Selayang Pandang Mikrohidro

Generator Listrik Untuk Sistem PLTB/Mikrohidro

(Zainal Abidin)

Akhir-akhir ini di Indonesia, lagi booming tentang pembangunan pembangkit listrik energi terbarukan untuk memenuhi ketersediaan listrik di daerah yang belum terkoneksi dengan jala-jala listrik. Pemanfaatkan potensi energi terbarukan, seperti angin dan air yang dimiliki suatu daerah menjadi salah satu pilihan yang paling sering di aplikasikan.

Permasalahan pertama yang timbul dari pembangunan pembangkit listrik ini adalah penentuan generator yang akan digunakan. Generator serempak (synchronous generator), generator tak-serempak(asynchronous generator), rotor sangkar maupun rotor belitan ataupun generator magnet permanen yang juga sedang berkembang sebagai solusi untuk pembangkitan listrik pada putaran turbin yang rendah tanpa harus menggunakan gear box.

Penggunaan generator serempak memudahkan kita untuk mengatur tegangan dan frekuensi keluaran generator dengan cara mengatur2 arus medan dari generator. Sayangnya penggunaan generator serempak jarang di-aplikasikan karena biayanya yang mahal, membutuhkan arus penguat dan membutuhkan sistem kontrol yang rumit.

Generator tak-serempak sering digunakan untuk sistem turbin angin dan sistem mikrohidro, baik untuk sistem fixed-speed maupun sistem variable speed.

Keuntungan dari sistem fixed-speed menggunakan generator tak-serempak adalah murah, sistemnya sederhana dan kokoh (robast). Sistem ini beroperasi pada kecepatan yang konstan, sehingga turbin hanya memperoleh daya maksimum pada satu nilai kecepatan angin. Sistem ini cocok untuk diterapkan pada mikrohidro yang kecepatan aliran airnya bisa diatur secara mekanik. Kelemahan dari sistem ini adalah generator memerlukan daya reaktif untuk bisa menghasilkan listrik sehingga harus dipasang kapasitor bank atau dihubungkan dengan grid. Sistem ini rentan terhadap pulsating power menuju grid dan rentan terhadap perubahan mekanis secara tiba-tiba.
§

Ada beberapa macam sistem varibel speed yang umum digunakan.

sistem-fixed-speed

sistem-variable-speed

sistem-variable-speed-ii


sistem-variable-speed-iii

sistem-variable-speed-iv

direct-drive-generator-permanen-magnet



Pada sistem variable speed pertama, menggunakan generator induksi rotor belitan. Karakteristik kerja generator induksi diatur dengan mengubah-ubah nilai resistansi rotor, sehingga torsi maksimum selalu didapatkan pada kecepatan putar turbin berapa pun. Sistem ini lebih aman terhadap perubahan beban mekanis secara tiba-tiba, terjadi reduksi pulsating power menuju grid dan memungkinkan memperoleh daya maksimum pada beberapa kecepatan angin yang berbeda. Sayangnya jangkauan kecepatan yang bisa dikendalikan masih terbatas.

Pada sistem variable speed yang kedua menggunakan rangkaian elektronika daya untuk mengatur nilai resistansi rotor. Sistem ini memungkinkan memperbaiki jangkauan kecepatan yang bisa dikendalikan sistem pertama.

Rangkaian elektronika daya yang digunakan adalah penyearah (rectifier) dan konverter dc-ac (inverter). Dengan rangkaian ini memungkinkan untuk mengatur daya reaktif yang diperlukan generator agar menghasilkan torka maksimum pada kecepatan angin yang berubah-ubah.