Pembahasan Soal Pembangkit Energi Listrik

1.   Bagaimana cara menghitung daya yang terkandung dalam suatu air terjun? Bagaimana penurunan rumusnya?

Jawab :

Kita tinjau bahwa di puncak air terjun massa air memiliki tenaga potensial yang besarnya :

Ep = W =  m. g. h,  dimana massa air (m) adalah ρV

Daya yang dibangkitkan suatu air terjun merupakan perubahan tenaga potensial air menjadi tenaga untuk penggerak turbin di bawahnya.

P = Q .ρ. g. h

dimana :

P    =  daya (watt)

Q   =  debit air (m³/detik)

g   =  percepatan gravitasi (m/detik² )

h   =  tinggi air terjun (m)

ρ   =  massa jenis air (kg/ m³⁾

Contoh : Suatu air terjun dengan ketinggian 10 m mengalirkan air dengan debit 20 m³/detik Berapa daya yang dapat dibangkitkan oleh air terjun tersebut jika ρ_air = 1000 kg/ m³?

Dengan demikian kita dapat menghitung daya yang ditimbulkan oleh air terjun.

P = 20  m³/detik  x 1000 kg/ m³ x 10 m/detik²  x 10 m

P = 2 x 10⁶  Watt

2.       Bagaimana prinsip kerja PLTA pompa dan apa manfaatnya?

Jawab :

Pada PLTA pompa terdapat dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk atas. Pada saat kebutuhan beban dalam sistem tenaga listrik rendah, maka kelebihan daya yang tidak diserap oleh konsumen dipakai untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas untuk digunakan kembali saat dibutuhkan. Sedangkan pada saat beban puncak, air yang terkumpul pada waduk atas akan dialirkan ke waduk bawah untuk memutar turbin dan menghasilkan daya listrik untuk memenuhi kebutuhan beban puncak.

Pada saat beban puncak, PLTA pompa bertindak sebagai generator dan membangkitkan energi listrik. Pada saat beban minimal, PLTA pompa bertindak sebagai beban dimana generator menjadi motor dan turbin menjadi pompa. Secara skematis prinsip kerja PLTA pompa seperti gambar berikut.

Manfaat PLTA pompa antara lain :

-    Pembangkit ini bermanfaat untuk menyimpan energi listrik sisa yang dibangkitkan. Pada saat malam hari, semua orang serempak menggunakan listrik sehingga beban melonjak secara seketika. Sehingga PLTA pompa cocok digunakan untuk memikul beban puncak pada malam hari.

-   Mengurangi masalah pemindahan penduduk, karena PLTA pompa hanya memerlukan luas genangan waduk yang sedikit. Waduk hanya bersifat tando harian, bukan waduk tahunan seperti pada PLTA skala besar pada umumnya.

-  Mengurangi luas daerah genangan waduk yang harus dibebaskan tanahnya. Sehingga biaya pembuatan bendungan jauh lebih rendah dibanding PLTA konvensional. Karena untuk menampung air yang volumenya sedikit, maka tinggi dan volume bendungan juga jauh lebih rendah.

 

· 

3.       Bagaimana menghitung debit air yang mengalir pada pipa pesat pada PLTA?

Jawab :

Debit adalah besaran yang menyatakan banyaknya air yang mengalir selama 1 detik yang melewati suatu penampang luas.

Aliran fluida yang melalui sebuah pipa yang panjangnya L dengan kecepatan v. Luas penampang pipa adalah A. Selama t detik volume fluida yang mengalir adalah V = AL, sedang jarak L ditempuh selama t = L/v detik maka debit air adalah :

Q = V / t =(A.L) / (L/v) = A.v

dimana :

V  =  volume fluida yang mengalir (m³)

 t   =  waktu (detik)

A  =  luas penampang (m²)

v   =  kecepatan aliran (m/detik)

Q  =  debit aliran fluida (m³/detik)

Contoh : Air mengalir dalam pipa pesat yang mempunyai diameter 85 cm (0.85 m) dengan kecepatan 25 m/detik. Berapa laju (debit) aliran volumenya?

Q = A.v = ¼ . π . D². v

          Q =  ¼ . π. 0.85² m² . 25 m/detik  =  14, 2 m³/detik