Sumber daya tenaga air memiliki nilai yang terbatas, meskipun dianggap dapat diperbarui. Mereka adalah kekayaan nasional, seperti minyak, gas atau mineral lainnya, dan perlu ditangani dengan hati-hati dan bijaksana.
Tenaga Air
Bahkan pada zaman dahulu, orang memperhatikan bahwa air yang jatuh dari atas ke bawah dapat melakukan pekerjaan tertentu, seperti memutar roda. Sifat jatuhnya air ini mulai digunakan untuk menggerakkan roda gilingan. Dengan demikian, kincir air pertama muncul, yang bertahan hingga hari ini hampir dalam bentuk aslinya. Kincir air adalah pembangkit listrik tenaga air pertama.
Produksi pabrik, yang berasal dari abad ke-17, juga menggunakan kincir air, dan pada abad ke-18, misalnya, sudah ada sekitar tiga ribu pabrik semacam itu di Rusia. Diketahui bahwa pemasangan roda yang paling kuat digunakan di pabrik Krenholm (Sungai Narova). Kincir air berdiameter 9,5 meter dan dikembangkan hingga 500 tenaga kuda.
Sumber daya tenaga air: definisi, kelebihan dan kekurangan
Pada tanggal 19abad setelah roda air, turbin air muncul, dan setelahnya - mesin listrik. Ini memungkinkan untuk mengubah energi air yang jatuh menjadi energi listrik, dan kemudian mentransmisikannya pada jarak tertentu. Di Rusia Tsar, pada tahun 1913, ada sekitar 50.000 unit yang dilengkapi dengan turbin air yang menghasilkan listrik.
Bagian energi sungai yang dapat diubah menjadi energi listrik disebut sumber daya air, dan perangkat yang mengubah energi air jatuh menjadi energi listrik disebut pembangkit listrik tenaga air (HPP). Perangkat pembangkit listrik harus mencakup turbin hidrolik, yang menggerakkan generator listrik secara berputar. Untuk mendapatkan aliran air jatuh, pembangunan pembangkit listrik melibatkan pembangunan bendungan dan waduk.
Manfaat menggunakan tenaga air:
- Energi sungai dapat diperbarui.
- Tidak ada pencemaran lingkungan.
- Ternyata listrik murah.
- Kondisi iklim di dekat waduk membaik.
Kerugian menggunakan tenaga air:
- Menggenangi sebagian lahan untuk membangun waduk.
- Mengubah banyak ekosistem di sepanjang dasar sungai, mengurangi populasi ikan, mengganggu tempat bersarang burung, mencemari sungai.
- Bahaya membangun di daerah pegunungan.
Konsep potensi tenaga air
Untuk menilai sumber daya tenaga air sungai, negara, atau seluruh planet di DuniaEnergy Conference (MIREC) mendefinisikan potensi tenaga air sebagai jumlah kapasitas semua bagian wilayah yang dipertimbangkan yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Ada beberapa jenis potensi PLTA:
- Potensi Bruto, yang mewakili potensi sumber daya tenaga air.
- Potensi teknis adalah bagian dari potensi bruto yang dapat dimanfaatkan secara teknis.
- Potensi ekonomi adalah bagian dari potensi teknis yang layak secara ekonomi untuk dimanfaatkan.
Kekuatan teoritis beberapa arus air ditentukan oleh rumus
N (kW)=9, 81QH, di mana Q adalah laju aliran air (m3/dtk); H adalah ketinggian jatuh air (m).
Pembangkit listrik tenaga air paling kuat di dunia
Pada tanggal 14 Desember 1994, di Cina, di Sungai Yangtze, pembangunan pembangkit listrik tenaga air terbesar, yang disebut Three Gorges, dimulai. Pada tahun 2006, pembangunan bendungan selesai, dan unit pembangkit listrik tenaga air pertama diluncurkan. Pembangkit listrik tenaga air ini akan menjadi pusat pembangkit listrik tenaga air di Cina.
Pemandangan bendungan stasiun ini menyerupai desain pembangkit listrik tenaga air Krasnoyarsk. Ketinggian bendungan adalah 185 meter, dan panjangnya 2,3 km. Di tengah bendungan terdapat pelimpah yang dirancang untuk mengeluarkan 116.000 m3 air per detik, yaitu dari ketinggian sekitar 200 m, lebih dari 100 ton air jatuh di satu detik.
Sungai Yangtze, di mana Pembangkit Listrik Tenaga Air Tiga Ngarai dibangun, adalah salah satunyasungai terkuat di dunia. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air di sungai ini memungkinkan untuk menggunakan sumber daya alam tenaga air di daerah tersebut. Dimulai di Tibet, pada ketinggian 5600 m, sungai memperoleh potensi tenaga air yang signifikan. Tempat yang paling menarik untuk pembangunan bendungan ternyata adalah wilayah Tiga Ngarai, di mana sungai mengalir dari pegunungan ke dataran.
Desain HPP
Pembangkit Listrik Tenaga Air Tiga Ngarai memiliki tiga pembangkit listrik yang terdiri dari 32 pembangkit listrik tenaga air, masing-masing berkapasitas 700 MW, dan dua pembangkit listrik tenaga air berkapasitas 50 MW. Total kapasitas HPP adalah 22,5 GW.
Akibat pembangunan bendungan, terbentuklah reservoir dengan volume 39 km3. Pembangunan bendungan mengakibatkan relokasi penduduk dua kota dengan jumlah penduduk 1,24 juta jiwa ke tempat baru. Selain itu, 1.300 benda purbakala dipindahkan dari zona banjir. 11,25 miliar dolar dihabiskan untuk semua persiapan pembangunan bendungan. Total biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga air Three Gorges adalah $22,5 miliar.
Pembangunan pembangkit listrik tenaga air ini menyediakan navigasi dengan benar, apalagi setelah pembangunan waduk, arus kapal kargo meningkat 5 kali lipat.
Kapal penumpang melewati lift kapal, yang memungkinkan kapal dengan berat tidak lebih dari 3.000 ton untuk lewat. Dua baris kunci lima tahap dibangun untuk lewatnya kapal kargo. Dalam hal ini, berat kapal harus kurang dari 10.000 ton.
Yangtze HPP Cascade
Sumber daya air dan tenaga air dari Sungai Yangtze memungkinkan untuk membangunnyasungai memiliki lebih dari satu pembangkit listrik tenaga air, yang dilakukan di Cina. Di atas pembangkit listrik tenaga air Three Gorges, seluruh rangkaian pembangkit listrik tenaga air dibangun. Ini adalah cascade pembangkit listrik tenaga air yang paling kuat dengan kapasitas lebih dari 80 GW.
Pembangunan riam menghindari penyumbatan waduk Tiga Ngarai, karena mengurangi erosi di dasar sungai di hulu pembangkit listrik tenaga air. Setelah itu, semakin sedikit lumpur yang terbawa ke dalam air.
Selain itu, kaskade HPP memungkinkan Anda untuk mengatur aliran air ke HPP Tiga Ngarai dan mendapatkan pembangkit listrik yang seragam.
Itaipu di Sungai Parana
Paraná berarti "sungai perak", itu adalah sungai terbesar kedua di Amerika Selatan dan memiliki panjang 4.380 km. Sungai ini mengalir melalui tanah yang sangat keras, oleh karena itu, mengatasinya, ia menciptakan jeram dan air terjun di jalannya. Keadaan ini menunjukkan kondisi yang menguntungkan untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga air di sini.
HPP Itaipu dibangun di Sungai Parana, 20 km dari kota Foz do Iguacu di Amerika Selatan. Dari segi daya, pembangkit listrik tenaga air ini menempati urutan kedua setelah PLTA Tiga Ngarai. Terletak di perbatasan Brasil dan Paraguay, HPP Itaipu menyediakan listrik penuh ke Paraguay dan 20% ke Brasil.
Pembangunan pembangkit listrik tenaga air dimulai pada tahun 1970 dan berakhir pada tahun 2007. Sepuluh generator 700 MW telah dipasang di sisi Paraguay dan jumlah yang sama di sisi Brasil. Karena ada hutan tropis di sekitar pembangkit listrik tenaga air, yang terkena banjir, hewan-hewan dari tempat-tempat ini dipindahkan ke wilayah lain. Panjang bendungan adalah 7240 meter,dan tingginya 196 m, biaya konstruksi diperkirakan mencapai 15,3 miliar dolar. Kapasitas HPP adalah 14.000 GW.
Sumber daya tenaga air Rusia
Federasi Rusia memiliki potensi air dan energi yang besar, tetapi sumber daya tenaga air negara tersebut didistribusikan secara sangat tidak merata di seluruh wilayahnya. 25% dari sumber daya ini terletak di bagian Eropa, 40% - di Siberia dan 35% - di Timur Jauh. Di bagian Eropa negara, menurut para ahli, potensi tenaga air digunakan oleh 46%, dan potensi tenaga air seluruh negara diperkirakan 2500 miliar kWh. Ini adalah hasil kedua di dunia setelah China.
Sumber pembangkit listrik tenaga air di Siberia
Siberia memiliki cadangan tenaga air yang besar, Siberia Timur sangat kaya akan sumber daya tenaga air. Sungai Lena, Angara, Yenisei, Ob dan Irtysh mengalir di sana. Potensi hidro di wilayah ini diperkirakan mencapai 1.000 miliar kWh.
Sayano-Shushenskaya HPP dinamai P. S. Neporozhny
Kapasitas pembangkit listrik tenaga air ini adalah 6400 MW. Ini adalah pembangkit listrik tenaga air paling kuat di Federasi Rusia, dan menempati peringkat ke-14 di peringkat dunia.
Bagian Yenisei, yang disebut koridor Sayan, cocok untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga air. Di sini sungai melewati Pegunungan Sayan, membentuk banyak jeram. Di tempat inilah HPP Sayano-Shushenskaya dibangun, serta HPP lain yang membentuk riam. HPP Sayano-Shushenskaya adalah langkah tertinggi dalam riam ini.
Konstruksi dilakukan dari tahun 1963 hingga 2000. Desain stasiunterdiri dari bendungan dengan ketinggian 245 meter dan panjang 1075 meter, bangunan pembangkit listrik, switchgear dan struktur spillway. Terdapat 10 unit hidrolik dengan kapasitas masing-masing 640 MW di gedung HPP.
Waduk yang terbentuk setelah pembangunan bendungan memiliki volume lebih dari 30 km3, dan luas totalnya adalah 621 km2.
HPP Besar Federasi Rusia
Sumber daya tenaga air Siberia saat ini digunakan oleh 20%, meskipun banyak pembangkit listrik tenaga air yang cukup besar telah dibangun di sini. Yang terbesar di antara mereka adalah HPP Sayano-Shushenskaya, diikuti oleh pembangkit listrik tenaga air berikut:
- HPP Krasnoyarskaya dengan kapasitas 6000 MW (di Yenisei). Ini memiliki lift kapal, satu-satunya di Federasi Rusia sejauh ini.
- HPP Bratskaya dengan kapasitas 4500 MW (di Angara).
- HPP Ust-Ilimskaya dengan kapasitas 3840 MW (di Angara).
Timur Jauh memiliki potensi yang paling tidak berkembang. Menurut para ahli, potensi hidro di wilayah ini dimanfaatkan sebesar 4%.
Sumber pembangkit listrik tenaga air di Eropa Barat
Di negara-negara Eropa Barat, potensi tenaga air hampir sepenuhnya digunakan. Jika juga cukup tinggi, maka negara-negara tersebut sepenuhnya menyediakan listrik dari pembangkit listrik tenaga air. Ini adalah negara-negara seperti Norwegia, Austria dan Swiss. Norwegia menempati urutan pertama di dunia dalam produksi listrik per penduduk negara tersebut. Di Norwegia, angka ini adalah 24.000 kWh per tahun, dan 99,6% energi ini dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga air.
Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Airberbagai negara di Eropa Barat sangat berbeda satu sama lain. Hal ini disebabkan oleh kondisi medan yang berbeda dan formasi limpasan yang berbeda. 80% dari total potensi tenaga air Eropa terkonsentrasi di pegunungan dengan laju aliran tinggi: bagian barat Skandinavia, Pegunungan Alpen, Semenanjung Balkan, dan Pyrenees. Total potensi tenaga air Eropa adalah 460 miliar kWh per tahun.
Cadangan bahan bakar di Eropa sangat kecil, sehingga sumber energi sungai berkembang sangat signifikan. Misalnya, di Swiss, sumber daya ini dikembangkan sebesar 91%, di Prancis - sebesar 92%, di Italia - sebesar 86%, dan di Jerman - sebesar 76%.
HPP Cascade di Sungai Rhine
Sebuah kaskade pembangkit listrik tenaga air telah dibangun di sungai ini, terdiri dari 27 pembangkit listrik tenaga air dengan total kapasitas sekitar 3.000 MW.
Salah satu stasiun dibangun pada tahun 1914. Ini HPP Laufenburg. Ini mengalami dua kali rekonstruksi, setelah itu kapasitasnya menjadi 106 MW. Selain itu, stasiun ini termasuk dalam monumen arsitektur dan merupakan harta nasional Swiss.
HPP Rheinfelden adalah pembangkit listrik tenaga air modern. Peluncurannya dilakukan pada 2010, dan berkapasitas 100 MW. Desainnya mencakup 4 unit hidrolik masing-masing 25 MW. Pembangkit listrik tenaga air ini dibangun untuk menggantikan stasiun lama yang dibangun pada tahun 1898. Stasiun lama sedang dalam renovasi.
Sumber pembangkit listrik tenaga air di Afrika
Sumber daya tenaga air Afrika berasal dari sungai yang mengalir melalui wilayahnya: Kongo, Nil, Limpopo, Niger, dan Zambezi.
Sungai Kongomemiliki potensi pembangkit listrik tenaga air yang signifikan. Bagian dari aliran sungai ini memiliki riam air terjun yang dikenal sebagai Inga Rapids. Di sini, aliran air turun dari ketinggian 100 meter dengan kecepatan 26.000 m3 per detik. Di kawasan ini, 2 pembangkit listrik tenaga air dibangun: "Inga-1" dan "Inga-2".
Pemerintah Republik Demokratik Kongo pada tahun 2002 menyetujui proyek pembangunan kompleks Big Inga, yang menyediakan rekonstruksi pembangkit listrik tenaga air Inga-1 dan Inga-2 yang ada dan pembangunan yang ketiga - Inga-3. Setelah pelaksanaan rencana ini, diputuskan untuk membangun kompleks Bolshaya Inga terbesar di dunia.
Proyek ini menjadi topik diskusi pada Konferensi Energi Internasional. Mempertimbangkan keadaan sumber daya air dan tenaga air Afrika, perwakilan bisnis dan pemerintah dari Afrika Tengah dan Selatan, yang hadir di konferensi, menyetujui proyek ini dan menetapkan parameternya: kapasitas "Big Inga" ditetapkan pada 40.000 MW, yang lebih dari pembangkit listrik tenaga air paling kuat " Tiga Ngarai "hampir 2 kali. Komisioning HPP dijadwalkan pada tahun 2020, dan biaya konstruksi diperkirakan mencapai $80 miliar.
Setelah proyek selesai, DRC akan menjadi pemasok listrik terbesar di dunia.
Jaringan listrik Afrika Utara
Afrika Utara terletak di sepanjang pantai Laut Mediterania dan Samudra Atlantik. Wilayah Afrika ini disebut Maghreb, atau Arab Barat.
Sumber daya tenaga air di Afrika tidak terdistribusi secara merata. Di utara benua adalah gurun terpanas di dunia - Sahara. Wilayah ini mengalami kekurangan air, jadi menyediakan air bagi wilayah ini adalah tugas utama. Solusinya adalah dengan membangun waduk.
Reservoir pertama kali muncul di Maghreb pada tahun 30-an abad terakhir, kemudian banyak dari mereka dibangun pada tahun 60-an, tetapi terutama konstruksi intensif dimulai pada abad ke-21.
Sumber daya tenaga air Afrika Utara ditentukan terutama oleh Sungai Nil. Ini adalah sungai terpanjang di dunia. Pada 60-an abad terakhir, Bendungan Aswan dibangun di sungai ini, setelah pembangunan waduk besar terbentuk, panjangnya sekitar 500 km dan lebarnya sekitar 9 km. Pengisian reservoir dengan air berlangsung selama 5 tahun dari tahun 1970 hingga 1975.
Bendungan Aswan dibangun oleh Mesir bekerja sama dengan Uni Soviet. Ini adalah proyek internasional, sebagai akibatnya dimungkinkan untuk menghasilkan hingga 10 miliar kWh listrik per tahun, mengendalikan ketinggian air di Sungai Nil selama banjir, dan mengumpulkan air di reservoir untuk waktu yang lama. Jaringan kanal yang mengairi ladang menyimpang dari reservoir, dan oasis muncul di lokasi gurun, semakin banyak area yang digunakan untuk pertanian. Sumber daya air dan tenaga air di Afrika Utara digunakan dengan efisiensi maksimum.
Berbagi potensi tenaga air dunia
- Asia - 42%.
- Afrika - 21%.
- Amerika Utara - 12%.
- Amerika Selatan - 13%.
- Eropa - 9%.
- Australia dan Oseania – 3%
Potensi tenaga air global diperkirakan mencapai 10 triliun kWh listrik.
Abad ke-20 bisa disebut sebagai abad pembangkit listrik tenaga air. Abad ke-21 membawa tambahan tersendiri bagi sejarah industri ini. Dunia telah meningkatkan perhatian terhadap pembangkit listrik tenaga pemompaan (PSPP) dan pembangkit listrik tenaga pasang surut (TPP), yang menggunakan tenaga pasang surut air laut untuk menghasilkan energi listrik. Pengembangan PLTA terus berlanjut.
