul-kan potensi bahaya
kebocoran.
¨ Efisiensi total masih rendah sekitar 1%-3%.
¨ Biaya pembangunan tidak murah.

3. Mikrohidro

Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH),
adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga
penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan
tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri
dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki
tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator. Mikrohidro
mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada
dasarnya, mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi
jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik.
Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula diperoleh dengan
membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. Air dialirkan melalui sebuah
pipa pesat kedalam rumah pembangkit yang pada umumnya dibangun di bagian tepi sungai
untuk menggerakkan turbin atau kincir air mikrohidro. Energi mekanik yang berasal dari
putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa
memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter
dapat dihasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikro-hidro
dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada relatif sederhananya peralatan serta
kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut
merupakan salah satu keunggulan mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan
lingkungan.

Gambar 3.8 Pembangkit Listrik Mikrohidro

Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan mikrohidro terutama pada
besarnya tenaga listrik yang dihasilkan, PLTA dibawah ukuran 200 KW digolongkan sebagai
mikrohidro. Dengan demikian, sistem pembangkit mikrohidro cocok untuk menjangkau
ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan pedesaan.

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Beberapa komponen yang digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro baik
komponen utama maupun bangunan penunjang antara lain:

a. Dam/Bendungan Pengalih (intake).

Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai
ke dalam sebuah bak pengendap.

b. Bak Pengendap (Settling Basin).

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.

c. Saluran Pembawa (Headrace).

Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang
disalurkan.

d. Bak penenang (Forebay).

Bak penenang berada di ujung saluran pembawa yang berfungsi untuk mecegah turbulensi air
sebelum diterjunkan melalui pipa pesat

e. Pipa Pesat (Penstock).

Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal
sebagai sebuah turbin.

f. Turbin

Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.

g. Pipa Hisap (draft tube)

Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan tekanan aliran yang masih tinggi ke
tekanan atmosfer.

h. Generator

Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

i. Panel control

Panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan.

j. Pengalih Beban (Ballast load)

Pengalih beban berfungsi sebagai beban sekunder (dummy) ketika beban konsumen
mengalami penurunan. Kinerja pengalih beban ini diatur oleh panel kontrol.

Prinsip Kerja

Prinsip dasar mikrohidro adalah memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh aliran air
pada jarak ketinggian tertentu dari tempat instalasi pembangkit listrik. Sebuah skema
mikrohidro memerlukan dua hal yaitu, debit air dan ketinggian jatuh (head) untuk
menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan. Hal ini adalah sebuah sistem konversi energi
dari bentuk ketinggian dan aliran (energi potensial) ke dalam bentuk energi mekanik dan energi
listrik. Daya yang masuk (Pgross) merupakan penjumlahan dari daya yang dihasilkan (Pnet)
ditambah dengan faktor kehilangan energi (loss) dalam bentuk suara atau panas. Daya yang
dihasilkan merupakan perkalian dari daya yang masuk dikalikan dengan efisiensi konversi (Eo)
[1].

Pnet = Pgross ×Eo kW

Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan juga dikalikan
dengan sebuah faktor gravitasi (g = 9.8), sehingga persamaan dasar dari pembangkit listrik
adalah :

Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kW

Dimana head dalam meter (m), dan debit air dalam meter kubik per detik (m3/s).

Beberapa keuntungan yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga listrik mikrohidro adalah
sebagai berikut:

a. Dibandingkan dengan pembangkit listrik jenis yang lain, PLTMH ini cukup murah karena
menggunakan energi alam.
b. Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan
tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan.
c. Tidak menimbulkan pencemaran.
d. Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.
e. Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan
air terjamin.
D. Macam-macam Kincir Air
Di awal tengah banyak disebutkan mengenai kincir. Adapun beberapa macam dari kincir air
beserta kelebihan dan kekurangannya masing-masing yakni sebagai berikut.
a. Kincir Air Overshot
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian
atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang
paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.
Adapun keuntungan dan kerugian dari penggunaan kincir air ini yaitu sebagai berikut.
Keuntungan:
¨ Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%.
¨ Tidak membutuhkan aliran yang deras.
¨ Konstruksi yang sederhana.
¨ Mudah dalam perawatan.
¨ Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir.
Kerugian
¨ Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga
memerlukan investasi yang lebih banyak.
¨ Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.
¨ Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.
¨ Daya yang dihasilkan relatif kecil.

b. Kincir Air Undershot
Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu yang terletak
pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan
keuntungan dari head.Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata.

Tipe ini disebut juga dengan ”Vitruvian”. Disini aliran air berlawanan dengan arah sudu yang
memutar kincir.
Adapun keunggulan dan kerugian dari kincir air ini yakni sebagai berikut.
Keunggulan :
¨ Konstruksi lebih sederhana
¨ Lebih ekonomis
¨ Mudah untuk dipindahkan
Kerugian :
¨ Efisiensi kecil
¨ Daya yang dihasilkan relatif kecil

c. Kincir Air Breastshot
Kincir air Breastshot merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari
energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air
yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir air. Kincir air jenis ini
menperbaiki kinerja dari kincir air tipe under shot.
Adapun keunggulan dan kerugian dari kincir ini yakni sebagai berikut:
Keuntungan
¨ Tipe ini lebih efisien dari tipe under shot.
¨ Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek.
¨ Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar.
Kerugian
¨ Sudut-sudut dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit).
¨ Diperlukan dam pada arus aliran datar.
¨ Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot.

d. Kincir Air Tub
Kincir air Tub merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara horisontal dan sudu-
sudunya miring terhadap garis vertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe
overshot maupun tipe undershot. Karena arah gaya dari pancuran air menyamping maka, energi
yang diterima oleh kincir yaitu energi potensial dan kinetik.
Adapun keunggulan dan kerugian dari kincir ini yakni sebagai berikut.
Keuntungan

¨ Memiliki konstruksi yang lebih ringkas.
¨ Kecepatan putarnya lebih cepat.
Kerugian
¨ Tidak menghasilkan daya yang besar.
¨ Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih teliti.