PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan pembangkit yang mengubah energi potensial menjadi energi listrik. Pada tahun 2015 , pembangkit tenaga air menghasilkan 16.6% total listrik dunia, sekitar 70% dari seluruh energi terbarukan dan diperkirakan akan naik 3.1% per tahun sampai tahun 2048. Tahun 2013, di kawasan Asia Pasifik, dihasilkan 33% tenaga air global dengan produsen terbesar adalah China sebesar 920 TWh (Terra Watt)

Biaya energi listrik air relatif rendah, rata-rata untuk pembangkit berukuran lebih dari 10 megawatt adalah 3 - 5 sen dolar AS per kilowatt-jam.[2] Keuntungan lain dari pembangkit listrik tenaga air adalah ramah lingkungan, termasuk energi terbarukan, tidak menghasilkan limbah langsung dan tingkat gas rumah kaca yang dihasilkan relatif sangat rendah dibandingkan bahan bakar fosil. 

Air yang berada di bendangan pada ketinggian memiliki energi potensial sebesar

Ep = m.g.h

dengan Ep = energi potensial (Joule), g= percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s^2 atau dibulatkan 10 m/s2^2), dan ketinggian bendungan (meter).

Debit air (Q) :

Q = Volume / waktu

mengalir melalui pipa berubah menjadi energi kinetik,

Ek = 1/2 x m x v^2

m = massa (kg), v = kelajuan (m/s), Ek = energi kinetik (Joule).

Kemudian memutar turbin dan menghasilkan energi listrik,

E = V. I. t

V = tegangan (volt, I = arus listrik (ampere), t = waktu (sekon), E = energi (joule).

Saat memutarkan turbin, maka usaha yang dilakukan untuk memutarkan turbin, jika jari-jarinya r mengikuti persamaan:

W = F.r

W = usaha (joule), F = gaya (N) dan r = jari-jari (m)

Ketika air mengalir, tidak seluruh energi potensial berubah 100% menjadi energi listrik. Ada sebagian energi yang terbuang, biasanya akibat gesekan, sehingga menjadi panas yang disebut sebagai disipasi energi. Efisiensi energi perubahan energi potensial air menjadi energi listrik dapat ditentukan dengan :

Efisiensi = energi output / energi input

Pertanyaan

1. Berdasarkan teks, berapakah total energi listrik global yang dihasilkan pada tahun 2013?

2. Dengan asumsi kenaikan 3,1% per tahun mulai dari tahun 2013, pada tahun 2015, total energi listrik global yang dihasilkan PLTA yaitu?

3. Jika pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), dari ketinggian 100 meter, debit air 100 m3 mengalir dalam waktu 1 detik mengalir memalui pipa ke dasar permukaan dimana generator berada. Jika efisiensi mesin adalah 60% dan tegangan yang dihasilkan sebesar 120 kV, tentukan arus listrik yang mengalir setiap detik