#15HariCeritaEnergi: Mengenal Lebih Dekat dengan Pembangkit Listrik Tenaga Air

Oleh: Arif Fajar Utomo

Selamat malam dan apa kabar semua? Semoga kita semua berada dalam keadaan yang sehat dan fit serta terhindar dari kegalauan yang mungkin rentan datang di malam minggu yang cerah ini. Kembali lagi dengan edisi #15HariCeritaEnergi dimana dalam kesempatan mala mini kita akan mencoba belajar untuk mengenal lebih dekat dengan pembangkit listrik tenaga air atau hydropower yang merupakan singkatan dari hydroelectric power. Siap? Here we go!

Pendahuluan 

Pembangkit listrik tenaga air atau yang biasa disingkat dengan PLTA merupakan pembangkit listrik terbarukan yang mengkonversikan energi aliran air menjadi daya listrik. Energi ini dikategorikan sebagai energi terbarukan karena siklus atau aliran air ini selalu diperbarui dan disokong oleh adanya matahari lewat proses evaporasi (sumber: water.usgs.gov) seperti yang telah pelajari siklusnya dalam kelas sekolah dasar.

Skema Siklus Air - sumber: The Global Water Cycle has Intensified, M. Owen

PLTA merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang perkembangannya paling di depan di dunia dengan porsi sebesar 71% dari total energi terbarukan yang telah dikembangkan dengan kapasitas total sebesar 1.064 GW pada tahun 2016 atau setara dengan 16,4% dari total kebutuhan energi listrik dalam skala global (sumber: worldenergy.org). Hal ini tidak mengherankan mengingat bahwa air merupakan komponen terbanyak dari Bumi, selain itu PLTA merupakan salah satu bentuk energi terbarukan yang dinilai paling konsisten keberadaannya dan fleksibel dalam pengembangannya. Negara-negara yang memimpin dalam pengembangan pembangkit listrik tenaga air dunia diantaranya adalah Cina, Amerika, Brazil, Kanada, India, dan Rusia. Untuk lebih jauhnya, berikut data grafik untuk sepuluh negara pengembang pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia menggunakan skala Mtoe atau Million Tonne Equivalent of Oil yang berarti dalam unit produksi energi yang setara dengan 1 juta ton minyak:

10 Negara Pengembang PLTA Terbesar di Dunia - sumber: World Energy Council

Mekanisme Pembangkit Listrik Tenaga Air Bekerja

Lalu, bagaimanakah pembangkit listrik tenaga air ini bekerja? Dalam sejarahnya, penggunaan energi kinetik dari air sebenarnya banyak dimanfaatkan untuk tenaga penggerak penggilingan seperti dalam penggilingan biji-bijian. Dari penggunaan inilah, pengembangan pembangkit listrik tenaga air terinsiprasi untuk menggunakan energi kinetik air untuk menggerakkan turbin yang kemudian mengkonversikannya menjadi energi listrik dengan prinsip yang sama seperti penggilingan. Turbin yang digunakan dalam PLTA ini terhubung dengan generator elektromagnetik yang kemudian menghasilkan energi listrik ketika turbin berputar (sumber: e-education.psu.edu) – prinsip elektromagnetik yang digunakan sama dengan proses elektromangnetik yang telah dibahas dalam artikel Pembangkit Listrik Tenaga Angin (link: disini) sehingga tidak akan dibahas lagi dalam artikel ini.

Tipe Pembangkit Listrik Tenaga Air

Terdapat dua tipe utama dalam pembangkit listrik tenaga air, yaitu dengan menggunakan bendungan dan dengan menggunakan aliran sungai. Pembangkit listrik tenaga air dengan menggunakan bendungan memanfaatkan energi potensial dari air bendungan untuk menghasilkan energi listrik. Bendungan air ini berfungsi sebagai penahan aliran air sehingga dapat meningkatkan ketinggian atau level air dalam bendungan. Level ketinggian air yang dihasilkan oleh bendungan ini menyebabkan air bendungan memiliki energi potensial dari gaya gravitasi dan berubah menjadi tenaga aliran air ketika bendungan dibuka.

Skema PLTA dengan Bendungan - sumber: Hydropower 101, youtube.com

Beberapa pembangkit listrik tenaga air yang menggunakan bendungan ini dilengkapi dengan reservoir atau penampung penyimpan air yang akan dipompakan kembali ke dalam bendungan. Hal ini umum dilakukan terlebih jika kebutuhan akan pemenuhan daya listrik sangat diperlukan. Setelah air dipompakan ke dalam bendungan, maka proses yang sama untuk menghasilkan energi listrik akan terulang kembali.

Skema PLTA dengan Bendungan dan Reservoir Air di Bawah - sumber: Hydropower 101, youtube.com

Tipe pembangkit listrik tenaga air kedua adalah dengan pemanfaatan aliran sungai secara alami, umumnya PLTA memanfaatkan sebagian porsi aliran sungai untuk dialirkan dan menggerakkan turbin generator dari PLTA tersebut. Salah satu kelemahan dari tipe ini adalah karena aliran air sungai sangat tergantung dalam proses alami, maka memiliki faktor diskontinuitas dalam segi debit aliran sungai.

Skema PLTA dengan Aliran Sungai - sumber: Hydropower 101, youtube.com

Sementara dalam pengklasifian jenis dan tipe pembangkit listrik tenaga air berdasarkan ukuran kapasitasnya, PLTA digolongkan menjadi tiga kapasitas yaitu kapasitas besar dengan kapasitas daya lebih dari 30 Megawatt, kapasitas kecil dengan kapasitas daya antara 100 Kilowatt hingga 30 Megawatt, dan kapasitas mikro dengan kapasitas daya kurang dari 100 Kilowatt (sumber: Hydroelectric in Renewable Energy, A. Chambers)

Keuntungan dan Kelemahan Pembangkit Listrik Tenaga Air

Seperti yang telah dibahas dalam paragraf pendahuluan di atas, pembangkit listrik tenaga air merupakan sumber energi terbarukan yang paling maju di dunia. Meskipun demikian, pembangkit listrik tenaga air yang memiliki berbagai keunggulan dibandingkan dengan segmen energi lain juga memiliki beberapa tantangan, apa sajakah hal tersebut?

Keunggulan pembangkit listrik tenaga air selain sebagai energi terbarukan yang bersih yang tidak menghasilkan polusi lingkungan seperti halnya yang dihasilkan oleh pembakaran energi fosil dalam menggerakkan turbin adalah merupakan energi terbarukan dengan sumber energi yang domestik dan fleksibel dalam hal pengolahannya. Meskipun pembangkit listrik tenaga air memiliki ketergantungan dalam proses siklus air alami, namun hal ini dapat disiasati dengan adanya rekayasa teknik seperti pembangunan bendungan dan juga pembangunan reservoir atau penampung air di bawah aliran bendungan yang kemudian dapat dipompakan kembali ke atas sehingga dapat menjaga aspek kontinuitas dalam produksi energi listrik dari generator listrik tenaga air ini.

Adanya fasilitas bendungan dan reservoir air ini juga dapat memberikan peluang usaha lain seperti halnya dalam rekreasi air termasuk memberikan peluang bisnis bagi perikanan lokal sekaligus juga berfungsi untuk menjaga suplai air dalam suatu daerah dan sarana pengontrol atau pencegah terjadinya banjir (sumber: environthonpa.org)

Adapun kekurangan dari pembangkit listrik tenaga air ini salah satunya adalah faktor lingkungan dimana dengan keberadaan bendungan sebagai penahan aliran air dapat mempengaruhi populasi ikan yang bermigrasi lewat aliran sungai. Namun upaya mitigasi ini telah dipikirkan dengan cara memasang fasilitas pembantu atau pengarah ikan seperti pengadaan jalur khusus yang terpisah dengan jalur turbin atau dengan bantuan manual yang mengandalkan penangkapan ikan dan kemudian ditransportasikan menggunakan truk.

Kekurangan lain dari pembangkit listrik tenaga air adalah pengaruhnya terhadap kualitas dan aliran air. Pembangkit listrik tenaga air yang menggunakan bendungan akan membuat aliran air terhenti yang kemudian akan mengurangi pasokan oksigen dalam air yang dibutuhkan bagi biota-biota air khususnya oleh ikan. Masalah ini juga telah dimitigasi dengan penggunaan berbagai teknik aerasi dalam bendungan ataupun reservoir air yang diperlukan dalam pembangkit listrik tenaga air.

Diantara kekurangan-kekurangan pembangkit listrik tenaga air yang terkait dengan faktor lingkungan atau biologis ini, terdapat salah satu kekurangan utama yang dapat mempengaruhi performa atau kinerja dari PLTA – yaitu adanya kekeringan air (sumber: Advantages and Disadvantages of Hydropower, US Department of Energy). Kekeringan air seperti yang disebabkan oleh musim kemarau berkepanjangan ataupun adanya gangguan dalam siklus air, akan menyebabkan pasokan aliran air berkurang dan tidak dapat mencukupi kebutuhan ketinggian air yang diperlukan untuk memberikan gaya gravitasi dalam energi kinetiknya untuk memutar turbin dalam pembangkit listrik tenaga air atau lebih parah, tidak memenuhi ketinggian air minimal yang diperlukan untuk dialirkan ke dalam turbin pembangkit listrik tenaga air sehingga tidak dapat memutar turbin generator sama sekali.

#15HariBerceritaEnergi didukung oleh Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral sebagai bentuk upaya dalam mengkampanyekan energi terbarukan dan konservasi energi.