Energi hidroelektrik dibuat dengan menggerakkan air. Hydro berasal dari kata Yunani untuk air. Energi hidroelektrik telah digunakan selama ribuan tahun. Bangsa Romawi Kuno membangun turbin, yang roda-rodanya diputar oleh air yang mengalir. Turbin Romawi tidak digunakan untuk listrik, tetapi untuk menggiling biji-bijian untuk membuat tepung dan roti.Pabrik air menyediakan sumber energi hidroelektrik lain. Pabrik air, yang umum sampai Revolusi Industri, adalah roda besar yang biasanya terletak di tepi sungai dengan aliran sedang. Pabrik air menghasilkan energi yang menggerakkan beragam aktivitas seperti menggiling biji-bijian, memotong kayu, atau membuat api panas untuk membuat baja.
Pembangkit listrik tenaga air AS pertama dibangun di Sungai Fox pada tahun 1882 di Appleton, Wisconsin. Pabrik ini memberdayakan dua pabrik kertas dan satu rumah.
Memanfaatkan Hidroelektrik
Untuk memanfaatkan energi dari air yang mengalir, air harus dikendalikan. Waduk besar dibuat, biasanya dengan membendung sungai untuk membuat danau atau waduk buatan. Air disalurkan melalui terowongan di bendungan.Energi air yang mengalir melalui terowongan bendungan menyebabkan turbin berputar. Turbin membuat generator bergerak. Generator adalah mesin yang menghasilkan listrik.Insinyur mengontrol jumlah air yang mengalir melalui bendungan. Proses yang digunakan untuk mengontrol aliran air ini disebut sistem intake. Ketika banyak energi dibutuhkan, sebagian besar terowongan ke turbin terbuka, dan jutaan galon air mengalir melaluinya. Ketika lebih sedikit energi yang dibutuhkan, para insinyur memperlambat sistem intake dengan menutup beberapa terowongan.
Saat banjir, sistem intake dibantu oleh spillway. Spillway adalah struktur yang memungkinkan air mengalir langsung ke sungai atau badan air lain di bawah bendungan, melewati semua terowongan, turbin, dan generator. Saluran pelimpah mencegah bendungan dan masyarakat dari kerusakan. Spillways, yang terlihat seperti landai panjang, sering kali kosong dan kering.
Dari Arus Air ke Arus Listrik
Sungai-sungai besar dan berarus deras menghasilkan tenaga air paling banyak. Sungai Columbia, yang merupakan bagian dari perbatasan antara negara bagian AS di Washington dan Oregon, adalah sungai besar yang menghasilkan energi hidroelektrik dalam jumlah besar.Bendungan Bonneville, salah satu dari banyak bendungan di Sungai Columbia, memiliki 20 turbin dan menghasilkan lebih dari satu juta watt daya setiap tahun. Itu cukup energi untuk memberi daya pada ratusan ribu rumah dan bisnis.Pembangkit listrik tenaga air di dekat air terjun juga dapat menghasilkan energi dalam jumlah besar. Air yang jatuh di atas garis musim gugur penuh dengan energi. Contoh terkenal dari hal ini adalah pembangkit listrik tenaga air di Air Terjun Niagara, yang membentang di perbatasan antara Amerika Serikat dan Kanada.Energi hidroelektrik yang dihasilkan oleh Air Terjun Niagara terbagi antara negara bagian New York di AS dan provinsi Ontario di Kanada. Insinyur di Air Terjun Niagara tidak dapat mematikan air terjun, tetapi mereka sangat membatasi asupan dan mengontrol jumlah air yang mengalir di atas air terjun.
Pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia adalah Bendungan Tiga Ngarai yang sangat besar, yang membentang di Sungai Yangtze di Cina. Tingginya 185 meter (607 kaki) dan tebal 115 meter (377 kaki) di dasarnya. Ini memiliki 26 turbin dan akan mampu menghasilkan daya lebih dari satu miliar watt. Bendungan Tiga Ngarai sedang beroperasi, tetapi para insinyur masih mengerjakan sistem tersebut. Mereka menambahkan lebih banyak turbin dan generator ke proyek tersebut.
Energi Hidroelektrik dan Lingkungan
Tenaga air bergantung pada air, yang merupakan sumber energi bersih dan terbarukan. Sumber energi terbarukan adalah salah satu yang tidak akan habis. Energi terbarukan berasal dari sumber alam, seperti angin, sinar matahari, hujan, pasang surut, dan energi panas bumi (panas yang dihasilkan di dalam bumi). Sumber energi tak terbarukan meliputi batu bara, minyak, dan gas alam.Air dapat diperbarui karena siklus air terus mendaur ulang dirinya sendiri. Air menguap, membentuk awan, dan kemudian menghujani bumi, memulai siklus lagi.
Waduk yang dibuat oleh bendungan dapat menyediakan ruang rekreasi yang besar dan aman bagi masyarakat. Pelaut dan pemain ski air dapat menikmati danau. Banyak waduk juga diisi dengan ikan. Area di sekitar waduk sering kali merupakan ruang alami yang dilindungi, memungkinkan berkemah dan pendaki untuk menikmati lingkungan alam.
Menggunakan air sebagai sumber energi umumnya merupakan pilihan lingkungan yang aman. Ini tidak sempurna. Pembangkit listrik tenaga air membutuhkan bendungan dan waduk. Struktur buatan manusia ini mungkin menjadi penghalang bagi ikan yang mencoba berenang ke hulu. Beberapa bendungan, termasuk Bendungan Bonneville, telah memasang tangga ikan untuk membantu ikan bermigrasi. Tangga ikan adalah rangkaian anak tangga lebar yang dibangun di sisi sungai dan bendungan. Tangga tersebut memungkinkan ikan berenang perlahan ke hulu alih-alih terhalang sepenuhnya oleh bendungan.Bendungan membanjiri tepi sungai, menghancurkan habitat lahan basah bagi ribuan organisme. Burung air seperti burung bangau dan bebek sering kali berisiko, serta tanaman yang bergantung pada habitat rawa di tepi sungai.
Mengoperasikan pembangkit listrik juga dapat meningkatkan suhu air di waduk. Tumbuhan dan hewan di dekat bendungan harus menyesuaikan diri dengan perubahan ini atau bermigrasi ke tempat lain.Bendungan OShaughnessy di Sungai Tuolumne di negara bagian California AS adalah salah satu proyek energi hidroelektrik pertama yang menuai kritik luas atas dampaknya terhadap lingkungan. Bendungan, yang dibangun pada tahun 1913, membanjiri wilayah bernama Lembah Hetch Hetchy, bagian dari Taman Nasional Yosemite. (Danau yang diciptakan oleh Bendungan OShaughnessy disebut Waduk Hetch Hetchy.) Koalisi lingkungan menentang bendungan tersebut, dengan alasan kerusakan lingkungan dan habitat yang disediakannya. Namun, pembangkit listrik tersebut menyediakan energi hidroelektrik yang terjangkau ke kawasan perkotaan yang berkembang pesat di sekitar San Francisco.Waduk Hetch Hetchy masih menjadi proyek kontroversial. Banyak orang percaya Bendungan OShaughnessy harus dihancurkan dan lembah tersebut dikembalikan ke habitat aslinya. Yang lain berpendapat bahwa menghancurkan sumber energi untuk wilayah perkotaan besar seperti itu akan menurunkan kualitas hidup penduduk Bay Area.
Ada batasan jumlah energi hidroelektrik yang dapat disediakan bendungan. Faktor yang paling membatasi adalah lanau yang menumpuk di dasar waduk. Lumpur ini dibawa oleh sungai yang mengalir, tetapi dicegah untuk mencapai tujuan normalnya di delta atau muara sungai oleh bendungan. Ratusan meter endapan lumpur menumpuk di dasar waduk, mengurangi jumlah air di fasilitas tersebut. Lebih sedikit air berarti lebih sedikit energi yang kuat untuk mengalir melalui turbin sistem. Sebagian besar bendungan harus mengeluarkan banyak uang untuk menghindari penumpukan lumpur, suatu proses yang disebut pendangkalan. Beberapa pembangkit listrik hanya dapat menyediakan listrik selama 20 atau 30 tahun karena pengendapan.
Energi Hidroelektrik dan Manusia
Miliaran orang bergantung pada pembangkit listrik tenaga air setiap hari. Ini memberdayakan rumah, kantor, pabrik, rumah sakit, dan sekolah. Energi hidroelektrik biasanya merupakan salah satu metode pertama yang digunakan negara berkembang untuk membawa listrik yang terjangkau ke daerah pedesaan.Hidroelektrik membantu meningkatkan kebersihan, pendidikan, dan kesempatan kerja yang tersedia bagi masyarakat. Cina dan India, misalnya, telah membangun lusinan bendungan selama dekade terakhir, seiring perkembangan mereka yang berkembang pesat.Amerika Serikat bergantung pada energi hidroelektrik untuk mengalirkan listrik ke banyak daerah pedesaan atau miskin. Sebagian besar konstruksi ini berlangsung selama tahun 1930-an. Bendungan adalah bagian besar dari New Deal, serangkaian program pemerintah yang membuat orang bekerja dan menyalurkan listrik ke jutaan orang Amerika selama Depresi Hebat.
Bendungan Bonneville di Sungai Columbia, Bendungan Shasta di Sungai Sacramento, dan Bendungan Hoover di Sungai Colorado adalah beberapa bendungan yang dibangun sebagai bagian dari New Deal.Proyek pembangkit listrik tenaga air yang paling terkenal dari New Deal mungkin adalah Tennessee Valley Authority (TVA). TVA membangun serangkaian bendungan di sepanjang Sungai Tennessee dan anak-anak sungainya. Saat ini, TVA adalah perusahaan listrik publik terbesar di A.S., menyediakan listrik yang terjangkau bagi penduduk di negara bagian Alabama, Georgia, Kentucky, Mississippi, North Carolina, Tennessee, dan Virginia.Namun, pembangkit listrik tenaga air sering kali mengorbankan manusia. Bendungan besar yang dibutuhkan untuk proyek energi hidroelektrik membuat waduk yang membanjiri seluruh lembah. Rumah, komunitas, dan kota dapat dipindahkan saat pembangunan bendungan dimulai.
Mesir memulai pembangunan kompleks Bendungan Aswan di Sungai Nil pada tahun 1960. Para insinyur menyadari bahwa kuil kuno Abu Simbel akan dibanjiri oleh waduk, yang disebut Danau Nasser. Monumen ini dibangun langsung ke tebing setinggi beberapa lantai. Kuil Abu Simbel adalah bagian dari warisan budaya Mesir dan tujuan wisata utama. Daripada membanjiri monumen, pemerintah Mesir memindahkan seluruh lereng gunung ke bukit buatan di dekatnya. Hari ini, Abu Simbel duduk di atas Bendungan Aswan.
Proyek Bendungan Tiga Ngarai China yang sangat besar akan menghadirkan listrik yang aman dan terjangkau bagi jutaan orang. Ini akan memungkinkan rumah sakit, sekolah, dan pabrik untuk bekerja lebih lama, jam kerja yang lebih andal. Ini juga akan memungkinkan masyarakat untuk mempertahankan gaya hidup sehat dengan menyediakan air bersih. Pembangunan bendungan juga secara langsung menguntungkan para pekerja. Lebih dari seperempat juta orang telah mendapatkan pekerjaan dengan proyek tersebut.
Namun, proyek tersebut telah memaksa lebih dari satu juta orang untuk pindah. Gaya hidup terganggu. Banyak keluarga dipindahkan dari kota pedesaan di tepi Sungai Yangtze ke Chongqing, daerah perkotaan besar dengan 31 juta penduduk. Orang lain dipindahkan seluruhnya dari provinsi itu.