Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA): Pengertian, Sejarah, Komponen, Prinsip, Cara Kerja, Kelebihan, Kekurangan, dan PLTA di Indonesia

Table of Contents

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air.

Secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang ada menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Ongkos listrik tenaga air relatif rendah, menjadikannya sumber yang kompetitif untuk energi terbarukan.

Pada tahun 2015 tenaga air menghasilkan 16.6% total listrik dunia dan 70% dari seluruh energi terbarukan, dan diperkirakan akan naik 3.1% per tahun sampai 25 tahun ke depan. Tenaga air dihasilkan di 150 negara, dan kawasan Asia-Pasifik menghasilkan 33% tenaga air global tahun 2013. China adalah produsen tenaga air terbesar (920 TWh tahun 2013) menyumbang 16,9% kebutuhan listrik domestik.

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Menurut Beberapa Sumber
1. Peraturan Presiden Nomor 112 Tahun 2022 tentang Percepatan Pengembangan Energi Terbarukan untuk Penyediaan Tenaga Listrik, Pembangkit Listrik Tenaga Air yang selanjutnya disingkat PLTA adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga dari aliran/terjunan air, waduk/bendungan, atau saluran irigasi yang pembangunannya bersifat multiguna.
2. Peraturan Menteri Perindustrian Republik Indonesia No.54/M-IND/PER/3/2012 tentang Pedoman Penggunaan Produk Dalam Negeri Untuk Pembangunan Infrastruktur Ketenagakerjaan, yaitu pembangkit yang mentransformasi energi potensi menjadi energi kinetik dan menghasilkan energi listrik.

Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Air

Sebenarnya pemanfaatan tenaga air telah digunakan sejak zaman kuno, pada masa itu energi ini digunakan untuk menggiling gandum serta kegiatan lainnya. Perkembangan penggunaan tenaga air dimulai pada pertengahan tahun 1770-an oleh insinyur Prancis bernama Bernard Forest de Belido yang menerbitkan buku berjudul Architecture Hydraulique.

Buku tersebut menjelaskan mengenai mesin hidrolik sumbu vertikal dan horizontal. Kemudian pada akhir abad ke-19 generator air mulai dikembangkan dan dapat dipasang pada mesin hidrolik.

Pada tahun 1878 pembangkit listrik tenaga air pertama dikembangkan oleh William George Armstrong di Cragside, Northumberland, Inggris. Generator ini digunakan untuk menyalakan sebuah lampu busur di ruang galeris seninya. Selanjutnya pembangkit listrik bernama Schoelkopf No.1 di dekat air terjun Niagara, Amerika Serikat pada tahun 1881 juga berhasil menghasilkan listrik.

Sedangkan pembangkit listrik ciptaan Edison (Vulcan Street) mulau beroperasi pada tanggal 30 September 1882 di Appleton, Wisconsin yang menghasilkan listrik berkapasitas 12.5 kilowatt.

Sejak saat itu, perkembangan generator air untuk menghasilkan listrik terus berkembang. Energi air dianggap lebih ramah lingkungan dibanding batu bara atau energi fosil lainnya. Beberapa negara yang memanfaatkan tenaga air sebagai sumber listrik utama, antara lain Norwegia, Kongo, Paraguay dan Brazil yang mencapai 85% dari total kebutuhan listrik negara tersebut. 

Baca Juga: Sumber Energi Konvensional: Pengertian dan Jenisnya

Komponen Pembangun PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air yang paling konvensional memiliki komponen di antaranya,
1. Tampungan (reservoir atau waduk)
Waduk berfungsi untuk menyediakan simpanan (tampungan), sehingga ciri fisik yang paling penting adalah  memiliki kapasitas simpanan. Kapasitas waduk yang bentuknya beraturan dapat dihitung dengan rumus menghitung volume benda padat.  

2. Bangunan Bendungan (Bendungan)
Bendungan adalah salah satu bangunan air yang dibangun melintangi sungai yang berfungsi menahan aliran air hingga energi besar sebagai daya penggerak turbin yang besar. Bendungan dapat dibangun dalam berbagai bentuk serta berbagai bahan.

3. Bangunan pelimpah
Bangunan pelimpah merupakan bangunan pengaman dari suatu bendungan yang harus mempunyai kapasitas sehingga mampu menyalurkan air yang dialirkan sungai masuk ke bendungan pada waktu bendungan penuh.

4. Bangunan Pemasok Air (Intake)
Bangunan pemasok air atau intake adalah suatu bangunan yang digunakan untuk mengambil air dari bendungan ke dalam pipa tekan kemudian disalurkan ke turbin.

5. Pipa Pesat (Penstock)
Merupakan pipa tekan yang dipakai untuk mengalirkan air dari tangki atas (head tank) atau langsung dari bangunan yang mengambil air.  Pipa ini berfungsi sebagai alat pengantar air ke turbin. Syarat untuk menjalankannya adalah pipa harus rapat atau kedap air dan kuat menahan atau mengimbangi tekanan air dalam pipa.

6. Turbin
Merupakan peralatan yang  tersusun dan terdiri dari peralatan suplai air yang masuk turbin, di antaranya sudu (runner), pipa pesat (penstock), rumah turbin (spiral chasing), katup utama (inlet valve), pipa lepas (draft tube), alat pengaman, poros, bantalan (bearing), dan distributor.

7. Generator
Merupakan 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 sembilan pasang kutub utara dan selatan. Sedangkan stator adalah bagian yang  berfungsi sebagai tempat menerima induksi magnet dari rotor.

8. Transformator
Merupakan komponen sistem tenaga listrik yang dapat memindahkan daya listrik arus bolak-balik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya berdasarkan induksi elektromagnetik pada frekuensi yang tetap.

9. Transmisi
Merupakan saluran udara atau kabel yang dapat diwakili oleh konstanta rangkaian yang terdistribusi. Fungsi dari transmisi adalah untuk menyalurkan energi listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban-beban.

Prinsip dan Cara Kerja PLTA

Perubahan energi potensial dari aliran air menjadi energi listrik adalah prinsip dasar PLTA. Transformasi energi tersebut terjadi berkat bantuan gaya gravitasi, yaitu air yang telah dibendung dialirkan menuju turbin. Ketika air mengenai turbin, maka energi potensial akan berubah menjadi energi kinetik dan sanggup memutar turbin yang menghasilkan energi mekanik.

Turbin yang berputar tersebut selanjutnya meneruskan putaran ke generator. Energi mekanik yang berasal dari turbin kemudian dikonversi oleh generator menjadi tenaga listrik. Selanjutnya arus listrik akan melewati power supply dan dialirkan ke pengguna melalui kabel-kabel yang saling terhubung.

Kabel-kabel penyalur daya listrik tersebut melalui sutet dan tiang-tiang listrik hingga sampai ke pengguna dan dapat kita gunakan sehari-hari.

Air yang turun mengenai turbin tadi kemudian akan dialirkan ke sungai, sehingga bisa dimanfaatkan untuk keperluan masyarakat, seperti kebutuhan air bersih, irigasi pertanian dan ladang, serta keperluan lainnya.

Jika dijelaskan secara sederhana prinsip dasar dan cara kerja PLTA adalah aliran air digunakan untuk memutar turbin yang terhubung dengan generator sehingga menghasilkan energi listrik.

Kelebihan PLTA

1. Energi terbarukan
PLTA menggunakan sumber energi air yang sepenuhnya dapat diperbarui dan tidak akan habis kecuali jika air berhenti mengalir. Hal yang ini membuat PLTA dapat bertahan dalam jangka waktu lama bahkan hingga ratusan tahun.

2. Bebas emisi
Emisi merupakan ancaman terbesar terhadap lingkungan karena dapat mempengaruhi kualitas udara dan merusak lapisan ozon sebagai pelindung bumi. Sementara dibanding pembangkit listrik yang lain PLTA tidak melepaskan emisi ke atmosfer.

3. Dapat diandalkan
Tenaga air merupakan energi terbarukan paling handal yang tersedia di dunia. Berbeda dengan matahari yang terbenam atau angin yang dapat mereda, air memiliki aliran yang konstan dan stabil selama 24 jam.

4. Dapat disesuaikan
PLTA mampu mengatur aliran air. Hal ini memungkinkan PLTA untuk menghasilkan lebih banyak energi saat dibutuhkan ataupun mengurangi saat energi tidak dibutuhkan.

5. Danau buatan
Untuk membangun PLTA diperlukan tempat penampungan air dalam jumlah banyak , dan hal ini dapat dilakukan dengan membuat danau buatan. Selain bertujuan untuk pembangunan PLTA, danau buatan juga bisa digunakan untuk rekreasi dan pengembangan tempat wisata.

6. Mendorong pembangunan daerah
Karena bendungan air hanya dapat dibangun di lokasi tertentu, maka kehadiran pembangunan bendungan tersebut dapat membantu mempercepat pembangunan pada lokasi tempat PLTA dibangun.

Kekurangan PLTA

1. Berdampak kepada habitat ikan di sungai.
Karena sumber air yang mengalir harus dibendung, hal ini mencegah ikan mencapai tempat berkembang biaknya yang alami.

2. Lokasi PLTA terbatas.
Tempat yang terbatas karena sulit untuk menemukan tempat  dengan debit air cukup, kemiringan yang tepat, dan mudah diakses.

3. Biaya awal yang lebih tinggi
Untuk membangun PLTA diperlukan pembangunan bendungan untuk menahan aliran air. Sehingga biayanya lebih mahal daripada pembangkit listrik bahan bakar fosil untuk kapasitas output yang sama.

4. Risiko banjir dan tanah longsor
Banyak PLTA yang roboh dan menyebabkan air mengalir dalam jumlah yang sangat besar hingga menenggelamkan segala yang ada di bagian hilir seperti rumah, lahan, dll.

5. Rentan terhadap kekeringan
PLTA merupakan energi terbarukan paling handal yang tersedia, tapi hal itu juga bergantung pada jumlah air di lokasi tertentu. Maka, kinerja pembangkit listrik tenaga air bisa sangat terpengaruh oleh faktor kekeringan.

PLTA di Indonesia

Kapasitas Listrik PLTA di Indonesia
Pembangkit Listrik Tenaga Air di Indonesia berpotensi menghasilkan listrik sebesar 70.000 Mega Watt (MW), akan tapi pemanfaatannya belum maksimal, hanya 6% atau sekitar 3.529 MW yang telah digunakan.

Pengelola PLTA di Indonesia

Perkembangan pembangkit listrik energi listrik merupakan warisan pemerintahan kolonial. Akan tetapi saat ini, pengelolaan PLTA diserahkan ke salah satu anak perusahaan PLN, yaitu PT. Indonesia Power.

PLN sebagai BUMN induk pengelolaan sumber daya listrik di Indonesia pada awalnya adalah Perum yang kemudian berubah menjadi Persero khusus bidang kelistrikan. Perusahaan Listrik Negara melaksanakan tugas dari pemerintah untuk menjalankan bisnis tenaga listrik demi meningkatkan kualitas hidup masyarakat, terutama ekonomi dengan tidak mengesampingkan aspek ekologi.

Selanjutnya adalah PT. Indonesia Power yang merupakan anak perusahaan PLN yang bekerja dalam bidang kelistrikan. Perusahaan ini didirikan pada tanggal 3 Oktober 1995 dengan nama PT. PLN Pembangkitan Jawa dan Bali I. Akan tetapi kemudian diubah menjadi PT. Indonesia Power pada tanggal 8 Oktober 2000 sebagai penegasan tujuan perusahaan yang independen dan murni berorientasi terhadap bisnis kelistrikan.

PT. Indonesia Power juga mengelola pengoperasian 12 Unit Jasa Pembangkitan, 5 Unit Pembangkitan, 3 Unit Pembangkitan dan Jasa Pembangkitan, serta 1 Unit Jasa Pemeliharaan. Unit Pembangkitan tersebut berada di beberapa wilayah berbeda, seperti Bandung Barat, Banten, Semarang, Banjarnegara dan Bali.

Peraturan dan Payung Hukum PLTA

Pengelolaan dan pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Air diatur dalam berbagai peraturan dan undang-undang sebagai berikut:
1. Undang-Undang Nomor 30 Tahun 2009 tentang Ketenagalistrikan.
2. Undang-Undang Nomor 23 Tahun 2014 tentang Pemerintah Daerah.
3. Undang-Undang Nomor 30 Tahun 2007 tentang Energi.
4. Peraturan Pemerintah Nomor 79 Tahun 2014 tentang Kebijakan Energi Nasional.
5. Peraturan Pemerintah Nomor 23 Tahun 1994 tentang Pengalihan Bentuk Perusahaan Umum Listrik Negara (PLN) menjadi Perusahaan Perseroan (Persero).
6. Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Nomor 9 Tahun 2016 tentang Tata Cara Pelaksanaan Kerjasama Pemerintah dan Badan Usaha dalam Pemanfaatan Infrastruktur Sumber Daya Air untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Air/ Pembangkit Listrik tenaga Minihidro/ Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro.
7. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 18 Tahun 2010 tentang Organisasi dan Tata Kerja Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral.

Masa Produktif PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air dapat beroperasi cukup lama, bahkan PLTA Bengkok, Dagu, Bandung telah beroperasi sejak 1923 hingga saat ini dan menjadi PLTA tertua di Indonesia.

Faktor utama yang menentukan masa operasi PLTA adalah sumber daya air serta usia bendungan atau waduk. Jika debit air selalu terpenuhi maka PLTA dapat bekerja maksimal. Umumnya kemampuan produksi listrik dari PLTA akan berkurang ketika musim kemarau tiba di mana debit air menyusut.

Masalah dan Hambatan

Masalah utama yang menjadi tantangan pembangunan PLTA adalah ancaman erosi dan sedimentasi. Adanya sedimentasi dan erosi pada waduk atau bendungan akan menyebabkan penurunan volume air yang berpengaruh terhadap debit aliran air untuk penggerak turbin PLTA. Salah satu contoh PLTA yang tidak bekerja maksimal akibat sedimentasi adalah PLTA Banjarnegara, karena 75% area waduk merupakan sedimentasi dan 25% volume air yang dapat digunakan.

Selain itu, ancaman sedimentasi juga pernah terjadi di PLTA Saguling pada tahun 2015. Pada tahun tersebut laju sedimentasi mencapai 4,6 juta m3/tahun, lebih besar dari daya tampung airnya yang hanya 4 juta m3/tahun.

Agar masa kerja PLTA tidak berhenti, maka diperlukan cara untuk mengatasi erosi dan sedimentasi terutama di bagian hulu agar pembangkit dapat terus menghasilkan listrik.

PLTA merupakan sumber energi potensial bagi negara kita. Banyak negara-negara maju yang mulai meninggalkan sumber energi fosil seperti batu bara dan beralih ke sumber energi yang terbarukan seperti energi matahari dan energi air. Oleh sebab itu, pengembangan PLTA di Indonesia harus terus dilakukan untuk mencukupi cadangan energi listrik nasional.

Daftar PLTA di Indonesia

Indonesia telah membangun beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Air yang tersebar di beberapa lokasi. Berikut ini adalah daftar PLTA di Indonesia, yaitu:
1. PLTA di Sumatera
a. PLTA Peusangan | Kecamatan Silih Nara | Kabupaten Aceh Tengah, Aceh | Total 4 unit dengan kapasitas 86,6 MW.
b. PLTA Sigura-gura | Kecamatan Pintu Pohan Meranti | Kabupaten Toba Samosir, Sumatera Utara | Total 4 unit dengan kapasitas 286 MW.
c. PLTA Batang Agam| Sumatera Barat | Total 3 unit dengan kapasitas 10,5 MW.
d. PLTA Maninjau | Sumatera Barat | Total 4 unit dengan kapasitas 68 MW.
e. PLTA Tangga | Kecamatan Pintu Pohan Meranti | Kabupaten Toba Samosir, Sumatera Utara | Total 4 unit dengan kapasitas 317 MW.
f. PLTA Sipansihaporas | Sumatera Utara| Total 2 unit dengan kapasitas 50 MW.
g. PLTA Asahan 1 | Sumatera Utara | Total 2 unit dengan kapasitas 180 MW.
h. PLTA Singkarak |Kecamatan Lubuk Alung | Kabupaten Padang Pariaman, Sumatera Barat | Total 4 unit dengan kapasitas 175 MW.
i. PLTA Koto Panjang | Riau | Total 3 unit dengan kapasitas 114 MW.
j. PLTA Besai | Lampung | Total 2 unit dengan kapasitas 90 MW.
k. PLTA Tes | Bengkulu | Total 4 unit dengan kapasitas 16 MW.
l. PLTA Musi | Bengkulu | Total 3 unit dengan kapasitas 210 MW.
m. PLTA Batubegi | Lampung | Total 2 unit dengan kapasitas 28 MW.

2. PLTA di Jawa
a. PLTA Ubrug | Jawa Barat | Total 3 unit dengan kapasitas 17,1 MW.
b. PLTA Cibadak | Jawa Barat
c. PLTA Cikalong | Kecamatan Pangalengan | Kabupaten Bandung, Jawa Barat | Total 3 unit dengan kapasitas 19.2 MW.
d. PLTA Parakan Kondang | Jawa Barat | Total 4 unit dengan kapasitas 9.92 MW.
e. PLTA Jelok | Kecamatan Tuntang | Kabupaten Semarang, Jawa Tengah | Total 4 unit dengan kapasitas 20.48 MW.
f. PLTA Timo | Kecamatan Pringapus | Kabupaten Semarang, Jawa Tengah | Total 3 unit dengan kapasitas 12 MW.
g. PLTA Saguling | Jawa Barat | Total 4 unit dengan kapasitas 700 MW.
h. PLTA Cirata | Jawa Barat | Total 8 unit dengan kapasitas 1.008 MW.
i. PLTA Jatiluhur | Jawa Barat | Total 7 unit dengan kapasitas 175 MW.
j. PLTA Lamajan | Kecamatan Pangalengan | Kabupaten Bandung, Jawa Barat | Total 3 unit dengan kapasitas 19.2 MW.
k. PLTA Ketenger | Kecamatan Baturraden | Kabupaten Banyumas, Jawa Tengah | Total 2 unit dengan kapasitas 7 MW.
l. PLTA Gajah Mungkur | Kecamatan Wonogiri | Kabupaten Wonogiri, Jawa Tengah | Total 1 unit dengan kapasitas 12,4 MW.
m. PLTA Wadaslintang | Kecamatan Padureso | Kabupaten Kebumen, Jawa Tengah | Total 2 unit dengan kapasitas 16,4 MW.
n. PLTA Garung | Kecamatan Garung | Kabupaten Wonosobo, Jawa Tengah | Total 2 unit dengan kapasitas 26,4 MW.
o. PLTA Sempor | Kecamatan Sempor | Kabupaten Kebumen, Jawa Tengah | Total 2 unit dengan kapasitas 25 MW.
p. PLTA Pejengkolan | Kecamatan Padureso | Kabupaten Kebumen, Jawa Tengah | Total 2 unit dengan kapasitas 15 MW.
q. PLTA Mrica | Kecamatan Bawang | Kabupaten Banjarnegara, Jawa Tengah | Total 3 unit dengan kapasitas 184,5 MW.
r. PLTA Mendalan | Jawa Timur | Total 3 unit dengan kapasitas 23 MW.
s. PLTA Siman | Jawa Timur | Total 3 unit dengan kapasitas 10,8 MW.
t. PLTA Giringan | Jawa Timur | Total 2 unit dengan kapasitas 3 MW.
u. PLTA Selorejo | Jawa Timur | Total 1 unit dengan kapasitas 4,48 MW.
v. PLTA Karangkates | Jawa Timur | Total 3 unit dengan kapasitas 105 MW.
w.PLTA Kedung Ombo | Kecamatan Geyer | Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah | Total 1 unit dengan kapasitas 23 MW.
x. PLTA Sidorejo | Kecamatan Geyer | Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah | Total 1 unit dengan kapasitas 1,4 MW.
y. PLTA Klambu | Kecamatan Klambu | Kabupaten Grobogan, Jawa Tengah | Total 1 unit dengan kapasitas 1,1 MW.
z. PLTA Wlingi | Jawa Timur | Total 2 unit dengan kapasitas 54 MW.
aa. PLTA Lodoyo | Jawa Timur | Total 1 unit dengan kapasitas 4,5 MW.
bb. PLTA Sengguruh | Jawa Timur | Total 2 unit dengan kapasitas 29 MW.
cc. PLTA Tulung Agung | Jawa Timur | Total 2 unit dengan kapasitas 46 MW.
dd. PLTA Tulis | Jawa Timur | Total 2 unit dengan kapasitas 14 MW.

3. PLTA di Kalimantan
PLTA Riam Kanan | Kecamatan Aranio | Kabupaten Banjar, Kalimantan Selatan | Total 3 unit dengan kapasitas 30 MW.

4. PLTA di Sulawesi
a. PLTA Tonsea Lama | Kecamatan Tondano Utara | Kabupaten Minahasa, Sulawesi Utara | Total 3 unit dengan kapasitas 14,38 MW.
b. PLTA Tanggari I | Kecamatan Tondano Utara | Kabupaten Minahasa, Sulawesi Utara | Total 1 unit dengan kapasitas 17,2 MW.
c. PLTA Tanggari II | Kecamatan Tondano Utara | Kabupaten Minahasa, Sulawesi Utara | Total 1 unit dengan kapasitas 19 MW.
d. PLTA Larona | Sulawesi Selatan | Total 3 unit dengan kapasitas 165 MW.
e. PLTA Balambano | Sulawesi Selatan | Total 2 unit dengan kapasitas 130 MW.
f. PLTA Karebbe | Sulawesi Selatan | Total 2 unit dengan kapasitas 140 MW.
g. PLTA Bakaru | Sulawesi Selatan | Total 2 unit dengan kapasitas 126 MW.
h. PLTA Sulewana-Poso I | Kecamatan Pamona Utara | Kabupaten Poso, Sulawesi Tengah | Total 4 unit dengan kapasitas 160 MW.
i. PLTA Sulewana-Poso II | Kecamatan Pamona Utara | Kabupaten Poso, Sulawesi Tengah | Total 3 unit dengan kapasitas 195 MW.
j. PLTA Sulewana-Poso III | Kecamatan Pamona Utara | Kabupaten Poso, Sulawesi Tengah | Total 5 unit dengan kapasitas 400 MW.

5. PLTA di Papua
a. PLTA Genyem kapasitas 20 MW sejumlah 2 unit
b. PLTA Baliem di Wamena kapasitas 50 MW

Dari berbagai sumber

Download