Pengertian Energi Hidroelektrik, Manfaat, dan Jenis-Jenisnya

tirto.id - Energi hidroelektrik berasal dari pemanfaatan aliran air untuk menghasilkan listrik. Hal ini terlihat dalam pembangkit listrik tenaga air.

Bagaimana energi hidroelektrik dapat dihasilkan? Jika pembangkit listrik berbahan bakar fosil membutuhkan sumber energi penggerak turbin dari batubara, minyak bumi, atau gas alam, energi hidroelektrik memanfaatkan tenaga dari aliran air.

Pembangkit hidroelektrik atau hidrolistrik merupakan pembangkit Listrik tenaga air yang memanfaatkan energi dari aliran air untuk menggerakkan turbin yang terhubung dengan generator. Dengan begitu, energi kinetik lantas diubah menjadi listrik.

Apa yang Dimaksud Dengan Energi Hidroelektrik?

Energi hidroelektrik adalah sumber energi terbarukan yang memanfaatkan kekuatan air yang mengalir atau jatuh untuk menghasilkan listrik. Karena itu, istilah lain untuk energi hidroelektrik adalah tenaga air (hydro power).

Singkatnya, Energi Hidroelektrik adalah energi listrik yang dihasilkan dari energi gerak air. Lebih tepatnya, energi potensial air yang diubah menjadi energi kinetik, kemudian diubah lagi menjadi energi listrik.

Pada masa kini, energi hidroelektrik termasuk sumber energi terbarukan yang paling umum digunakan di dunia. Salah satu sebabnya adalah sifat energi hidroelektrik sebagai energi terbarukan dan ramah lingkungan.

Sebab, air merupakan sumber daya daya alam yang berkelanjutan. Jumlahnya melimpah di bumi dan akan terus tersedia sepanjang ekosistem mendukung keberadaannya. Energi hidroelektrik juga tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca atau polutan lain sehingga tak berdampak buruk terhadap lingkungan.

Bagaimana Energi Hidroelektrik Dapat Dihasilkan?

Bagaimana cara kerja hidroelektrik? Energi hidroelektrik dihasilkan dengan mengubah energi kinetik dari air menjadi energi listrik.

Energi Hidroelektrik dihasilkan dari proses mengubah energi potensial air menjadi listrik dengan cara memanfaatkan perbedaan posisi aliran air di 2 titik. Ilustrasinya seperti saat air dibendung, dan alirannya diarahkan ke arah lebih rendah untuk jadi penggerak turbin.

Ada beberapa tahapan dalam proses menghasilkan energi hidroelektrik. Berikut ini adalah 3 tahapan produksi energi hidroelektrik secara umum:

1. Pembangkitan Energi

Proses dimulai dengan mengalirkan air dari dam atau bendungan untuk menggerakkan turbin. Turbin yang terpasang di saluran air lalu akan memutar generator, menghasilkan listrik. Semakin besar aliran air dan semakin tinggi ketinggian air, semakin banyak listrik yang dihasilkan.

2. Penyimpanan Energi

Air yang dikumpulkan di dam atau bendungan berfungsi sebagai penyimpanan energi. Selama periode puncak permintaan listrik, turbin diputar lebih cepat untuk menghasilkan lebih banyak listrik. Sedangkan selama periode off-peak, air disimpan di dam sehingga dapat menghasilkan listrik saat dibutuhkan. Proses ini memastikan bahwa energi hidroelektrik dapat diakses secara efisien dan sesuai dengan kebutuhan.

3. Pengiriman Energi

Setelah listrik dihasilkan, energi listrik dikirim melalui sistem transmisi listrik. Sistem ini terdiri dari jaringan kabel dan menara listrik yang mengalirkan listrik dari pembangkit listrik ke pusat distribusi dan rumah-rumah. Dengan demikian, energi hidroelektrik dapat mencapai pengguna akhir dengan efisien.

Jenis-Jenis Energi Hidroelektrik

Beberapa pembangkit listrik tenaga air menggunakan bendungan, tetapi ada juga yang tidak. Pembangkit listrik tenaga air memiliki ukuran yang beragam, mulai dari sistem kecil yang cocok untuk satu rumah atau desa hingga proyek besar yang menghasilkan listrik raksasa untuk keperluan di wilayah kabupaten hingga provinsi.

Ada tiga jenis fasilitas pembangkit listrik tenaga air (energi hidroelektrik). Ketiganya ialah penampungan, pengalihan aliran, dan penyimpanan yang dipompa. Berikut ini penjelasan macam-macam energi hidroelektrik:

1. Energi hidroelektrik dari pengalihan aliran air

Air dari bendungan atau sungai dialirkan melalui pipa untuk memutar turbin yang berada di posisi lebih rendah. Skema pengalihan aliran (run-of-river) menyalurkan sebagian aliran sungai melalui kanal dan/atau penstock untuk memanfaatkan penurunan air secara alami untuk menghasilkan energi penggerak turbin. Penstock adalah saluran air tertutup yang menyalurkan aliran air ke turbin dengan diatur oleh pintu air, katup, dan turbin. Pengalihan aliran air bisa dilakukan tanpa bendungan.

2. Energi hidroelektrik dari penampungan air

Metode ini menggunakan tandon penampungan yang dibangun di aliran sungai, seperti bendungan dan waduk. Air yang tertampung kemudian dialirkan melalui kanal utama untuk menggerakkan turbin yang mengaktifkan generator penghasil listrik. Air yang sudah memutar turbin lantas mengalir keluar dari penampungan (tandon) dan kembali ke sungai.

3. Energi hidroelektrik dari wadah penampungan yang dipompa

Metode ini biasa disebut debagai pumped storage hydropower. Cara kerjanya menyerupai baterai raksasa. Bermula dari energi listrik yang dihasilkan dari tenaga surya, angin, dan nuklir. Energi listrik itu kemudian dipakai memompa air dari sungai ke tempat atau waduk yang berada di posisi lebih tinggi. Kemudian, air yang tertampung dilepaskan mengarah ke posisi lebih rendah sehingga memiliki tenaga untur memutar turbin. Dengan begitu, generator bisa menghasilkan energi listrik yang lebih besar.

Jenis energi hidroelektrik ini berguna untuk dipakai di kawasan dataran rendah atau lokasi yang tidak selalu memiliki air berlimpah. Dengan begitu, PLTA tetap bisa beroperasi meski sumber tenaga air sebenarnya tidak terlalu memadai.

Apa Manfaat dari Hidroelektrik?

Pemanfaatan tenaga air (hydro power) telah ada sejak berabad-abad silam. Pada zaman Romawi kuno, misalnya, aliran air sungai telah dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin yang terhubung ke penggilingan biji-bijian untuk menghasilkan tepung roti. Kebiasaan serupa juga telah ada di masa Dinas Han di Tiongkok (202 SM - 9 M).

Pada masa awal revolusi industri, tenaga air dimanfaatkan untuk menjadi penggerak alat di pabrik. Salah satu perintisnya, Richard Arkwright yang mendirikan pabrik Cromford Mill di lembah Derwent, Inggris, pada tahun 1771 untuk memintal kapas. Dia membangun salah satu sistem pabrik pertama di dunia dengan tenaga air sebagai sumber energi. Setelah itu, tenaga air makin umum dipakai di sektor industri.

Pemanfaatan tenaga air untuk menghasilkan listrik (energi hidroelektrik) pertama muncul pada abad 19. Laman International Hydropower Association mencatat, pada tahun 1827, insinyur Prancis Benoit Fourneyron mengembangkan turbin yang mampu menghasilkan sekitar 6 tenaga kuda (versi awal dari turbin reaksi Fourneyron).

Kemudian, pada tahun 1849, insinyur Inggris-Amerika James Francis berhasil mengembangkan turbin air modern pertama (turbin Francis) yang hingga kini masih banyak digunakan di dunia. Pada tahun 1870-an, seorang penemu asal AS, Lester Allan Pelton mengembangkan roda Pelton, sebuah turbin air impuls yang dipatenkan pada tahun 1880.

Pembangkit listrik tenaga air pertama di AS, tercatat dibangun di Sungai Fox pada tahun 1882 di Appleton, Wisconsin. Pabrik ini memberdayakan dua pabrik kertas dan satu rumah. Gerakan turbin akan memutar generator untuk menghasilkan Listrik.

Memasuki abad 20, profesor Austria Viktor Kaplan bisa mengembangkan turbin Kaplan pada tahun 1913. Kaplan membuat turbin tipe baling-baling dengan baling-baling yang dapat disesuaikan.

Hingga kini, hydro power masih menjadi salah satu penghasil utama energi listrik di dunia melalui PLTA-PLTA. Energi hidroelektrik memiliki manfaat yang signifikan dalam berbagai aspek. Berikut adalah beberapa manfaat energi hidroelektrik:

1. Berkelanjutan

Energi hidroelektrik berasal dari aliran air yang terus-menerus, seperti sungai dan bendungan. Ini menjadikannya sumber energi yang berkelanjutan dan dapat diperbarui.

2. Menghasilkan listrik yang murah

Air adalah sumber daya yang melimpah, terutama di daerah dengan banyak sungai dan danau. Oleh karena itu, biaya menghasilkan energi hidroelektrik lebih murah daripada pembangkit yang ditenagai oleh batu bara, gas, minyak bumi, ataupun nuklir.

3. Efisiensi

Pembangkit hidroelektrik memiliki efisiensi tinggi dalam mengubah energi kinetik air menjadi energi listrik. Turbin hidrolistrik dapat menghasilkan daya dengan efisiensi lebih dari 90%.

4. Usia Pakai yang Lama

Infrastruktur pembangkit hidroelektrik (PLTA) memiliki usia pakai yang panjang. Dengan pemeliharaan yang baik, pembangkit listrik tenaga air dapat beroperasi selama beberapa dekade.

5. Pengendalian Banjir

Bendungan dan waduk yang digunakan untuk pembangkit hidroelektrik juga berfungsi sebagai pengendali banjir. Bendungan dan waduk dapat menampung air berlebih selama musim hujan sehingga mengurangi risiko banjir.