Bab 5 dokumen tersebut membahas klasifikasi PLTA berdasarkan kapasitas pembangkit, ketersediaan head, ketersediaan debit air, dan beban alamiah pembangkit. PLTA diklasifikasikan menjadi mikro, mini, kecil, sedang, dan besar tergantung kapasitasnya. Juga dibedakan berdasarkan ketersediaan head menjadi rendah, sedang, dan tinggi.

1. BAB 5
KLASIFIKASI PLTA
Mata kuliah Sistem PLTA

2. Dasar Pertimbangan Klasifikasi PLTA
 1. Berdasarkan kapasitas pembangkit
 2. Berdasarkan ketersediaan head
 3. Berdasarkan ketersediaan debit air
 4. Berdasarkan beban alamiah pembangkit

3. 5.1. Berdasarkan Kapasitas Pembangkit
 Definisinya bermacam-macam.
- Pembangkit Super Besar: kapasitas > 1000 MW
- Pembangkit Besar: kapasitas 101 s.d 1000 MW
- Pembangkit Sedang: kapasitas 5 s.d 100 MW
- Pembangkit Mikro : kapasitas < 5 MW
(Basic Power Plant Engineering; C.P.Kothandaraman)
 Tabel 5.1 menunjukkan klasifikasi daya PLTA “Kecil”,
“Mini” dan “Mikro”
 Definisi yang lain seperti

4. Tabel 5.1 Klasikasi PLTA “Kecil”
Ukuran
Daya
Aliran
RETScreen®
Diameter Runner
RETScreen®
Mikro < 100 kW < 0.4 m3/s < 0.3 m
Mini 100 to 1,000 kW 0.4 to 12.8 m3/s 0.3 to 0.8 m
Kecil 1 to 50 MW > 12.8 m3/s > 0.8 m
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.

5. Skala PLTA , klasifikasi yang lain
• PLTA Besar (Large)
– > 100 MW memasok ke jaringan listrik besar
• PLTA Sedang (Medium)
– 15 - 100 MW biasanya memasok sebuah jaringan
• PLTA Kecil (Small)
– 1 - 15 MW – biasanya memasok ke dalam sebuah jaringan
• PLTA Mini
– > 100 kW dan < 1 MW
– Kadang dengan skema PLTA mandiri atau kadang dijumpai
memasok ke dalam jaringan
• PLTA Mikro
– 5 kW s.d 100 kW
– Biasanya untuk penghasil daya komunitas kecil atau industri
pedesaan yang jauh dari jaringan listrik
• PLTA Pico
– Beberapa ratus Watt s.d 5 kW
– Mengkover daerah yang jauh dari jaringan.
www.itdg.org/docs/technical_information_service/micro_hydro_power.pdf

6. 5.1.1. Sistem PLTA Mikro
 Banyak sungai kecil di tepi laut dan sungai selalu
tidak pernah kering, dan paling layak untuk
produksi PLTA
 turbin air mikro untuk memutar kincir air
(waterwheel)
 Turbin lebih baru : Roda Pelton (paling umum)
 Yang lain : Turgo, Aliran silang (Crossflow) dan
beberapa turbin aliran aksial

7. Contoh PLTA Mikro
http://www.electrovent.com/#hydrofr
Gbr.5.1. PLTA mikro berlokasi di selatan Kanada

8. 5.1.2. PLTA Mini- Gambaran
Umum
 Definisi (International Energy Agency 2004)
- PLTA Mini (MHP):100 – 1000KW atau 0,1 – 1 MW
- PLTA Kecil (SHP): 1 – 10 MW
 Daya, P (KW) = 8 x Q (m3/s)x H (m)
 Infrastruktur Multi guna :
- MHP dengan jaringan air minum dan limbah
- MHP dengan air sisa PLTA yang lebih besar
- MHP dengan fungsi pengendalian banjir
- MHP dengan irigasi

9. Mengapa PLTA Mini ?
 Sumber daya bersih
 Sumber daya dapat
diperbaharui
 Sumber daya aman
 Sumber daya efisien
(dewasa efisiensi 82
s.d 90 %)
 Sumber daya yang
tersedia

10. 5.1.3. Potensi PLTA Kecil (Small Hydropower)
 Total perkiraan potensi 180000 MW.
 Total potensi dikembangkan di akhir 1990-an sekitar
47000 MW dengan kontribusi China sebanyak 1/3
potensi total.
 570 TWh per tahun dari sekurang-kurangnya kapasitas
2 MW.
 Potensi teknis PLTA mikro, mini and kecil di India
sekitar 6800 MW.

11. PLTA Kecil di negara lain
 China mempunyai 43000 PLTA kecil tersebar di seluruh
negara, menghasilkan 23 juta KWh per tahun. Terdapat
100 juta kilowatt sumber daya PLTA kecil dapat
dieksplorasin di wilayah pegunungan, hanya 29% telah
memanfaatkan.
 Filipina mempunyai potensi sumber PLTA mini dgn daya
total 1132.476 megawatt dimana hanya 7.2% telah
digunakan.
 Terdapat sekitar 3000 MW kapasitas PLTA kecil
beroperasi di AS. 40 MW sedang direncanakan.

12.  Kelistrikan untuk
 Jaringan terpusat (Central-grids)
 Jaringan terpisah (Isolated-grids)
 menyediakan daya daerah terpencil
…tetapi juga …
 Handal (Reliability)
 Biaya operasional sangat rendah
 Mengurangi kebutuhan akan energi
yang harganya membumbung tinggi
Apa yang Bisa disediakan
sistem PLTA Kecil ?
Photo Credit: Robin Hughes/ PNS
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.

13. Uraian Sistem PLTA Kecil
Head (m)
Head (m)
Flow (m3/s)
Power in kW  7 x Head x Flow
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.

14. PLTA Kecil di negara lain
 China mempunyai 43000 PLTA kecil tersebar di seluruh
negara, menghasilkan 23 juta KWh per tahun. Terdapat
100 juta kilowatt sumber daya PLTA kecil dapat
dieksplorasin di wilayah pegunungan, hanya 29% telah
memanfaatkan.
 Filipina mempunyai potensi sumber PLTA mini dgn daya
total 1132.476 megawatt dimana hanya 7.2% telah
digunakan.
 Terdapat sekitar 3000 MW kapasitas PLTA kecil
beroperasi di AS. 40 MW sedang direncanakan.

15. Nama Negara
Tahun
Penyelesaian
Kapasitas Total
Maksimal produksi lisrik
tahunan
Itaipú Brazil/Paraguay
1984/1991/20
03
14,000 MW 93.4 TW-hours
Guri Venezuela 1986 10,200 MW 46 TW-hours
Three Gorges Dam China 2004* 9,800 MW(2006)22,400 MW (bila
selesai total)
84,7 TW-hours
Grand Coulee Amerika Serikat 1942/1980 6,809 MW 22.6 TW-hours
Sayano
Shushenskaya
Russia 1983 6,721 MW 23.6 TW-hours
Krasnoyarskaya Russia 1972 6,000 MW 20.4 TW-hours
Robert-Bourassa Kanada 1981 5,616 MW
Churchill Falls Canada 1971 5,429 MW 35 TW-hours
Bratskaya Russia 1967 4,500 MW 22.6 TW-hours
Ust Ilimskaya Russia 1980 4,320 MW 21.7 TW-hours
Yaciretá
Argentina/Parag
uay
1998 4,050 MW 19.1 TW-hours
Ertan Dam China 1999 3,300 MW(550MW×6) 17.0 TW-hours
Gezhouba Dam China 1988 3,115 MW 17.01 TW-hours

16. Komplek La Grande Complex di Quebec, Kanada adalah
sistem PLTA terbesar di dunia. Delapan stasiun pembangkit di
komplek lokasi mempuyai kapasitas 16.021 MW. Stasiun
pembangkit Robert Bourassa saja berkapasitas 5.616 MW.
Stasiun ke sembilan (Eastmain-1) sedang dalam
pembangunan dan akan menambah daya total 480 MW.
Konstruksi proyek tambahan pada sungai Rupert River dimulai
11 January 2007. Akan menambah dua stasiun dengan
kapasitas total 888 MW.

17. 5.2. Berdasarkan Ketersediaan Head
 PLTA head rendah
- head < 15 m
- biasanya dengan dam yang memotong langsung
sungai dan rumah daya di belakang dam
- tidak memerlukan tangki surja bila head rendah
dan rumah daya sangat dekat dam
- biasanya memakai turbin reaksi, dengan draft tube
terletak di turbin dengan sedikit diatas tinggi
permukaan buang.

18. - head 15 s.d. 70 m
- bendung ambil air (forebay) sebelum pipa pesat
bertindak sebagai reservoir air dan tangki surja
- sejumlah PLTA mempunyai terowongan air guna
mengalirkan air dari reservoir utama ke forebay lalu ke
rumah daya
- biasanya memakai turbin reaksi, dengan draft tube
terletak di turbin dengan sedikit diatas tinggi
permukaan buang.
PLTA head sedang:

19. PLTA Head Tinggi:
- head > 70 m
- Air dar reservoir utama pertama dilewatkan
terowongan air ke tangki surja ) lalu dialirkan
melewati pipa pesat ke penggerak-mula
- Tangki surja (surge tank)- sebuah bangunan buatan
- berfungsi mengurangi efek pukulan air (water
hammer) pada pipa pesat
- biasanya memakai turbin impuls- turbin Pelton- bila
head tinggi atau sangat tinggi

20. Tipe Instalasi PLTA
Boyle, Renewable Energy, 2nd edition, Oxford University Press, 2003

21. 5.3. Berdasarkan Ketersediaan Debit
 Katagori jenis PLTA ini didominasi kontruksi
istimewa karena topografi yang tersedia untuk
masing-masing PLTA sangat khas.
Katagorinya :
1. PLTA Aliran Sungai ( Run-off River Plants)
2. PLTA tipe penampung (Storage type Plants)
3. PLTA Pemompaan (Pumped Storage Plants)

22. 5.3.1. PLTA Aliran Sungai ( Run-off River Plants)
 PLTA aliran permukaan sungai tidak mengubah
kecuraman sungai (air tidak mengalihkan material
menjauh dari sungai)
 Berpondasi kecil, berbasis aliran yang berubah-ubah
dalam 24 jam
 Umumnya headnya rendah, kecuali terdapat air
terjun sehingga head menjadi sedang.
 Sesuai untuk durasi aliran yang dibutuhkan ada di >
70 % periode maksimum dalam 1 tahun.

23. Micro Run-of-River Hydropower
http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro_plant_types.html

24. © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2004.
Photo Credit: SNC-Lavalin
PLTA Aliran Permukaan
Run-of-River Small Hydro Project, Canada

25. Diversion (Run-of-River) Hydropower

26. Fasilitas Diversi
 Tidak memerlukan
bendungan
 Perlu fasilitas penyaluran
air sungai melalui kanal
atau pipa pesat (penstock)

27. 5.3.2. PLTA tipe penampung (Storage type
Plants)
 PLTA dengan waduk tampungan air hujan
 Kebanyakan PL TA di dunia tipe ini
 Untuk aliran permukaan yang kecil
 Tipe head sedang
 dioperasikan sebagai beban dasar maupun beban
puncak
 Kadang aliran sungai dibelokkan (diversi) dari aliran
utama untuk mendapat head lebih besar. Air
buangan dikembalikan ke sungai.

28. PLTA Tipe Penampung atau Jenis Bendungan (dam)
Gravitasi Mekanik Listrik

29. 5.3.3. PLTA Pemompaan (Pumped Storage
Plants)
 PLTA Pemompaan pertama diapakai di Italia dan Swiss
di th. 1890-an.
 Tahun 1933 sudah memakai pompa-turbin mampu balik
dengan motor-generator
 Sekarang dipakai mesin dengan kecepatan dapat diatur
untuk meningkatkan efisiensi
– PLTA ini mempunyai skala luas kisaran waktu
pembuanga dari beberapa jam hingga beberapa
beberapa hari.
– Efisiensi = 70 – 85%

30. PLTA Pemompaan (Pumped Storage)
 Operasi : Dua kolam air
 Kolam atas – dengan
tanggulnya- impoundment
 Kolam bawah – danau
alam, sungai atau reservoir
penampung
 Keuntungan :
– Produksi daya puncak
– Dapat dibangun dimana
pun dengan selama
tersedia suplai air The Raccoon Mountain project

31.  Tipe PLTA khusus karena kombinasi
antara PLTA dengan pembangkit tenaga
termal dengan tujuan untuk meningkatkan
efisiensi gabungan.
 Memanfaatkan kelebihan daya dari
pembangkit tenaga termal dalam bentuk
tenaga potensial air , yaitu kerja
pemompaan air dari reservoir bawah ke
reservoir atas.

32. Menjumpai Beban Puncak
 PLTA (Hydroelectric plants):
– Mudah memulai dan cepat dan mengubah daya
keluar dengan cepat
– Melengkapi pembangkit termal besar- large
thermal plants (batu bara dan nuklir), yang akan
lebih efisien dengan pelayanan beban dasar
(base power loads) .
– Menghemat jutaan barel minyak

33. Sistem Pemompaan – Penampungan
Boyle, Renewable Energy, 2nd edition, Oxford University Press, 2003

34. PLTA Pemompaan - Pumped Storage
 Selama penampungan
air di pompa dari
reservoir bawah ke
reservoir atas
 Air dilepas kembali
ke reservoir bawah
sambil
membangkitkan
tenaga listrik.

35. Spektrum Daya PLTA Pemompaan

36. Contoh.
Cabin Creek Pumped Hydro (Colorado)
 Selesai 1967
 Kapasitas – 324 MW
– Dua unit @ 162 MW
 Tujuan Penyimpanan Energi
– Air dipompa ke atas bukit pada malam hari
 Pemakaian rendah – Kelebihan daya pembangkit beban dasar
– Air mengalir turun dari bukit selama periode harian /puncak
(day/peak periods)
– Menopang kebutuhan daya yang berfluktusi
 Seperti tambahan daya untuk AC (air conditioning) di musim panas
 Efisiensi 70 – 85 %

37. 5.4. PLTA Berdasarkan Beban Alamiah
(Nature of Load)
 Beban pembangkit listrik berfluktuasi tergantung
permintaan (demand) konsumen.
 Kebutuhan daya konsumen fungsi waktu dinyatakan
sebagai kurva beban (load curve).
 Pembangkit beban dasar (base load plant).
Pembangkit yang ada di dasar kurva beban dan
selalu beroperasi dengan kapasitas maksimum
dengan mendapat efisiensi maksimum
 Pembangkit beban puncak (peak load plant)
Pembangkit yang dirancang untuk mengatasi beban
puncak (peak demand)

38. Kurva Permintaan

39. 5.4. PLTA Berdasarkan Beban Alamiah
(Nature of Load)
 Beban pembangkit listrik berfluktuasi tergantung
permintaan (demand) konsumen.
 Kebutuhan daya konsumen fungsi waktu dinyatakan
sebagai kurva beban (load curve).
 Pembangkit beban dasar (base load plant).
Pembangkit yang ada di dasar kurva beban dan
selalu beroperasi dengan kapasitas maksimum
dengan mendapat efisiensi maksimum
 Pembangkit beban puncak (peak load plant)
Pembangkit yang dirancang untuk mengatasi beban
puncak (peak demand)

40. Kurva Durasi Beban
Demand
(GW)
Time in %
Peak Load
(2MW)
Intermediate Load
(4MW)
Base Load
(6MW)
100% : 8760hrs
• Plot durasi masing-masing permintaan berbasis tahunan.

41. Karun-3 dam
Dam Karun-3 ada di sungai
Karun- sungai dgn debit terbesar
di Iran – terletak di provinsi
Khuzestan, Iran. Dibangun guna
memenuhi kebutuhan energi Iran
selain pengendalian banjir..
Generator daya Karun III
terhubung dengan interkoneksi
daya nasional sebagai pembangkit
beban puncak. Pembangkit ini
beroperasi dengan daya 2000 MW,
dan pembangkitan energi listrik
rata-rata 4137GWh/th. , maka
kekurangan tenaga listrik di
negara ini akan diselesaikan.