Aplikasi Termodinamika dalam Kehidupan Sehari-hari (PLTA)

Skema 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. Surge tank, berfungsi sebagai pengaman tekanan air yang tiba-tiba naik saat katup pengatur ditutup.
6. Penstock (pipa pesat), untuk mengalirkan dan mengarahkan air ke turbin serta untuk mendapatkan tekanan hidrostatis yang besar.
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

Cara kerja PLTA dapat dilihat dari siklus diatas, air dari tandon/sungai masuk pada turbin melalui penstok untuk memperbesar tekanan hidrostatis. Katup pengaman berguna untuk mengatur aliran air yang masuk ke headrace tunnel, juga untuk menghentikan aliran air. Energi potensial air menggerakkan turbin sehingga mengsilkan energi gerak yang dikonversi menjadi energi listrik oleh generator. Energi listrik dari generator ini diatur dan ditransfer oleh main transformer agar sesuai dengan kapasitas transmission line(tegangan, daya, dll) untuk dibagikan ke rumah-rumah.

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 Turbin dan Generator PLTA

Keterangan gambar :

• A Generator; 
• B : Turbine; 

1. Stator,
2. Rotor, 
3. Wicket gate, 
4. Turbine blade, 
5. Water flow, 
6. Turbine generator shaft.

Menghitung Daya PLTA

Untuk menghitung daya PLTA, bisa digunakan rumus sebagai berikut :

  

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.

PLTA Sutami/Karangkates

Salah satu PLTA yang ada di Indonesia adalah PLTA Sutami di Kabupaten Malang, Jawa Timur. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Sutami dengan Kapasitas 3 x 35 MW, terletak di Desa Karangkates, Sumberpucung, Malang, Jawa Timur. PLTA ini telah beroperasi pada 4 April 1973 dan dulunya Bernama PLTA Karangkates dan sejak 16 April 1981 berubah nama menjadi PLTA Sutami sebagai penghargaan dan ucapan terima kasih kepada Prof. Dr Ir. Sutami atas jasa-jasanya dalam pembangunan Nasional. PLTA Sutami adalah salah satu dari 12 PLTA yang dimiliki Unit Pembangkitan Brantas PT Pembangkitan Jawa Bali. PLTA Sutami ini menghasilkan produksi listriknya sebesar 360 Gwh pertahun dan listriknya disalurkan ke sistem kelistrikan Jawa Bali.