Bagaimana Pembangkit listrik Tenaga Air Bekerja

Pembangkit listrik tenaga air menangkap energi air yang jatuh untuk menghasilkan listrik. Turbin mengubah energi kinetik air yang jatuh menjadi energi mekanik. Kemudian generator mengubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik.

Ukuran hidro bervariasi dari "mikro-hidro" yang hanya memberi daya pada beberapa rumah hingga bendungan raksasa seperti Bendungan Hoover yang menyediakan listrik bagi jutaan orang.

Foto di sebelah kanan menunjukkan Pembangkit Listrik Tenaga Air Alexander di Sungai Wisconsin, pembangkit listrik berukuran sedang yang menghasilkan listrik yang cukup untuk melayani sekitar 8.000 orang.

Bagian dari Pembangkit Listrik Tenaga Air

Kebanyakan pembangkit listrik tenaga air konvensional mencakup empat komponen utama (lihat grafik di bawah):

Bendungan. Menaikkan permukaan air sungai untuk membuat air jatuh. Juga mengontrol aliran air. Reservoir yang terbentuk sebenarnya adalah energi yang tersimpan.
Turbin. Kekuatan air yang jatuh mendorong bilah turbin menyebabkan turbin berputar. Turbin air mirip dengan kincir angin, kecuali energinya disediakan oleh air yang jatuh, bukan angin. Turbin mengubah energi kinetik air yang jatuh menjadi energi mekanik.
Generator . Terhubung ke turbin oleh poros dan mungkin roda gigi sehingga ketika turbin berputar itu menyebabkan generator juga berputar. Mengubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Generator di pembangkit listrik tenaga air bekerja sama seperti generator di pembangkit listrik jenis lain.
Jalur transmisi . Menghantarkan listrik dari pembangkit listrik tenaga air ke rumah dan bisnis.

Berapa Banyak Listrik Yang Dapat Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Air?

Jumlah listrik yang dihasilkan pembangkit listrik tenaga air bergantung pada dua faktor:

Seberapa Jauh Air Terjun. Semakin jauh air jatuh, semakin besar kekuatan yang dimilikinya. Umumnya, jarak jatuhnya air tergantung pada ukuran bendungan. Semakin tinggi bendungan, semakin jauh air jatuh dan semakin besar kekuatan yang dimilikinya. Ilmuwan akan mengatakan bahwa kekuatan jatuhnya air "berbanding lurus" dengan jarak jatuhnya. Dengan kata lain, air yang jatuh dua kali lebih jauh memiliki energi dua kali lebih banyak.
Jumlah Air yang Jatuh. Lebih banyak air yang jatuh melalui turbin akan menghasilkan lebih banyak tenaga. Jumlah air yang tersedia tergantung pada jumlah air yang mengalir di sungai. Sungai yang lebih besar memiliki lebih banyak air yang mengalir dan dapat menghasilkan lebih banyak energi. Daya juga "berbanding lurus" dengan aliran sungai. Sungai dengan jumlah air yang mengalir dua kali lipat dari sungai lain dapat menghasilkan energi dua kali lebih banyak.

Dapatkah Saya Mengetahui Berapa Banyak Energi yang Dapat Dihasilkan oleh Bendungan di Area Saya?

Tentu. Tidak sesulit itu.

Misalkan ada bendungan kecil di daerah Anda yang tidak digunakan untuk menghasilkan listrik. Mungkin bendungan digunakan untuk menyediakan air untuk mengairi lahan pertanian atau mungkin dibangun untuk membuat danau untuk rekreasi. Seperti yang kami jelaskan di atas, Anda perlu mengetahui dua hal:

Seberapa jauh air jatuh. Dari pembicaraan dengan orang yang mengoperasikan bendungan, kita mengetahui bahwa bendungan itu tingginya 10 kaki, jadi airnya jatuh 10 kaki.
Jumlah air yang mengalir di sungai. Kami menghubungi Survei Geologi Amerika Serikat, badan di AS yang mengukur aliran sungai, dan mengetahui bahwa jumlah rata-rata air yang mengalir di sungai kami adalah 500 kaki kubik per detik.

Sekarang yang perlu kita lakukan hanyalah sedikit matematika. Para insinyur telah menemukan bahwa kita dapat menghitung kekuatan bendungan dengan menggunakan rumus berikut:

Power = (Ketinggian Dam) x (Arus Sungai) x (Efisiensi) / 11.8

Kekuasaan	Daya listrik dalam kilowatt (satu kilowatt sama dengan 1.000 watt).
Ketinggian Bendungan	Jarak jatuhnya air diukur dalam satuan kaki.
Aliran sungai	Jumlah air yang mengalir di sungai diukur dalam kaki kubik per detik.
Efisiensi	Seberapa baik turbin dan generator mengubah tenaga air yang jatuh menjadi tenaga listrik. Untuk pembangkit listrik tenaga air yang lebih tua dan kurang terawat mungkin 60% (0,60) sedangkan untuk pembangkit baru yang dioperasikan dengan baik mungkin mencapai 90% (0,90).
11.8	Mengonversi satuan kaki dan detik menjadi kilowatt.

Untuk bendungan di daerah kita, katakanlah kita membeli turbin dan generator dengan efisiensi 80%.

Maka kekuatan bendungan kita adalah:

Daya = (10 kaki) x (500 kaki kubik per detik) x (0,80) / 11,8 = 339 kilowatt

Untuk mendapatkan gambaran apa artinya 339 kilowatt, mari kita lihat berapa banyak energi listrik yang bisa kita hasilkan dalam setahun.

Karena energi listrik biasanya diukur dalam kilowatt-jam, kami mengalikan daya dari bendungan kami dengan jumlah jam dalam setahun.

Energi Listrik = (339 kilowatt) x (24 jam per hari) x (365 hari per tahun) = 2.969.000 kilowatt jam.

Penggunaan energi residensial tahunan rata-rata di AS adalah sekitar 3.000 kilowatt-jam untuk setiap orang. Jadi kami dapat mengetahui berapa banyak orang yang dapat dilayani bendungan kami dengan membagi produksi energi tahunan dengan 3.000.

Orang yang Dilayani = 2.969.000 kilowatt-jam / 3.000 kilowatt-jam per orang) = 990 orang.

Jadi irigasi atau bendungan rekreasi lokal kami dapat memberikan energi terbarukan yang cukup untuk memenuhi kebutuhan hunian 990 orang jika kami menambahkan turbin dan generator.

Catatan: Sebelum Anda memutuskan untuk menambahkan tenaga air ke bendungan, mintalah seorang insinyur pembangkit listrik tenaga air untuk meninjau perhitungan Anda dan berkonsultasi dengan agen sumber daya setempat untuk memastikan Anda dapat memperoleh izin yang diperlukan.