Mengenal Perbedaan Cara Kerja Pembangkit Energi Air dan Dampaknya

Kredit foto: PLN

 

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral mencabut izin PT North Sumatera Hydro Energy (NSHE) atas pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Batang Toru, yang diduga berkaitan dengan banjir Sumatra. Berkapasitas 510 megawatt (MW), Batang Toru diproyeksi akan beroperasi akhir 2025. Bencana alam banjir lebih dulu menyapu Sumatera hingga PLTA tersebut batal beroperasi.

 

PLTA mendominasi bauran energi terbarukan Indonesia pada 2025 yang mencapai 15,75%. Data Kementerian ESDM menyebutkan 7.585 Megawatt (MW) berasal dari energi air.

 

Energi air menjadi salah satu energi tertua yang ada di dunia. Secara historis, energi air telah digunakan sejak Dinasti Han di Cina pada 202 Sebelum Masehi (SM) hingga 9 Masehi. 

 

Pada era tersebut, air mengalir dipakai untuk memutar kincir dan menggerakkan alat semacam palu besar untuk menumbuk padi atau gandum, memecah batu bijih, dan membantu proses awal pembuatan kertas.

 

Perkembangan teknologi air pun semakin masif. Setidaknya terdapat tiga teknologi yang digunakan untuk memanfaatkan air sebagai sumber energi. Pertama, bendungan (reservoir) yang biasa digunakan di PLTA berskala besar. Kedua, run-of-river yang biasa digunakan embangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTMH) dan Mikrohidro (PLTMh). Ketiga, Pumped Storage Hydropower (PSH).

 

Bendungan

Mayoritas PLTA di Indonesia dibangun dengan kebutuhan infrastruktur bendungan. Pembangunan pembangkit ini biasanya direncanakan untuk sekaligus menjadi fasilitas irigasi bagi ladang-ladang di sekitarnya.

 

Bendungan di dekat PLTA akan berlokasi lebih tinggi untuk menciptakan energi potensial ketika air dialirkan ke bawah. Prinsip kerjanya, ketika listrik dibutuhkan, pintu bendungan dibuka. Kemudian, air dari waduk dialirkan melalui pipa besar yang disebut penstock menuju turbin.

 

Aliran air yang deras dan jatuh dari ketinggian akan memutar turbin dan poros turbin ini kemudian memutar generator untuk menghasilkan listrik. Setelah melewati turbin, air dilepaskan kembali ke sungai di hilir, sehingga proses ini terus berulang selama ada air dan permintaan listrik.

 

PLTA ini biasanya membutuhkan lahan sangat luas untuk jadi bendung. PLTA Jatigede di Jawa Barat, misalnya, memanfaatkan waduk seluas 3.952 hektare, PLTA Batang Toru di Sumatra Utara dengan genangan seluas 66 hektare dan tinggi bendungan 72 meter. 

 

Karena besarnya kebutuhan lahan, PLTA tak lepas dari konflik sosial. Kontroversi PLTA Batang Toru menjadi contoh. Selain diduga menyebabkan banjir, PLTA ini juga menggunakan hutan lindung dan mengancam populasi habitat satwa setempat seperti orangutan Tapanuli.

 

Run-of-river

PLTM dan PLTMh mendominasi penggunaan mekanisme run-of-river. Secara kapasitas listrik yang dihasilkan, PLTM biasanya mampu memproduksi listrik 1 - 10 megawatt (MW), sedangkan PLTMh berkapasitas tak melebihi 1 MW. Perbedaan skala ini berpengaruh langsung pada pengelolaan air ataupun opsi bendungan di dalamnya. 

 

Pada PLTM, meskipun tidak menggunakan bendungan besar seperti PLTA, sering kali tetap membutuhkan bangunan pengambilan air atau bendung (weir) untuk mengarahkan aliran sungai ke turbin dan menjaga debit air agar lebih stabil. 

 

Bendung ini biasanya rendah dan tidak membentuk waduk luas, tetapi tetap merupakan struktur permanen yang memodifikasi aliran sungai. Dalam beberapa kasus, bendung ini juga menyebabkan masalah sosial, seperti banjir yang terjadi dalam pembangkit hidro di Narmada, Nusa Tenggara Barat.

 

Sementara PLTMh kebanyakan menggunakan sistem run-of-river yaitu memanfaatkan aliran alami sungai tanpa bendungan besar dan tanpa penyimpanan air dalam waduk. Air sungai hanya dialihkan sebagian melalui saluran atau pipa menuju turbin, lalu dikembalikan lagi ke sungai. 

 

Dengan menggunakan sistem ini, teknologi PLTMh cenderung lebih sederhana dan memiliki dampak lingkungan lebih minim. Meski biaya yang dibutuhkan di awal pembangunan cukup besar, tetapi biaya pemeliharaan lebih murah ketimbang teknologi yang lain. 

 

Kendati begitu, operasional PLTMh juga sangat bergantung pada kondisi alam dan musim. Misalnya, saat debit air menurun, produksi listrik ikut turun.

 

Pumped Storage Hydropower (PSH)

Teknologi PSH di Indonesia diterapkan di PLTA Upper Cisokan di Jawa Barat sebagai media penyimpanan listrik (energi storage). Membutuhkan luas 700 hektar, PLTA Upper Cisokan memiliki dua bendungan: atas dan bawah. Bendungan atas berada di aliran Sungai Cirumanis seluas 80 hektare dengan tinggi dinding 75 meter. Sedangkan, bendungan bawah memanfaatkan aliran Sungai Cisokan dengan luas genangan 260 hektare dan tinggi 98 meter.

 

PSH bekerja sebagai sistem penyimpanan energi listrik dengan memanfaatkan dua waduk yang berada di ketinggian berbeda. Saat pasokan listrik dari sumber lain (biasanya dari kelebihan listrik energi surya) berlebih pada siang hari, listrik tersebut digunakan untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas. 

 

Energi listrik kemudian disimpan dalam bentuk energi potensial air. Ketika kebutuhan listrik meningkat (biasanya saat malam), air dari waduk atas dilepaskan kembali ke waduk bawah, mengalir melalui turbin untuk menghasilkan listrik. 

 

Proses ini bisa diulang berkali-kali, sehingga PSH berfungsi menjaga kestabilan sistem kelistrikan. Meskipun, listrik yang dihasilkan lebih kecil dari listrik yang digunakan untuk memompa karena adanya energi yang hilang saat memompa.