88PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO
8
8
BAB 1
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Di zaman sekarang di era abad 21, perkembangan dan kemajuan teknologi sangat pessat yang begitu membutuhkan sumber energy atau tenaga untuk menggerakkan kemajuan tersebut. Salah satu kebutuhan yang sudah dianggap menjadi kebutuhan pokok setiap masyarakat di dunia adalah energy listrik. Listrik sangat mempengaruhi kemajuan suatu bangsa atau listrik bisa menjadi titik tolak ukur kemajuan suatu bangsa, semakin besar penggunaan energy listrik di suatu Negara maka semakin maju pula Negara tersebut. Salah satu penggunaan listrik yang paling utama adalah pada sector penerangan. Kebutuhan akan penerangan semakin lama akan berkembang semakin banyak seiring pertumbuhan penduduk di dunia terutama di Negara kita Indonesia. Di Indonesia masih banyak terdapat desa-desa atau perkampungan yang belum dialiri listrik terutama di daerah-daerah terpencil. Hal itu terjadi karena beberapa hal diantaranya sulitnya akses untuk mencapai perkampungan tersebut dan biaya untuk instalasi listrik menjadi sangat besar. Dengan kemajuan teknologi yang ada saat ini dan juga adanya potensi pembangkit listrik di daerah terpencil terutama dari potensi air yang begitu melimpah oleh karena itu dikembangkanlah pembangkit listrik skala kecil yang disebut Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yang diharapkan mampu mensuplai energi listrik ke rumah warga dan dengan itu dijadikan sebagai kampung yang mandiri dengan pembangkit listriknya sendiri. Dengan PLTMH ini diharapkan masyarakat mampu meningkatkan kesejahteraan hidupnya, melaksanakan beberapa aktifitasnya dengan mudah baik itu untuk kebutuhan pertanian, Ekonomi, Sosial dan sebagainya. Agar tidak lagi tertinggal dari daerah lain. Peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah pedesaan di sejumlah negara, sebagian untuk mendukung industri-industri dan sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari. Kemampuan pemerintah yang terhalang oleh biaya yang tinggi untuk perluasan jaringan listrik, dapat membuat Mikrohidro memberikan sebuah sebuah alternatif ekonomi ke dalam jaringan. Hal ini dikarenakan Skema Mikrohidro yang mandiri dapat menghemat dari jaringan transmisi, karena skema perluasan jaringan tersebut biasanya memerlukan biaya peralatan dan pegawai yang mahal. Dalam kontrak, Skema Mikro Hidro dapat didisain dan dibangun oleh pegawai lokal, dan organisasi yang lebih kecil, dengan mengikuti peraturan yang lebih longgar dan menggunakan teknologi lokal, seperti untuk pekerjaan irigasi tradisional atau mesin-mesin buatan lokal. Pendekatan ini dikenal sebagai Pendekatan Lokal.
Potensi sumber daya air yang melimpah di Indonesia karena banyak terdapatnya hutan hujan tropis, membuat kita harus bisa mengembangkan potensi ini, karena air adalah sebagai sumber energy yang dapat terbarukan dan alami. Bila hal ini dapat terus dieksplorasi, konversi air menjadi energy listrik sangat menguntungkan bagi negeri ini. Di Indonesia telah terdapat banyak sekali PLTMH dan waduk untuk menampung air, tinggal bagaimana kita dapat mengembangkan PLTMH menjadi lebih baik lagi dan lebih efisien.
RUMUSAN MASALAH
Hal-hal yang akan dibahas dalam makalah ini yaitu:
Apa itu pembangkit listrik tenaga mikrohidro
Bagaimana teknolgi mikrohidro
Apa bagian-bagian dan komponen utama PLTMH
Bagaiamana cara kerja PLTMH
Keuntungan PLTMH
Kekurangan PLTMH
Prhitungan teknis dan ekonomis PLTMH
Persyaratan fisik dan langkah-langkah dalam membangun PLTMH
Pemanfaatan PLTMH
TUJUAN
Tujuan dibuatnya makalah tentang pembangkit listrik tenaga mikrohidro adalah :
Untuk mengenal dan mengetahui Pembangkit listrik tenaga mikrohidro.
Sebagai salah satu solusi sumber energy terbarukan.
Salah satu solusi pemerataan energy listrik di Negara kita.
BAB II
ISI
2.1. PENGERTIAN PLTMH
Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam prakteknya istilah ini tidak merupakan sesuatu yang baku namun Mikrohidro, pasti menggunakan air sebagai sumber energinya. Pembangkit Lisrik Tenaga Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah yang memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi. Pembangkit listrik kecil yang dapat menggunakan tenaga air dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan/head (dalam meter) dan jumlah debit airnya (m3/detik). Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. PLTMH umumnya merupakan pembangkit listrik jenis run of river dimana head diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, melainkan dengan mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai tersebut selanjutnya mengalirkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana beda tinggi yang diperlukan sudah diperoleh. Pembangkit listrik tenaga air dibawah 200 kW digolongkan sebagai PLTMH.
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity) sedangan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan terjemahan bebasnya yaitu "energi putih". Sebab instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan perkembangan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi dari pengaruh perbedaan ketinggian dengan daerah tertentu (tempat instalasi yang akan dibangun) akan dapat diubah menjadi energi listrik.
Gambar bagian dalam power house PLTMH
2.2. TEKNOLOGI PLTMH
Sebuah skema hidro memerlukan dua hal yaitu debit air dan ketinggian jatuh (biasa disebut 'Head' untuk menghasilkan tenaga yang bermanfaat. Ini adalah sebuah sistem konversi tenaga, menyerap tenaga dari bentuk ketinggian dan aliran, dan menyalurkan tenaga dalam bentuk daya listrik atau daya gagang mekanik. Tidak ada sistem konversi daya yang dapat mengirim sebanyak yang diserap dikurangi sebagian daya hilang oleh sistem itu sendiri dalam bentuk gesekan, panas, suara dan sebagainya.
Persamaan konversinya adalah: Daya yang masuk = Daya yang keluar + Kehilangan (Loss) atau Daya yang keluar = Daya yang masuk × Efisiensi konversi.
Persamaan tersebut biasanya digunakan untuk menggambarkan perbedaan yang kecil. Daya yang masuk, atau total daya yang diserap oleh skema hidro, adalah daya kotor (Pgross). Daya yang manfaatnya dikirim adalah daya bersih (Pnet). Semua efisiensi dari konstruksi dan instalasi dari PLTMH disebut Eo.
Pnet = Pgross ×Eo kWatt
Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan juga dikalikan dengan sebuah faktor percepatan grafitasi (g = 9.8), sehingga persamaan dasar dari pembangkit listrik adalah :
Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kWatt
Dimana:
Head dalam meter
Debit air dalam m3/s.
Dan Eo terbagi sebagai berikut :
Eo = Ekonstruksi sipil × Epenstock × Eturbin × Egenerator × Esistem kontrol × Ejaringan × Etrafo
Biasanya :
Ekonstruksi sipil : 1.0 - (panjang saluran × 0.002 ~ 0.005)/ Hgross
Epenstock : 0.90 ~ 0.95 (tergantung pada panjangnya)
Eturbin : 0.70 ~ 0.85 (tergantung pada tipe turbin)
Egenerator : 0.80 ~ 0.95 (tergantung pada kapasisitas generator)
Esistem control : > 0.97
Ejaringan : 0.90 ~ 0.98 (tergantung pada panjang jaringan)
Etrafo : 0.98
Gambar skematik perhitungan efisiensi PLTMH
Ekonstruksi sipil dan Epenstock biasa diperhitungkan sebagai 'Head Loss (Hloss)/kehilangan ketinggian'. Dalam kasus ini, persamaan diatas dirubah ke persamaan berikut.
Pnet= g ×(Hgross-Hloss) ×Q ×(Eo – Ekonstruksi sipil - Epenstock ) kW
Persamaan sederhana ini adalah inti dari semua desain pekerjaan pembangkit listrik. Ini penting untuk menggunakan unit-unit yang benar.
2.3. PRINSIP KERJA PLTMH
Secara teknis PLTMH memiliki tiga komponen utama yaitu air (hydro), turbin, dan generator. Prinsip kerja dari PLTMH sendiri pada dasarnya sama dengan PLTA hanya saja berbeda kapasitasnya atau besarnya. PLTMH pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian atau sudut kemiringan dan jumlah debit air per detik yang ada pada saluran irigasi, sungai, maupun air terjun. Aliran air akan memutar turbin sehingga akan menghasilkan energi mekanik. Energi mekanik turbin akan memutar generator dan generator menghasilkan listrik. Skema prinsip kerja PLTMH dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar prinsip kerja PLTMH
Pembangunan PLTMH perlu diawali dengan pembangunan bendungan untuk mengatur aliran air yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak PLTMH. Bendungan ini perlu dilengkapi dengan pintu air dan penyaring sampah (filter) untuk mencegah masuknya kotoran maupun endapan lumpur. Bendungan sebaiknya dibangun pada dasar sungai yang stabil dan aman terhadap banjir. Di dekat bendungan dibangun bangunan pengambil (intake), kemudian dilanjutkan dengan pembuatan saluran pembawa yang berfungsi mengalirkan air dari intake. Saluran ini dilengkapi dengan saluran pelimpah pada setiap jarak tertentu untuk mengeluarkan air yang berlebih. Saluran ini dapat berupa saluran terbuka atau tertutup. Di ujung saluran pelimpah dibangun kolam pengendap. Kolam ini berfungsi untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran sehingga air yang masuk ke turbin relatif bersih. Saluran ini dibangun dengan cara memperdalam dan memperlebar saluran pembawa dan menambahnya dengan saluran penguras.
Bak penenang / bak penampungan juga dibangun untuk menenangkan aliran air yang akan masuk ke turbin dan mengarahkannya masuk ke pipa pesat. Bak ini dibuat dengan konstruksi beton dan berjarak sedekat mungkin ke rumah turbin untuk menghemat pipa pesat. Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke turbin. Dalam pipa ini, energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi energi kinetik yang akan memutar roda turbin. Biasany a terbuat dari pipa baja yang dirol, lalu dilas. Untuk sambungan antar pipa digunakan flens. Pipa ini harus didukung oleh pondasi yang mampu menahan beban statis dan dinamisnya. Pondasi dan dudukan ini diusahakan selurus mungkin, karena itu perlu dirancang sesuai dengan kondisi tanah.
Turbin, generator dan sistem kontrol masing-masing diletakkan dalam sebuah rumah yang terpisah. Pondasi turbin-generator juga harus dipisahkan dari pondasi rumahnya. Tujuannya adalah untuk menghindari masalah akibat getaran. Rumah turbin harus dirancang sedemikian agar memudahkan perawatan dan pemeriksaan. Setelah keluar dari pipa pesat, air akan memasuki turbin pada bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided vane untuk mengatur pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang masuk ke runner/blade (komponen utama turbin). Runner terbuat dari baja dengan kekuatan tarik tinggi yang dilas pada dua buah piringan sejajar. Aliran air akan memutar runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin. Energi yang timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Seluruh sistem ini harus balance, turbin harus dilengkapi casing yang berfungsi mengarahkan air ke runner. Pada bagian bawah casing terdapat pengunci turbin. Bantalan (bearing) terdapat pada sebelah kiri dan kanan poros dan berfungsi untuk menyangga poros agar dapat berputar dengan lancar.
Daya poros dari turbin ini harus ditransmisikan ke generator agar dapat diubah menjadi energi listrik. Generator yang dapat digunakan pada mikrohidro adalah generator sinkron dan generator induksi. Sistem transmisi daya ini dapat berupa sistem transmisi langsung (daya poros langsung dihubungkan dengan poros generator dengan bantuan kopling), atau sistem transmisi daya tidak langsung, yaitu menggunakan sabuk atau belt untuk memindahkan daya antara dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung adalah lebih kompak, mudah dirawat, dan efisiensinya lebih tinggi. Tetapi sumbu poros harus benar-benar lurus dan putaran poros generator harus sama dengan kecepatan putar poros turbin. Masalah ketidaklurusan sumbu dapat diatasi dengan bantuan kopling fleksibel. Gearbox dapat digunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan putaran. Sistem transmisi tidak langsung memungkinkan adanya variasi dalam penggunaan generator secara lebih luas karena kecepatan putar poros generator tidak perlu sama dengan kecepatan putar poros turbin. Jenis sabuk yang biasa digunakan untuk PLTMH skala besar adalah jenis flat belt, sedang V-belt digunakan untuk skala di bawah 20 kW. Komponen pendukung yang diperlukan pada sistem ini adalah pulley, bantalan dan kopling. Listrik yang dihasilkan oleh generator dapat langsung ditransmisikan lewat kabel pada tiang-tiang listrik menuju rumah konsumen.
Untuk menghitung potensi daya yang dimiliki oleh suatu sungai atau sumber aliran air yang akan dijadikan PLTMH digunakan rumus persamaan berikut :
P = g . Q . Hn . η
Dimana :
P = daya (Watt)
Q = debit aliran (m3/s)
Hn = beda ketinggian (m)
g = percepatan gravitasi ( 9.8 m/s2)
η = efisiensi keseluruhan
2.4. BAGIAN-BAGIAN PLTMH
Diversion Weir dan Intake (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake)
Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ('Intake' pembuka) ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin).
Gambar intake
Settling Basin (Bak Pengendap)
Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Bak pengendap sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari pasir atau kotoran lain.
Headrace (Saluran Pembawa)
Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.
Gambar headrace
Headtank (Bak Penenang)
Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, juga berfungsi untuk menengkan air sebelum masuk penstok serta untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu kayuan.
Gambar headtank
Penstock (Pipa Pesat/Penstock)
Penstock atau pipa pesat adalah pipa yang menyalurkan air kemudian dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, sehingga menimbulkan air berkecepatan tinggi untuk memutar turbin.
Gambar pipa penstock
Turbin
Turbin merupakan sebuah konstruksi mekanik yang akan berputar ketika terkena air dengan kecepatan tinggi. Turbin inilah yang akan dikopel dengan generator sehingga ketika turbin berputar maka generator akan berputar dan menghasilakan energy listrik. Ada beberapa jenis turbin yang biasa digunakan Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenisjenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin terutama ketinggian head.
Jenis Turbin
Variasi Head
Kaplan
2 < H < 20
Propeller
2 < H < 20
Francis
10 < H < 350
Crossflow
6 < H < 100
Pelton
50 < H < 1000
Turgo
50 < H < 250
Gambar turbin pelton Gambar turbin kaplan
Gambar turbin francis Gambar turbin crosflow
Gambar turbin propeller
Generator
Generator adalah suatu peralatan yang berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Jenis generator yang digunakan pada pembangkit listrik yaitu:
Generator sinkron, system eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) dengan penggunaan dua tumpuan bantalan (two bearing). Generator sinkron merupakan mesin listrik bolak balik yang engubah energy mekanik menjadi energy listrik arus bolak balik. Energy mekanik diperoleh dari penggerak mula (prime mover) yag terkopel dengan rotor generator, sedangkan energy listrik diperoleh diperoleh dari proses induksi elektromagnetik yang melibatkan kumparan rotor dan kumparan stator. Mesin listrik AC ini disebut sinkron karena rotor berputar secara sinkron atau berputar dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan medan magnet putar.
Induction motor sebagai generator (IMAG) sumbu vertical, pada perencanaan turbin propeller open flume. Generator induksi merupakan salah satujenis generator AC yang menerapkan prinsip motor induksi untuk menghasilkan daya. Generator induksi dioperasikan dengan menggerakkan rotornya secara mekanis lebih cepat daripada kecepatan sinkron sehingga menghasilkan slip negatif. Motor induksi biasa umumnya dapat digunakan sebagai sebuah generator tanpa ada modifikasi internal. Generator induksi sangat berguna pada aplikasi-aplikasi seperti pembangkit listrik mikrohidro, turbin angin, atau untuk menurunkan aliran gas bertekanan tinggi ke tekanan rendah, karena dapat memanfaatkan energi denganpengontrolan yang relatif sederhana. Generator induksi adalah generator yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik dalam pengoperasiannya. Generator ini dapat bekerja pada putaran rendah serta tidak tetap kecepatannya, sehingga generator induksi banyak digunakan pada pembangkit listrik dengan daya yang rendah seperti pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro atau pembangkit listrik tenaga baru.
Gambar generator sinkron Gambar generator induksi
Rumah pembangkit/ Power house
Rumah pembangkit adalah rumah tempat semua peralatan mekanik dan elektrik PLTMH. Peralatan Mekanik seperti Turbin dan Generator berada dalam Rumah Pembangkit, demikian pula peralatan elektrik seperti kontroler dan panel.
Gambar power house
PERENCANAAN DALAM MEMBANGUN PLTMH
1. Masyarakat berunding untuk membuat kesepakatan dan rencanabersama.
2. Mengajak ahli untuk melakukan survey lapangan tentang potensi aliran air untuk PLTMH,termasuk mengukur debit dan ketinggian air (sering disebut head).
Menilai dampak lingkungan yang akan diakibatkan oleh pembangunan PLTMH.
Menghitung kebutuhan listrik masyarakat yang akan memanfaatkan. Hal ini penting dilakukan karena kapasitas PLTMH tak terlalu besar, sehingga perlu perhitungan yang cermat untuk menghindari konflik masyarakat.
Menghitung biaya yang diperlukan (pembelian seperangkat turbin,pembangunan sipil, jaringan, dan sebagainya).
Berunding untuk memikirkan dari mana biaya akan didapat, apakah swadaya, bantuan, atau semi-swadaya.
Setelah pembangunan fisik PLTMH, maka pengelolaan dan perawatan merupakan hal yang sangat penting. Perangkat PLTMH (turbin, generator) dan bangunan fisik pendukungnya (bendungan, saluran air, bak penampung, jaringan listrik dan rumah turbin) memerlukan perawatan. Disamping maanfaatnya yang besar, listrik juga berbahaya sehingga perlu kehati-hatian menggunakannya. Perlu dipertimbangkan bagaimana cara merawatnya dan jika ada kerusakan.
Perancangan sistem PLT Mikrohidro.
Pemilihan lokasi dan layout dasar merupakan hal yang paling utama dalam perencanaan PLTMH. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada dasarnya memanfaatkan energy potensial air Gatuhan air). Semakin tinggi jatuhan air (head) maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografts yang memungkinkan, tinggi jatuhan air ( head ) dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. Secara umum lay-out sistem PLTMH merupakan pembangkit jenis run off river, memanfaatkan aliran air permukaan (sungai). Komponen sistern PLTMH tersebut terdiri dari bangunan intake (penyadap) – bendungan, bak pengendap dan penenang, saluran pelimpah, pipa pesat, rumah pembangkit dan saluran pembuangan. Basic lay-out pada perencanaan pengembangan PLTMH dimulai dari penentuan lokasi intake, bagaimana aliran air akan dibawa ke turbin dan penentuan tempat rumah pembangkit untuk rnendapatkan tinggi jatuhan (head ) optimum dan aman dari banjir.
Lokasi bangunan intake
Pada umumnya instalasi PLTMH merupakan pembangkit listrik tenaga air jenis aliran sungai langsung, jarang yang merupakan jenis waduk (bendungan besar). Konstruksi bangunan intake untuk mengambil air langsung dari sungai dapat berupa bendungan (intake dam) yang melintang sepanjang lebar sungai atau langsung membagi aliran air sungai tanpa dilengkapi
bangunan bendungan. Lokasi intake harus dipilih secara cermat untuk menghindarkan masalah di kemudian hari.
Kondisi dasar sungai
Lokasi intake harus memiliki dasar sungai yang relatif stabil, apalagi bila bangunan intake tersebut tanpa bendungan (intake dam). Dasar sungai yang tidak stabil mudah mengalami erosi sehingga permukaan dasar sungai lebih rendah dibandingkan dasar bangunan intake. Hal ini akan menghambat aliran air memasuki intake. Dasar sungai berupa lapisanllempeng batuan merupakan tempat yang stabil. Tempat di mana kemiringan sungainya kecil, umumnya memiliki dasar sungai yang relatif stabil. Pada kondisi yang tidak memungkinkan diperoleh lokasi intake dengan dasar sungai yang relatif stabil dan erosi pada dasar sungai memungkinkan teladi, maka konstruksi bangunan intake dilengkapi dengan bendungan untuk menjaga ketinggian dasar sungai di sekitar intake.
Bentuk aliran sungai
Salah satu permasalahan yang sering terjadi pada instalasi PLTMH adalah kerusakan pada bangunan intake yang disebabkan oleh banjir. Hal tersebut sering terjadi pada intake yang ditempatkan pada sisi luar sungai. Pada bagian sisi luar sungai mudah erosi serta rawan terhadap banjir. Batu-batuan, batang pohon serta berbagai material yang terbawa banjir akan mengarah pada bagian tersebut. Sementara itu bagian sisi dalam sungai merupakan tempat terjadinya pengendapan lumpur dan sedimentasi, sehingga tidak cocok untuk lokasi intake. Lokasi intake yang baik terletak sepanjang bagian sungai yang relatif lurus di mana aliran akan terdorong memasuki intake secara alami dengan membawa beban (bed load) yang kecil.
Lokasi rumah pembangkit (power house)
Pada dasarnya setiap pembangun an mikrohidro berusaha untuk mendapatkan head yang maksimum. Konsekuensinya lokasi rumah pembangkit (power house) berada pada tempat yang serendah mungkin. Karena alasan keamanan dan 6nstruksi, lantai rumah pembangkit har us selalu lebih tinggi dibandingkan permukaan air sungai. Data dan informasi ketinggian permukaan sungai pada waktu banjir sangat diperlukan dalam menentukan lokasi rumah pembangkit. Selain lokasi rumah pembangkit berada pada ketinggian yang aman, saluran pembuangan air ( tail race ) harus terlindung oleh kondisi alam, seperti batu-batuan besar. Disarankan ujung saluran tail race tidak terletak pada bagian sisi luar sungai karena akan mendapat beban yang besar pada saat banjir, serta memungkinkan masuknya aliran air menuju ke rumah pembangkit.
Gambar lay-out PLTMH
2.6. PERHITUNGAN TEKNIS DAN EKONOMIS PLTMH
2.6.1. PERHITUNGAN TEKNIS
Perhitungan teknis potensi daya mikrohidro dapat dihitung dengan persamaan:
P = g . Q . Hn . η
Misalnya dalam sebuah perencanaan PLTMH di suatu desa didapatkan data sebagai berikut : Debit air yang bisa dialirkan sebesar 500 m3/dtk, dengan ketinggian head net 20 meter, jika besarnya efisiensi keseluruhan sebesar 0.5, maka daya (P) yang mampu dihasilkan adalah :
P = g . Q . Hn . η
P = 9.8 m/s2 x 500 m3/s x 20 m x 0.5
P = 49000 watt = 49 kW
Daya teoritis PLTMH tersebut di atas, akan berkurang setelah melalui turbin dan generator, yang diformulasikan sebagai berikut :
Dimana :
eff T : Efisiensi Turbin antara ( 0,8 s/d 0,95)
eff G : Efisiensi Generator ( 0,8 s/d 0,95)
Perkiraan beban tersambung :
Dimana : n = banyaknya pelanggan
P = Daya listrik pada tiap pelanggan ( Watt)
Kecepatan medan putar di dalam generator sinkron dinyatakan oleh persamaan :
Dimana :
ns = Kecepatan medan putar (rpm)
f = Frekuensi (Hz)
p = Jumlah kutub motor induksi
Kecepatan putar rotor tidak sama dengan kecepatan medan putar, perbedaan tersebut dinyatakan dengan slip :
Dimana :
s = slip
ns = kecepatan medan putar stator (rpm)
nr = kecepatan putar rotor (rpm)
Daya maksimum yang di hasilkan dirumuskan :
Dan efisiensi dituliskan :
2.6.2. PERHITUNGAN EKONOMIS
Pembangunan PLTMH memerlukan investasi . Perhitungan harga listrik per- KWH nya dapat dihitung berdasarkan biaya awal, dan biaya operasional yaitu penggantian suku cadang , biaya perawatan, biaya tenaga kerja, serta biaya yang lain selama pemakaian. Cobth perhitungan harga listrik/ kWH dari PLTMH dengan kapasitas terpasang 1 kWH dibutuhkan biaya Rp. 5 juta , umur pakai PLTMH dirancang selama 10 tahun dengan biaya operasional Rp. 2 juta/tahun, sehingga total biayanya menjadi Rp. 20 juta/tahun. Maka rata-rata biaya/hari adalah :
Rp/hari = (biaya awal + biaya operasional) : (umur pakai x jumlah hari/tahun)
= (Rp 5 juta + Rp 20 juta) : (10 tahun x 365hari/tahun)
= Rp 6850/hari
2.7. KELEBIHAN PLTMH
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro memiliki berbagai kelebihan sebagai pembangkit listrik berskala kecil, diantaranya yaitu :
Energi yang tersedia tidak akan habis selagi siklus dapat kita jaga dengan baik,
seperti daerah tangkapan atau catchment area, vegetasi sungai dan sebagainya.
Proses yang dilakukan mudah dan murah, harga turbin, generator, panel kontrol, hingga pembangunan sipilnya kira-kira Rp 5 juta per KW (kondisional).
Tidak menimbulkan polutan yang berbahaya.
Dapat diproduksi di Indonesia, sehingga jika terjadi kerusakan tidak akan sulit untuk mendapatkan sparepart-nya.
Jika menerapkan mikrohidro sebagai pembangkit listrik secara tidak langsung kita
ditutuntut untuk mengelola dan menata lingkungan agar tetap seimbang, sehingga
sudah barang tentu tidak akan menimbulkan kerusakan lingkungan seperti banjir,
tanah longsor atau erosi. Dan pada gilirannya ekosistem sungai atau daerah
tangkapan akan tetap terjaga, dengan cara ini pula pemanasan global dapat lebih
teredam.
Mengurangi tingkat konsumsi energi fosil, langkah ini akan berperan dalam mengendalikan laju harga minyak di pasar internasional. Dengan kata lain, jika akan membangun PLTMH dengan daya 100 KW (100.000 Watt) dibutuhkan biaya Rp 500 juta. Biaya tersebut relatif murah dibandingkan dengan menggunakan sumber listrik dari berbahan bakar fosil (BBM). Keuntungan lain yang didapat dengan mengembangkan PLTMH,salah satunya adalah karena teknologi PLTMH andal dan kokoh hingga mampu beroperasi lebih dari 15 tahun.
2.8. KEKURANGAN PLTMH
Sumber pembangkit berupa air, besarnya listrik yang dihasilkan PLTMH bergntung pada tinggi jatuhnya air dan volume air. Pada musim kemarau kemampuan PLTMH akan menurun karena jumlah air biasanya berkurang.
Ukuran Generator tidak menunjukkan kemampuan produksi listriknya karena semuanya
tergantung pada jumlah air dan ketinggian jatuh air sehingga ukuran generator bukan
penentu utama kapasitas PLTMH.
Jika jumlah pelanggan melebihi kemampuan PLTMH, maka kualitas listrik akan menurun. Jika pelanggan sudah berlebih, maka penggunaan listrik harus diatur. Aturan umum adalah 1 pelanggan paling sedikit mengkonsumsi 50 Watt listrik (3 buah lampu neon/ 3 buah lampu bohlam 10-15 Watt).
Semakin dekat jarak Pelanggan ke Pembangkit, maka kualitas listrik juga lebih baik. Semakin jauh jarak pelanggan, maka listrik yang hilang juga semakin banyak. Jarakpelanggan terjauh yang dianjurkan adalah antara 1-2 km dari PLTMH.
Jika pelanggan menggunakan listrik secara berlebih, maka kualitas listrik menurun dan membahayakan peralatan.Satu pelanggan melanggar, maka yang rugi adalah seluruh pelanggan.
2.9. PEMANFAATAN PLTMH
Hampir semua aktivitas manusia zaman sekarang membutuhkan listrik. Hal ini
terbukti dengan banyaknya komplain kepada pihak PLN jika terjadinya pemadaman
listrik. Namun hal ini terlihat ironis dengan kenyataan bahwa ternyata di "
jaman listrik " saat ini masih banyak masyarakat yang belum menikmati listrik,
terutama mereka yang bertempat tinggal di daerah pedesaan. Kalaupun bisa
memperoleh listrik mereka harus membayar dengan harga yang mahal. Kenyataan
yang ada saat ini masyarakat pedesaan lebih memilih menggunakan genset (
generator set ) untuk memenuhi kebutuhan mereka akan listrik. Padahal
sebenarnya disekitar mereka ada sumber daya alam yang potensial untuk dijadikan
sebagai sumber pembangkit listrik yaitu air.
Sumber-sumber air yang melimpah di daerah pedesaan dapat dimanfaatkan sebagai sumber energy listrik. Penggunaan air sebagai sumber energi listrik lebih menguntungkan daripada menggunakan genset. Bayangkan saja, jika setiap malam genset menghabiskan 3 liter bensin ( Rp. 19.500;) maka dalam sebulan mereka harus
merogoh kocek sekurang-kurangnya Rp. 585.000 itupun listrik yang diperoleh
hanya untuk beberapa jama saja. Belum lagi biaya modal untuk membeli genset dan
biaya perawatannya. Nah dengan menggunakan PLTMH, kita hanya memerlukan modal untuk investasi awal saja, selanjutnya kita akan mendapatkan listrik secara
gratis selama 24 jam non-stop. Selain itu penggunaan PLTMH di wilayah pedesaan
secara tidak langsung juga akan membuat masyarakat aktif untuk menjaga hutan,
karena jika hutan tidak terjaga maka sumber air akan mengering sehingga mereka
tidak bisa memperoleh listrik.
Pembangunan mikrohidro ditujukan untuk daerah-daerah terpencil yang belum dilalui oleh jaringan listrik PLN. Masalah yang berkembang saat ini yaitu ditinjau dari
faktor ekonominya. Pemakaian energi listrik oleh masyarakat pedesaan umumnya
hanya berkisar antara 4 - 5 jam perhari atau 14 - 16 % dari daya yang
terpasang. Rendahnya pemakaian energi (faktor beban) tersebut disebabkan oleh
pemakaian yang hanya sebagai lampu penerangan semata.
Nilai ekonomis dari pembangkit listrik tenaga mikrohidro dapat dicapai dengan suatu rencana yang matang dengan melibatkan peran serta masyarakat setempat secara aktif mulai sejak awal pembangunan dan terintegrasi dari aparat dengan warga desanya. Selain itu pembangkit listrik tenaga mikrohidro memiliki jaringan transmisi dan distribusi sendiri yang pengoperasian dan pengelolaannya dapat diserahkan langsung kepada pengurus Desa setempat melalui badan tertentu.
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro merupakan salah satu sumber energy terbarukan yang memiliki potensi begitu besar untuk dikembangkan di Negara kita Indonesia. Karena Negara kita memiliki begitu banyak suangai dan hutan hujan tropis sebagai penyedia sumber energy tersebut. Tergantung kita lagi untuk seberapa besar upaya kita untuk memaksialkannya terutama di kawasan pedesaan yang belum tersentuh aliran listrik. Dengan adanya PLTMH diharapkan suatu desa mampu menjadi desa yang mandiri akan sumber listriknya sendiri. Dengan adanaya sumber listrik di desa tersebut diharapakan akan mendongkrak kemajuan desa tersebut di berbagai sector kehidupan.
SARAN
Dengan pembangkit listrik tenaga mikrohidro di harapkan menjadi solusi bagi Negara kita untuk memenuhi sebagian atau seluruh masyarakat Indoesia akan kebutuhan listrik terutama di daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh sumber listrik agar semua masyarakat bia menikmati adanya listrik.
DAFTAR PUSTAKA
Jack, Fritz.1 9 8 4 , Small and Mini Hydropower System, McGraw-Hill, New York,.
Dandekar ,M.M. Sharma. Pembangkit Listrik Tenaga Air. UIP. Jakarta.
PUIL. 2000. Peraturan Umum Instalasi Listrik. PLN. Jakarta.
http://www.litbang.esdm.go.id/
http://udai08.blogspot.com/
http://ezkhelenergy.blogspot.com/