9 Bab II Tinjauan Pustaka Tinjauan pustaka dalam penelitian ini bertujuan untuk memberikan landasan teoritis dan empiris terkait forecasting inflow untuk optimalisasi pola pemeliharaan dan operasi di Pembangkit Listrik Tenaga Air. Pada bab ini, akan dibahas mengenai energi terbarukan dan Pembangkit Listrik Tenaga Air, serta beberapa metode yang telah digunakan dalam forecasting inflow. II.1 Energi Terbarukan dan Pembangkit Listrik Tenaga Air Energi memiliki peran yang sangat vital dalam mendukung kehidupan modern kita dan turut berkontribusi dalam mendorong kemajuan ekonomi serta meningkatkan kualitas hidup secara keseluruhan (Bull, 2001). Energi sangat diandalkan untuk mendukung segala aspek kehidupan sehari-hari, mulai dari penyediaan energi untuk rumah tangga, bisnis, transportasi, hingga kebutuhan industri yang kompleks. Salah satu kategori yang semakin menjadi fokus adalah energi terbarukan, yang memiliki karakteristik unik karena sumber-sumbernya selalu diperbarui secara alami oleh alam. Sumber energi terbarukan ini meliputi energi surya, energi air, energi panas bumi, energi pasang surut, dan energi gelombang laut, yang semuanya berasal dari sumber daya bumi yang melimpah (Ellabban dkk., 2014). Dengan semakin berkembangnya teknologi dan kesadaran akan keberlanjutan lingkungan, energi terbarukan menjadi salah satu solusi utama untuk memenuhi kebutuhan energi global secara berkelanjutan. Selain itu, penggunaan energi terbarukan juga berperan dalam mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan mengurangi emisi gas rumah kaca, sehingga mendukung upaya mitigasi perubahan iklim. Pemerintah dan industri di seluruh dunia terus berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan teknologi energi terbarukan untuk meningkatkan efisiensi dan menurunkan biaya produksinya. Dengan demikian, integrasi energi terbarukan ke dalam sistem energi global tidak hanya berkontribusi pada keberlanjutan lingkungan, tetapi juga mendorong inovasi dan penciptaan lapangan kerja baru di sektor energi hijau. 10 Energi terbarukan sering disebut sebagai energi bersih atau hijau karena proses penggunaannya menghasilkan emisi gas rumah kaca dan polusi udara yang sangat minimal atau bahkan tidak ada sama sekali. Peranannya yang sangat penting dalam transisi menuju ekonomi bebas emisi terletak pada kemampuannya untuk mengurangi jejak karbon, memperbaiki kualitas udara, mendukung pembangunan yang berkelanjutan, serta mendorong inovasi teknologi. Dengan demikian, energi terbarukan menjadi pondasi utama untuk mewujudkan masa depan yang lebih hijau dan berkelanjutan. Pembangkit listrik tenaga air adalah sumber energi terbarukan yang memanfaatkan aliran atau energi air yang bergerak dari ketinggian yang lebih tinggi ke ketinggian yang lebih rendah. Pembangkit listrik tenaga air adalah teknologi yang telah teruji, dapat diprediksi, dan memiliki harga produksi yang sangat kompetitif. Efisiensi konversi energi dari pembangkit listrik tenaga air mencapai sekitar 90%, yang merupakan efisiensi tertinggi dibandingkan dengan sumber energi lainnya (Killingtveit, 2020). Selain itu, pembangkit listrik tenaga air memberikan stabilitas dan keandalan yang tinggi dalam jaringan energi, karena dapat diatur untuk memenuhi fluktuasi permintaan energi secara real-time. Keandalan dan efisiensinya menjadikan pembangkit listrik tenaga air sebagai solusi menjanjikan untuk masa depan yang berkelanjutan, terutama dalam mendukung transisi global menuju penggunaan energi terbarukan yang lebih besar dan pengurangan emisi karbon (YoosefDoost dan Lubitz, 2020). Ada tiga jenis utama pembangkit listrik tenaga air, yaitu penyimpanan tenaga air, pembangkit listrik tenaga air aliran sungai, dan penyimpanan tenaga air dengan pompa. Masing-masing jenis memiliki karakteristik dan mekanisme operasional yang berbeda, namun sering kali terdapat tumpang tindih dalam aplikasi dan fungsinya. Misalnya, pembangkit listrik tenaga air aliran sungai dapat memiliki kapasitas penyimpanan air untuk mengatur aliran dan produksi listrik yang lebih stabil. Di sisi lain, pembangkit listrik tenaga air tipe penyimpanan biasanya melibatkan penggunaan pompa untuk mengalirkan air ke waduk yang dapat digunakan kembali, baik dari sumber alami maupun dari aliran sungai. Pendekatan 11 kombinasi ini memungkinkan fleksibilitas yang lebih besar dalam manajemen sumber daya air dan produksi energi. Menurut International Hydropower Association (IHA, 2022), integrasi dari berbagai jenis teknologi ini mendukung efisiensi dan keandalan sistem pembangkit listrik tenaga air secara keseluruhan. Jenis pembangkit listrik tenaga air yang paling umum adalah penyimpanan tenaga air. Untuk membangun pembangkit ini, diperlukan bendungan di sungai atau sumber air lainnya untuk menyimpan air di waduk. Air di waduk memiliki energi potensial, yang merupakan sumber energi utama untuk semua proses yang akan terjadi. Kemudian air dari bendungan masuk melalui intake ke pipa pesat atau stokker, dan terjadi perubahan energi dari energi potensial menjadi energi kinetik. Selanjutnya, air melalui katup masuk dan langsung memutar turbin. Transisi ini membuat konversi energi kinetik menjadi energi mekanik. Energi mekanik dari turbin kemudian diubah menjadi energi listrik di dalam generator. Arus yang dihasilkan diarahkan ke transformator dan diubah menjadi arus yang lebih kecil dengan tegangan besar. Arus bertegangan tinggi ini kemudian disalurkan melalui jaringan transmisi (Bobat, 2015). Gambar 3 menunjukkan komponen utama pembangkit listrik tenaga air. Gambar 3 Komponen Utama PLTA Secara Umum (IHA, 2022) 12 Jenis pembangkit listrik tenaga air lainnya adalah pembangkit listrik tenaga air aliran sungai. Pembangkit listrik tenaga air aliran sungai adalah jenis pembangkit listrik tenaga air yang hanya mengandalkan aliran alami sungai tanpa menggunakan bendungan besar atau waduk. Secara umum, jenis ini hanya mengalihkan air sungai untuk digunakan dalam pembangkit listrik. Sistem aliran sungai menghasilkan pasokan listrik yang terus-menerus dan biasanya digunakan sebagai pembangkit listrik . Tujuan utama dari pembangkit listrik tenaga air aliran sungai adalah untuk menghasilkan listrik terbarukan yang tidak hanya bersaing dalam biaya tetapi juga melakukannya sambil meminimalkan dampak negatif pada ekosistem sungai alami. Pendekatan ini terhadap pembangkit listrik tenaga air didasarkan pada komitmen terhadap keberlanjutan dan tanggung jawab lingkungan (Sasthav dan Oladosu Gbadebo, 2022). Jenis berikutnya adalah pembangkit listrik tenaga air dengan penyimpanan pompa. Prinsip kerja dari pembangkit listrik tenaga air dengan penyimpanan pompa adalah menghasilkan listrik dengan mengandalkan gaya gravitasi untuk mengalirkan air dari waduk atas. Air di waduk atas berasal dari transfer air dari sumber air dengan elevasi lebih rendah ke waduk atas menggunakan pompa. Air dipompa ke waduk atas pada jam-jam dengan permintaan listrik yang relatif rendah, dan ketika permintaan listrik tinggi, air akan mengalir untuk menggerakkan turbin di rumah pembangkit (Zhao dkk., 2022). Apa yang membuat pembangkit listrik tenaga air sangat menarik adalah statusnya sebagai kontributor terbesar untuk produksi energi terbarukan global. Pada tahun 2020, total kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga air mencapai 1.330 GW yang mengesankan, menyumbang 15,6% dari pembangkitan listrik dunia dan berkontribusi sekitar 60% dari semua pembangkitan energi terbarukan di seluruh dunia (Almulla dkk., 2023). Angka ini menunjukkan betapa signifikan peran pembangkit listrik tenaga air dalam memenuhi kebutuhan energi global. Selain memberikan kontribusi besar terhadap produksi energi terbarukan, pembangkit listrik tenaga air juga menawarkan keandalan yang tinggi dan fleksibilitas dalam 13 penyesuaian output energi sesuai dengan permintaan. Pembangkit ini juga mendukung stabilitas jaringan listrik dan memiliki umur operasional yang panjang dengan biaya operasional yang relatif rendah. Investasi dalam teknologi dan infrastruktur pembangkit listrik tenaga air terus meningkat, didorong oleh kebutuhan untuk mengurangi emisi karbon dan ketergantungan pada bahan bakar fosil.