I.
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama dalam pemuatan PLTMH yaitu air (sebagai sumber energi), turbin, dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dengan ketinggian tetentu menju rumah instalasi (rumah turbin). Pada rumah tersebut (power house) instalasi air tersebut akan menumbuk turbin,dipastikan turbin akan menerima langsung energi dari air dan mengubahnya menjadi energi mekanik yang menyebabkan berputarnya poros turbin. Poros tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan menggunakan kopling. Kemudian dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan pada rumah – rumah masyarakat sekitar ataupun untuk keperluan lainnya. Ini merupakan seikit ulasan ringkas mengenai mikrohidro dengan merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik.
II.
Tahapan Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Perencanaan adalah suatu proses yang mencoba meletakkan dasar tujuan dan sasaran termasuk menyiapkan segala sumber daya untuk mencapainya. Perencanaan memberikan pegangan bagi pelaksanaan mengenai alokasi sumber daya untuk melaksanakan kegiatan (Imam Soeharto, 1997). Secara garis besar, perencanaan berfungsi untuk meletakkan dasar sasaran proyek, yaitu penjadwalan, anggaran dan mutu. Pengertian di atas menekankan bahwa perencanaan merupakan suatu proses, ini berarti perencanaan tersebut mengalami tahap-tahap pengerjaan tertentu. Tahap-tahap pekerjaan itu yang disebut proses untuk menyusun suatu perencanaan yang lengkap. Sebelum membuat Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ada tahapan –tahapan yang harus kita lakukan, yaitu : 1. Studi Potensi 2. Detail Design 3. Analisis Ekonomi 4. Laporan Akhir Setelah tahapan – tahapan tersebut dilakukan, maka pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dapat direalisasikan sesuai dengan tempat ( lokasi ) yang telah di survei. 2.1 Studi Potensi POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
1
Studi potensi merupakan cara agar kita dapat mengetahui seberapa besar potensi wilayah tersebut ( wilayah perairan misal sungai ) untuk dapat menghasilkan listrik.Studi potensi dilakukan dengan beberapa tahapan seperti : A. Observasi Pencarian Peta wilayah yang akan dijadikan tempat pembuatan PLTMH pada media online ( google maps, google earth,dll) maupun data yang ada pada dinas setempat. Misalkan : didapatkan skala peta suatu wilayah tersebut 1 berbanding 25.000 . B. Head Head merupakan perbedaan ketinggian muka air antara lokasi forebay dan as turbin. Pengukuran ketinggian head dilakukan secara teoritis maupun secara langsung pada lokasi rencana forebay sampai dengan lokasi rencana rumah pembangkitnya. 800 m Berapa Headnya....... m? 700m Aliran sungai Head= 800m – 700m
Laut
= 100 m Gambar . Contoh pengukuran Head teoritis Setelah pengukuran aliran sungai dilakukan secara teoritis, maka apabila dilihat dari google earth keakuratan terlalu umum (besar) pada suatu peta bila dibandingkan dengn real pada lapangan berbeda, untuk itu dilakukan ispeksi pada lapangan secara langsung. C. Debit Ukur dan gambar kurva debit air (hydrograph) didapatkan dengan melakukannya setiap hari selama satu tahun. Akan tetapi hal tersebut akan memakan waktu dan biaya yang berlebihan. Untuk itu data debit air biasanya bisa kita dapatkan pada dinas pengairan di wilayah tersebut. Ada beberapa metode ppengukuran debit air, yaitu :
Pengukuran dengan Ember POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
2
Pengukuran dengan Alat Apung
Pengukuran dengan Alat Ukur Kecepatan Air ( Current Meter – Metode Luasan Kecepatan Aliran)
Metode Bendung Bibir Tajam ( Sharp Crested Weir Method)
Metode Kadar Garam Air (Salt Concentration Method) Metode yang banyak dipakai pada saat survei ke lapangan adalah metode
pengukuran sesaat atau pengukuran dengan menggunakan alat ukur kecepatan air ( current meter ) . Setelah data debit air didapat, hal yang patut diperhitungkan dengan kondisi di Indonesia yang mempunyai 2 musim kita harus memiliki data curah hujan. Data curah hujan biasanya harus digunakan data beberapa puluh tahun ataupun beberapa tahun sebelumnya. Data tersebut akan dijadikan acuan pada perhitungan. Data curah hujan bisa didapatkan di BMKG ( Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika ). Jika head dan debit air telah diketahui maka mudah untuk melakukan perhitungan dalam mengukur energi listrik yang akan dihasilkan.
P [W] = Q [I/s] x H [m] x 9.81 Ket : P = Daya (Watt) Q = Debit air minimum H = Head (Beda Ketinggian air jatuh) Rumus di atas hanya berlaku dengan asumsi kapasitas hidrolik dengan efisiensi sebesar 100%. Kehilangan energi di pipa pesat, turbin, transmisi mekanik, generator dan transmisi listrik dapat mengurangi energi listrik yang akan dihasilkan. Dengan memperkirakan kehilangan energi sekitar 20-30%, maka listrik yang akan dihasilkan dihitung dengan rumus berikut :
P [W] = Q [I/s] x H [m] x 7 *Kurva Q dapat diambil dari Flow Duration Curve (FDC) POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
3
III.
Gambaran Umum Langkah Pekerjaan Di bawah ini merupakan suatu gambaran umum tentang langkah – langkah / persiapan sebelum pembuatan Pembangit Listrik Tenaga Mikrohidro, yaitu : Pekerjaan persiapan (Studi Meja) Peta, Topografi, Geologi regional, Hidrologi, Kondisi sosial masyarakat, dan Kondisi umum tempat tujuan (desa) . Misal : Kabupaten Garut. Pekerjaan Lapangan Survey topografi, Pengukuran Hidrologi, Pekerjaan Geoteknik, Kelistrikan Jalan akses, dan Penggunaan lahan penentuan letak bangunan ( Layout Bangunan , dll). Evaluasi dan Perancangan Perhitungan , Perancangan dasar PLTMH, Penggambaran, dan Analisa nilai investasi. Laporan dan Evaluasi Dokumen pekerjaan perencanaan PLTMH ....( diisi dengan nama tempat) Misal : Dokumen pekerjaan perencanaan PLTMH Sukarame
IV.
Deskripsi Lokasi 4.1 Lokasi dan Data Teknis Peta Topografi
: 8 lampiran
Peta Nomer
:-
Koordinat
: 07441.114’LS dan 10749.208 BT
Skala
:-
Peta Lokasi Global
: Terlampir
4.2 Peta Terlampir
Gambar Peta
Nama Sungai
: Sungai cikeruh POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
4
Nama Desa
: Desa Sukarame
Nama Kecamatan
: Kecamatan Cisewu
Nama Kabupaten
: Kabupaten sumedang
Provinsi
: Jawa Barat
Sumber Peta
: Google maps, Google earth
4.3 Gambaran umum lokasi Desa Sukarame
Desa Sukarame secara geografis terletak di 07441.114’LS dan 10749.208 BT. Desa Sukarame termasuk salah satu dari 7 desa yang terdapat di Kecamatan Cisewu, Kabupaten Garut, Jawa Barat. Luas wilayah Desa Sukarame sebesar 1.479 Ha. Sedangkan batas – batas dari Desa Sukarame adalah : Sebelah utara
: Desa Sukajaya
Sebelah selatan
: Desa Indralayang
Sebelah timur
: Desa Mangunjaya
Sebelah barat
: Desa Cikarang
Desa Sukarame terletak pada ketinggian ± 600 m dari permukaan laut. Iklim di desa tersebut tergolong sedang dengan suhu berkisar antara 24⁰C - 27 ⁰C. Air yang digunakan untuk PLMTH Sukarame berasal dari sungai Cilayu. Sungai Cilayu yang mengalir ke arah timur ke barat, terletak di wilayah Desa Sukarame. Panjang sungai Cilayu mencapai 15,70 km. Kondisi tanah di wilayah tersebut cukup terjal. Sedangkan tanah sepanjang sungai berbatu dan cukup gembur.
4.4 Potensi sumber daya air di Desa Sukarame
Sumber daya air yang akan digunakan untuk PLTMH di Desa Sukarame ini merupakan aliran air irigasi bagi masyarakat setempat. Pengukuran debit air serta informasi masyarakat menunjukkan ketersediaan sumber daya air tersedia sepanjang tahun dalam jumlah yang POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
5
memadai. Curah hujan rata-rata di daerah itu 1500 mm dengan jumlah bulan hujan 6 bulan setiap tahun. Pengukuran sesaat pada musim kemarau mendapatkan debit aliran air di Sungai Cilayu sebanyak 0,15 m3/detik. Topografi daerah Desa Sukarame, khususnya sekitar aliran Sungai Cilayu, memiliki potensi yang cukup untuk mendapatkan tinggi jatuhan air yang memadai untuk pembangunan PLTMH. Tinggi jatuhan air (head) untuk PLTMH Sukarame terdapat pada lokasi sejauh ±300 meter dari jalan utama desa di daerah pemukiman Desa Sukarame. Tinggi head untuk PLTMH Sukarame sebesar ±100 m.
Tabel Curah Hujan Cisewu Tahun
2007
Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember Total
Curah Hujan 327 83 165 40 38 138 27 45 15 153 11 43 1.085
Hari 17 8 13 4 2 12 2 4 1 10 1 3 77
2008 Rata-rata 19,23 10,37 12,69 10 19 11,5 13,5 11,25 15 15,3 11 14,33 165,18
Curah Hujan 442 214 197 80 67 0 13 0 0 206 55 83 1.357
Hari 25 21 15 7 5 0 2 0 0 19 3 8 105
Rata-rata 17,68 10,19 13,13 11,23 13,4 0 6,5 0 0 10,84 18,33 10,37 12,92
Sumber : Cisewu dalam angka 2009, BPS Kabupaten Garut
Perhitungan Nilai Head :
300 m Berapa Headnya....... m? 200m Aliran sungai Head= 300m – 200m
Laut POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
6
= 100 m
4.5 Kondisi elektrifikasi di Desa Sukarame
Desa Sukarame dapat dikatakan sebagai daerah tertinggal karena mayoritas penduduknya belum mendapat listrik yang disuplai oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Jarak terdekat jaringan listrik PLN ke Desa Sukarame sekitar 7 km. Oleh karena itu, pembangunan PLTMH Sukarame nantinya dapat dioperasikan dan dimanfaatkan oleh penduduk Desa Sukarame untuk memenuhi kebutuhan listrik seharihari. Pemasangan instalasi listrik diutamakan pada pusat desa dan menjangkau ±45 KK yang terbagi dalam instalasi listrik rumah warga, fasilitas umum dan fasilitas sosial. Pemasangan jaringan listrik dan instalasi listrik rumah warga, fasilitas umum dan fasilitas sosial baru dipasang pada Kampung Cibadak, Cipongpok, Pasirhuni dan Cisalada.
4.6 Layout sistem PLTMH Sukarame
PLTMH Sukarame memanfaatkan aliran air sungai untuk pertanian masyarakat lokal dan airnya setelah digunakan dialirkan kembali ke saluran sungai tersebut. Intake saluran ini terletak pada sisi kanan Sungai Cilayu Desa Sukarame dilihat dari arah aliran sungai. Rencana PLTMH Sukarame ini akan menggunakan bendung (weir), intake dan bak penenang di satu lokasi pada sisi kanan Sungai Cilayu Desa Sukarame dilihat dari arah aliran sungai. Debit air aliran sungai ini adalah 0,15 m3/detik. Sedangkan besar head yang terukur adalah ±100 meter.
4.7 Aksesibilitas
Lokasi PLTMH di Desa Sukarame terletak ± 145 km ke arah timur dari kota Bandung, Ibukota Propinsi Jawa Barat. Untuk mencapai lokasi PLTMH Sukarame, dari Bandung dapat menggunakan kendaraan roda empat selama ± 8.5 jam sampai lokasi. Jalan dari Bandung ke Garut adalah jalan beraspal sejauh 60 km dan dapat ditempuh dalam waktu 4 jam. Jalan dari Garut ke Kecamatan Cisewu merupakan jalan beraspal sejauh 56 km dan dapat ditempuh dalam waktu 3 jam. Sedangkan jalan dari Kecamatan Cisewu ke Desa Sukarame sejauh 30 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
7
km selama 1.5 jam, dan dari Desa Sukarame menuju ke lokasi PLTMH Sukarame berupa jalan tanah terjal sejauh 500 m.
V.
Analisa Pembangunan PLTMH
5.1 Estimasi daya terbangkit di Sungai Cilayu
Komponen utama perhitungan daya yang biasa dibangkitkan oleh suatu PLTMH adalah potensi debit air yang tersedia (Q) dan tinggi jatuh (Hnet). Berdasarkan data lapangan, debit air di sungai Cilayu di Desa Sukarame, Kecamatan Cisewu, Kabupaten Garut, Propinsi Jawa Barat bervariasi. Untuk debit tertinggi terjadi pada tahun 2008 yaitu sebesar 1,282 m3/detik. Sedangkan dari hasil pengukuran ketinggian jatuh yang bisa dimanfaatkan (Hnet) sebesar 14 meter dengan panjang pipa penstock sebesar 140 meter. P = g x Hnet x Qd x𝝶tot (kW) Ket : P
= daya output (kW)
Hnet
= tinggi jatuh air bersih (m)
Qd
= debit desain (m3/det)
g
= kostanta gravitasi bumi (9.81 m/s3)
𝝶
= efesiensi total (%)
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
8
Contoh perhitungan : DIK :
g
= 9.81 (m/s3)
Hnet
= 14 m
Qd
= 1.174 (m3/det) data bulan januari
𝝶tot
= 𝝶turbine
x 𝝶generator x 𝝶mekanik x 𝝶sal.air = 0.596 %
DIT : P....? Jawab : P
= g x Hnet x Qd x𝝶tot (kW) = 9.81 m/s3 x 14 m x 1.174 m3/det x 0.596 = 96.097 kW
Tabel 4 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
9
Bulan
Debit (l/det)
Head (m)
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
1174 1282 1047 372 319 184 394 162 149 1027 947 1262
14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14
Daya Output (kW) 96.097 104.937 85.701 30.449 26.111 15.061 32.250 13.260 12.196 84.064 77.516 103.300
Estimasi daya terbangkit terbesar pada Sungai Cilayu sebesar 104,937 kW. Daya terbangkit terbesar ini terjadi antara bulan Januari sampai bulan Maret serta pada bulan Desember. Hal ini disebabkan pada bulan-bulan tersebut terjadi musim hujan, maka debit airnya sangat tinggi. Sedangkan pada musim kemarau, estimasi daya terbangkit terendah sebesar 12,196 kW.
VI.
Kesimpulan
Sebagai penutup dalam laporan ini, kesimpulan yang dapat saya tarik dari studi potensi dengan menjadikan daerah Desa Sukarame menjadi objek perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro adalah : 1. Dengan debit terbesar 1.282 m3/det (data tahun 2008 bulan Februari) estimasi daya terbangkit yang dapat dihasilkan sebesar 104,937 kW. 2. Sedangkan estimasi daya trbangkit terendah didapatkan nilai sebesar 12,196 kW pada saat debit air Sungai Cilayu sebesar 0.149 m3/det.
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
10
