an Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Pinembani Donggala

PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI

TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuh syarat menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako

Disusun Oleh: RAMLI KADIR F 111 05 090

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TADULAKO PALU 2010 i

LEMBAR PENGESAHAN

Berdasarkan persetujuan dari Majelis Penguji Skripsi, Dosen Pembimbing dan Ketua Program Studi S1 Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako, maka judul skripsi : “PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI”

Disusun Oleh :

RAMLI KADIR STB : F 111 05 090

Disahkan Oleh :

Dekan Fakultas Teknik,

Ketua Jurusan Teknik Sipil,

Ir. H. A. Hasanuddin Azikin, M.Si NIP. 19560911 198601 1 001

Nur Hidayat, ST. MT NIP. 19680618 199903 1 002

ii

LEMBAR PERSETUJUAN Pada hari Rabu tanggal Dua Puluh Tujuh Oktober 2010, Panitia Ujian Tugas Akhir Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako Berdasarkan SK Dekan Fakultas Teknik. No. 1497/H28.1.31/PP/2010 tanggal Tiga Puluh Oktober 2010, menyatakan menerima/menyetujui Tugas Akhir yang telah dipertanggungjawabkan dihadapan Panitia Ujian Tugas Akhir oleh : Nama : Ramli Kadir No. Stambuk : F 111 05 090 Judul : “Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamataan Pinembani” Majelis Penguji : No.

Nama / NIP

Jabatan

1.

Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin, M.Si NIP. 19560911 198601 1 001

2.

DR. Andi Rusdin, ST. MT. M.Sc NIP. 19661216 19993 1 002

Sekretaris

3.

DR. Sance Lipu, ST. M.Eng NIP. 19690926 199702 1 001

Anggota

4.

Yassir Arafat, ST. MT NIP. 19701231 200003 1 002

Anggota

5.

Ir. Arody Tanga, MT NIP. 19660811 199403 1 003

Anggota

Tanda tangan

Ketua

Dosen Pembimbing : No. 1. 2.

Nama / NIP Alifi Yunar, ST, MT NIP. 19661216 19993 1 002 Totok Haricahyono, ST, MT NIP. 19720303 200003 1 002

Jabatan

Tanda tangan

Pembimbing I Pembimbing II

Palu, November 2010 Ketua Program Studi S1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako

Kusnindar A Chauf, ST, MT Nip. 19740120 200003 1 003 iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, Segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehinggga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Stara Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: “PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI” Beban sebagai mahasiswa untuk menuntun ilmu sebanyak-banyaknya tidak hanya di bangku kuliah tapi juga di luar lingkungan kampus merupakan tanggung jawab edukasi yang harus dimanfaatkan sebaik-baiknya. Untuk itu penulis sadar lamanya waktu studi yang di butuhkan untuk menempuh jenjang S1 ini bukan merupakan pencapaian yang sempurna, tapi ini adalah yang terbaik yang bisa penulis capai. Jenjang pendidikan yang sekarang di tempuh sungguh merupakan jembatan untuk menggapai cita-cita. Untuk itu terima kasih yang tak terhingga kepada ayahandaku tercinta Abdul Kadir dan ibundaku Milla, atas segala

doa,

nasehat,

kasih

sayang,

bimbingan,

dorongan,

pengertian,

kesabarannya, dan kerja kerasnya setiap waktu agar putra-putrinya bisa terus sekolah setinggi-tingginya. Saudara-saudaraku ; Rusmin Kadir, Resti Kadir, Ria Kadir, Siti Hardianti Kadir, Amma, Arman, terima kasih atas doanya, pengertiannya, dukungan moril dan materialnya, kalian adalah panutan bagiku. Terima kasih yang tak terhingga kepada Kakek Kasing, BBA, Nenek Hasbiah, iv

Nenek Kariati sebagai orangtua kedua selama penulis menuntut ilmu di Fakultas Teknik Universitas Tadulako yang selalu memberi kasih saying, dukungan doa dan moril serta nasehat-nasehat yang sangat berharga. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan rasa hormat serta terima kasih yang sedalam-dalamnya Kepada Bapak Alifi Yunar, ST.MT selaku pembimbing I dan Bapak Totok Haricahyono, ST.MT selaku pembimbing II yang senantiasa meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan, koreksi, dan arahan selama penyusunan Skripsi ini. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada: 1.

Bapak Drs. Sahabuddin Mustafa, M.Si, Selaku Rektor Universitas Tadulako.

2.

Bapak Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin M.Si selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Tadulako.

3.

Bapak Ir. Burhan Tatong selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Tadulako.

4.

Ibu Ir. Shyama Maricar, M.Si selaku Pembantu Dekan II Fakultas Teknik Universitas Tadulako

5.

Ibu Ir. Pudji Astutiek, M.Si selaku Pembantu Dekan III Fakultas Teknik Universitas Tadulako

6.

Bapak Nurhidayat, ST. MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako.

7.

Bapak Kusnindar Abd. Chauf, ST. MT selaku Ketua Program Studi S1 Fakultas Teknik Universitas Tadulako.

8.

Bapak Ir. Arody Tanga, MT selaku Ketua Konsentrasi Bidang Keairan Fakultas Teknik Universitas Tadulako

9.

Bapak Yassir Arafat, ST.MT dan Bapak Ir. Burhan Tatong sebagai Dosen Wali.

10.

Tim Dosen Penguji, Bapak Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin M.Si, Bapak Ir. Arody Tanga, MT, Bapak Yassir Arafat, ST.MT, Bapak DR. Andi Rusdin, ST.MT.M.Sc, dan Bapak DR. Sance Lipu, ST.M Eng, yang telah memberikan masukan berarti selama ujian. v

11.

Seluruh Dosen Fakultas Teknik Universitas Tadulako.

12.

Seluruh Staf Pegawai Fakultas Teknik Universitas Tadulako

13.

Bapak Kepala Balai Wilayah Sungai Sulawesi III Sulawesi Tengah.

14.

Sahabatku Naftali Pali, Yoel Pasang, Amd, Suardi Sada, Amd, terima kasih doa dan pengertiannya selama ini.

15.

Teristimewa buat Ade Aby dan Ade Anzy, terima kasih doa dan dukungan morilnya selama ini, Tetap sayang sama orang tua na….!!!!

16.

Sahabat - sahabat Smile ’05 : Indrawan, Ikbal, Acal, Zul, Adit, Edi, Febri, Hendra, Amin, Opan, Windra, Amd, Memet, Acang, Imam, Iman, Mukti, Awin, Odet (Alm), Jefri, Rifki, Ucang, Sigit, Ipul, Ijal, Fikal, Adri, Ikhy, Sahab, Wawan, Ready, Josua, Randi terima kasih atas semua bantuanya, suka dukanya, selalu menemani dari awal kuliah hingga sekarang ini, dan makasih untuk kebersamaannya. Smangat...Frenn...!!!!

17.

Sahabat - sahabat seperjuanganku Civil 05; Yuyun, Aci, Intan,ST, Alfi, Mida,ST, Anti, Degus,ST, Dita,ST, Vivi, dan teman-teman yang lain yang tidak sempat di tulis satu persatu…. Thanx tuk semuanya guys….!!

18.

Teman-teman seperjuangan lainnya, senior dan juniorku yang tidak sempat disebut satu persatu. Terima kasih atas kebersamaan yang menyenangkan selama ini. Atas jerih payah, bimbingan, bantuan serta dorongan yang berharga itu,

penulis tidak dapat memberikan balas jasa apapun, kecuali memohon kepada Allah SWT agar melimpahkan rahmat-Nya kepada mereka semua. Penulis menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna, dan segala kritikan serta saran-saran yang menuju ke arah perbaikan tulisan ini sangat diharapkan. Semoga tulisan ini berguna bagi ilmu pengetahuan dan bermanfaat bagi kita semua serta mendapatkan Ridho Allah SWT. Amien…. Palu,

November 2010 Penulis, Ramli Kadir vi

ABSTRACT

RAMLI KADIR, F 111 05 090. Micro Hydro Power Plant Design at Marimpa River at Pinembani Subdistrict (guided by Alifi Yunar and Totok Haricahyono). The research is done due to the lacle of electricity in pinembani area, thus this is the main reasor to explore the potency of Marimpa riveo for the Micro Hydro Power Development. The objective of this study is to calculate the rate of dependable flow, that the electricity could be produced and to design the Micro Hydro Power Scheme. The study begin with the collection of secondary data, such as the data of rain fall, climatic data, catchment area, population, that gained from Balai Wilayah Sungai Sulawesi III and Badan Pusat Statistik Sulawesi Tengah. The Method that apply for evapotranspiration calculation is Penman Modification. Dependable flow analyzed by using F. J. Mock method. The research result shows that the dependable flow according to F.J. Mock method is 0,064 m3/s and the energy produced is 3,696 kW. Key Words : Rate of flow, energy, design.

vii

ABSTRAK

RAMLI KADIR, F 111 05 090. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani (Dibimbing oleh Alifi Yunar dan Totok Haricahyono). Penelitian ini dilatar belakangi oleh kondisi daerah Pinembani yang belum terjangkau jaringan listrik, merupakan alasan mendasar untuk memberdayakan potensi air sungai Marimpa menjadi sumber Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Studi ini bertujuan untuk menghitung debit andalan, daya yang dapat dihasilkan dan membuat desain dasar Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Dalam memulai studi ini dilakukan pengumpulan data sekunder, seperti data curah hujan, data klimatologi, Catchment area, data penduduk, yang diperoleh dari Balai Wilayah Sungai Sulawesi III dan Badan Pusat Statistik Sulawesi Tengah. Metode yang digunakan dalam perhitungan Evapotranspirasi yaitu Metode Penman Modifikasi. Perhitungan Debit Andalan menggunakan Metode F.J.Mock. Hasil penilitian menunjukan bahwa Metode F.J.Mock menghasilkan debit andalan sebesar 0,064 m3/detik dan daya yang dihasilkan sebesar 3,696 kW. Kata Kunci : Debit Andalan, Daya, Desain.

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……………………………………..….….……….… i LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………….. ii LEMBAR PERSETUJUAN ……………………………………………….. iii KATA PENGANTAR …………………………………………………….. iv ABSTRACT ……………………………………………………………… vii ABSTRAK ………………………………………………………………. viii DAFTAR ISI ……………………………………………..….….…….…... ix DAFTAR TABEL ………………………………………..……….…….… xii DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………... xiv DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………… xvi BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……………………………...….……… 1 1.2 Rumusan Masalah ……………………………………. 2 1.3 Maksud dan Tujuan ………………………...………… 2 1.4 Manfaat Penelitian …………….……………...……….. 2 1.5 Metode Penulisan …………………………...…………. 3

BAB II

GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN 2.1 Letak Daerah Penelitian ……………….…..………….. 4 2.2 Kondisi Sosial Ekonomi……………….....…………… 4 2.2.1 Tata Guna lahan………………………………… 4 2.2.2 Pendidikan………………………...……………. 5 2.2.3 Populasi……………………………………….… 5 2.3 Kondisi Topografi …………………….…..…………... 5 2.3.1 Gambaran Umum Lokasi……….………………. 5 2.3.2 Peta Topografi……………………………….….. 6 2.4 Kondisi Hidrologis……………………………………. 6 ix

2.4.1 Umum………………………………………….... 6 2.4.2 Iklim…………………………………………...... 6 2.4.3 Kualitas Air……………………………..………. 11 2.4.4 Curah Hujan………….…………………………. 11 BAB III

TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Umum ……………………………………...…….….... 16 3.2 Debit Andalan …….…………………..…………….... 16 3.2.1 Metode Penman Modifikas ……………………. 17 3.2.2 Metode F.J.Mock ………………………………. 19 3.3 Tinjauan Teknis …………..…………..………….…… 23 3.3.1 Pengertian dan Prinsip PLTA ………………….. 23 3.3.2 Penentuan Tinggi Jatuh Efekti ………………… 24 3.3.3 Penentuan Debit Turbin ………………………... 25 3.4 Klasifikasi PLTA .…………………...……………….. 26 3.4.1 Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjunan ..… 26 3.4.2 Penggolongan Menurut Aliran Air ……….……. 26 3.5 Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro …………….. 27 3.5.1 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air ………. 27 3.5.2 Penerapan Teknologi Mikro Hidro ……………. 28 3.5.3 Rencana Konsep Rancang Bangun Mikrohidro ... 29 3.5.4 Komponen Pokok Mikro Hidro ……………….. 30 3.6 Pemilihan Turbin ……….………………………..…… 37 3.6.1 Kriteria Pemilihan Jenis Turbin …………...…… 38 3.7 Perencanaan Daya Listrik .…………..…...…………... 41

BAB IV

METODELOGI PENELITIAN 4.1 Lokasi Penelitian …………………………….……….. 43 4.2 Alat dan Bahan Penelitian …………..………………... 43 4.3 Langkah-langkah Penelitian ………………….……….. 43 4.4 Pengumpulan Data …………………….…….…..……. 44 4.5 Bagan Alir Penelitian …………………………………. 46

x

BAB V

ANALISIS DAN PEMBAHASAN 5.1 Debit Andalan …………………………...…….…….... 47 5.1.1 Evaluasi Data …………………….….…………. 47 5.1.2 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial …..……. 47 5.1.3 Perhitungan Debit Andalan Sungai…………….. 52 5.2 Debit Banjir.. ….…………..…………..………….…… 68 5.2.1 Analisis Frekuensi ………………………..……. 68 5.2.2 Debit Banjir Rancangan Metode Rasional …….. 73 5.3 Desain Dasar ….…………..…………..………….……75 5.4 Data Desain …………………………...………………. 75 5.5 Desain Dasar Pekerjan Sipil ……………...…………… 76 5.5.1 Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam) ..……… 76 5.5.2 Bendung …………………….. ………………… 77 5.5.3 Bangunan Pengambilan (Intake) ……...………...82 5.5.4 Saluran Pembawa …………………………….... 85 5.5.5 Bangunan Pengendap Sedimen …………………87 5.5.6 Pipa Pesat (Penstock) ……………….…………. 90 5.5.7 Kehilangan Tenaga (Head Loss) ……….……… 92 5.5.8 Rumah pembangkit ……………………………. 95 5.5.9 Saluran Pembuang Akhir (Tail Race) ………….. 95 5.6 Kapasitas Daya dan Produksi Energi ..……………….. 96

BAB VI

PENUTUP 6.1 Kesimpulan ……….………………………………….. 98 6.2 Saran …………………………………………....…….. 98

DAFTAR PUSTAKA GAMBAR DESAIN LAMPIRAN

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Kelembaban Relatif Stasiun Porame ..…………………….. 7

Tabel 2.2

Temperatur Rata-Rata Bulanan Stasuin Porame ..……….... 8

Tabel 2.3

Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame ..…………….... 9

Tabel 2.4

Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame .………….. 10

Tabel 2.5

Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame ..………….……….. 12

Tabel 3.1

Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(t) ........................... 18

Tabel 3.2

Radiasi Ekstra Matahari (Ra) Dalam Evaporasi Ekivalen (mm/hr) Dalam Hubungannya dengan Letak Lintang ..….. 18

Tabel 3.3

Maksimum Penyinaran Matahari ……………..………….. 19

Tabel 3.4

Daerah Operasi Turbin ……………………..……...……… 38

Tabel 3.5

Efisiensi Turbin ……………………………………………. 39

Tabel 5.1

Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan Metode Penman Modifikasi …..…………………………………… 51

Tabel 5.2

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2000 …………………………………..……. 56

Tabel 5.3

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2001 …………………………………..……. 57

Tabel 5.4

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2002 …………………………………..……. 58

Tabel 5.5

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2003 …………………………………..……. 59

Tabel 5.6

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2004 …………………………………..……. 60

xii

Tabel 5.7

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2005 …………………………………..……. 61

Tabel 5.8

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2006 …………………………………..……. 62

Tabel 5.9

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2007 …………………………………..……. 63

Tabel 5.10

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2008 …………………………………..……. 64

Tabel 5.11

Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2009 …………………………………..……. 65

Tabel 5.12

Debit Andalan Sungai Marimpa …………………………… 66

Tabel 5.13

Hasil Perhitungan Debit Andalan “Metode F.J.Moc” ……... 67

Tabel 5.14

Curah Hujan Rerata Bulanan Maksimum ………………… 68

Tabel 5.15

Uji Konsistensi C.H.Bulanan Maksimum Metode RAPS…. 70

Tabel 5.16

Analisis Frekuensi Metode Gumbel ……………………….. 73

Tabel 5.17

Analisis Banjir Metode Rational Berdasarkan Analisis frekuensi Metode Gumbel …………………………………. 74

Tabel 5.18

Koefisien Kehilangan Tenaga pada Bengkokan Pipa ……. 93

Tabel 5.19

Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Belokan Pipa …. 93

Tabel 5.20

Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Tiap Belokan …. 94

Tabel 5.21

Kapasitas Bangkitan Energi PLTMH Marimpa …………… 97

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Gambar Lokasi Penelitian ……………………..…….…. 13

Gambar 2.2

Lokasi Penelitian ………………………...……..…….…. 14

Gambar 2.3

Daerah Cathment Area ……………..…………..……..…. 15

Gambar 3.1

Komponen Pokok Mikrohidro ……………………..….…. 31

Gambar 3.2

Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin ….............….…. 41

Gambar 4.1

Bagan Alir Penelitian ......................................................... 46

Gambar 5.1

Kurva Durasi Debit Aliran Sungai .................................... 66

Gambar 5.2

Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.Mock ............... 67

Gambar 5.3

Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum .. 68

Gambar 5.4

Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode Gumbel. 73

Gambar 5.5

Grafik Banjir Rancangan Metode Rational Berdasarkan Analisis Frekuensi Metode Gumbel ................................... 75

Gambar 5.6

Sketsa Penampang Rata-Rata Sungai Marimpa ............... 80

Gambar 5.7

Tinggi Muka Air di Atas Mercu Bendung ......................... 81

Gambar 5.8

Sketsa Bangunan Bendung dan Intake .............................. 82

Gambar 5.9

Type Pintu Intake .............................................................. 84

Gambar 5.10 Sketsa Potongan Memanjang Saluran Pembawa .............. 86 Gambar 5.11 Skema Potongan Memanjang Bangunan Pengendap Sedimen ............................................................................. 87 Gambar 5.12 Sketsa Bangunan Kantong Sedimen .................................. 90 xiv

Gambar 5.13 Koefisien Kehilangan Tinggi Energi Untuk PeralihanPeralihan Saluran Trapesium ke Pipa, dan Sebaliknya ..... 92 Gambar 5.14 Ketersediaan Daya & Produksi Energi .............................. 97

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Tabel PN.1 Hubungan Suhu (T) dengan nilai ea (mbar), W, (1-W) dan f (t) ………………………………………… 100 Lampiran B Tabel PN.2 Besaran Nilai Angot (Ra) dalam Evaporasi Ekivalen (mm/hari) dalam hubungannya dengan letak lintang (untuk daerah Indonesia, antara 5 LU sampai 10 LS)……………………………………….. 101 Lampiran C Tabel PN.3 Hubungan nilai (Rs) dengan (Ra) dan (n/N) Rs = (0,25 + 0,54 n/N). Ra ………………………………… 102 Lampiran D Tabel PN.4 Hubungan antara (ea) dan (ed) untuk berbagai keadaan (RH) guna penggunaan rumus Penman……………. 103 Lampiran E Tabel PN.5 Besaran f (ed), f (ed) = 0,34 – 0,044 √𝑒𝑑, guna perhitungan rumus Penman………………………….. 104 Lampiran F Tabel PN.6 Besaran f (n/N), f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N, guna perhitungan rumus Penman…………………………

105

Lampiran G Tabel PN.7 Besaran f (u), f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864), guna perhitungan rumus Penman………………………….

105

Lampiran H Tabel PN.8 Besaran angka koreksi (c) bulanan untuk rumus Penman (berdasarkan perkiraan perbandingan kecepatan angin siang/malam di daerah Indonesia)………………….

106

Lampiran I

Tabel Nilai Q/n0,5 dan R/n0,5 ………………………………

106

Lampiran J

Tabel Hubungan Reduksi Data Rata-rata (Yn) dengan Jumlah Data (n) ………………………………………….... 107

Lampiran K Tabel Hubungan Antara Deviasi Standar (Sn) dan Reduksi Data dengan Junmlah Data (n) ………………………………. 108 Lampiran L Data Curah Hujan Harian .…………………..………….……109 Lampiran M Dokumentasi Lokasi Penelitian …………………….……… 119

xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Listrik merupakan salah satu utilitas utama perumahan yang harus di penuhi di dalam pembangunan suatu perumahan baik perumahan sederhana maupun di dalam pembanguan rumah susun. Permasalahan yang ada saat ini adalah terbatasnya suplai tenaga listrik yang mengakibatkan krisis energi tenaga listrik. Daerah-daerah terpencil dan pedesaan umumnya tidak terjangkau jaringan listrik. Dalam kondisi dinamika, solusi yang memadai adalah dengan menyediakan pembangkit listrik setempat seperti generator (genset) yang menggunakan bahan bakar minyak (BBM). Solusi lainnya adalah menggunakan sumber energi lain yang berasal dari air, angin, cahaya matahari, dan biomass. System ini lazim disebut dengan pembangkit listrik skala kecil tersebar (PSK Tersebar) yang dianjurkan untuk menggunakan energi terbarukan. Hal ini juga tidak memungkinkan bagi perumahan di perkotaan mengingat krisisnya energy yang ada pada saat ini. Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energy air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dari instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energy yang bias dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Dengan melihat keadaan daerah Pinembani dan sekitarnya yang belum terjangkau jaringan listrik, merupakan alasan mendasar untuk memberdayakan potensi air sungai Marimpa menjadi sumber pembangkit tenaga listrik yang diharapakan dapat membantu masyarakat Pinembani, 1

khusunya desa Dangaraa dalam meningkatkan keadaan ekonomi dan memenuhi kebutuhan kelistrikan di daerah tersebut. Untuk itulah akan direncanakan PLTMH yang system pengalirannya menggunakan saluran terbuka dan tertutup (pipa). Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis akan membahas tentang “Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani”. 1.2

Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penulisan ini adalah : 1.

Debit yang dihasilkan dari aliran sungai Marimpa.

2.

Daya yang bisa dihasilkan dari aliran sungai Marimpa.

3.

Besarnya kebutuhan listrik yang akan digunakan masyarakat desa Dangraa.

1.3

Maksud dan Tujuan Maksud dari penulisan ini adalah untuk melakukan suatu survey dan study kelayakan pemanfaatan sumber air sungai Marimpa dalam Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yang bisa memenuhi kebutuhan listrik pada masyarakat Pinembani. Tujuan penulisan ini yaitu untuk menghitung debit andalan, daya yang bisa dihasilkan dan membuat desain dasar Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dengan mengacu pada sistem sejenis yang sudah terpasang di daerah lain.

1.4

Manfaat Penelitian Secara

khusus Perencanaan

PLTMH

di

Sungai

Marimpa

diperuntukkan bagi penulis mengaplikasikan ilmunya yang diperoleh dari Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Tadulako pada Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani, secara umum Perencanaan PLTMH di Sungai Marimpa dengan daya yang dihasilkan akan diperuntukkan sebagai

2

penerangan untuk masyarakat, pendidikan, industri kecil maupun lahan penelitian yang mungkin dapat dilaksankan didaerah tersebut. 1.5

Metode Penulisan Dalam penulisan ini, penulis menggunakan beberapa metode yaitu: 1.

Studi Pustaka Yaitu berupa studi literature serta mengutip bagian-bagian yang ada relevansinya dengan judul tugas akhir ini.

2.

Pengumpulan Data Mencari data-data yang diperlukan dalam penulisan tugas akhir, datadatanya berupa : a.

Data Primer, adalah data yang diperoleh langsung dari lapangan oleh peneliti.

b.

Data Sekunder, adalah data yang diperoleh atau dikumpulkan dari berbagai sumber.

3.

Pengolahan Data Data-data yang telah diperoleh baik data primer maupun data sekunder diolah untuk dianalisa.

4.

Analisa dan Pembahasan Melakukan analisa terhadap pokok permasalahan penulisan yang didukung oleh data yang diperoleh serta variable-variabel lain yang sesuai, dan memberikan pembahasan terhadap hasil yang diperoleh.

5.

Kesimpulan dan Saran Memberikan kesimpulan dan saran mengenai langkah apa yang bisa dilakukan terhadap permasalahn yang diteliti.

3

BAB II GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN

2.1

Letak Daerah Penelitian

Lokasi penelitian ini terletak di Desa Dangraa yaitu di Kecamatan Pinembani Kabupaten Donggala. Jarak antara Desa Dangraa kecamatan Pinembani dengan kota Palu ±48 km yang dapat ditempuh dengan menggunakan kendaraan roda 4 sejauh 30 km dan dilanjutkan dengan menggunakan kendaraan roda 2 sejauh 18 km. Rencana Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) ini berada pada bagian hulu Bangkalang (Sungai) Marimpa. Jarak antara pusat desa Dangraa Kec.Pinembani dengan lokasi rencana PLTMH adalah lebih kurang 4 km, dengan Pemukiman terdekat adalah 2 km. 2.2. Kondisi Sosial Ekonomi 2.2.1.

Tata Guna Lahan Desa Dangaraa dengan luas wilayah 7,24 Km2 terdiri dari : - Lahan Kering a.

Bangunan Halaman

2,3

Ha.

b.

Kebun

124

Ha.

c.

Huma

d.

Rawa

e.

25

Ha. 1

Ha.

Hutan Negara

227

Ha.

f.

Lahan Kosong

136

Ha.

g.

Lainnya

183

Ha.

- Tanah Sawah Irigasi Sederhana Jumlah

25,7 Ha. 724 Ha.

Bagian hulu sungai ini masih merupakan kawasan hutan. Sedangkan disekitar rencana pembangunan PLTMH ini, sungai 4

mengalir

melalui

kawasan

masyarakat. Tata guna lahan

perkebunan pada

coklat

dan kelapa

lokasi rencana bangunan

pengambilan hingga rumah pembangkit adalah lahan perkebunan masyarakat. 2.2.2. Pendidikan Dengan asumsi anak usia sekolah terdapat 25% sehingga jumlah penduduk usia sekolah pada desa ini adalah 53 anak. Sarana pendidikan yang ada adalah I SD dengan ruang kelas sejumlah 3 buah dan ruang belajar 6 buah. 2.2.3. Populasi Pada tahun 2008 (data statistik terakhir), jumlah penduduk desa Dangaraa 315 jiwa dengan jumlah rumah tangga 67 KK. Dengan luas wilayah Desa Dangaraa 7,24 km2, maka kepadatan penduduk desa ini adalah hanya 14 jiwa/km2.(Sumber : Badan Pusat Statistik Sulawesi Tengah). 2.3

Kondisi Topografi

2.3.1.

Gambaran Umum Lokasi Kecamatan Pinembani merupakan sebagian besar wilayahnya adalah pegunungan. Salah satu sungai pada kecamatan Pinembani adalah sungai Marimpa yang terletak di desa Dangraa yang menjadi wilayah penelitian untuk perencanaan PLTMH. Topografi disekitar lokasi rencana

PLTMH

Sungai

Marimpa adalah

perbukitan. tinggi tebing rata-rata 2 meter dengan kemiringan 45 0. Dari rencana bendung/intake ke hilir, kemiringan dasar sungai adalah 9,88 % dan tinggi tebing rata-rata 3 meter. Skema PLTMH ini berada pada bagian kanan sungai dengan pertimbangan topografi lebih datar dan rata dari pada bagian kiri sehingga dalam perencanaannya lebih muda.

5

2.3.2.

Peta Topografi Dalam studi ini digunakan peta topografi yaitu peta rupa bumi Indonesia skala 1 : 50.000 sumber BAPPEDA. Disamping itu, juga digunakan peta topografi disekitar lokasi dengan skala 1:10.000 yang mencakup lokasi bendung, jalur pipa dan rumah pembangkit dari hasil pengukuran langsung di lapangan.

2.4

Kondisi Hidrologis 2.4.1.

Umum Pada perencanaan pembangunan PLTMH ini, data hidrologi digunakan untuk memperhitungkan daya dan dimensi struktur bangunan sipil yang diperlukan. Data hidrologi yang diperlukan guna merencanakan PLTMH antara lain : data curah hujan, data klimatologi, perhitungan debit jangka panjang (longterm run off) dan perhitungan tinggi banjir. Sehubungan dengan pemanfaatan sumber daya air sungai Marimpa ini, Data yang digunakan berupa data sekunder yang di peroleh dari kantor Badan Pusat Statistik (BPS) Sulawesi Tengah, kantor BAPEDA Sulawesi Tengah Kantor PU Direktorat Jenderal Sumber Daya Air Balai Sulawesi III.

2.4.2.

Iklim Berdasarkan data klimatologi pada stasiun Lalundu, dengan serial data dari tahun 2000 sampai dengan 2009, dibuatlah tabulasi iklim seperti yang disajikan pada tabel 2.1 sampai dengan 2.4. sebagai berikut :

6

Tabel 2.1. Kelembaban Relatif Stasiun Porame

7

7

Tabel 2.2. Temperatur Rata-rata Bulanan Stasiun Porame

8

8

Tabel 2.3. Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame

9

9

Tabel 2.4. Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame

10

10

2.4.3 Kualitas Air Saat dilakukan survey tidak tampak adanya tanda-tanda kehawatiran tentang kualitas air. Hal ini juga ditunjukkan oleh adanya ternak masyarakat yang memakai air sungai ini sebagai air minum. 2.4.4 Curah Hujan Berdasarkan data curah hujan harian pada stasiun Tanamea dan Porame, dengan serial data dari tahun 2000 sampai dengan 2010, dibuatlah tabulasi curah hujan bulanan seperti yang disajikan pada tabel 2.5. sebagai berikut:

11

Tabel 2.5.. Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame (mm/bln.)

12

12

L

Gambar 2.1 Lokasi Penelitian 13

13

14

Gambar 2.2 Lokasi Penelitian

14

15

Gambar 2.3 Daerah Cathment Area

15

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

3.1

Umum Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH), mempunyai kelebihan dalam hal biaya operasi yang rendah jika dibandingkan dengan Pembangkit

Listrik

Tenaga

Diesel

(PLTD),

karena

minihidro

memanfaatkan energi sumber daya alam yang dapat diperbarui, yaitu sumber daya air (Endardjo, et, all 1998). Dengan ukurannya yang kecil penerapan mikro hidro relative mudah dan tidak merusak lingkungan. Rentang penggunaannya cukup luas, terutama untuk menggerakkan peralatan atau mesin-mesin yang tidak memerlukan persyaratan stabilitas tegangan yang akurat (Endardjo, et, all 1998). Analisa

hidrologi

sangat

diperlukan

dalam

merencanakan

pembangkit listrik mikrohidro, yaitu untuk menentukan debit andalan dan debit pembangkit yang diperlukan untuk menentukan kapasitas dan energi yang dihasilkan oleh PLTMH tersebut. 3.2

Debit Andalan Guna perhitungan

mendapatkam berapa

banyak

kapasitas air

PLTM,

yang

dapat

tidak

terlepas

diandalakan

dari untuk

membangkitkan PLTM. Debit anadalan adalah debit minimum (terkecil) yang masih dimungkinkan untuk keamanan operasional suatu bangunan air, dalam hal ini adalah PLTM. Debit minimum sungai dianalisis atas dasar debit hujan sungai. Dalam

perencanaan

Pembangkit

Listrik

Tenaga

Mikrohidro

ini,

dikarenakan minimalnya data maka metode perhitungan debit andalan menggunakan metode simulasi perimbangan air dari Dr. F.J.Mock (KP.01,1936). Dengan data masukan dari curah hujan di Daerah Aliran Sungai, evapotranspirasi, vegetasi dan karakteristik geologi daerah aliran. 16

Metode ini menganggap bahwa air hujan yang jatuh pada daerah aliran (DAS) sebagian akan menjadi limpasan langsung dan sebagian akan masuk tanah sebagai air infiltrasi, kemudian jika kapasitas menampung lengas tanah sudah terlampaui, maka air akan mengalir ke bawah akibat gaya gravitasi 3.2.1 Metode Penman Modifikasi Data terukur yang dibutuhkan yaitu letak lintang (LL), suhu udara (t), kecerahan matahari (n/M), kecepatan angin (u) dan kelembaban relatif (RH) dengan rumus : Eto = c x Eto* Eto* = W(0,75 x Rs – Rn1) + (1 – W) x (f(u) x (ea –ed) … (3.1) Dimana : c

= Factor koreksi penman

w

= Factor penimbangan untuk suhu dan elevasi daerah

Rs

= Jumlah radiasi gelombang pendek

Rs

= (0,25 + 0,54 n/M) x Ra ………………………….. (3.2)

Ra

= Radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar Atmosfer (mm/hr)

n

=Rata-rata cahaya matahari sebenarnya dalam satu hari (jam)

N

= Lama cahaya matahari maksimum yang mungkin dalam satu hari

Rn

= Radiasi bersih gelombang panjang (mm/hr)

Rn

= f(t) x f(ed) x f(n/N)………………………………

f(t)

= fungsi suhu

f(ed)

= fungsi tekanan uap

(3.3)

f(n/N) = fungsi kecerahan matahari f(u)

= 0,27 (1 + u x 0,864) ............................................

f(u)

= fungsi kecepatan angin

f(n/N) = 0,1 + 0,9 n/N .......................................................

(3.4) (3.5)

17

ea-e

= defisit tekanan uap yaitu selisih antara tekanan uap jenuh (ea) pada T rata-rata dalam (mbar) dan tekanan uap sebenarnya (ed) dalam (mbar)

ea=ed = ea x RH/100..........................................................

(3.6)

Tabel 3.1. Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(T) suhu (T) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Ea mbar 23,40 24,90 26,40 28,10 29,80 31,70 33,60 35,70 37,80 40,10 42,40 44,90 47,60 50,30 53,20 56,20 59,40 62,80 66,30 69,90

W (1 - W) Elevasi 1 - 250 m 0,68 0,32 0,70 0,30 0,71 0,29 0,72 0,28 0,73 0,27 0,74 0,26 0,75 0,25 0,76 0,24 0,77 0,23 0,78 0,22 0,78 0,22 0,79 0,21 0,80 0,20 0,81 0,19 0,81 0,19 0,82 0,18 0,83 0,17 0,84 0,16 0,84 0,16 0,85 0,15

f (T) 14,60 14,80 15,00 15,20 15,40 15,70 15,90 16,10 16,30 16,50 16,70 17,00 17,20 17,50 17,70 17,90 18,10 18,30 18,50 18,70

Tabel 3.2.Radiasi ekstra matahari (Ra) dalam evaporasi ekivalen (mm/hari) dalam hubungan dengan letak lintang (untuk daerah Indonesia, antara 5 LU - 10 LS)

18

Tabel 3.3. Maksimum Penyinaran Matahari (N) Lintang Utara Lintang Selatan 10 5 0

Jan

Peb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Aug

Sept

Okt

Nop

Des

Jul

Aug

Sep

Okt

Nop

Des

Jan

Peb

Mar

Apr

Mei

Jun

11,60 11,80 12,00 12,30 12,60 12,70 12,60 12,40 12,10 11,80 11,60 11,50 11,80 11,90 12,00 12,00 12,30 12,30 12,40 12,30 12,10 12,00 11,90 11,80 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00

3.2.2. Metode Meteorological Water Balance Dr. F.J. Mock Metode ini ditemukan oleh Dr. F.J. Mock pada tahun 1973 dimana metode ini didasarkan atas fenomena alam dibeberapa tempat di Indonesia. Dengan metode ini, besarnya aliran dari data curah hujan , karakteristik hidrologi daerah pengaliran dan evapotranspirasi dapat dihitung. Pada dasarnya metode ini adalah hujan yang jatuh pada catchment area sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi,

sebagian

akan

langsung

menjadi

aliran

permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk kedalam tanah (infiltrasi), dimana infiltrasi pertama-tama akan menjenuhkan top soil, kemudian menjadi perkolasi membentuk air bawah tanah (ground water) yang nantinya akan keluar ke sungai sebagai aliran dasar (base flow). Adapun ketentuan dari metode ini adalah sebagai berikut : 1. Data meteorologi Data meterologi yang digunakan mencakup : a. Data presipitasi dalam hal ini adalah curah hujan bulanan dan data curah hujan harian. b. Data klimatologi berupa data kecepatan angin, kelembapan udara, tempratur udara dan penyinaran matahari untuk menentukan evapotranspirasi potensial (Eto) yang dihitung berdasarkan metode “ Penman Modifikasi “ 2. Evapotranspirasi Aktual ( Ea) Penentuan

harga

evapotranspirasi

actual

ditentuakan

berdasarkan persamaan : 19

E

= Eto x d/30 x m

…………..…………….

(3.7)

E

= Eto x (m / 20) x (18-n) ……….……………….

(3.8)

Ea = Eto – E

…………………………

(3.9)

Dimana : Ea

= Evapotranspirasi aktual (mm)

Eto

= Evapotranspirasi potensial (mm)

d

= 27 – (3/2) x n

n

= jumlah hari hujan dalam sebulan

m

= Perbandingan permukaan tanah

tanah yang tidak

tertutup dengan tumbuh-tumbuhan penahan hujan koefisien yang tergantung jenis areal dan musiman dalam % ) m

= 0 untuk lahan dengan hutan lebat.

m

= Untuk lahan dengan hutan sekunder pada akhir musim

dan bertambah 10 % setiap bulan berikutnya. m

= 10 – 40% untuk lahan yang erosi

m

= 30 –50 % untuk lahan pertanian yang diolah ( sawah )

3. Keseimbangan air dipermukaan tanah (S) a. Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskan sebagai berikut : S = R – Ea

……………………….…… (3.10)

Dimana : S = Keseimbangan air dipermukaan tanah R = Hujan Bulanan Ea = Evapotranspirasi Aktual Bila harga positif (R > Ea) maka air akan masuk ke dalam tanah bila kapasitas kelembapan tanah belum terpenuhi. Sebaliknya bila kondisi kelembapan tanah sudah tercapai maka akan terjadi limpasan permukaan (surface runoff). Bila harga tanah S negatif ( R > Ea ) , air hujan tidak dapat masuk kedalam tanah (infltrasi) tetapi air tanah akan keluar dan tanah akan kekurangan air (defisit) 20

b. Perubahan kandungan air tanah (soil storage) tergantung dari harga S. Bila S negatif maka kapasitas kelembapan tanah akan kekurangan dan bila harga S positif akan menambah kekurangan kapasitas kelembapan tanah bulan sebelumnya. c. Kapasitas kelembapan tanah (soil moisture capacity). Didalam memperkirakan kapasitas kelembapan tanah awal diperlukan pada saat dimulainya perhitungan dan besarnya tergantung dari kondisi porositas lapisan tanah atas dari daerah pengaliran. Biasanya diambil 50 s/d 250 mm, yaitu kapasitas kandungan air didalam tanah per m3. semakin besar porositas tanah maka kelembapan tanah akan besar pula. d. Kelebihan Air (water surplus) Besarnya air lebih dapat mengikuti formula sbb : WS = S - Tampungan tanah

...…………

(3.11)

Dimana : WS S

= water surplus = R- Ea

Tampungan Tanah = Perbedaan Kelembapan tanah. 4. Limpasan dan penyimpanan air tanah (Run off dan Ground Water storage ). a. Infiltrasi (i) Infiltrasi ditaksir berdasarkan kondisi porositas tanah dan kemiringan daerah pengaliran. Daya infiltrasi ditentukan oleh permukaan lapisan atas dari tanah. Misalnya kerikil

mempuyai

daya

infiltrasi

yang

lebih

tinggi

dibandingkan dengan tanah liat yang kedap air. Untuk lahan yang terjal dimana air sangat cepat menikis diatas permukaan tanah sehingga air tidak dapat sempat berinfltrasi yang menyebabkan daya infiltrasi lebih kecil. Formula dari infiltrasi ini adalah sebagai berikut :

21

i

= Koefisien Infiltrasi x WS ……………...…

(3.12)

Dimana : i

= Infiltrasi (Koefisien Infiltrasi (i) = 0 s/d 1,0 )

WS

= kelebihan air

b. Penyimpanan air tanah (ground water storage) Pada permulaan perhitungan yang telah ditentukan penyimpanan air awal yang besarnya tergantung dari kondisi geologi setempat dan waktu.Persamaan yang digunakan adalah (sumber : PT. Tricon Jaya, Sistim Planing Irigasi Ongka Persatuan Kab. Donggala Hal V-4) Vn

= k. (Vn – 1) + ½ (1 + k ) i n

……………..

(3.13)

Dimana : Vn

= Volume simpanan ait tanah periode n ( m3)

Vn – 1

= Volume simpanan air tanah periode n – 1 (m3)

K

= qt/qo = Faktor resesi aliran air tanah (catchment are recession factor ). Faktor resesi aliran tanah (k) berkisar antara 0 s/d 1

qt

= Aliran tanah pada waktu t (bulan ke t)

qo

= Aliran tanah pada awal (bulan ke 0)

in

= Infiltrasi bulan ke n (mm)

Untuk mendapatkan perubahan volume aliran air dalam tanah mengikuti persamaan :  Vn

=

Vn - Vn – 1 …. (3.14)

c. Limpasan (Run off ) Air hujan atau presipitasi akan menempuh tiga jalur menuju kesungai. Satu bagian akan mengalir sebagai limpasan permukaan dan masuk kedalam tanah lalu mengalir ke kiri dan kananya membentuk aliran antara. Bagian ketiga akan berperkolasi jauh kedalam tanah hingga mencapai lapisan air tanah. Aliran permukaan tanah serta aliran antara sering digabungkan sebagai limpasan langsung (direc runoff)

22

Untuk

memperoleh

limpasan,

maka

persamaan

yang

digunakan adalah : BF =

I - ( Vn )

Dro = WS – I

………………....................... (3.15) …………………………........ (3.16)

Ron = BF +Dro

……….…………………….. (3.17)

Dimana : BF I

= Aliran dasar (M3 /dtk/km) = Infltrasi (mm)

Vn = Perubahan volume aliran tanah (M3) Dro = Limpasan Langsung (mm) WS = Kelebihan air Ron = Limpasan periode n (M3/dtk/km2) d. Banyaknya air yang tersedia dari sumbernya. Persamaan yang digunakan adalah Qn =

Ron x A

.………………………….

(3.18)

Dimana : Qn

= Banyaknya air yg tersedia dari sumbernya periode n (m3 /dtk)

A 3.3

= Luas daerah tangkapan (catchment area) Km2

Tinjauan Teknis 3.3.1 Pengertian dan prinsip PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah suatu bentuk perubahan tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator.

Daya

(power)

yang

dihasilkan

dapat

dihitung

berdasarkan rumus berikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) : P = 9,8 x Heff x Q (kW) ...................................................

(3.19)

23

Dimana : P

= Tenaga yang dikeluarkan secara teoritis

H

= Tinggi air jatuh efektif (m)

Q

= Debit Pembangkit (m3/det)

9,8

= Percepatan grafitasi = 9,81m/s2 Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas,

daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung dari pada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besar membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar misalnya, bangunan ambil air (intake), saluran air dan turbin (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). 3.3.2

Penentuan Tinggi jatuh Efektif 1. Jenis saluran air Tinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangi tinggi jatuh total (dari permukaan air pada pengambilan sampai permukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). Tinggi jatuh penuh (Full head) adalah tinggi air yang bekerja efektif pada turbin yang sedang berjalan. Untuk jenis saluran air, bila diketahui permukaan air pada bangunan pengambilan dan saluran bawah serta debit air, maka tinggi jatuh efektif kemudian

dapat

ditentukan, dengan dasar

pertimbangan

ekonomis. Misalnya, bila kehilangan tinggi jatuh air dapat dikurangi dengan memperbesar penampang saluran air atau memperkecil kemiringannya, maka tinggi jatuh dapat digunakan dengan efektif (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). 2. Jenis waduk atau waduk pengatur Jika naik turunnya permukaan air waduk sudah dapat ditentukan, maka tinggi jatuh efektif maksimum dan minimum 24

dapat ditentukan seperti diuraikan diatas, sesuai dengan permukaan air waduk dalam keadaan maksimum dan minimum. Namun apanila naik turunnya permukaan air yang ada sangat besar, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut : a)

Tinggi jatuh normal Ini adalah tinggi jatuh efektif yang dipakai sebagai dasar untuk menentukan tenaga yang dihasilkan atau efisiensi dari turbin. Pada umumnya turbin dapat bekerja dengan efisiensi maksimal pada tinggi jatuh ini.

b) Perubahan tinggi jatuh Kapasitas efektif waduk dan naik turunnya permukaan air waduk ditentukan berdasarkan atas daya puncak yang dihasilkan dan lamanya hal ini berlangsung ; hal ini disesuaikan dengan hubungan antara penyediaan dan kebutuhan tenaga, rencana penyediaan tenaga pada musim kemarau, pemanfaatan air banjir, dan lain-lain. 3.3.3 Penentuan Debit Turbin 1. Debit maksimum Debit maksimum turbin ditentukan sedemikian rupa sehingga biaya konstruksinya menjadi minimum berdasarkan lengkung debit sepuluh tahun terakhir atau lebih. Nilainya pada umumnya dua kali debit dalam musim kemarau (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). 2. Jumlah air pasti Jumlah air pasti (firm water quantity) adalah jumlah air yang pasti dapat dimanfaatkan sepanjang tahun. Ini diperoleh dari jumlah air dalam musim kering dikurangi dengan jumlah air yang dialirkan dibagian hilir untuk keperluan pengairan, perikanan,

pariwisata,

dan

lain-lain

(Arismunandar

dan

Kuwahara, 1991).

25

3.4

Klasifikasi PLTA 3.4.1 Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjunan (Arismunandar dan Kuwahara, 1997). Pusat listrik jenis terusan air (water way) adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) dihulu sungai, dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan dengan memanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut. Jenis bendungan (dam) adalah jenis pusat listrik dengan bendungan yang melintang sungai guna menaikan permukaan air dibagian hulu bendungan dan membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan tinggi terjun yang diperoleh antara disebelah hulu dan hilir sungai. Pusat listrik jenis bendungan dan terusan air merupakan jenis gabungan dari kedua jenis tersebut diatas. Jenis ini membengkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tinggi terjun yang didapat dari bendung dan terusan. 3.4.2

Penggolongan Menurut Aliran Air Pusat listrik jenis aliran sungai langsung (run of river) kerap kali dipakai pada pusat listrik jenis saluran air. Jenis ini membangkitkan tenaga listrik dengan memanfatkan aliran air sungai itu sendiri secara alamiah. Pusat listrik dengan kolam pengatur (regulating pond) mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan tenaga listrik sesuai dengan perubahan beban. Pusat listrik jenis waduk (reservoir) mempunyai sebuah bendungan besar yang dibangun melintang. Dengan demikian terjadi sebuah danau buatan, kadang-kadang sebuah danau asli dipakai sebagai waduk. Air yang dihimpun dalam musim hujan

26

dikeluarkan pada musim kemarau, jadi pusat listrik jenis ini sangat berguna untuk pemakaian sepanjang tahun. Pusat listrik jenis pompa (pumped storage) adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan pada musim hujan atau pada saat pemakaian tenaga listrik berkurang pada tengah malam. Pada waktu itu air dipompa ke atas dan disimpan dalam waduk. Jadi pusat listrik jenis ini memanfaatkan kembali air yang didapat untuk membangkitkan tenaga listrik pada beban puncak pada siang hari. 3.5

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) 3.5.1 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air Akhir-akhir ini di dunia termasuk negara-negara maju, memperhatikan pembangunan PLTA berkapasitas kecil. Pembagian PLTA dengan kapasitas kecil pada umumnya adalah sebagai berikut (Patty, 1995) : 1. PLTA mikro < 100 kW 2. PLTA mini 100 - 999 kW 3. PLTA kecil 1000 - 10000 kW Dengan kemajuan teknis, tinggi = 1 – 1,5 m dapat digunakan dan kapasitas turbin dapat dibuat 4 – 5 kW. Salah satu sebab bagi negara-negara maju membangun PLTA berkapasitas kecil ini adalah harga minyak OPEC yang terus meningkat sekarang ini, di samping bertambahnya kebutuhan listrik (Patty, 1995). Di Indonesia salah satu program pemerintah adalah listrik masuk desa terpencil di daerah pegunungan, pembangunan PLTA menghubungkan desa ini dengan hantaran tegangan tinggi tidaklah ekonomis. Berdasarkan pertimbangan diambil langkah-langkah berikut dalam perencanaan PLTA mikro hidro untuk suatu daerah pedesaan (Patty, 1995) :

27

1.

Mempelajari bangunan air irigasi (irigasi, drainase dan lainlain) yang sudah ada di desa tersebut.

2.

Meneliti bahan bangunan yang terdapat di tempat serta pendidikan masyarakat desa.

3.

Meneliti mesin yang hendak dipakai, lebih baik digunakan mesin yang

lebih mahal tetapi memerlukan biaya yang lebih

sedikit dan waktu yang lebih singkat untuk reparasi. 3.5.2 Penerapan Teknologi Mikro Hidro Sekarang ini masih menghadapi berbagai kendala, sehingga baru sebagian kecil dari potensi tenaga air yang ada di daerah irigasi dan sungai-sungai kecil diseluruh Indonesia yang sudah dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga mikro hidro. Kendala utama yang perlu diatasi dengan sebaik-baiknya adalah bahwa sampai sekarang teknologi mikro hidro belum dapat mencapai nilai komersial yang baik. Mikro hidro masih disebut secara pesanan, sehingga mikro hidro dengan kehandalan tinggi yang disebut dengan teknologi maju membutuhkan biaya investasi awal yang besar. Sebaliknya, mikro hidro yang dibuat dengan menggunakan teknologi sederhana, walaupun tidak membutuhkan biaya investasi awal yang besar, pada umumnya mempunyai kehandalan rendah dan masih memerlukan biaya pemeliharaan yang tinggi untuk menjamin kelangsungan operasinya. Selain itu, mikro hidro yang kehandalannya rendah sering mengalami gangguan

pengopersaian

yang

dapat

merugikan konsumen

(Endardjo, et all, 1998). Pengembangan rancang bangun mikro hidro standar PU dimaksudkan sebagai upaya standarisasi untuk mengembangkan mikro hidro standar yang mempunyai kehandalan tinggi dengan biaya investasi awal yang layak (Endardjo, et all, 1998).

28

3.5.3

Rancangan Konsep Rancang Bangun Mikrohidro Dari hasil studi awal telah dapat disiapkan rancangan konsep rancang standar PU yang masih bersifat sementara dan akan terus disempurnakan (Endardjo,et,all,1998). 1.

Konstruksi bangunan sipil  Saluran kolam tandon dan bagian-bagiannya dibuat dari komponen-komponen modular saluran terbuka (U-Ditch) beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.  Pipa pesat dan bagian-bagiannya dibuat dari komponenkomponen modular pipa beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.  Bak penampung belakang, untuk menampung aliran air dari turbin, dibuat dari komponen modular beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.  Rumah pembangkit merupakan rumah sederhana dengan dinding dari pasangan bata/batako atau papan dan atap dari seng gelombang yang secara keseluruhan dibangun ditempat.

2. Konstruksi peralatan elektro-mekanik a.

Turbin cross flow berikut adaptor pipa pesat dan bagianbagian lainnya dibuat dari konstruksi besi plat, besi profil dan besi cor secara pabrikasi.

b.

Generator lengkap dengan pengatur tegangan otomatis (AVR) menggunakan produk yang tersedia di pasar.

c.

Penyelaras daya (kontrol beban) sedang dikaji apakah akan menggunakan sistem pengontrol kecepatan turbin atau sistem pembuang kelebihan daya.

d.

Panel kontrol (panel daya) menggunakan produk yang tersedia dipasar.

29

Berikut ini dikemukakam beberapa hal pokok yang menjadi fokus perhatian dalam pengembangan rancang bangun mikrohidro standar PU (Endardjo, et, all, 1998) : 1. Sistem Konstruksi Pemilihan

sistem

konstruksi

dengan

komponen-

komponen modular yang dibuat secara pabrikasi didasarkan pada pertimbangan bahwa biaya konstruksi akan dapat ditekan serendah

mungkin

apabila

sebagian

besar

elemen

bangunan/peralatan dibuat secara massal. 2. Kapasitas Daya Mikrohidro Penetapan kapasitas daya

maksimum mikrohidro

sebesar 50 kW didasarkan pada perkiraan sementara (belum dilakukan studi) bahwa harga komersial mikrohidro yang dapat diterima oleh pasar tidak lebih dari Rp 150.000.000,- dan harga per kW mikrohidro untuk kapasitas daya 50 kW maksimum Rp 3.000.000,- perkiraan kasar harga per kW mikrohidro bersifat sangat sementara karena dalam komponen mikrohidro masih ada kandungan impor. 3. Kapasitas Tinggi Terjun dan Debit Mikrohidro Kapasitas

tinggi

terjun

mikrohidro

ditetapkan

maksimum 50 m didasarkan pada kemampuan memikul beban tekanan dari komponen-komponen mikrohidro yang sedang dikembangkan. Sedangkan kapasitas tinggi terjun minimum ditetapkan 4 m dimaksudkan untuk membatasi besar debit mikrohidro agar pada kapasitas daya minimum 10 kW debit mikrohidro tidak lebih dari 500 liter/det. 3.5.4

Komponen Pokok Mikro Hidro Merupakan komponen yang paling dominan di dalam pembanguan PLTM. Komponen ini mempengaruhi besarnya biaya pembangunan dan perlu diketahui di setiap daerah Indonesia biaya

30

yang diperlukan sangatlah bervariasi. Skema dari sistem PLTMH dapat dilihat pada gambar d bawah ini :

Gambar 3.1. Komponen Pokok Mikrohidro (Sumber : Kristanto, 2007) Dari gambar di atas, suatu rangkaian PLTMH memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut : 1. Dam/Bendungan Pengalih dan Intake (Diversion Weir and Intake) Bendung berfungsi untuk menaikkan/mengontrol tinggi air dalam sungai secara signifikan sehingga memiliki jumlah air yang cukup untuk dialihkan ke dalam intake pembangkit mikro hidro di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin). Sebuah bendung dilengkapi dengan pintu air untuk

membuang

Perlengkapan

lainnya

kotoran/lumpur adalah

yang

mengendap.

penjebak/saringan

sampah.

PLTMH umumnya merupakan pembangklit tipe run off river sehingga bangunan bendung dan intake dibangun berdekatan. Dengan pertimbangan dasar stabilitas sungai dan aman

31

terhadap banjir, dapat dipilih lokasi untuk bendung (Weir) dan intake. Tujuan dari intake adalah untuk memisahkan air dari sungai atau kolam untuk dialirkan ke dalam saluran, penstock atau bak penampungan. Tantangan utama dari bangunan intake adalah ketersediaan debit air yang penuh dari kondisi debit rendah sampai banjir. Juga sering kali adanya lumpur, pasir dan kerikil atau puing-puing dedaunan pohon sekitar sungai yang terbawa aliran sungai. Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam memilih lokasi Bendung (Weir) dan Intake, antara lain : a. Jalur daerah aliran sungai Lokasi bendung (Weir) dan intake dipilih pada daerah aliran sungai dimana terjamin ketersediaan airnya, alirannya stabil, terhindar banjir dan pengikisan air sungai. b. Stabilitas lereng yang curam Oleh

karena

pemilihan

lokasi

PLTMH

sangat

mempertimbangkan head, sudah tentu pada lokasi lereng atau bukit yang curam. Dalam mempertimbangkan lokasi bangunan

Bendung

mempertimbangkan

(Weir)

dan

stabilitas

Intake

sedimen

hendaknya

atau

struktur

tanahnya yang stabil. c. Memanfaatkan fasilitas saluran irigasi yang ada di pedesaan Pemanfaatan ini dapat dipertimbangkan untuk efisiensi biaya konstruksi, karena sudah banyak sungai di pedesaan telah dibangun konstruksi sipil untuk saluran irigasi. d. Memanfaatkan topografi alami seperti kolam dan lain-lain Penggunaan kealamian kolam untuk intake air dapat memberikan

keefektifan

yang

cukup

tinggi

untuk

mengurangi biaya, disamping itu juga membantu menjaga kelestarian alam, tata ruang sungai dan ekosistem sungai. 32

Yang perlu diperhatikan adalah keberlanjutan kolam dan pergerakan sedimen. e. Level olume yang diambil (Tinggi Dam) dan level banjir Karena pembangunan bendung/dam inatek pada bagian yang sempit dekat sungai, maka level banjir pada daerah itu lebih tinggi sehingga diperlukan daerah bagian melintang dam yang diperbesar untuk kestabilan. f. Perletakan Intake selalu pada posisi terluar dari lengkungan sungai. Pertimbangan ini dilakukan untuk memperkecil sedimen didalam saluran pembawa. Dan sering kali dibuat pintu air intake untuk melakukan pembilasan sedimen yang terendap dari intake g. Keberadaan penggunaan air sungai yang mempengaruhi keluaran/debit air. Jika intake untuk pertanian atau tujuan lain yang mengambil air maka akan mempengaruhi debit sungai. 2.

Bak Pengendap (Settling Basin) Fungsi banguan ini adalah untuk : a. Penyalur

yang

menghubungkan

intake

dengan

bak

pengendap sehingga panjangnya harus dibatasi. b. Mengatur aliran air dari saluran penyalur sehingga harus mencegah terjadinya kolam pusaran dan aliran turbulen serta mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak pengendap sehingga perlu bagian melebar. c. Sbagai bak pengendap adalah untuk mengendapkan sedimen dimana untuk detil desainnya perlu dihitung dengan formulasi hubungan panjang bak, kedalaman bak, antara kecepatan pengendap, dan kecepatan aliran. d. Sebagai penimbunan sedimen, sehingga harus didesain mudah dalam pembuangan sedimen. 33

e. Sebagai spillway yang mengalirkan aliran masuk ke bagian bawah dimana mengalir dari intake. 3. Saluran Pembawa (Channel/headrace) Saluran pembawa mengikuti kontur permukaan bukit untuk menjaga energi dari aliran air yang disalurkan. 4. Bak Penenang (Headtank) Fungsi dari bak penenang adalah sebagai penyaring terakhir seperti settling basin untuk menyaring benda-benda yang masih tersisa dalam aliran air, dan merupakan tempat permulaan pipa pesat (penstock) yang mengendalikan aliran menjadi minimum sebagai antisipasi aliran yang cepat pada turbin tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan arus baik pada saluran Pemilihan lokasi bak penenang untuk pembangkit listrik sakal kecil seringkali berada pada punggung yang lebih tinggi, beberapa yang dapat dipertimbangkan antara lain : a. Keadaan topografi dan geologi sungai Sedapat mungkin dipilih lokasi dimana bagian tanahnya relative stabil. Dan jika umumnya terdiri dari batuan keras maka sedapat mungkin dapat mengurangi jumlah pekerjaan penggalian. b. Walaupun ditempatkan pada punggung gunung, dipilih tempat yang relative datar. c. Mengurangi hubungan dengan muka air tanah yamg lebih tinggi. 5. Pipa Pesat (Penstock) Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah turbin air. Kondisi topografi dan pemilihan skema PLTMH mempengaruhi tipe pipa pesat (penstock). Umumnya sebagai saluran ini harus didesain/dirancang secara benar sesuai kemiringan (head) sistem PLTMH. 34

Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahal dalam pekerjaan PLTMH, oleh karena itu desainnya perlu dipertimbangkan terhadap keseimbangan antara kehilangan energi dan biaya yang diperlukan. Parameter yang penting dalam desain pipa penstock terdiri dari material yang digunakan, diameter dan ketebalan pipa serta jenis sambungan yang digunakan. Berdasarkan kondisi topografi yang ada pada lokasi skema sistem PLTMH, beberapa pertimbangan pemilihan lokasi pipa pesat (penstock) antara lain adalah : a. Topografi yang dilewati memiliki tingkat kemiringan yang memenuhi persyaratan dimana rute pipa pesat harus berada di bawah minimum garis kemiringan hidraulik. b. Stabilitas tanah dari daerah yang dilewati c. Pemanfaatan jalan yang telah ada atau tersedia 6. Rumah Pembangkit (Power House) Sesuai

posisinya,

rumah

pembangkit

ini

dapat

diklasifikasikan kedalam tipe di atas tanah, semi di bawah tanah, di bawah tanah. Sebagian besara rumah pembangkit PLTMH adalah di atas tanah. Untuk pertimbangan desain rumah pembangkit, perlu dipertimbangkan : a. Lantai rumah pembangkit dimana peralatan PLTMH ditempatkan, perlu memperhatikan kenyamanan selama operasi, mengelola, melakukan perawatan dimana terjadi pekerjaan pembongkaran dan pemasangan peralatan. b. Memiliki cukup cahaya masuk untuk penerangan di siang hari dan adanya ventilasi udara. c. Kenyamanan jika operator berada didalamnya seperti untuk melakukan pengendalian ataupun pencatatan secara manual Konstruksi untuk desain rumah pembangkit PLTMH juga tidak terlepas dari skema system PLTMH yang bergantung 35

pada jenis dan tipe turbin yang digunakan, dan sirkulasi air yang dikeluarkan setelah menggerakkan turbin. Karena itu ada beberapa pertimbangan tipe desain rumah pembangkit sesuai jenis turbin yang digunakan, sebagai berikut : a. Rumah pembangkit menggunakan turbin jenis “Turbin Implus” Desain

konstruksi

rumah

pembangkit

mempertimbangkan jarak bebas antara pembangkit

dengan

permukaan

air

ini

perlu

dasar rumah

buangan

turbin

(afterbay). Pada kasus turbin implus (turbin pelton, turgo dan crossflow), air yang dilepas oleh runner turbin secara langsung dikeluarkan kedalam udara di tailrace. Permukaan air di bawah turbin akan bergelombang. Oleh karena itu jarak bebas antara rumah pembangkit dengan permukaan air afterbay harus dijaga paling tidak 30-50 cm. kedalaman air di afterbay harus dihitung berdasarkan suatu formulasi antara desain debit dan lebar saluran di tailrace. Kemudian air di afterbay harus ditentukan lebih tinggi dari pada estimasi air banjir. Juga head antarapusat turbin dan level air pada outlet harus menjadi headloss. b. Rumah turbin menggunakan turbin jenis “Turbin Reaction” Hal yang sama dalam desain konstruksi rumah turbin menggunakan jenis reaction (Francais, Propeller), adalah prilaku air afterbay. Pada kasus menggunakan turbin tipe reaction, air dikeluarkan kedalam afterbay melalui turbin. Head antara turbin dan level air dapat digunakan untuk membangkitkan

tenaga.

Dengan

demikan

desain

konstruksinya memperbolehkan posisi tempat pemasangan turbin berada di bawah level air banjir, dan pada desain konstruksinya perlu disediakan tempat untuk menempatkan peralatan seperti pintu tailrace, dan pompa. 36

7.

Saluran Pembuang Akhir (Tail Race) Saluran pembuang akhir (tail race) direncanakan berbentuk persegi empat dari pasangan batu. A = b x h ……………………………………..……….. (3.20) V = Q / A ……………………………………..………. (3.21) P = b + 2h ……………………………………...……... (3.22) R = A / P ……………………………………………… (3.23) Rumus Manning : V =

1 𝑛

x S1/2 x R 2/3 ………………… (3.24)

S = [ (n x V) / R2/3 ]2 ………………………………… (3.25) 3.6

Pemilihan Turbin Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerjanya, turbin air dibagi menjadi dua kelompok . 1.

Turbin implus (cross-flow, pelton & turgo) Untuk jenis ini, tekanan pada setiap sisi sudu gerak runnernya pada bagian turbin yang berputar sama.

2. Turbin reaksi (francis, kaplanpropeller) Untuk jenis ini, digunakan untuk berbagai keperluan (wide range) dengan tinggi terjun menengah (medium head). Daerah aplikasi berbagai jenis turbin air relative spesifik. Pada beberapa daerah operasi memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin. Pemilihan jenis turbin pada daerah operasi yang overlapping ini memerlukan perhitungan yang lebih mendalam. Pada dasarnya daerah kerja operasi turbin menurut Keller 2 dikelompokkan menjadi : 1.

Low head powerpalnt dengan tinggi jatuhan air (head)

2.

Medium head powerplant dengan tinggi jatuhan antara low head dan high head.

37

3.

High head powerplant dengan tinggi jatuhan air yang memenuhi persamaan H > 100 (Q) ……………………………………....................... (3.26) Dimana : H

= Tinggi terjunan (head)

Q

= Debit desain (m3/det)

PLTMH dengan tinggi jatuhan (head) 6-60 m, yang dapat dokategorikan pada head rendah dan medium. Tabel 3.4 Daerah Operasi Turbin Jenis Turbin

Variasi Head (m)

Kaplan dan Propeller

2 < H < 20

Francis

10 < H < 350

Pelton

50 < H < 1000

Crossflow

6 < H < 100

Turgo

50 < H < 250

Sumber : www.HydroGeneration.co.uk

3.6.1 Kriteria Pemilihan Jenis Turbin Pemilihan

jenis

turbin

dapat

ditentukan

berdasarkan

kelebihan dan kekurangan dari jenis-jenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameterparameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu : 1.

Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin proppeller sangat efektif beroperasi pada head rendah.

2.

Faktor daya (Power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang tersedia. 38

3.

Kecepatan (Putaran) turbin yang akan ditransmisikan ke generator. Seabagi contoh untuk sistem transmisi direct couple antara generator dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow berputar sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistem tidak beroperasi.

Ketiga faktor di atas seringkali diekspresikan sebagai ”kecepatan spesifik, Ns”, yang didefenisikan dengan formula : Ns = N x P0,51 x H0,21 ........................................................ (3.27) Dimana : N

= Kecepatan putaran turbin ( rpm)

P

= Maksimum turbin output (kW)

H

= Head efektif (m)

Output turbin dihitung dengan formula : P = 9,81 x Q x H x qt ............................................................ (3.28) Dimana : Q

= Debit air (m3/dtk)

H

= Head efektif (m)

qt

= Efisiensi turbin

Tabel 3.5 Efisiensi Turbin (Wiratman,1975, dlm Rustiati,1996) Turbin

ns (epm)

µT (%)

H (m)

Pelton

10 – 40

89 – 90

1800 – 300

Francis

40 – 50

90 – 94

350 – 25

Kaplan

60 – 660

89 – 91

100 – 15

Propeler

350 – 1050

85 – 94

50 – 5

Kecepatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentu berdasarkan data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapa turbin air adalah sebagai berikut : 39

 Turin Pelton

12 ≤ Ns 25

 Turbin Francis

60 ≤ Ns 300

 Turbin Crossflow

40 ≤ Ns 200

 Turbin Propeller

250 ≤ Ns 1000

Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin maka perencanaan dan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah. Beberapa formula yang dikembangkan dari data eksperimental berbagai jenis turbin dapat digunakan untuk melakukan estimasi perhitungan kecepatan spesifik turbin, yaitu :  Turin Pelton

Ns = 85.49 / H0.243 (Siervo & Lugaresi, 1978)

 Turbin Francis

Ns = 3763 / H0.854 (Schweiger & Gregory, 1989)

 Turbin Kaplan

Ns = 2283 / H0.486 (Schweiger & Gregory, 1989)

 Turbin Crossflow

Ns = 513.25 / H0.505 (Kpordze & Wamick, 1983)

 Turbin Propeller

Ns = 2702 / H0.5 (USBR, 1983)

Dengan mengetahui besaran kecepatan spesifik maka dimensi dasar turbin dapat diestimasi (diperkirakan).

40

Gambar 3.2. Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin (Head Vs Debit) 3.7

Perencanaan Daya Listrik Pada prinsipnya pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) teoritis yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan persamaan empiris berikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) : P

= 9,8 x Q x H eff (kW) .......................................................

Dimana

(3.29)

:

P

= Tenaga yang dihasilkan secara teoritis (kW)

Q

= Debit pembangkit (m³/det)

H eff

= Tinggi jatuh efektif (m)

9,8

= Percepatan gravitasi (m/s2) Seperti telah dijelaskan bahwa daya yang keluar merupakan hasil

perkalian dari tinggi jatuh dan debit, sehingga berhasilnya suatu usaha pembangkitan tergantung dari usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air 41

dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Selain itu pembangkitan tenaga air juga tergantung pada kondisi geografis, keadaan curah hujan dan area pengaliran (catchment area) (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). Penentuan tinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangi tinggi jatuh total (dari permukaan air sampai permukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggi jatuh penuh adalah tinggi air yang kerja efektif saat turbin air berjalan (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). Adapun debit yang digunakan dalam pembangkit adalah debit andalan yang terletak tepat setinggi mercu yaitu debit minimum. Karena pembangkit ini direncanakan beroperasi selama 24 jam sehari semalam (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).

42

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN

Secara garis besar penulis memberikan gambaran tentang tahapan-tahapan yang akan dilakukan pada penelitian tentang “Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani” 4.1

Lokasi Penelitian Yang menjadi lokasi penelitian ini adalah Sungai Marimpa yang merupakan sungai yang paling dekat dengan daerah pemukiman. Secara administrative terletak di Desa Dangraa, Kecamatan Pinembani, Kabupaten Donggala. Jarak dari Kota Palu ke lokasi Penelitian kurang lebih 48 km.

4.2

Alat dan Bahan Penelitian Alat dan bahan yang digunakan sebagai berikut

4.3

1.

GPS

2.

Meteran

3.

Stopwatch

4.

Kamera

5.

Ban

6.

Dan lain-lain

Langkah-langkah Penelitian 1.

Pengumpulan Data Mengumpulkan data-data dari berbagai referensi yang terkait dengan penelitian yang akan dilakukan. a.

Mengukur tinggi muka air, kecepatan dan luas penampang sungai.

b.

Merencanakan Site Plan.

c.

Menentukan letak/posisi Intake saluran pengambil air pada Sungai Marimpa.

d.

Menentukan bak pengendap.

e.

Menentukan dimensi saluran pengarah dan bak penenang.

43

f.

Menentukan bahan dan dimensi pipa yang akan digunakan.

g.

Mengukur tinggi terjunan dan jarak lintasan pipa dari bak penenang sampai ke power house.

2.

Persamaaan Menggunakan persamaan Daya dan Metode Geometrik yang akan digunkan dalam perhitungan.

3.

Perhitungan Menghitung daya yang dihasilkan oleh PLTMH

4.

Pembahasan Data yang telah diolah kemudian dibahas untuk mendapatkan hasil dari penulisan penelitian ini.

4.4

Pengumpulan Data Untuk merencanakan PLTMH diperlukan data antara lain catatan curah hujan yang dapat mewakili kondisi curah hujan pada daerah tangkapan Sungai Marimpa, dimana PLTMH tersebut direncanakan untuk perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Pinembani. 1.

Survey Pendahuluan Survey pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui sampai sejauh mana survey dapat diterapkan dan untuk mengetahui gambaran awal kondisi di lapangan.

2.

Pengumpulan Data Adapun data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data primer, dan data sekunder. Data-data yang dikumpulkan terdiri atas: a.

Data Primer, yaitu data yang diperoleh dengan melakukan observasi langsung di lokasi perencanaan serta Tanya Jawab dengan stekholder terkait. Data ini berupa : -

Data dimensi sungai

-

Data kondisi sungai, seperti : Kedalaman sungai, tinggi terjunan (head)

44

b.

Data sekunder, Data sekunder merupakan data yang diambil dari instansi terkait seperti kantor Balai Wilayah Sungai 3 Sulawesi Tengah dan Badan Pembangunan Daerah Sulawesi Tengah. Adapun data sekunder meliputi : -

Peta Lokasi Perencanaan.

-

Data Curah Hujan.

-

Peta Cathment Area.

-

Peta Topografi.

45

Mulai

Pengumpulan, Evaluas Pendahuluan Data dan Peninjauan

Data Primer

Data Sekunder

Data Sungai (debit dan Penampang)

Data Klimatologi dan Curah Hujan, Peta (Topografi, DAS)

Perhitungan Debit Andalan (metode Penman dan F.J.Mock)

Input Data (Primer dan Sekunder

Perencanaan Cofferdam, Bendung, Intake, Headrace, Sedimen trap, Pipa Pesat, Head Loss, House Power dan Tail Race

TIDAK

Memenuhi

YA Perhitungan Daya

Penyusunan Laporan (Menyimpulkan)

Mulai

Gambar 4.1.. Bagan Alir Penelitian 46

BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1

Debit Andalan 5.1.1 Evaluasi Data Data – data yang akan digunkan dalam menganalisis debit andalan meliputi data curah hujan dan data klimatologi dimana datadata tersebut akan dievaluasi terlebih dahulu. Data-data yang akan dievaluasi harus lengkap dan tercatat. Untuk data-data yang akan digunakan dalam menganalisis ketersediaan air (debit andalan) secara keseluruhan mencakup antara lain : a.

Kelembaban relatif stasiun lalundu (Tabel 2.1)

b.

Data temperatur udara rata-rata bulanan (Tabel 2.2)

c.

Data kecepatan angin rata-rata bulanan (Tabel 2.3)

d.

Data penyinaran matahari rata-rata bulanan (Tabel 2.4)

e.

Data curah hujan bulanan dan jumlah hari hujan (Tabel 2.5)

5.1.2 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (ETo) Untuk menghitung evapotranspirasi potensial (ETo) digunakan metode “Penman Modifikasi” dengan persamaan :

ETo   c.Eto ETo '  W .(0,75 .Rs  Rn1 )  (1  W ). f (u).( ea  ed ) Contoh perhitungan ETo, untuk bulan Januari pada stasiun lalundu, adalah sebagai berikut : Diketahui : Data rerata Klimatologi seperti pada tabel 3.4. 1.

Temperatur rata-rata, T = 26,80o C

2.

Kelembaban udara relatif, RH = 92,4%

3.

Kecepatan angin, u = 69.2 km/hr = 2.88 km/jam = 0.80 m/det

4.

Penyinaran matahari, n/N = 50.4% 47

Langkah 1 : Dengan data T = 27,52o C (Tabel 2.2), didapat : 5.

Tekanan uap jenuh (Ea), melalui interpolasi didapat :

T  27C  ea  35,70

T  28C  ea  37.80

T  27,52  ea  35,7 

37,8  35,7 x (27,52  27) 28  27

ea  36,79 m.bar 6.

Faktor penimbang suhu dan elevasi daerah (W)

T  27C  0.76

T  27.52C  W  0.77

T  28C  0.77 7.

(1 – W) = 1 – 0,77 = 0,23

8.

Fungsi suhu, f(T)

T  27C  16,10 T  27,52  ea  16,10 

T  28C  16.30

16,30  16,10 x (27,52  27) 28  27

f (T )  16,20 m.bar

Langkah 2 Dengan data :

RH = 72,09% (Tabel 2.1) ea = 36.79 m.bar

9.

Tekanan uap aktual ed  ea  RH 100

 36.79  72.09 %  26.52 m.bar 10. Perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap sebenarnya :

ea  ed   36 .79  26 .52  10.27 m.bar 11. Fungsi tekanan uap, f(ed) f ed   0.34  0.044

ed

48

 0.113

Langkah 3 : Dengan data : -

Koordinat 0o 10’ 31”LU

-

Rasio keawanan , n/N = Penyinaran matahari = 44.8 %

Didapat besaran : 12. Radiasi ekstra matahari, Ra didapat melalui interpolasi: Januari,

0 LU  Ra  15 .00 2 LU  Ra  14 ,70

0LU  Ra  15.00 

14,70  15.00 o (0 10' 31" 0 o ) 20

Ra  14.97 mm/hari 13. Radiasi yang diterima matahari, Rs diperoleh dari Rs  (0.25  0.5 n N ) Ra

 (0.25  0.5  0.45)  14,97  7.38 mm/hari 14. Fungsi Rasio keawanan f(n/N) didapat melalui persamaan : f n N   0.1  0.9n N   0.1  0.90.45 

 0.51 Langkah 4 : Dengan data : Kecepatan angin, u = 55.1 km/hari = 0.64 m/det Didapat besaran : 15. Fungsi kecepatan angin pada ketinggian 2.00 m di atas permukaan tanah (km/hari) = f(u) didapat melalui persamaan : f(u) = 0.27 ( 1 + u . 0.864) = 0.27 ( 1 + 0,64 x 0.864)

 0.42 m/det

49

Langkah 5 : 16. Menghitung besaran radiasi bersih gelombang panjang (Rn1) mm/hari dengan persamaan :

Rn1  f(T) f(ed) f(n/N)  16.2 x 0,113 x 0.51  0.93 mm/hari Langkah 6 : 17. Menghitung

faktor

koreksi

c

berdasarkan

perkiraan

perbandingan kecepatan angin siang/malam di Indonesia. Data :

RH

= 72.09 %

U

= 55,1 km/hari = 0.64 m/det

Rs

= 7.38 mm/hari

Asumsi U siang/U malam = 1 Melalui interpolasi tabel. Di peroleh c = 1,10

Rns  (1  a) Rs  a  0.25  (1  0.25)7.38  5.53 mm/hari Rn  Rns  Rn1

Rn  5.53  0.93 = 4.6 mm/hari Langkah 7 : 18. Menghitung ETo dengan persamaan : ETo = C [W . Rn + (1 – W) x (f(u) x (ea –ed)] = 1.1 [ 0.77 (4.6) + (0.23)(0.42)(10.27) = 4.98 mm/hari ETo bulanan = 4.98 x 31 hr = 154.50 mm/bulan Perhitungan evapotransrasi potensial langkah 1 sampai dengan langkah 7 bulan Januari dan bulan selanjutnya disajikan pada tabel 5.1.

50

Tabel 5.1. Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan Metode Penmann Modifikasi

Sumber : Hasil Perhitungan

51

51

5.1.3 Perhitungan Metode Empiris Debit Andalan Sungai Dalam menentukan ketersediaan air atau debit andalan pada DAS Sungai Marimpa, digunakan Metode F.J. Mock untuk tiap tahunnya selama 10 tahun. Data yang menjadi parameter dalam menentukan debit andalan antara lain : 1.

Data curah hujan bulanan rata-rata

2.

Data evapotranspirasi potensial yang dihitung dengan metode Penman Modifikasi

3.

Data jumlah harian hujan

Adapun langkah perhitungan ketersediaan air atau debit anadalan pada DAS Marimpa dengan metode F.J.Mock dapat dilihat pada contoh perhitungan pada bulan januari tahun 2000 sebagao berikut : 1.

2.

Data Meteorologi a.

Curah hujan bulanan (R) = 363.0 mm/bln

b.

Jumlah hari hujan (n) = 11 hari

Evapotranspirasi aktual (Ea) : a.

Evapotranspirasi potensial (ETo) = 154.50 mm/bln (tabel 5.11)

b.

Permukaan lahan terbuka (m) = 10 %

c.

ETo / Ea  (m / 20)  (18  n)  (10 / 20)  (18  11)

 3,5 % d.

Evapotranspirasi terbatas (Ee)

Ee  (m / 20)  (18  n)  ETo  0,035154,50  5.408 mm/bulan

52

e.

Evapotrapirasi aktual (Ea)

Ea  ETo  Ee  154.500  5.408  149.093 mm/bulan 3.

Keseimbangan air a.

S  R  Ea

 363.00  149,093  213.907 mm/bulan b.

Limpasan Badai (PF = 5 %) Jika :

S  0, maka PF = 0

S  0, Hujan Bulanan (R)  0,05 PF = 0 c.

Kandungan air tanah (SS) Jika :

R > Ea maka, SS = 0

R < Ea maka, SS = S - PF SS = 0 d.

Kapasitas kelembaban tanah akhir Jika :

SS = 0 maka Kapasitas kelembaban air tanah = 200

SS  0 maka Kapasitas kelembaban air tanah = kandungan air tanah e.

Kelebihan air (WS)

WS  S  SS

 213.907  0.00  213.907 mm/bulan Karena air hujan dapat masuk ke dalam tanah, sehingga terjadi kelebihan air sebanyak 213.907 mm/bulan. 4.

Limpasan dan Penyimpangan Air a.

Faktor infiltrasi (i) diambil 0,4

b.

Faktor resesi air tanah (k) diambil 0,6

c.

Infiltrasi (I) 53

I  i  WS

 0,4 x213.907  85.563 mm/bulan d.

Volume air tanah (G)

G  0.50(1  k )  I  0.50(1  0.60)  85.563  68.45 mm/bulan e.

Penyimpanan volume air tanah awal terkoreksi (L) L  k (Vn1 )  Vn1  100

 0.60 100

 60.00 mm/bulan f.

Total volume penyimpanan air tanah (Vn) Vn  0.50 1  k   I   k Vn 1 

 68.45  60.00  128.45 mm/bln g.

Perubahan volume aliran dalam tanah (∆Vn) Vn  Vn  Vn 1

 128.45 100  28.45 mm/bln h.

Aliran dasar (BF)

BF  I  Vn  85.563  28.450  57.113 mm/bln i.

Limpasan langsung (DR)

DR  WS  I  PF  213.907  85.563  0

 128.344 mm/hari

54

j.

Total limpasan (TRo)

TRo  BF  DR  57.113  128.344  185.457 mm/hari k.

Debit Sungai (Q) Diketahui data-data sebagai berikut : -

Luasan Cathmen area, A = 7.76 km2 = 7.76 x 106 m2

-

Jumlah hari dalam bulan januari = 31 hari

Maka untuk debit tersedia dapat dihitung sabagai berikut : Debit tersedia bulan n (Qn)

Qn  TRo  A 

185 .457 10 3  7,76 11 .6 31

 0,539 m3/det

Perhitungan debit bulan Januari 2000 diatas dan bulan selanjutnya dari tahun 2000 – 2009 disajikan dalam bentuk tabel (lihat tabel 3.7 3.8). Hasil selengkapnya dapat dilihat dalam tebel 3.6. berikut. Debit andalan yang ekonomis ditentukan menurut pedoman ”Technical Participation Manual for Small Hydroelectric Power Develovement” yang dikeluarkan oleh New Energy Foundation, MITI Japan. Memperhatiakn kurva durasi debit aliran, maka dapat dipilih debit disain yang efektif. Pada prosentase kejadian 70 % diperoleh debit sebesar 0,064 m3/det. Dan pada prosentase kejadian 100 % diperoleh debit 0,009 m3/det. Sehingga debit desain ditetapkan sebesar 0,064 m3/det. Banjir

Rencana

pada

studi

ini

dilakukan

melalui

pengamatan karakteristik sungai. tanda-tanda kejadian banjir yang ada serta hasil wawancara dengan masyarakat disekitar lokasi studi. Hasil analisis menunjukkan bahwa kejadian banjir mengakibatkan permukaan air sungai naik sampai 1,00 meter di lokasi PLTMH. 55

Tabel 5.2.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2000

Sumber : Hasil Perhitungan

56

56

Tabel 5.3.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2001

Sumber : Hasil Perhitungan

57

57

Tabel 5.4.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2002

Sumber : Hasil Perhitungan

58

58

Tabel 5.5.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2003

Sumber : Hasil Perhitungan

59

59

Tabel 5.6.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2004

Sumber : Hasil Perhitungan

60

60

Tabel 5.7.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2005

Sumber : Hasil Perhitungan

61

61

Tabel 5.8.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2006

Sumber : Hasil Perhitungan

62

62

Tabel 5.9.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2007

Sumber : Hasil Perhitungan

63

63

Tabel 5.10.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2008

Sumber : Hasil Perhitungan

64

64

Tabel 5.11.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2009

Sumber : Hasil Perhitungan

65

65

Tabel 5.12. Debit Andalan Sungai Marimpa (m3/det)

Sumber : Hasil Perhitungan

Berdasarkan debit pada tabel 5.12 diatas, disusunlah kurva durasi aliran (flow duration curve) seperti pada gambar 5.1. Kejadia 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%

Debit 0,856 0,774 0,616 0,483 0,349 0,290 0,256 0,188 0,155 0,144 0,126 0,108 0,095 0,087 0,064 0,051 0,039 0,034 0,026 0,022 0,009

Kurva Prosentase Durasi Debit 0,900 0,800 0,700

0,600 Debit (m3/det)

0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000

Prosentae (%)

Gambar 5.1. Kurva Durasi Debit Aliran Sungai Marimpa

66

Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Debit Andalan “Metode F.J.Mock” Debit Anadalan Metode F.J.Mock m3/det 0,128 0,087 0,066 0,053 0,032 0,026 0,029 0,016 0,014 0,007 0,023 0,017 0,50 0.296

Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sep Okt Nop Des Jumlah Rata-rata

Grafik Debit Andalan "Metode F.J.Mock" (m3/det) 0,140

Debit Andalan (m3/det)

0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 0,000

Jan

Metode F.J.Mock 0,128 (m3/det)

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Agust

Sep

Okt

Nop

Des

0,087

0,066

0,053

0,032

0,026

0,029

0,016

0,014

0,007

0,023

0,017

Bulan

Gambar 5.2 Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.Mock

67

Debit Banjir 5.2.1 Analisis Frekuensi Dari hasil uji konsistensi data curah hujan yang telah dilakukan,

diperoleh

data

curah

hujan

maksimum

dengan

menggunakan metode rata-rata Aljabar. Tabel 5.14 Curah Hujan Rerata Bulanan Maksimum Curah Rangking Data Tahun Hujan Max (mm) Tahun C.H. Max (mm) 2000 234,67 1 52,17 2001 197,58 2 55,09 2002 210,30 3 75,59 2003 75,59 4 89,24 2004 122,63 5 98,71 2005 89,24 6 112,31 2006 55,09 7 122,63 2007 98,71 8 197,58 2008 112,31 9 210,30 2009 52,17 10 234,67 Curah Hujan Bulanan Maksimumn (mm) 250,00 200,00 Curah Hujan (mm)

5.2

150,00

100,00 50,00 0,00

Curah Hujan Max (mm)

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

234,67

197,58

210,30

75,59

122,63

89,24

55,09

98,71

112,31

52,17

Tahun

Gambar 5.3 Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum

68

1. Uji Konsistensi Data Sebelum data hujan ini dipakai terlebih dahulu harus melewati pengujian untuk kekonsistenan data tersebut. Metode yang digunakan adalah metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums) (Buishand,1982). Pengujian konsistensi dengan menggunakan data dari stasiun itu sendiri yaitu pengujian dengan komulatif penyimpangan terhadap nilai rata-rata dibagi dengan akar komulatif rerata penyimpangan kuadrat terhadap nilai reratanya, lebih jelas lagi bisa dilihat pada rumus dengan contoh hitungan dibawah: S*0 = 0  k

S 

k

  Y  Y i 1

[Sk*] = 109,84

i

= 234,67 – 124,83 = 109,84 Dy2 = (S*k)2 / n

dimana n = 10

= (109,84)2/10 = 1206,45 Dy = Rerata Jumlah = 393,41 Sk** = S*k / Dy

[Sk**] = [Sk*] / Dy

= 109,84 / 393,41

= 109,84/ 393,41

= 0,28

= 0,28

Nilai statistik Q dan R Q=

maks 

R=

maks

Sk

 untuk 0  k  n

 S k - min S k

Dengan melihat nilai statistik diatas maka dapat dicari nilai Q/n dan R/n. Hasil yang di dapat dibandingkan dengan nilai Q/n syarat dan

69

R/n syarat, jika lebih kecil maka data masih dalam batasan konsisten. Tabel 5.15 Uji Konsistensi C.H Bulanan Maksimum Metode RAPS

2. Perhitungan Distribusi Untuk memperkirakan besarnya debit banjir dengan kala ulang tertentu, terlebih dahulu data-data hujan didekatkan dengan suatu sebaran distribusi, agar dalam memperkiraan besarnya debit banjir tidak sampai jauh melenceng dari kenyataan banjir yang terjadi (Soewarno, 1995 :98). Adapun rumus-rumus yang dipakai dalam penentuan distribusi tersebut antara lain :

70

( X - X )2 n -1

S1 =

Cv =

S X

n Cs =

 Xi - X n

i =1

(n - 1)  (n - 2)  S3 n2 

Ck =

3

 Xi - X n

4

i =1

(n - 1)  (n - 2)  (n - 3)  S4

dimana : S1

= standar deviasi

Cv

= koefisien keragaman

Cs

= koefisien kepencengan

Ck

= koefisien kurtosis

Pemilihan distribusi berdasarkan penyimpangan (cr*) yang terkecil (Soewarno, 1995 : 106). “Metode Gumbel” Contoh Perhitungan : Diketahui data sebagai berikut : -

Curah Hujan (Ri) = 234,667

-

Jumlah data (n)

-

Periode Ulang (T) = 100 tahun

-

Rata-rata (R)

= 10 = 124,83

71

1. Menghitung (Ri - R) (Ri - R)

=

234,667 – 124,83

=

109,838

2. Menghitung (Ri - R)2 (Ri - R)2

=

(109,838)2

=

12064,459

3. Menghitung reduced variate (Yt) Yt

=

-In (-In ((T - 1) / T))

=

-In (-In ((100 - 1) / 100))

=

4,600

4. Menentukan nilai reduced mean (Yn) Yn

= 0,495 (Dari Tabel Lampiran J)

5. Menentukan nilai reduced standard deviation (Sn) Sn

= 0,950 (Dari Tabel Lampiran K)

6. Menghitung nilai faktor frekuensi (K) K

= (Yt - Yn) / Sn = ( 4,600 - 0,495) / 0,950 = 4,323

7. Menghitung standar deviasi (S) S

=

=

𝑅𝑖−𝑅 2 𝑛 −1 39340,595 10−1

= 66,115 8. Menghitung Hujan Rancangan (RT) untuk Kala Ulang 100 thn RT

= Rrata-rata + (S x K) = 124,83 + (66,155 x 4,323) = 410,631

72

Tabel 5.16 Analisis Frekuensi Metode Gumbel

Sumber : Hasil Perhitungan

Garfik Curah Hujan Rancangan

500,000 450,000 400,000 CH.Rancangan (mm)

350,000 300,000 250,000 200,000 150,000

100,000 50,000 0,000 Analisis Frekuensi Dengan Metode Gumbell

2,000

5,000

10,000

25,000

50,000

100,000

200,000

115,869

194,782

247,030

313,045

362,019

410,631

459,066

Kala ULang (Tahun)

Gambar 5.4 Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode Gumbel

5.2.2 Debit Banjir Rancangan Metode Rasional Diketahui data sungai sebagai berikut : -

Luas DAS

= 7,76 km2

-

Panjang Sungai (L)

= 125 m

-

Beda Elevasi (head) H

= 7,85 m

-

Hujan Rancangan (R 24)

= 410,631 mm (100 thn) 73

1.

Menentukan harga C, misalnya C = 0,3

2.

Menentukan waktu banjir (Pers. Bayem) W = 72 (H/L)0,6 = 72. (7,85/125)0,6 = 13,681 m/jam Tc = L/W = 125/13,681 = 9,046

3.

Menentukan intensitas hujan, Mononobe I

= R24/24 . (24/T c)2/3 = 410,631/24 . (24/9,046)2/3 = 32,791 mm/jam

4.

Menghitung debit banjir rancangan dengan kala ulang 100 tahun Q

= 0,278 . C . I . A = 0,278 . 0,3 . 32,791 . 7,76 = 21,222 m3/det

Tabel 5.17 Analisis banjir Metode Rational berdasarkan analisis frekuensi Metode Gumbel

Sumber : Hasil Perhitungan

74

Garfik Banjir Rancangan Metode Rational Gumbel

Banjir Rancangan (m³/dtk)

25,000 20,000

15,000 10,000 5,000 0,000

DEBIT BANJIR RANCANGAN METODE RASIOAL

2

5

10

25

50

100

200

5,988

10,067

12,767

16,179

18,710

21,222

23,725

Kala ULang (Tahun)

Gambar 5.5 Grafik Banjir Rancangan Metode Rational Berdasarkan Analisis Frekuensi Metode Gumbel

5.3

Desain Dasar Untuk

menghitung/memperkirakan

bentuk

serta

dimensi

dari

bangunan-banguan utama PLTMH maka diperlukan desain dasar. Desain dasar ini penting untuk memperoleh besaran volume pekerjaan, sehingga evaluasi teknis maupun ekonomis terhadap PLTMH dapat dilakukan. Banguan-banguan utama tersebut terdiri dari Pekerjaan Sipil dan Pekerjaan Elektro Mekanik. Pekerjaan-pekerjaan sipil meliputi : Bangunan Pengelak Aliran (Cofferdam), Bendung (Weir), Banguan Pengambilan (Intake), Saluran Pembawa (Headrace) dari beton tumbuk, Kantong Sedimen, Pipa Pesat (Penstock), Rumah Pembangkit (Power House), dan Saluran Pembuang Akhir (Tail Race). 5.4

Data Desain Data-data yang digunakan dalam penyusunan desain dasar bangunanbangunan utama PLTMH Marimpa ini antara lain seperti di bawah ini, sedangkan data pendukung yang lain yang tidak ada, selalu dikemukakan pada awal perhitungan setiap pekerjaan atau struktur yang ada.

75

1.

Data Sungai 

Sungai di sekitar bendung -

lebar normal sungai

= 10 meter

-

lebar rata-rata dasar sungai

= 7 meter

-

kemiringan talud

=1:1

-

kemiringan rata-rata dasar sungai di sekitar lokasi bendung 16%

-

Elevasi dasar sungai di sekitar rencana bendung +660,00 m

-

Elevasi di sekitar bak penenang / pengendap

+659,50 m

-

Elevasi di sekitar rumah turbin (power house)

+651,65 m

-

H gross

= 8,35 m

2. Hidrologi: = 0,064m3/s



Debit rencana Qdesain



Tinggi muka air pada saat banjir maksimum h= 1,1 0 m



Material sungai di hilir rencana lokasibendung berupa pasir, kerikil hingga batu berukuran 10 – 50 cm sedangkan di sekitar lokasi bendung berupa batu masif.

5.5

Desain Dasar Pekerjaan Sipil 5.5.1

Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam) Pada fase pembangunan deperlukan lapangan pekerjaan yang kering, sehingga di perlukan suatu bangunan pengalih aliran untuk mengalihkan aliran air sungai. Pada area yang di keringkan tersebut dapat di mulai pembangungan pondasi bendung utama. Pengalihan aliran sungai Marimpa untuk pembangunan konstruksi bendung PLTMH Pinembani dilakukan dengan dua tahap dengan tanggul pengelak (cofferdam). Tahap 1: Pelaksanaan pembangunan konstruksi bendung dimulai dari bagian hulu dari rencana bendung utama. Pada bagian hulu ini terdapat 76

bangunan pembilas dan intake. Bangunan cofferdam untuk mengarahkan aliran sungai ke sisi lainnya. Setelah pekerjaan konstruksi bendung dan pembilas selesai maka cofferdam dibongkar. Tahap 2: Pembangunan konstruksi bendung dilaksanakan pada sisi lainnya. Cofferdam dibangun untuk melindungi areal kerja pada sisi ini, dimana aliran sungai diarahkan melalui bangunan bendung yang sudah jadi. Elevasi/tinggi cofferdam disarankan seekonomis mungkin dengan pertimbangan faktor resiko yang kemungkinan muncul. Berdasarkan pertimbangan di atas serta informasi masyarakat di sekitar lokasi pembangunan PLTMH Marimpa dan pengamatan langsung didapatkan data bahwa tinggi maksimum air dari dasar sungai pada saat banjir tahunan setinggi 1,10 meter. Selanjutnya elevasi cofferdam dapat ditentukan sebagai berikut: -

elevasi dasar sungai

= + 660,00 m

-

tinggi air pada banjir tahunan

=

1,10 m

-

jagaan / freeboard

=

0,50 m +

elevasi cofferdam = + 661,60 m Material yang digunakan untuk konstruksi cofferdam ini adalah material batuan yang ada di sekitar lokasi rencana PLTMH Marimpa. 5.5.2

Bendung Bendung PLTMH Marimpa direncanakan sebagai bendung sederhana dari pasangan batu kali dilapisi beton bertulang dengan mutu K225 setebal 10 cm. Panjang bendung adalah 10,0 meter.

77

a.

Lokasi Bendung Bendung PLTMH Marimpa dibangun pada hulu sungai Marimpa pada elevasi dasar sungai + 660,00

m, dengan

bangunan intake pada sebelah kiri aliran sungai. Lebar ratarata sungai di sekitar lokasi bendung sekitar 10 m, dengan kemiringan talud adalah 1 : 1; dengan gradien rata-rata sungai 16 %. b.

Elevasi Mercu Bendung Berdasarkan kondisi topografi dan fungsi dari bendung PLMTH Marimpa yakni untuk memperoleh tinggi jatuh rencana, maka direncanakan tinggi mercu bendung sebesar 1,50 m, sehingga elevasi mercu direncanakan pada elevasi 661,50 m.

c.

Tinggi Muka Air Maksimum di Sungai Tinggi muka air maksimum sungai Marimpa (tinggi muka air sebelum ada bendung) dihitung menggunakan rumus Chezy: V= C

R.S

Prosedur perhitungan adalah sebagai berikut: 1.

Data  

2.

Tinggi muka air banjir maksimum Lebar rata-rata sungai

 Kemiringan tebing talud  Gradien rata-rata sungai Luas Penampang Basah :A

: = 1,10 m : b = 7,0 m

: 1: m = 1 : 1 :S = 0,16 = (b + mh) h = (7+1 x 1,1) 1,1

A

= 8,91 m2

78

3.

Keliling Basah

: P P

= b + 2h =7+2x1

1  m2 1  12

= 10,1 m 4.

Jari-jari hidrolis

5.

Koefisien Pengalira

: R R : Cd Cd

6.

Kecepatan aliran su ngai

:V V

=A/P = 0,88 m = 87 /(1  100 / 0,88) = 0,81 = Cd

R.S

= 0,81 0,88 * 0,16 = 0.30 m/det

7.

Debit sungai (Debit Banjir 100 thn) Q = 21,22 m3 /det Berdasarkan pengamatan di lapangan pada keadaan

normal, kedalaman air di sungai di bagian hilir lokasi bendung adalah 0,50 meter. Selanjutnya perhitungan elevasi muka air maksimum pada keadaan normal di sungai sebagai berikut:

d.

-

Kedalaman air di sungai (h) pada keadaan normal 0,50 m

-

Elevasi dasar sungai di hulu lokasi bendung +660,0 m

-

Elevasi muka air maksimum di hulu bendung +660,5 m

Lebar Bendung Lebar bendung merupakan jarak antara tembok pangkal (abutment) di satu sisi sungai dengan abutmen pada sisi lain termasuk pilar-pilar dan pintu pembilas. Lebar bendung (B) yang ideal adalah sama dengan lebar normal sungai (Bn) agar aliran sungai tidak banyak mengalami gangguan setelah ada bendung. Akan tetapi bilamana pengambilan lebar bendung (B) sama dengan lebar normal sungai (Bn) mengakibatkan muka air di atas mercu bendung tinggi sekali maka lebar bendung dapat diperbesar hingga 1,20 kali lebar sungai normal 79

atau

B = 1,2 Bn (Soenarno, Konstruksi Bendung Tetap,

Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik). Dengan pertimbangan kodisi geologis lokasi sekitar bendung yang merupakan tebing batu masif maka lebar bendung diambil sama dengan lebar sungai.

Gambar 5. 6 . Sketsa Penampang Rata-Rata Sungai Marimpa 

Kedalaman air di sungai : h

=

0,50 m



Jagaan/free board

=

1,00 m +

:w

htotal = Dengan demikian lebar bendung

1,50 m B = 1.0 Bn = 1,0 (10,0) = 10,0 m

Lebar bendung PLTMH Marimpa ditetapkan 10,00 m e.

Mercu Bendung Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa bendung PLTMH Marimpa direncanakan tipe sederhana dari pasangan batu kali dengan tinggi mercu 1,00 meter dari dasar sungai. Bentuk mercu pelimpah direncanakan tipe bulat dengan jarijari tunggal R = 1,0 m. Kemiringan permukaan mercu bagian hilir adalah 3 : 1 sedangkan bagian hulu bendung vertikal. Untuk menjamin kekuatan tubuh bendung dilapisi beton bertulang K225 dengan tebal 10 cm. Dengan demikian elevasi mercu bendung adalah + 661,00 m. 80

Dari uraian tersebut di atas dapat disimpulkan dimensi bendung adalah sebagai berikut:  Panjang bendung

L

= 10,00 m

 Tinggi bendung dari elevasi dasar sungai h

= 1,00 m

 Lebar mercu bendung

b mercu = 1,00 m

 Lebar dasar bendung

b dasar = 1,50 m

Menghitung tinggi muka air di atas bendung (Kriteria perencanaan bangunan utama, Dep. PU, 1986) Persamaan tinggi energi – debit untuk bendung ambang pendek dengan pengontrol segi empat adalah : Q  Cd 2 / 3 2 / 3g b H11 / 6

Dimana Q = Debit air sungai = 21,22 m3 /det Cd = di ambil 0,81 g = gravitasi, 9,81 m/det 2 Dihitung : 21,22  0,81 2 / 3 2 / 3  9,81 10 H11 / 6

H11 / 6 = 0.621 ; H1 = 0,239 m

Gambar 5.7. Tinggi muka air di atas Mercu bendung

81

Elv. Tinggi Talud + 662,00 m

Elv. TMA + 661,24 m

Elv. Mercu Bendung + 661,00 m

Elv. Tinggi Dasar Sungai + 660,0 m m Pondasi bangunan intake Elv + 659,50 m Pondasi Kolam olak Elv + 658,70 m

Gambar 5.8. Sketsa Bangunan Bendung dan Intake

f.

Kolam Olak (Peredam Energi) Di sekitar lokasi pembangunan bendung PLTMH Marimpa terdiri dari pasir halus dan kerikil serta terdapat batuan masif seperti pada lokasi jatuhnya air terjun yang ada sekarang, maka perlu dibuatkan konstruksi kolam olakan yang baru. Akan tetapi karena diperkirakan banjir sungai Marimpa akan mengangkut batu-batu bongkahan/boulder yang dapat merusak tubuh bendung dan lantai/dasar sungai bagian hulu bendung, maka pada bagian hilir bendung tersebut akan dilapisi beton bertulang dengan mutu K225 setebal 20 cm selebar 2 meter dari tubuh bendung sepanjang tubuh bendung atau sepanjang 10,0 meter.

5.5.3

Bangunan Pengambilan (Intake) Bangunan intake harus mensupali debit air dengan stabil ke saluran pembawa, yang kemudian diteruskan ke bangunan kolam 82

penenang (forebay). Debit air tersebut kemudian diteruskan ke rumah pembangkit melalui pipa pesat (penstock). Desain bangunan intake dibuat dengan harus memperhatikan tingkat permukaan air pada saat debit minimum. Berdasarkan kondisi topografi sungai Marimpa, maka bangunan pengambilan ditempatkan di sebelah kanan aliran sungai. Perhitungan Dimensi Bangunan Intake: Bangunan intake dilengkapi dengan pintu dan bagian depannya terbuka menjaga jika terjadi muka air banjir Dasar bangunan pengambilan (intake) terletak 0,75 m di atas lantai bendung sehingga elevasi bangunan intake 660,25 m. Di bangun dengan arah 900 terhadap as aliran sungai. Kapasitas bangunan intake diambil, Qd = 1,2 x Qdesain. Qd = 1,2 . 0,064 = 0,077 m3/s 0,077    b  h1 2  g  z Dimana: Μ

= koefisien pengaliran = 0,81

h1

= 0,4, tinggi muka air normal dari ambang pintu pengambilan

z

= kehilangan energi pada pintu masuk = 0,05

b

= lebar bangunan intake

g

= percepatan gravitasi = 9,81 m/s2.

83

a

b

Gambar 5.9. Type Pintu Intake Lebar pintu intake yang diperlukan dapat dihitung sebagai berikut:

0,077    b  a 2  g  z 0,077  0,81 b  0,28 2  9,81 0,05 b

= 0,343 m

Dengan demikian pada intake diperlukan 1 pintu selebar 0,8 m. Kemiringan rencana saluran sampai di ujung masuk bangunan kantong sedimen adalah: V=Q/A 2

1

1 Q R3 S 2  n A dimana: R = jari-jari hidrolis penampang saluran S = kemiringan saluran

 0,343 x 0,40  1 x  0,018  2 x 0,40  0,343

2

3

xS

1

2



0,064 0,343 x 0,4

S = 0,001

84

5.5.4

Saluran Pembawa (Headrace)

Saluran pembawa adalah salah satu bangunan yang sangat vital didalam perancangan dan desain PLTMH.

Elevasi dasar

saluran pembawa pada bangunan intake + 659,50 meter dan kemiringan dasar saluran 0,001 Saluran pembawa pada PLTA Sungai Marimpa berfungsi mennyalurkan air dari pintu Intake menuju pipa pesat (penstock). Direncanakan penampang saluran pembawa berbentuk trapesium. Berdasarkan pengalaman rasio optimum antara lebar dan tinggi saluran adalah 3 : 2 – 4 : 2 Dengan pertimbangan ekonomi, Saluran dibuat dari susunan batu kali dengan campuran Semen dan Pasir 1 : 4 Parameter desain: Debit desain

Q

= 0,064 m3/s

Kemiringan dasar saluran diambil

S

= 0,001

Koefisien manning

n

= 0,018

Panjang saluran

L

= ± 9,50 m

Tampang saluran

= Segi Empat

Hasil perhitungan penampang saluran adalah sebagai berikut: b = 0,7 m

h = 0,7 m

R = 0,233 m 2;

P = 2,10 m

A = 0,49 m

Menghitung kecepatan rata rata aliran dalam saluran pembawa Q=vA

v = Q/A = 0,064/0,49 = 0,130 m/det

Tinggi jagaan hw = 0,3 m

85

Bendung PLTMH Sungai Marimpa

Tinggi Permukaan Tanah di Sekitar bendung

Saluran pembawa Lebar Terjunan

Pipa Pesat

Gambar 5.10. Sketsa Potongan Memanjang Saluran Pembawa (Headrace) Debit saluran dibuat lebih besar dari yang dibutuhkan untuk mengantisipasi endapan yang mungkin terjadi lebih cepat mengingat saluran ini berada di lahan perkebunan masyarakat. Dengan demikian saluran pembawa ini direncanakan berdimensi sebagai berikut:

hw = 0,3 m H= 0,7 m s = 0,001 b= 0,7 m

86

5.5.5

Bangunan pengendap sedimen (sediment trap) A

v w

v w

Gambar 5.11. Skema Potongan Memanjang Bangunan Pengendap Sedimen Bangunan pengendap sedimen direncanakan berbentuk segi empat dari pasangan dan lantai beton bertulang dengan dinding di sekitar jatuhnya air dari saluran pembawa berupa dinding beton bertulang. Butiran sedimen yang masuk dalam bangunan pengendap sedimen, dengan kecepatan endap sedimen “w” dan kecepatan air “v“ harus mencapai titik C. Sehingga butiran sedimen tersebut akan berjalan selama waktu H/V , yang diperlukan untuk mencapai dasar, untuk selanjutnya bergerak atau bergulir sepanjang L dalam waktu L/v. Sehingga persamaan dapat disusun sebagai berikut : H L Q  dengan v  v v HB

dimana : H

= kedalaman aliran, m

w

= kecepatan endap butiran sedimen, m/det

L

= Panjang bangunan pengendap sedimen

v

= kecepatan aliran air, m/det

Q

= debit air di saluran, m3/det

B

= Lebar kantong lumpur, m 87

Persamaan di atas dapat di sederhanakan LB = Q/w. Persamaan untuk bangunan pengendap sedimen tersebut sangat sederhana, sehingga Velikanov, 1971, membuat faktor koreksi dengan dasar pemikiran adanya perubahan aliran air akibat, turbulensi air, pengendapan butiran sedimen yang terhalang, banyaknya sedimen melayang. Persamaan untuk faktor koreksi sebagai berikut :



Q  v H0,5  0,2 LB  w 7.51 w H



2

Data lapangan adalah sebagai berikut : L = di hitung Q = 0,064 m3/det

H = 1,2 m

B = 1,5 m

 = 1,2

v = 0,036 m/det

w = 2,8 cm/det = 0,028 m/det (U.S. Inter- Agency Committe on water Resources Subcommitte on sedimentation)



0,064 1,2 0,036 1,2 0,5  0,2 L 1,5  0,028 7,51 0,028 1,2



2

jadi diperoleh faktor koreksi dari velikanov, L = 0,4 m Untuk menghitung panjang bangunan pengendap sedimen di gunakan persamaan sebagai berikut :

LB 

Q 0,064   L 1,5  w 0,028

diperoleh panjang bangunan pengendap pasir, L = 2,3 + faktor koreksi = 2,7 m Perhitungan kapasitas bak pengendapan pasir: Kedalaman bak pengendapan tergantung pada periode waktu untuk setiap

pengurasan. Diperkirakan pengurasan dilakukan 1 kali 88

dalam empat hari atau pada saat banjir besar. Dari tingkat kejernihan air hulu Sungai Marimpa maka di perkirakan konsentrasi sedimen pada air hulu Sungai Marimpa tersebut adalah 0,15 kg/m3 dan semuanya diendapkan dalam kantong pasir maka: Jumlah endapan pasir = kandungan pasir x debit saluran pembawa = 0,15 x 0,064 = 0,0096 kg/det Endapan pasir dalam 2 hari = 4 x 24 x 3600 x 0,0096 = 3317,76 kg Diambil berat jenis endapan sebesar 2650 kg/m3, dan diperkirakan kepadatan endapan 85 % maka kedalaman bak pengendapan yang diperlukan adalah: Volume endapan

= 3317,76/ (0,85 x 2650) = 1,47 m3

Kedalaman bak pengendapan = Volume / area = 1,47 / (2,7 x 1,5) = 0,36 m Diambil kedalam bak pengendapan = 0,5 m Penampang transisi dihitung sebagai berikut: Panjang transisi 1 =

=

B  B' 1  L` 2 tan  3 1,5  0,25  0,625 m  1/3 (2,7) = 0,83 m 2 tan 45 0

89

0,7 m

1,5m

2,7 m 2,0 m

0,60 m

0,7 m

0,70 m 0,50 m

Gambar 5.12. Sketsa Bangunan Kantong Sedimen

Elevasi muka air pada bangunan kantong sedimen adalah + 659,50 m, elevasi tersebut merupakan elevasi pengambilan hulu pipa pesat (penstock). 5.5.6

Pipa Pesat (Penstock) Pipa pesat adalah pipa bertekanan yang mengalirkan air dari bak penenang (sandtrap) langsung ke intake turbin. Penempatan pipa pesat dapat di atas permukaan tanah atau di dalam tanah, untuk penempatan pipa di dalam tanah akan menjaga tekanan air yang ada di dalam pipa dari perubahan suhu matahari dan hujan. Bilamana pemasangan pipa dilakukan di atas permukaan tanah maka diperlukan konstruksi blok angker dan struktur pendukung sebagai dudukan pipa pesat untuk menahan beban pipa dan air di dalamnya. Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahal dalam pekerjaan PLTMH, oleh karena itu desainnya perlu 90

dipertimbangkan terhadap keseimbangan antara kehilangan energi dan biaya yang diperlukan. Parameter yang penting dalam desain pipa penstock terdiri dari material yang digunakan, diameter dan ketebalan pipa serta jenis sambungan yang digunakan. Dengan pertimbangan head yang relatif rendah, ketersediaan material, maka digunakan pipa beton bertulang. a.

Perhitungan Dimensi Pipa Pesat Data : Q = 0,064 m3/det Panjang Pipa Pesat L =

56,35 2  7,85 2  L= 56,90 m

Kecepatan aliran dalam pipa V = =

2.g.h

2.9,81.7,85

= 12,4 m/det Penampang pipa A = Q/V = 0,064/12,4 = 0,005 m2 (minimum) Diameter pipa D  [

4A



] 0,5  0,079 m, dipakai D = 0,40 m.

Sehingga A = 0,005 m2 dan V = 12,4 m/det Tinggi energi total (statis)

= 7,85 m

Koefisien gesekan pada pipa rencana = 0,033 Kehilangan tenaga akibat gesekan pada pengaliran pipa pesat : hf 

8  0,033 56,90 8f L  0,0642 Q2 = 2 5 g D 9,81 3,14 2  0,2 5

hf = 0,098 m Catatan: Pipa pesat ini dapat diganti dengan saluran tertutup berbentuk segi empat dengan ukuran 0,4 x 0,4 m dari beton bertulang. 91

b.

Perhitungan Tebal Pipa Penstock. Tebal minimum pipa penstock dihitung dengan rumus berikut: Dengan tinggi head 7,85 m maka tekanan pada dinding pipa adalah sebesar 7850 kg/m2 atau 0,785 kg/ cm2 . Sehingga dengan tekanan tersebut direncanakan menggunakan pipa beton bertulang dengan ketebalan 8 cm

5.5.7

Kehilangan Tenaga (Head Loss) Kehilangan tenaga pada pipa pesat adalah jumlah dari kehilangan tenaga pada intake pipa pesat ditambah kehilangan tenaga pada akibat gesekan dan kehilangan tenaga akibat penyempitan pipa pada ujung pipa pesat, sedangkan kehilangan tenaga akibat gesekan telah di hitung terlebih dahulu yaitu sebesar 0,06 m Kehilangan energi pada Pintu Masuk

H  

(v  v )2 1

a

masuk

dimana: ΔH

2g

 v v

masuk

 0,1

a

 0,13 m / det

a

 1,50 m / det

= 0,0096 dibulatkan 0,01

 masuk = 0,1 ; Koef. kehilangan energi pada pintu masuk, va

= kecepatan dalam saluran pembawa, m/det 92

v1

= kecepatan aliran dalam penstock, m/det

g

= percepatan gravitasi = 9,81 m/det2

Kehilangan energi akibat bengkokan pipa Nilai koefisien kehilangan energi akibat bengkokan pipa seperti di bawah ini Tabel 5.18. Koefisien Kehilangan Tenaga Berdasarkan Bengkokan Pipa 

5

10

15

30

45

50

90



0,02

0,04

0,05

0,15

0,28

0,55

1,2

Sumber : Buku utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH (Departeman Energi dan Sumber Daya Mineral 2008)

Tabel 5.19. Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Belokan Pipa Titik Join

M N O

Sudut

Koefisien Kehilangan Tenaga

o

4 4o 13o

0,02 0,02 0,04

Sumber : Buku utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH (Departeman Energi dan Sumber Daya Mineral 2008)

Kehilangan tenaga pada belokan pipa digunakan nilai pendekatan dengan dasar pemikiran bahwa nilai terendah dari kehilangan energi pada range Tabel 5.13. Dimana:  dan  adalah sudut bengkokan dan koefisien kehilangan energi. Untuk nilai  yang berada diantaranya dilakukan interpolasi linier.  = 5 0 , koefisien kehilangan tenaga ,  = 0,02 Untuk  = 4 0 , koefisien tenaga,  = 0,02 Persamaan Energi : Kehilangan tenaga sekunder :

93

1.

Koefisien akibat perubahan bentuk tampang (titik L) ΔH = 0,092

2.

Koefisien kehilangan tenaga pada setiap belokan : Tabel 5.20. Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga Pada Setiap Belokan Titik Join

Sudut

M N O

Koefisien Kehilangan Tenaga

o

4 4o 13o

0,02 0,02 0,04

Sumber : Buku utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH (Departeman Energi dan Sumber Daya Mineral 2008)

3.

Koefesien akibat penyempitan pipa = 0,5

4.

Kehilangan tenaga sekunder dapat ditulis dalam bentuk :

V2 8Q 2 8 K 2 he  K K 2 4  Q 2g g D g 2 D 4 Jumlah kehilangan tenaga bengkokan pipa :

 he  he M  he N  he O 8 k M k N kO  2    Q g 2  D14 D14 D14  8  0,02 0,02 0,04  2  he    Q 2  4 4 g  0,331 0,331 0,3314   he  0,081,69  1,69  3,37Q 2  he 

 he  0,57 Q 2 he = 0,01 Jadi total kehilangan tenaga adalah jumlah dari kehilangan tenaga pada pipa masuk (he1)+ kehilangan energi akibat gesekan pipa (he2) + kehilangan energi akibat bengkokan, atau

94

dalam bentuk persamaan total kehilangan tenaga sebagai berikut :

 he =he1+he2+he3   he = 0,60 + 0,01 + 0,01  he = 0,62 m 5.5.8

Rumah Pembangkit Bangunan rumah pembangkit direncanakan berupa bangunan permanen dengan ukuran panjang x lebar x tinggi = 3 m x 3 m x 3; memakai atap seng gelombang, pondasi batu kali, dinding batu bata, pintu tripleks, dan lantai beton rabat diaci.

5.5.9

Saluran Pembuang Akhir (Tail Race) Saluran pembuang akhir (tail race) direncanakan berbentuk persegi empat dari pasangan batu. Kapasitas saluran direncakan Q desain = 0,064 m3 / s. b = 0,50 m dan h = 0,50 m A = b x h = 0,50 x 0,50 = 0,25 m2. V = Q / A = 0,064 / 0,25 = 0,256 m/s P = b + 2h = 0,50 + 2 x 0,5 = 1,50 m R = A / P = 0,25 / 1,50 = 0,167 m Rumus Manning

: V = 1/n x S1/2 x R2/3 S = [ (n x V ) / R2/3 ]2 S = [ ( 0,018 x 0,256 ) / (0,167)2/3 ] 2 = 0,0023

95

5.6

Kapasitas Daya Dan Produksi Energi Daya listrik yang dapat dibangkitkan dihitung dengan memakai persamaan: P = 9,81 x Q x H x η Dimana : P

= daya (KW),

Q

= debit rencana (m3/det),

H

= Head netto (m)

η

= koefisien efisiensi turbin dan generator.

Setiap jenis turbin dan pabrik pembuat memiliki tingkat efisiensi yang berbeda. Debit rencana diambil pada kejadian 70 %, sehingga Q = 0,064 m3/det, H netto diperoleh sebesar 7,85 m. Pada kasus ini, efisiensi turbin dan generator dipakai adalah 75 %, Dengan demikian, maka daya listrik output adalah: P

= 9,81 x 0,064 x 7,85 x 0,75 = 3,708 kW = 3708 W

Diperkirakan dalam 1 KK digunakan : -

1 buah lampu 10 W

=

10 W

-

2 buah lampu 5 W

=

10 W

-

1 buah peralatan elektronik

=

30 W

Jadi rata-rata penggunaan listrik dalam 1 KK adalah 50 W Jumlah KK yang ada pada desa Dangaraa Kec.pinembani adalah 67 KK Sehingga energi yang dibutuhkan yaitu : 67 x 50 = 3350 W = 3,35 kW Berdasarkan besarnya debit dan persen kejadian maka kapasitas bangkitan energi yang dapat dihasilkan adalah sebesar 2.799 kWH per tahun, rincian perhitungan disajikan pada tabel berikut:

96

Tabel 5.21. Kapasitas Bangkitan Energi PLTMH Marimpa

Produksi Energi Listrik 200

Energi KWH

150

100

50

0 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Persen Kejadian

Gambar 5.14. Ketersediaan Daya & Produksi Energi 97

BAB VI PENUTUP

6.1. Kesimpulan Dari hasil tinjauan dan pembahasan yang telah diuraikan, maka penulis dapat menyimpulkan hal-hal sebagai berikut : 1. Dari Analisis Data Curah Hujan dan Klimatologi, serta Topografi mengindikasikan bahwa ada potensi debit sebesar 0,064 m3 /det dengan head 7,85 m. 2. Dengan asumsi efisiensi turbin dan generator sebesar 75%, maka Daya listrik yang dapat dibangkitkan sebesar 3,708 kW. 3. Kebutuhan listrik untuk masyrakat Dangraa (67 KK) sebesar 3,350 kW dengan perkiraan dalam 1 KK menggunakan 50 W. 4. Berdasarkan pengamatan lapangan, trase saluran pembawa yang paling mungkin adalah melalui sisi kanan sungai. Kondisi topografi sedemikian memungkinkan dibuat saluran terbuka sepanjang 64 m sebagai saluran pembawa, saluran tertutup sepanjang 56,35 m sebagai saluran tekan (penstock). 6.2

Saran 1. Untuk kemajuan masyarakt Dangaraa diharapkan kepada PEMDA dan PLN setempat agar dapat memperhatikan masyarakat Dangaraa untuk membantu pelaksanaan pembanguan Pembangit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). 2. Kelebihan daya yang dihasikan PLTMH dapat digunakan untuk keperluan rekreasi, pendidikan dan industri kecil seperti ; mesin pemotong rotan, mesin penggiling padi.

98

DAFTAR PUSTAKA

Adyanto S. 2008.Analisis Aliran Air Dalam Pipa Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di Hulu Sungai Rawa, Tugas Akhir Fakultas Teknik, Universitas Tadulako, Palu Arismunandar A, Dan Kuwahara S, 1991. Teknik Tenaga Listrik Jilid I, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Chow, VT, 1985, Hidraulika Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta. Dandekar M. M, Sharma K.N, 1991. Pembangkit Listrik Tenaga Air. Terjemahan, Penerbit Erlangga, Jakarta. Endardjo P,Warga Dalam J, Setiadi A, 1998, Pengmbangan Rancang Bangun Mikrohidro Standar PU, Prosiding HATHI, Bandung. Giles RV, 1996, Mekanika Fluida Jilid 2. Erlangga, Jakarta. Hery S. 2009. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLYMH) di Sungai Paneki, Tugas Akhir Fakultas Teknik, Universitas Tadulako, Palu. Kodoatie RJ, 1977. Hidrolika Terapan Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa. Andi, Jogjakarta. Kristanto H, 2007 Pelatihan Pembangunan Mikrohidro Berbasis Masyarakat, Mojokerto. Patty F.,1995, Tenaga Air, Edisi Pertama, Erlangga, Jakarta. Priyantoro D, 1991. Hidrolika Saluran Tertutup Edisi Pertama, Universitas Brawijaya, Malang. Raswari, 1987. Sistem Perpipaan. Universitas Indonesia, Jakarta. Triadmodjo B, 2003. Hidraulika II Soal dan penyelesaian, Universitas Gajah Mada, Jogjakarta. Wayan, Abdul, Joy. 1999. Diktat Kuliah Rekayasa Hidrologi. Universitas Tadulako. Palu. WWW.HydroGeneration.co.id Buku Utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH, 2008. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. 99

100

101

` Bak Penenang / Pengendapan Saluran Pembawa 2.7 m

0.3m

56.35 m

64 m

2m

0.3m

0.3m

1.5m

+669,50

1.0m

1.2 m

0.3m

+651,65

Pipa Pesat (Penstock) 16"

FAKULTAS TEKNIK

Intake

1.2 m

UNIVERSITAS TADULAKO KEGIATAN

+660,50

Rumah Turbin

Saluran Pembuang

TUGAS AKHIR Bendung 10 m

PEKERJAAN

PEKERJAAN MIKROHIDRO

LOKASI

LAY OUT PLTMH Skala 1 : 150

SUNGAI MARIMPA DESA DANGRAA KECAMATAN PINEMBANI

Saluran Pembawa

7m

KETERANGAN

+662.00

Pengambilan (Intake)

+660.00

+660.00

Talud Bendung

Talud bendung +662.00

DIPERIKSA

+660.50

Penguras Bendung

DOSEN PEMBIMBING I

Kolam Olak Riprap

DOSEN PEMBIMBING II

T. TANGAN

ALIFI YUNAR, ST. MT TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

DIGAMBAR

Elv. Dasar Sungai +660,00

+661,00

+659.00

Jalan Inspeksi

10 m

RAMLI KADIR F 111 05 090 GAMBAR

SKALA

Talud Bendung Talud bendung +662.00

+662.00

LAY OUT PLTMH

1 : 150

POT. BENDUNG

1 : 100

NO. LEMBAR

Pot. Bendung Skala 1 : 75

1

JML. GAMBAR

TANGGAL

5 102

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TADULAKO KEGIATAN

TUGAS AKHIR

PEKERJAAN

PEKERJAAN MIKROHIDRO

Pintu Penguras 64 m Rumah Turbin

Existing Bendung Saringan

Pas. Saluran

Pas. Bronjong

LOKASI

30cm

30cm

Angker Blok

m 56,35

+660,0 Penstock 16"

+660,0

50cm

SUNGAI MARIMPA DESA DANGRAA KECAMATAN PINEMBANI

50cm

+659,5

50cm

300cm

50cm

KETERANGAN

+659,0

50cm

Bak Penenang

50 cm

Panel

Penyangga Penstock +651,65

DIPERIKSA Penyangga Penstock

T. TANGAN

DOSEN PEMBIMBING I

Angker Blok

ALIFI YUNAR, ST. MT

Turbin Generator

DOSEN PEMBIMBING II TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

Saluran Pembuang

POTONGAN MEMANJANG

DIGAMBAR

Skala 1 : 100 RAMLI KADIR F 111 05 090 GAMBAR

SKALA

POTONGAN MEMANJANG

1 : 100

NO. LEMBAR

JML. GAMBAR

2

5

TANGGAL

103

25

70

25

Bak Penenang 30

270

Pas. Saluran Pembawa

30

70

Penstock 16"

FAKULTAS TEKNIK

B

UNIVERSITAS TADULAKO

30

KEGIATAN

25

25

150

+660,0

100

+659,5

25

A

TUGAS AKHIR

60

70 A

B

30

PEKERJAAN

POT. B - B (DETAIL SALURAN PEMBAWA) Skala 1 : 30

PEKERJAAN MIKROHIDRO

Saluran Pelimpah

Saluran Penguras

LOKASI

20

BAK PENENANG

50

SUNGAI MARIMPA DESA DANGRAA KECAMATAN PINEMBANI

20

Skala 1 : 50

KETERANGAN

50 Pintu Penguras

20 40

Saluran Pelimpah 30

Saringan

DIPERIKSA

Pas. Saluran Pembawa

T. TANGAN

DOSEN PEMBIMBING I ALIFI YUNAR, ST. MT

30

DETAIL SALURAN PEMBUANG Skala 1 : 30

DOSEN PEMBIMBING II TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

DIGAMBAR 70

+660,0

120

25

RAMLI KADIR

15 30 15

+659,5

F 111 05 090

30

30

Penstock 16"

15 POT. A - A (BAK PENENANG) Skala 1 : 50

DETAIL SALURAN PELIMBAH Skala 1 : 30

GAMBAR 1. 2. 3. 4. 5.

BAK PENENANG POT. BAK PENENANG DET. SAL. PEMBAWA DET. SAL. PEMBUANG DET. SAL. PELIMPAH

NO. LEMBAR

JML. GAMBAR

3

5

SKALA 1: 1: 1: 1: 1:

50 50 30 30 30

TANGGAL

104

300

FAKULTAS TEKNIK

- 0.100

UNIVERSITAS TADULAKO KEGIATAN

DENAH RUMAH TURBIN

Turbin

300 Generator

A

TUGAS AKHIR

Skala 1 : 50

± 0.00

PEKERJAAN

PEKERJAAN MIKROHIDRO 300

LOKASI B

SUNGAI MARIMPA DESA DANGRAA KECAMATAN PINEMBANI KETERANGAN

DIPERIKSA

T. TANGAN

DOSEN PEMBIMBING I ALIFI YUNAR, ST. MT DOSEN PEMBIMBING II TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

DIGAMBAR

45

80

TAMPAK DEPAN RUMAH TURBIN 153

RAMLI KADIR

Skala 1 : 50

F 111 05 090

208

258

GAMBAR

SKALA

1. DENAH RUMAH TURBIN 1 : 50 1 : 50 2. TAMPAK DEPAN

NO. LEMBAR

70

4

JML. GAMBAR

TANGGAL

5 105

FAKULTAS TEKNIK

515

UNIVERSITAS TADULAKO

0 10

KEGIATAN

435,00 0 10

Atap Seng BJLS 28

TUGAS AKHIR

93

PEKERJAAN

300,00

List Plank 2/30

Kuda-Kuda 6/12

PEKERJAAN MIKROHIDRO

LOKASI SUNGAI MARIMPA DESA DANGRAA KECAMATAN PINEMBANI

Penstock 16" Generator

KETERANGAN

0,00 60,00

DIPERIKSA

100,00

T. TANGAN

15 MAN

Angker Blok

DOSEN PEMBIMBING I

MAN

Penyangga Penstock

ALIFI YUNAR, ST. MT

Campuran Beton Pas. Batu Kali 1 : 2

Campuran Beton Lantai Kerja

200,00

Urugan Pasir

DOSEN PEMBIMBING II TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

DIGAMBAR

50 80 300

RAMLI KADIR

POTONGAN A - A

POTONGAN B - B

Skala 1 : 50

Skala 1 : 50

F 111 05 090 GAMBAR 1. POTONGAN A-A 2. POTONGAN B-B

NO. LEMBAR

JML. GAMBAR

5

5

SKALA 1 : 50 1 : 50

TANGGAL

106

99

Lampiran A Tabel PN.1 Hubungan Suhu (T) dengan nilai ea (mbar), W, (1-W) dan f (t) Suhu (t) 24.0 24.2 24.4 24.6 24.8 25.0 25.2 25.4 25.6 25.8 26.0 26.2 26.4 26.6 26.8 27.0 27.2 27.4 27.6 27.8 28.0 28.2 28.4 28.6 28.8 29.0 29.2 29.4 29.6 29.8 30.0

ea (mbar) 29.845 30.213 30.581 30.950 31.319 31.588 32.073 32.458 32.844 32.230 33.617 34.024 34.431 34.839 35.247 35.666 36.085 36.515 36.945 37.376 37.807 38.259 38.711 39.163 39.616 40.070 40.544 41.019 41.494 41.969 42.445

W (1-W) Elevasi 1-250 m 0.735 0.265 0.737 0.263 0.739 0.261 0.741 0.259 0.743 0.257 0.745 0.255 0.747 0.253 0.749 0.251 0.751 0.249 0.753 0.247 0.755 0.245 0.757 0.243 0.759 0.241 0.761 0.239 0.763 0.237 0.765 0.235 0.767 0.233 0.769 0.231 0.771 0.229 0.773 0.227 0.775 0.225 0.777 0.223 0.779 0.221 0.781 0.219 0.783 0.217 0.785 0.215 0.787 0.213 0.789 0.211 0.791 0.209 0.793 0.207 0.795 0.205

f (t) 15.400 15.445 15.491 15.536 15.581 15.627 15.672 15.717 15.763 15.808 15.853 15.898 15.944 15.989 16.034 16.079 16.124 16.170 16.215 16.260 16.305 16.350 16.395 16.440 16.485 16.530 16.575 16.620 16.665 16.711 16.756

Sumber : Suhardjono, 1994

100

Lampiran B. Tabel PN.2 Besaran Nilai Anggota (Ra) dalam Evaporasi Ekivalen (mm/hari) dalam hubungannya dengan letak lintang (untuk daerah Indonesia, antara 5 LU sampai 10 LS) Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Min Maks Rerata

5 LU 13.00 14.00 15.00 15.10 15.30 15.00 15.10 15.30 15.10 15.70 14.80 14.60 13.00 15.70 14.83

4 LU 14.30 15.00 15.50 15.50 14.90 14.40 14.60 15.10 15.30 15.10 14.50 14.10 14.10 15.50 14.86

2 LU 14.70 15.30 15.60 15.30 14.60 14.20 14.30 14.90 15.30 15.20 14.80 14.40 14.20 15.60 14.88

Letak Lintang 0 LU 2 LS 4 LS 15.00 15.30 15.50 15.50 15.70 15.80 15.70 15.65 15.60 15.30 15.10 14.90 14.40 14.10 13.80 13.90 13.50 13.20 14.10 13.70 13.40 14.80 14.50 14.30 15.30 15.20 15.10 15.40 15.50 15.60 15.10 15.30 15.50 14.80 15.10 15.40 13.90 13.50 13.20 15.70 15.70 15.80 14.94 14.89 14.84

6 LS 15.80 16.00 15.60 14.70 13.40 12.80 13.10 14.00 15.00 15.70 15.75 15.70 12.80 16.00 14.80

8 LS 16.10 16.10 15.50 14.40 13.10 12.40 12.70 13.70 14.90 15.80 16.00 16.10 12.40 16.10 14.73

10LS 16.10 16.00 15.30 14.00 12.60 12.60 11.80 12.20 13.30 14.60 15.60 16.00 11.80 16.10 14.18

Sumber : Suhardjono, 1994

101

Lampiran C. Tabel PN.3 Hubungan nilai (Rs) dengan (Ra) dan (n/N) Rs = (0,25 + 0,54 n/N). Ra Ra 12.00 12.20 12.40 12.60 12,80 13.00 13.20 13.40 13.60 13.80 14.00 14.20 14.40 14.60 14.80 15.00 15.20 15.40 15.60 15.80 16.00 16.20 Min Maks Rerata

20 4.30 4.37 4.44 4.51 4.58 4.65 4.73 4.80 4.87 4.94 5.01 5.08 5.16 5.23 5.30 5.37 5.44 5.51 5.58 5.66 5.73 5.80 4.30 5.80 5.05

Persentase Kecerahan Matahari (n/N) dalam (%) 30 40 50 60 70 80 4.94 5.59 6.24 6.89 7.54 8.18 5.03 5.69 6.34 7.00 7.66 8.32 5.11 5.78 6.45 7.12 7.79 8.46 5.19 5.87 6.55 7.23 7.91 8.59 5.27 5.96 6.66 7.35 8.04 8.73 5.36 6.06 6.76 7.46 8.16 8.87 5.44 6.15 6.86 7.58 8.29 9.00 5.52 6.24 6.97 7.69 8.42 9.14 5.60 6.34 7.07 7.81 8.54 9.28 5.69 6.43 7.18 7.92 8.67 9.41 5.77 6.52 7.28 8.04 8.79 9.55 5.85 6.62 7.38 8.15 8.92 9.68 5.93 6.71 7.49 8.27 9.04 9.82 6.02 6.80 7.59 8.38 9.17 9.96 6.10 6.90 7.70 8.50 9.29 10.09 6.18 6.99 7.80 8.61 9.42 10.23 6.26 7.08 7.90 8.72 9.55 10.37 6.34 7.18 8.01 8.84 9.67 10.50 6.43 7.27 8.11 8.95 9.80 10.64 6.51 7.36 8.22 9.07 9.92 10.78 6.59 7.46 8.32 9.18 10.05 10.91 6.67 7.55 8.42 9.30 10.17 11.05 4.94 5.59 6.24 6.89 7.54 8.18 6.67 7.55 8.42 9.30 10.17 11.05 5.81 6.57 7.33 8.09 8.85 9.62

90 8.83 8.98 9.13 9.27 9.42 9.57 9.72 9.86 10.01 10.16 10.30 10.45 10.60 10.75 10.89 11.04 11.19 11.33 11.48 11.63 11.78 11.92 8.83 11.92 10.38

Sumber : Suhardjono, 1994

102

Lampiran D. Tabel PN.4 Hubungan antara (ea) dan (ed) untuk berbagai keadaan (RH) guna penggunaan rumus Penman. ea (mbar) 29.00 29.25 29.50 29.75 30.00 30.25 30.50 30.75 31.00 31.25 31.50 31.75 32.00 32.25 32.50 32.75 33.00 33.25 33.50 33.75 34.00 34.25 34.50 34.75 35.00 35.25 35.50 35.75 36.00 36.25 36.50 36.75 37.00

50 14.50 14.63 14.75 14.88 15.00 15.13 15.25 15.36 15.50 15.63 15.75 15.88 16.00 16.13 16.25 16.38 16.50 16.63 16.75 16.88 17.00 17.13 17.25 17.38 17.50 17.63 17.75 17.88 18.00 18.13 18.25 18.38 18.50

55 15.95 16.09 16.23 16.36 16.50 16.64 16.78 16.91 17.05 17.19 17.33 17.46 17.60 17.74 17.88 18.01 18.15 18.29 18.43 18.56 18.70 18.84 18.98 19.11 19.25 19.39 19.53 19.66 19.80 19.94 20.08 20.21 20.35

Besaran ed = (ea x RH) adapun RH dalam (%) 60 65 70 75 80 17.40 18.85 20.30 21.75 23.20 17.56 19.01 20.48 21.94 23.40 17.70 19.18 20.65 22.13 23.60 17.85 19.34 20.83 22.31 23.80 18.00 19.50 21.00 22.50 24.00 18.15 19.66 21.18 22.69 24.20 18.30 19.83 21.35 22.88 24.40 18.45 19.99 21.53 23.06 24.60 18.60 20.15 21.70 23.25 24.80 18.75 20.31 21.88 23.44 25.00 18.90 20.48 22.05 23.63 25.20 19.05 20.64 22.23 23.81 25.40 19.20 20.80 22.40 24.00 25.60 19.35 20.96 22.58 24.19 25.80 19.50 21.13 22.75 24.38 26.00 19.65 21.29 22.93 24.56 26.20 19.80 21.45 23.10 24.75 26.40 19.95 21.61 23.28 24.94 26.60 20.10 21.78 23.45 25.13 26.80 20.25 21.94 23.63 25.31 27.00 20.40 22.10 23.80 25.50 27.20 20.55 22.26 23.98 25.69 27.40 20.70 22.43 24.15 25.88 27.60 20.85 22.59 24.33 26.06 27.80 21.00 22.75 24.50 26.25 28.00 21.15 22.91 24.68 26.44 28.20 21.30 23.08 24.85 26.63 28.40 21.45 23.24 25.03 26.81 28.60 21.60 23.40 25.20 27.00 28.80 21.75 23.56 25.38 27.19 29.00 21.90 23.73 25.55 27.38 29.20 22.05 23.89 25.73 27.56 29.40 22.20 24.05 25.90 27.75 29.60

85 24.65 24.86 25.08 25.29 25.50 25.71 25.93 26.14 26.35 26.56 26.78 26.99 27.20 27.41 27.63 27.84 28.05 28.26 28.48 28.69 28.90 29.11 29.33 29.54 29.75 29.96 30.18 30.39 30.60 30.81 31.03 31.24 31.45

90 26.10 26.33 26.56 26.78 27.00 27.23 27.45 27.68 27.90 28.13 28.35 28.58 28.80 29.03 29.25 29.48 29.70 29.93 30.15 30.38 30.60 30.83 31.05 31.28 31.50 31.73 31.95 32.18 32.40 32.63 32.85 33.08 33.30

Sumber : Suhardjono, 1994

103

Lampiran E. Tabel PN.5 Besaran f (ed), f (ed) = 0,34 – 0,044 √𝑒𝑑 , guna perhitungan rumus Penman. ed (mbar) 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 34.00 34.50 35.00

0.1 0.169 0.163 0.158 0.153 0.148 0.143 0.138 0.133 0.129 0.124 0.120 0.115 0.111 0.107 0.103 0.099 0.096 0.091 0.087 0.083 0.081 0.079

0.2 0.168 0.163 0.158 0.152 0.147 0.142 0.137 0.133 0.128 0.124 0.119 0.115 0.111 0.106 0.102 0.098 0.094 0.090 0.086 0.083 0.081 0.079

Besaran f (ed) = 0,34 – 0,044 √𝑒𝑑, 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.168 0.167 0.167 0.166 0.166 0.162 0.162 0.161 0.161 0.160 0.157 0.156 0.156 0.155 0.155 0.152 0.151 0.151 0.150 0.150 0.147 0.146 0.146 0.145 0.145 0.142 0.141 0.141 0.140 0.140 0.137 0.136 0.136 0.136 0.135 0.132 0.132 0.131 0.131 0.130 0.128 0.127 0.127 0.126 0.126 0.123 0.123 0.122 0.122 0.121 0.119 0.118 0.118 0.117 0.117 0.114 0.114 0.113 0.113 0.113 0.110 0.110 0.109 0.109 0.108 0.106 0.106 0.105 0.105 0.104 0.102 0.101 0.101 0.101 0.100 0.098 0.097 0.097 0.097 0.096 0.094 0.093 0.093 0.093 0.092 0.090 0.090 0.089 0.089 0.088 0.086 0.086 0.086 0.086 0.086 0.082 0.082 0.082 0.081 0.081 0.080 0.080 0.080 0.079 0.079 0.079 0.078 0.078 0.077 0.077

0.8 0.165 0.160 0.154 0.149 0.144 0.139 0.135 0.130 0.125 0.121 0.117 0.112 0.108 0.104 0.100 0.096 0.092 0.088 0.084 0.080 0.079 0.077

0.9 0.165 0.159 0.154 0.149 0.144 0.139 0.134 0.129 0.125 0.120 0.116 0.112 0.108 0.103 0.099 0.096 0.091 0.088 0.084 0.080 0.078 0.076

Sumber : Suhardjono, 1994

104

Lampiran F. Tabel PN.6 Besaran f (n/N) f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N, guna perhitungan rumus Penman. n/N (%) 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00

1 0.379 0.469 0.559 0.649 0.739 0.829

2 0.388 0.478 0.568 0.658 0.748 0.838

Besaran f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N 3 4 5 6 7 0.397 0.406 0.415 0.424 0.433 0.487 0.496 0.505 0.514 0.523 0.577 0.586 0.595 0.604 0.613 0.667 0.676 0.685 0.694 0.703 0.757 0.766 0.775 0.784 0.793 0.847 0.856 0.865 0.874 0.883

8 0.442 0.532 0.622 0.712 0.802 0.892

9 0.451 0.541 0.631 0.721 0.811 0.901

Sumber : Suhardjono, 1994

Lampiran G. Tabel PN.7 Besaran f (u) f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864), guna perhitungan rumus Penman. U m/det 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

0.1 0.293 0.527 0.760 0.993 1.226 1.460

0.2 0.317 0.550 0.783 1.016 1.250 1.483

Besaran f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864) 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.340 0.363 0.387 0.410 0.433 0.573 0.597 0.620 0.643 0.667 0.807 0.630 0.853 0.877 0.900 1.040 1.063 1.086 1.110 1.133 1.273 1.296 1.320 1.343 1.366 1.506 1.530 1.553 1.576 1.600

0.8 0.457 0.690 0.923 1.156 1.390 1.623

0.9 0.490 0.713 0.947 1.180 1.413 1.646

Sumber : Suhardjono, 1994

105

Lampiran H. Tabel PN.8 Besaran angka koreksi (c) bulanan untuk rumus Penman (berdasarkan perkiraan perbandingan kecepatan angin siang/malam di daerah Indonesia). Bulan

Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember

Blaney-Criddle 0.800 0.800 0.750 0.750 0.700 0.700 0.750 0.750 0.800 0.800 0.825 0.825

Angka koreksi (c) Radiasi 0.800 0.800 0.750 0.750 0.700 0.700 0.750 0.750 0.800 0.800 0.825 0.825

Penman 1.100 1.100 1.000 1.000 0.950 0.950 1.000 1.000 1.100 1.100 1.150 1.150

Sumber : Suhardjono, 1994

Lampiran I. Tabel Nilai Q/n0,5 dan R/n0,5

106

Lampiran J. Tabel Hubungan Reduksi Data Rata-rata (Yn) dengan Jumlah Data (n)

107

Lampiran K. Tabel Hubungan antara Deviasi Standar (Sn) dan Reduksi Data dengan Jumlah Data (n)

108

Lampiran L-1 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2000

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

109

Lampiran L-2 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2001

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

110

Lampiran L-3 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2002

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

111

Lampiran L-4 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2003

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

112

Lampiran L-5 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2004

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

113

Lampiran L-6 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2005

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

114

Lampiran L-7 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2006

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

115

Lampiran L-8 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2007

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

116

Lampiran L-9 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2008

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

117

Lampiran L-10 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2009

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

118

Lampiran M : Dokumentasi Lokasi Penelitian

Gambar 1 : Lokasi PLTMH

Gambar 2 : Lokasi Penelitian

119

Gambar 3 : Lokasi Pengukuran Kecepatan Air

Gamabr 4 : Lokasi Pengukuran Kedalaman Air

120

Gambar 5 : Lokasi Penelitian

Gambar 6 : Lokasi Power House

121

Gambar 7 : Daerah Penelitian

122