Berikut merupakan gambaran umum mengenai cara menghitung dan merencanakan kapasitas PLTA:
1. Menentukan Sumber Daya Air
- Debit Aliran Sungai (Q): menentukan debit rata-rata air yang mengalir di sungai atau aliran air yang akan digunakan. Debit ini diukur dalam meter kubik per detik (m³/s).
- Tinggi Jatuh Air (Head, H): menentukan tinggi jatuh air atau head, yaitu perbedaan ketinggian antara titik awal air (biasanya bendungan) dan titik turbin berada. Head diukur dalam meter.
2. Menghitung Kapasitas Daya Potensial (P)
Daya PLTA dapat dihitung dengan rumus dasar:
P=η×ρ×g×Q×H
Di mana:
- P adalah daya listrik yang dihasilkan (dalam watt atau megawatt)
- η adalah efisiensi sistem (biasanya sekitar 0,75 hingga 0,90 tergantung pada kualitas turbin dan sistem)
- ρ adalah densitas air (biasanya 1000 kg/m³)
- g adalah gravitasi (9,81 m/s²)
- Q adalah debit aliran air (m³/s)
- H adalah tinggi jatuh air atau head (m)
Contoh:
Misalkan sebuah PLTA memiliki debit air sebesar 50 m³/s dan tinggi jatuh 100 meter dengan efisiensi turbin sebesar 85% (0,85), maka daya yang dihasilkan dapat dihitung sebagai berikut:
P = 0,85 × 1000 × 9,81 × 50 × 100 = 41,7 MW
Jadi, PLTA tersebut bisa menghasilkan sekitar 41,7 MW.
3. Mempertimbangkan Variasi Debit
Debit aliran air dapat bervariasi sepanjang tahun (musim hujan dan kemarau). Oleh karena itu, dalam perencanaan kapasitas, perhatikan variabilitas ini untuk memastikan PLTA dapat beroperasi dengan baik sepanjang tahun. Hal ini memerlukan studi hidrologi untuk memproyeksikan aliran air selama periode waktu yang panjang.
4. Memperhitungkan Faktor Lingkungan
Dampak ekologi seperti migrasi ikan, penurunan kualitas air, dan dampak pada ekosistem di sekitar sungai harus diperhitungkan.
5. Evaluasi Ekonomi
- Biaya Pembangunan: menghitung biaya pembangunan infrastruktur seperti bendungan, terowongan air, dan turbin.
- Biaya Operasi dan Pemeliharaan: Mempertimbangkan biaya pemeliharaan dan perbaikan berkala.
- Pendapatan: menghitung perkiraan pendapatan berdasarkan jumlah listrik yang dihasilkan dan harga jual listrik per kilowatt-jam (kWh).
6. Simulasi dan Optimasi
Setelah semua faktor teknis dan ekonomi diperhitungkan, dapat dilakukan simulasi aliran dan beban untuk mengetahui potensi operasi dan kestabilan pembangkit. Selain itu, optimasi sistem dapat dilakukan untuk memaksimalkan daya keluaran dengan tetap mempertimbangkan efisiensi dan kelestarian lingkungan.
7. Perizinan dan Regulasi