• Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah sumber energi terbarukan yang sangat efisien dengan tingkat efisiensi lebih dari 90%, bebas emisi gas rumah kaca, dan berbiaya rendah.
• Dampak negatif seperti relokasi masyarakat, kerusakan habitat sungai, dan sedimentasi menjadi tantangan utama yang perlu diatasi dalam pengembangan tenaga air.
• Di negara-negara industri, sebagian besar lokasi potensial sudah dimanfaatkan, sementara peluang pengembangan lebih lanjut ada di Asia, Amerika Latin, dan Afrika.

Hai Sobat EBT Heroes! Kali ini, kita akan menjelajahi salah satu teknologi energi terbarukan yang sudah digunakan manusia sejak ribuan tahun lalu: pembangkit listrik tenaga air. Dari menggerakkan kincir air di masa lampau hingga menghasilkan listrik skala besar, tenaga air telah menjadi tulang punggung peradaban manusia. Mari kita lihat bagaimana teknologi ini tidak hanya memberikan energi bersih dan efisien, tetapi juga tantangan yang perlu diatasi untuk masa depan yang lebih berkelanjutan.

Munculnya Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Ketika kita membahas energi terbarukan, salah satu teknologi yang muncul adalah pembangkit listrik tenaga air. Teknologi ini telah digunakan oleh manusia selama ratusan, bahkan ribuan tahun, meskipun baru satu abad terakhir digunakan untuk menghasilkan listrik. Tenaga air telah menjadi bagian penting dalam perjalanan peradaban, tidak hanya sebagai sumber daya alam yang vital, tetapi juga sebagai energi penggerak untuk berbagai aplikasi industri.

Air adalah salah satu sumber daya paling berharga yang dimiliki manusia. Kita mengandalkannya untuk memenuhi kebutuhan dasar seperti minum, irigasi tanaman, hingga menjaga kebersihan diri dan lingkungan. Tidak hanya bagi manusia, air juga merupakan elemen penting bagi seluruh makhluk hidup di bumi. Karena nilainya yang begitu besar, manusia sejak lama membangun infrastruktur besar untuk menyimpan dan mengalirkan air. Salah satu contohnya adalah Ponte Gard, sebuah saluran air batu kapur yang dibangun oleh bangsa Romawi pada abad pertama di selatan Prancis untuk mengalirkan air sejauh 30 mil ke kota Neme.

Selain fungsi vital tersebut, air yang mengalir juga menyimpan energi dalam jumlah besar. Hal ini menjadikannya sumber daya utama bagi berbagai aplikasi industri sejak lama. Sebagai contoh, kincir air pernah digunakan untuk menggerakkan pabrik biji-bijian yang mengubah gandum menjadi tepung. Air dari sungai terdekat menggerakkan kincir ini, yang terhubung melalui roda gigi ke batu gerinda besar. Penggunaan kincir air tidak hanya terbatas pada pabrik biji-bijian tetapi juga meluas ke sektor lain, seperti pabrik tekstil pada masa awal revolusi industri.

Baca Juga

---

• Mendefinisikan Keberlanjutan: Dari Konsep ke Aksi Nyata
• Fashion : Tren Masa Kini, Dampak, dan Solusi Keberlanjutan

---

Namun, baru pada akhir 1800-an air mulai digunakan untuk menghasilkan listrik. Kemajuan ini dimungkinkan berkat penemuan generator yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Dengan kincir air yang sudah ada, langkah selanjutnya adalah menghubungkan roda yang berputar ke generator. Pada tahun 1882, pembangkit listrik tenaga air komersial pertama di Amerika Serikat mulai beroperasi di sepanjang Sungai Fox, Appleton, Wisconsin. Kapasitasnya memang kecil, hanya 12,5 kW, tetapi ini menjadi tonggak awal pemanfaatan tenaga air untuk pembangkitan listrik.

Kemajuan signifikan dalam teknologi ini terjadi lima puluh tahun kemudian, pada tahun 1933, ketika Amerika Serikat memulai pembangunan Bendungan Grand Coulee di Sungai Columbia, dekat Spokane, Washington. Proyek ini adalah bagian dari rencana Presiden Franklin D. Roosevelt untuk memberikan daya, irigasi, dan lapangan kerja bagi kawasan Pasifik Barat Laut. Setelah selesai pada tahun 1942, pembangkit ini menjadi yang terbesar di Amerika Serikat dengan kapasitas 6,8 GW, setara dengan tujuh pembangkit listrik tenaga batu bara atau nuklir besar. Hingga kini, Bendungan Grand Coulee tetap menjadi simbol keberhasilan tenaga air sebagai sumber daya energi berskala besar.

Tenaga air termasuk dalam diskusi energi terbarukan karena sifatnya yang bersih dan berkelanjutan. Selama kita memiliki aliran air, kita dapat menghasilkan listrik tanpa menghasilkan emisi. Dengan asumsi sungai-sungai kita tetap ada dalam jangka panjang, pembangkit listrik tenaga air dapat menyediakan pasokan energi bersih yang nyaris tak terbatas. Oleh karena itu, tenaga air layak dianggap sebagai salah satu teknologi utama dalam upaya global menuju transisi energi terbarukan.

Bagaimana Tenaga Air Menghasilkan Listrik?

Untuk memahami bagaimana tenaga air menghasilkan listrik, kita perlu melihat mekanisme yang digunakan oleh pembangkit listrik tenaga air. Sistem ini sering kali dimulai dengan sebuah bendungan besar yang dibangun di atas sungai. Bendungan ini menciptakan waduk besar di sisi hulu sungai, memungkinkan air untuk ditampung dalam jumlah besar.

Di dalam bendungan terdapat serangkaian lorong dengan gerbang yang berfungsi mengontrol aliran air. Ketika gerbang dibuka, air dari waduk mengalir melalui lorong-lorong tersebut dengan tekanan yang sangat tinggi. Air ini kemudian diarahkan untuk melewati turbin, menyebabkan turbin berputar.

Turbin yang berputar menggerakkan generator yang berada di dalam pembangkit. Generator inilah yang mengubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan kemudian ditransmisikan melalui jaringan distribusi ke rumah-rumah dan bisnis, memenuhi kebutuhan energi masyarakat.

Proses ini pada dasarnya sama seperti yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga batu bara, gas alam, atau nuklir. Intinya adalah membuat turbin berputar untuk menghasilkan listrik melalui generator. Perbedaannya, pembangkit listrik tenaga air tidak membutuhkan bahan bakar fosil untuk memanaskan air menjadi uap. Sebaliknya, sistem ini memanfaatkan energi kinetik dari air yang mengalir menuruni bukit untuk melakukan semua pekerjaan.

Selain teknologi bendungan, ada juga teknologi lain seperti hidro pompa, yang berfungsi lebih sebagai sistem penyimpanan energi. Teknologi ini akan dibahas lebih lanjut dalam pelajaran mendatang. Untuk saat ini, pemanfaatan energi air yang sederhana dan efisien ini menjadi salah satu contoh terbaik dari penggunaan sumber daya terbarukan dalam pembangkitan listrik.

Seberapa Penting Tenaga Air dalam Memenuhi Kebutuhan Energi Global?

Pembangkit listrik tenaga air telah menjadi bagian integral dari sistem energi global selama hampir 150 tahun. Namun, seberapa signifikan kontribusinya terhadap kebutuhan listrik kita saat ini?

Menurut data terbaru dari Administrasi Informasi Energi AS (EIA), kontribusi tenaga air terhadap total produksi energi bervariasi di berbagai negara, termasuk Amerika Serikat, Kanada, dan China, selama periode 1980 hingga 2021.

• Amerika Serikat

Dalam kurun waktu tersebut, kapasitas listrik yang dihasilkan dari tenaga air di AS menunjukkan tren yang relatif stabil. Grafik yang merepresentasikan data ini menunjukkan fluktuasi kecil, tetapi tidak ada peningkatan signifikan sejak 1980. Pada masa lalu, tenaga air pernah menjadi sumber utama, menyumbang sekitar 40% dari total produksi energi AS pada tahun 1940. Namun, saat ini, kontribusinya telah menurun menjadi hanya 6%. Selain itu, AS tidak menambah banyak kapasitas baru untuk pembangkit listrik tenaga air dalam beberapa dekade terakhir.

• Kanada

Sebaliknya, Kanada menunjukkan tren yang berbeda. Negara ini terus menambah kapasitas pembangkit listrik tenaga air secara konsisten selama 40 tahun terakhir. Kanada memproduksi sedikit lebih banyak listrik dari tenaga air dibandingkan AS, tetapi yang lebih penting, tenaga air menyumbang sekitar 60% dari total produksi energi negara tersebut. Hal ini dimungkinkan karena Kanada memiliki populasi yang jauh lebih kecil, sekitar sepersepuluh dari populasi AS, sehingga kebutuhan listriknya lebih rendah. Selain itu, Kanada memiliki banyak lokasi strategis yang ideal untuk pembangkit listrik tenaga air skala besar, yang telah dimanfaatkan secara optimal.

• China

China menunjukkan perkembangan yang luar biasa dalam hal pembangkit listrik tenaga air. Pada tahun 1980, kapasitasnya relatif rendah. Namun, sejak tahun 2000, ketika ekonomi China mulai berkembang pesat, kebutuhan listriknya juga meningkat tajam. Hal ini mendorong pembangunan banyak pembangkit listrik tenaga air, termasuk beberapa yang terbesar di dunia. Akibatnya, tenaga air kini menyumbang sekitar 16% dari kebutuhan listrik China, dengan kapasitas terpasang yang hampir empat kali lipat dari Amerika Serikat.

Dari perbandingan ini, kita dapat melihat bahwa tenaga air memiliki peran yang berbeda-beda di setiap negara, tergantung pada kebutuhan listrik, potensi sumber daya, dan strategi energi nasional. Meskipun kontribusinya di AS menurun, tenaga air tetap menjadi andalan utama di negara-negara seperti Kanada dan China.

Proyek Bendungan Tiga Ngarai

Salah satu proyek tenaga air paling mengesankan di dunia adalah Bendungan Tiga Ngarai di Sungai Yangtze, Cina. Proyek ini memakan waktu hampir 20 tahun untuk diselesaikan dan merupakan pencapaian luar biasa dalam rekayasa modern. Ketika pintu gerbang bendungan ini dibuka, Bendungan Tiga Ngarai menjadi pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia, mampu menghasilkan daya sebesar 22 gigawatt.

Untuk memberikan perspektif, kapasitas ini setara dengan 22 pembangkit listrik tenaga nuklir atau batu bara skala besar. Secara fisik, bendungan ini juga merupakan salah satu yang terbesar, dengan panjang lebih dari satu mil dari ujung ke ujung. Waduk yang dihasilkan oleh bendungan memiliki kedalaman hampir 300 kaki, cukup untuk menenggelamkan lapangan sepak bola Amerika.

Biaya pembangunan Bendungan Tiga Ngarai sangat besar, dengan estimasi berkisar antara 25 miliar hingga 80 miliar dolar AS. Meskipun angka pastinya tidak dapat dipastikan, hasil akhirnya sangat mengesankan. Proyek ini tidak hanya menunjukkan kehebatan teknik Cina, tetapi juga menegaskan posisi negara tersebut sebagai pemimpin dalam teknologi tenaga air.

Namun, seperti semua megaproyek, Bendungan Tiga Ngarai memiliki sisi positif dan negatif. Proyek ini menjadi contoh ideal untuk memahami keuntungan dan kerugian dari pembangkit listrik tenaga air skala besar, serta dampaknya terhadap lingkungan, masyarakat, dan ekonomi.

Keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Air

Pembangkit listrik tenaga air menawarkan berbagai keunggulan yang membuatnya menjadi salah satu sumber energi terbarukan paling menarik di dunia. Salah satu keuntungan utamanya adalah kriteria pembangunan yang cukup sederhana. Selama ada air yang mengalir dan lokasi yang memungkinkan pembangunan bendungan, pembangkit listrik tenaga air dapat dibangun. Dengan demikian, banyak negara memiliki potensi besar untuk memanfaatkan teknologi ini sebagai sumber energi domestik.

Selain itu, pembangkit listrik tenaga air sangat efisien, dengan tingkat efisiensi lebih dari 90%. Angka ini jauh lebih tinggi dibandingkan pembangkit listrik tenaga batu bara atau gas alam, yang biasanya berada di kisaran 30-40%. Tidak adanya kebutuhan untuk panas memungkinkan sebagian besar energi air yang mengalir langsung digunakan untuk memutar turbin. Hal ini menjadikan pembangkit listrik tenaga air sebagai salah satu sumber energi yang berbiaya rendah. Bahan bakar utama, yaitu air yang mengalir, hampir gratis, sehingga memungkinkan biaya produksi listrik jauh lebih murah dibandingkan bahan bakar fosil. Akibatnya, harga listrik yang dibayar konsumen juga menjadi lebih terjangkau.

Keuntungan lain dari pembangkit listrik tenaga air adalah tidak adanya emisi gas rumah kaca atau polutan udara berbahaya, seperti partikulat dan nitrogen oksida. Teknologi ini hanya memanfaatkan aliran air untuk memutar turbin, sehingga menjadi sumber energi yang bersih dan nol karbon. Selain itu, bendungan yang dibangun untuk pembangkit listrik tenaga air sering kali menciptakan waduk air tawar yang besar. Waduk ini tidak hanya mendukung kebutuhan air, tetapi juga dapat dimanfaatkan sebagai lokasi wisata, seperti Danau Powell di Amerika Serikat, yang menjadi destinasi populer.

Tenaga air juga memanfaatkan proses alami yang sering disebut sebagai energi matahari tidak langsung. Matahari memanaskan air di sungai, danau, dan lautan, menyebabkan penguapan. Ketika udara yang jenuh air mendingin, hujan turun dan mengisi kembali sungai, menciptakan aliran air yang berkelanjutan. Selama siklus ini berlangsung, pembangkit listrik tenaga air tetap menjadi sumber energi terbarukan yang dapat diandalkan. Dengan keunggulan-keunggulan tersebut, tenaga air menjadi pilihan yang efisien, ramah lingkungan, dan mendukung keberlanjutan ekonomi serta ekosistem lokal.

Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Air

Meskipun pembangkit listrik tenaga air menawarkan banyak keuntungan, ada beberapa alasan mengapa pengembangan teknologi ini tidak lagi berkembang pesat di banyak negara maju. Di Amerika Serikat, Uni Eropa, Australia, dan Jepang, sebagian besar lokasi dengan potensi terbaik untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga air skala besar telah dimanfaatkan. Akibatnya, hanya sedikit lokasi baru yang tersisa. Namun, situasi berbeda di Asia dan negara berkembang, di mana negara seperti Tiongkok terus membangun kapasitas pembangkit tenaga air dengan kecepatan yang mengesankan. Negara lain seperti Turki dan India juga memiliki beberapa proyek aktif dalam pengembangan.

Salah satu kelemahan utama dari pembangkit listrik tenaga air adalah dampak sosial dan ekologisnya. Pembangunan bendungan besar biasanya membutuhkan pembuatan waduk yang dapat menenggelamkan rumah, komunitas, dan lahan pertanian. Dalam kasus Bendungan Tiga Ngarai di Tiongkok, lebih dari satu juta orang harus direlokasi, mengorbankan kehidupan mereka demi proyek energi besar ini. Selain itu, ekosistem sungai sering kali terganggu secara signifikan. Misalnya, populasi salmon di Pacific Northwest Amerika Serikat telah mengalami penurunan drastis dari sekitar 16 juta ikan sebelum pembangunan bendungan menjadi hanya 300.000 saat ini. Penurunan ini tidak hanya berdampak pada ekosistem tetapi juga pada ekonomi lokal yang bergantung pada perikanan.

Dampak lain dari pembangunan bendungan adalah perubahan habitat yang memengaruhi berbagai spesies satwa liar, mulai dari ikan hingga burung, serta hewan seperti berang-berang yang sebelumnya hidup di sungai yang mengalir. Sungai yang berubah menjadi waduk juga memengaruhi tanaman dan organisme lain yang tumbuh subur di habitat sungai alami. Selain itu, sedimentasi menjadi masalah utama. Partikel tanah, pasir, dan batu yang terbawa oleh air sungai akan mengendap di dasar waduk, menciptakan lapisan sedimen tebal yang perlu dikeruk secara berkala. Sedimentasi ini juga dapat menyebabkan konsentrasi bahan kimia berbahaya, yang sebelumnya tersebar di sepanjang aliran sungai, menjadi lebih terkonsentrasi di sekitar bendungan, menimbulkan risiko kesehatan baru.

Baca Juga

---

• Mencapai Masa Depan Berkelanjutan dengan Ekonomi Sirkular
• Tiga Prinsip Ekonomi Sirkular

---

Struktur bendungan yang telah berusia puluhan tahun juga menjadi perhatian besar. Banyak bendungan besar, seperti Bendungan Grand Coulee di Washington yang selesai dibangun pada awal 1940-an, membutuhkan pemeliharaan berkala untuk memastikan integritas strukturalnya. Mengingat volume air yang besar yang ditahan bendungan ini, setiap kegagalan struktural dapat berakibat pada bencana besar bagi masyarakat di hilir. Biaya pemeliharaan yang tinggi sering kali menjadi beban tambahan bagi proyek pembangkit listrik tenaga air.

Akibat dari dampak ekologis, sosial, dan ekonomi ini, banyak negara maju seperti Amerika Serikat lebih banyak menonaktifkan proyek pembangkit listrik tenaga air lama daripada membangun yang baru. Hal ini menyebabkan kapasitas pembangkit listrik tenaga air tetap stabil selama beberapa dekade terakhir dan bahkan cenderung menurun di beberapa wilayah. Oleh karena itu, meskipun tenaga air tetap menjadi bagian penting dari strategi energi terbarukan, potensi pertumbuhannya di masa depan tampaknya akan terbatas, terutama di negara-negara yang sudah mengembangkan sebagian besar potensi lokasi pembangkit tenaga air mereka.

Tenaga air telah menjadi sumber energi yang andal dan berkelanjutan selama lebih dari satu setengah abad. Dengan efisiensi tinggi, biaya yang relatif rendah, dan tanpa emisi gas rumah kaca, teknologi ini menjadi pilar penting dalam upaya global untuk mengurangi dampak lingkungan dari produksi energi. Selama siklus alami air terus berlangsung, tenaga air akan tetap menjadi sumber daya yang dapat diperbarui.

Namun, manfaat tersebut tidak terlepas dari tantangan signifikan, termasuk dampak ekologis dan sosial yang dihasilkan dari pembangunan bendungan besar. Relokasi masyarakat, kerusakan habitat alami, serta masalah sedimentasi menunjukkan bahwa pengembangan tenaga air perlu dilakukan dengan sangat hati-hati dan bijak. Di negara-negara industri, potensi untuk membangun pembangkit listrik tenaga air baru semakin terbatas karena lokasi yang optimal telah dimanfaatkan. Sebaliknya, negara-negara di Asia, Amerika Latin, dan Afrika masih memiliki ruang untuk pengembangan lebih lanjut.

Sebagai sumber energi terbarukan, tenaga air memainkan peran penting dalam mengurangi emisi karbon global. Namun, keterbatasan lokasi dan tantangan yang ada menegaskan bahwa teknologi ini tidak bisa menjadi satu-satunya solusi. Untuk mencapai target emisi nol bersih, kita memerlukan kombinasi teknologi energi terbarukan lainnya yang dapat melengkapi potensi tenaga air di masa depan.

#ZonaEBT #Sebarterbarukan #EBTHeroes

Editor: Adhira Kurnia Adhwa

Referensi:

[1] Powering Our Future

[2] Three Gorges Dam