TUGAS RESUME JURNAL SEMINAR
STUDI KELAYAKAN PEMASANGAN PLTMH DI SALURAN IRIGASI LODAGUNG PADA BENDUNGAN WLINGI BLITAR
Ridho Hashiddiqi1), S!a"#o Ma$sdi %), E$& Sha$#a"#o %) '1) Mahasis!a P$o($a Sa$*a"a T+"i J$sa" P+"(ai$a" U"i-+$si#as B$a!i*a&a '%) Dos+" T+"i P+"(ai$a" .a/#as T+"i U"i-+$si#as B$a!i*a&a
Di$+s+ o/+h 0 Mhaad Iqa//
JURUSAN TEKNIK SIPIL .AKULT .AKULTAS AS TEKNIK SIPIL DAN PEREN2ANAA P EREN2ANAAN N UNI3ERSITAS GUNADARMA %415
BAB 1 PENDAHULUAN
161
LATAR BELAKANG
Kebutuhan listrik di Indonesia sebagian besar di supply dari supply dari sumber energi fosil yang menyeba menyebabka bkan n cadang cadangan an minyak minyak bumi bumi pun semaki semakin n menipis menipis.. Disamp Disamping ing itu, itu, cadang cadangan an batubara dan gas pun jumlahnya terbatas terbata s (unrenewa ( unrenewable ble energy). energy). Polusi yang ditimbulkan dari pembakaran sumber energi fosil juga menyebabkan terjadinya efek pemanasan global. Hal ini menu menunt ntut ut kita kita menca mencari ri sumbe sumberr ener energi gi altern alternati atiff yang yang bersi bersih h dan dan tida tidak k terba terbata tass untu untuk k menghasilkan listrik. Pembangkit listrik dengan tenaga air merupakan pembangkit yang paling ekonomis. Karena dengan dioptimalkannya penggunaan tenaga air untuk membangkitkan tenaga listrik maka dapat menekan penggunaan bahan bakar minyak yang harganya cenderung meningkat dan juga cadangannya semakin kecil. ungai !rantas merupakan salah satu sungai besar di "a#a yang memiliki potensi yang belum dimaksimalka dimaksimalkan n pasalnya pasalnya sebagian sebagian besar air sungai sungai !rantas !rantas diperguna dipergunakan kan untuk kebutuhan irigasi, air baku dan P$%&. Dengan peningkatan kebutuhan energi maka sungai !ranta !rantass harus harus dimaksi dimaksimal malkan kan lagi lagi potensi potensiny nyaa mengin mengingat gat masih masih banyak banyak potens potensii yang yang tersimpan. pemanfaatan kanal irigasi dan tinggi jatuh yang terdapat pada bangunan melintang sungai untuk instalasi pembangkit listrik tenaga mikrohidro dan pembangkit listrik tenaga mikrohidro dapat membantu kebutuhan energi yang sedang meningkat.
BAB 1 PENDAHULUAN
161
LATAR BELAKANG
Kebutuhan listrik di Indonesia sebagian besar di supply dari supply dari sumber energi fosil yang menyeba menyebabka bkan n cadang cadangan an minyak minyak bumi bumi pun semaki semakin n menipis menipis.. Disamp Disamping ing itu, itu, cadang cadangan an batubara dan gas pun jumlahnya terbatas terbata s (unrenewa ( unrenewable ble energy). energy). Polusi yang ditimbulkan dari pembakaran sumber energi fosil juga menyebabkan terjadinya efek pemanasan global. Hal ini menu menunt ntut ut kita kita menca mencari ri sumbe sumberr ener energi gi altern alternati atiff yang yang bersi bersih h dan dan tida tidak k terba terbata tass untu untuk k menghasilkan listrik. Pembangkit listrik dengan tenaga air merupakan pembangkit yang paling ekonomis. Karena dengan dioptimalkannya penggunaan tenaga air untuk membangkitkan tenaga listrik maka dapat menekan penggunaan bahan bakar minyak yang harganya cenderung meningkat dan juga cadangannya semakin kecil. ungai !rantas merupakan salah satu sungai besar di "a#a yang memiliki potensi yang belum dimaksimalka dimaksimalkan n pasalnya pasalnya sebagian sebagian besar air sungai sungai !rantas !rantas diperguna dipergunakan kan untuk kebutuhan irigasi, air baku dan P$%&. Dengan peningkatan kebutuhan energi maka sungai !ranta !rantass harus harus dimaksi dimaksimal malkan kan lagi lagi potensi potensiny nyaa mengin mengingat gat masih masih banyak banyak potens potensii yang yang tersimpan. pemanfaatan kanal irigasi dan tinggi jatuh yang terdapat pada bangunan melintang sungai untuk instalasi pembangkit listrik tenaga mikrohidro dan pembangkit listrik tenaga mikrohidro dapat membantu kebutuhan energi yang sedang meningkat.
tudi ini bertujuan untuk menganalisa kelayakan dari perencanaan P$%'H dengan memanfa memanfaatk atkan an debit debit air sungai sungai dan bangun bangunan an irigas irigasii yang yang dirasa dirasa dapat dapat mening meningkatk katkan an produksi energi listrik untuk memenuhi memenuhi kebutuhan energi listrik yang meningkat. meningkat.
16%
TUJUAN
Penelit Penelitian ian ini bertuj bertujuan uan untuk untuk tudi tudi Kelaya Kelayakan kan Pemasan Pemasangan gan P$% P$%'H Di alura aluran n Irigasi $odagung Pada !endungan lingi !litar. . 'eman 'emanfaa faatk tkan an bang bangun unan an air air yang suda sudah h ada ada bisa bisa dike dikemb mban angk gkan an menj menjad adii unit unit pembangkit listrik dengan skala kecil (P$% (P$%'H). *. 'eng 'enghi hitu tung ng besa besarr daya daya yang yang diba dibang ngki kitk tkan an P$% P$%'H (Pem (Pemba bang ngki kitt $ist $istrik rik %enaga naga 'ikrohidro) untuk memenuhi kebutuhan energi listrik. +. 'enent 'enentuka ukan n jenis jenis turbin turbin,, generat generator or,, dan sistem sistem pengon pengontro trolan lan yang akan digunaka digunakan n dalam perencanaan P$%'H P$%'H (Pembangkit $istrik %enaga 'ikrohidro). . 'engan 'enganalis alisaa -eduks -eduksii as Karbo Karbon n (H) (H) dan dan /0- 1. 'enghitung 'enghitung analisa analisa ekonomi ekonomi P$%'H P$%'H (Pembangkit (Pembangkit $istrik $istrik %enaga %enaga 'ikrohidro 'ikrohidro). ).
167
BATASAN MA MASALAH
&gar dalam pembahasan masalah lebih terarah pada topik yang dibahas maka penulis membatasi pembahasan meliputi2 . tudi tudi ini mencakup mencakup berdasar berdasarkan kan ele3asi ele3asi muka air pada hulu bendung bendungan an lingi lingi dan ele3asi muka air pada saluran irigasi $odagung dimana ele3asi muka air pada hulu menggu menggunak nakan an ketetap ketetapan an aturan aturan operasi operasi bendun bendungan gan lingi lingi dan ele3asi ele3asi pada pada hilir hilir
*. +. . 1.
ditentukan berdasarkan analisa tail #ater le3el. Komponen Komponen 4tama 4tama P$% P$%'H (Pembangki (Pembangkitt $istrik %en %enaga aga 'ikrohidro 'ikrohidro). ). Daya yang mampu mampu dihasilkan dihasilkan oleh P$% P$%'H (Pembangkit (Pembangkit $istrik $istrik %enaga %enaga 'ikrohidro 'ikrohidro). ). 'engan 'enganalis alisaa -eduks -eduksii as Karbo Karbon n (H) (H) dan dan /0- &nal &nalisa isa kelay kelayak akan an ekon ekonom omii pemb pemban angu guna nan n P$% P$%'H (Pem (Pemba bang ngki kitt $istr $istrik ik %enaga naga 'ikrohidro) dengan parameter nilai 5P6, !/-, I--, dan paid back period.
168
SISTEMATIKA PENULISAN
istematika penulisan yang digunakan untuk menguraikan penulisan secara terperinci adalah sebagai berikut 2 !&! I P05D&H4$4&5 !eri !erisi si tenta tentang ng latar latar belak belakan ang g masal masalah ah,, tuju tujuan an,, batas batasan an masal masalah ah,, dan dan sistematika penulisan resume jurnal. !&! II %I5"&4&5 P4%&K& %injauan mengenai tudi Kelayakan Pemasangan Pembangkit $istrik %enaga 'ikrohidro (P$%'H) 'engemukakan teori7teori yang akan dipergunakan sebagai sebagai acuan acuan dan dasar dasar dalam dalam pembah pembahasan asan dan pengan penganalis alisaan aan masalah masalah melip meliput utii
klasi klasifi fika kasi si
mikrohidro mikrohidro,,
ener energi gi,,
pere perenc ncan anaan aan
pemb pemban angk gkit it
list listrik rik
tenag tenagaa
komponen komponen bangunan bangunan hidraulik hidraulik P$%'H, P$%'H, reduksi gas karbon karbon
(H) dan /0- dan analisa kelayakan ekonomi. !&! III '0%8D0 P050$I%I&5 !eri !erisik sikan an penj penjela elasan san uraia uraian n meng mengen enai ai meto metode de yang yang digu diguna naka kan n dalam dalam penelitian dimulai dari pengumpulan data, e3aluasi data dan analisis data yang sesuai dengan tujuannya. !&! I6 &5&$I& D&%& D&%& D&5 P0'!&H&&5 P0'!&H& &5 Data yang digunakan diperoleh melalui analisa kondisi yang berlokasi pada bendungan lingi, Kabupaten !litar. P$%'H P$%'H direncanakan dengan memanf memanfaat aatka kan n debi debitt iriga irigasi si yang yang mele mele#a #ati ti salur saluran an irig irigasi asi $oda $odagu gung ng kemudian akan akan dial dialirk irkan an kemb kembal alii menu menuju ju salur saluran an irig irigasi asi.. Dalam Dalam stud studii ini ini akan akan digunakan alternati3e debit untuk mendapatkan hasil yang optimum, analisa besar daya yang dihasilkan P$%'H, P$%'H, analisa reduksi gas karbon (H) dan
/0-, dan analisa ekonomi dengan parameter para meter nilai 5P6, !/-, I--, dan paid back period. !&! 6 K0I'P4$&5 D&5 &-&5 !erisi kesimpulan serta saran selama proses penelitian.
BAB % TINJAUAN PUSTAKA
&ktifitas7akti3itas yang dilakukan harus berorientasi kepada pencapaian tujuan, agar penelitian ini memberikan manfaat yang sebesar7besarnya bagi peningkatan kesejahteraan masyarakat dan pengembangan sumber daya di daerah.
!agi daerah yang pertama kali
melaksanakan pembangunan P$%'H, tahapan pembangunan P$%'H adalah sebagai berikut2 . *. +. .
%61
tudi kelayakan Desain dan engineering Implementasi Pendampingan kegiatan pengelolaan dan pengembangan
STUDI KELAYAKAN
tudi kelayakan pembangunan P$%'H untuk pelistrikan desa dibagi menjadi * bagian2 . tudi kelayakan teknis *. tudi kelayakan sosial7ekonomi
%61616 S#di K+/a&aa" T+"is
tudi kelayakan teknis dilakukan untuk mengetahui parameter7parameter potensi alam yang sangat menentukan untuk pengambilan keputusan pembangunan P$%'H di suatu lokasi. tudi ini juga memberikan data9informasi yang diperlukan oleh perancang sistem P$%'H dan pelaksana pembangunannya. A6 Hid$o/o(i
tudi kelayakan hidrologi bertujuan untuk mendapatkan gambaran tentang potensi daya, kuantitas, dan kualitas air. ) Klarifikasi Pengukuran Head &ir
Pengukuran head dapat dilakukan dengan menggunakan peta topografi, tetapi hasil yang diperoleh sangat kasar. Pengukuran head yang akurat dilakukan di lapangan, dapat dilakukan dengan berbagai metode pengukuran. etelah didapatkan perkiraan head kotor ( gross head ), maka dilakukan penentuan head bersih (net head ) yang berhubungan dengan perencanaan bangunan sipil. *) Klarifikasi Pengukuran Debit &ir Pengukuran debit air dilaksanakan pada saat bulan terkering atau kemarau yang biasa terjadi dalam setahun pada daerah tersebut. Hal ini untuk menjamin ketersediaan air untuk turbin. Pengukuran debit air dapat dilakukan dengan beberapa cara, tergantung kondisi alam dan ketersediaan alat. +) Pembuatan :D/ ( Flow Duration Curve) 4ntuk membuat plot diagram :luktuasi &liran air maka dilakukan penelitian terhadap data debit aliran air sungai sepanjang tahun. Penentuan :D/ dapat melalui dua cara, yaitu 2 penentuan berdasarkan area tadah hujan ( prediction by area-rainfall method ) dan penetuan berdasarkan metoda korelasi (correlation method ) . Hal utama yang dilakukan dalam penentuan :D/ baik melalui metoda area tadah hujan maupun metoda korelasi adalah pencatatan debit air, ; ( flow, m3 sec) pada lokasi intake yang direncana. Hasil plot :D/ akan menentukan kesimpulan perencanaan debit air (;) yang akan diambil sebagai patokan dalam perhitungan, dimana ; diambil di ba#ah :D/. Keterbatasan data di lapangan akan menyulitkan pembuatan :D/. &pabila pembuatan :D/ tidak dapat dilakukan, perencanaan debit air dapat didasarkan pada debit minimum yang tersedia. 4ntuk meningkatkan akurasi data perlu penggalian informasi dari masyarakat setempat. B6 P+i/iha" Loasi da" Layout Dasa$
Penentuan lokasi pembangunan P$%'H harus ditentukan secara cermat dengan memperhatikan kondisi geografis, keadaan tanah dan batuan, serta keadaan sungai. ) tudi eologi tudi geologi dalam pembangunan mikrohidro akan memberikan informasi yang berharga untuk merencanakan pembangunan fasilitas sipil. Informasi mengenai kondisi alam, keadaan tanah dan batuan, serta pergerakan tanah yang diperoleh dari studi geologi akan membantu dalam menentukan lokasi terbaik bagi pembangunan fasilitas sipil. Di samping itu, informasi tersebut dapat membantu dalam merencanakan dan memprediksi biaya konstruksi beserta pera#atannya. tudi geologi, meliputi pengumpulan informasi tentang 2 . Pergerakan permukaan yang mungkin terjadi, seperti2 batuan dan permukaan tanah yang dapat bergerak bila turun hujan lebat, pergerakan air dan lumpur. *. Pergerakan tanah di ba#ah permukaan yang mungkin terjadi, seperti 2 gempa atau pun tanah longsor. +. %ipe batuan, tanah, dan pasir. Hal ini berguna untuk mendesain pondasi sipil yang cocok, dan material yang cocok dengan kondisi tersebut.
*) Pemahaman Peta %opografi Pemahaman peta topografi yang baik akan membantu kita dalam menentukan lokasi terbaik di mana memungkinkan untuk mendapatkan tinggi jatuhan air ( head ) yang memadai. Keadaan kontur tanah yang digambarkan oleh peta topografi sangat membantu dalam membuat lay out dasar sistem mikrohidro. +) $okasi !angunan !ntake
Pada umumnya instalasi mikrohidro merupakan pembangkit listrik tenaga air jenis aliran sungai langsung, jarang yang merupakan jenis #aduk (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. $okasi intake harus dipilih secara cermat untuk menghindarkan masalah di kemudian hari. ) $okasi -umah Pembangkit ( "ower house) Pada dasarnya setiap pembangunan mikrohidro berusaha untuk mendapatkan head yang maksimum. Konsekuensinya lokasi rumah pembangkit ( power house) berada pada tempat yang serendah mungkin. Karena alasan keamanan dan konstruksi, lantai rumah pembangkit harus selalu lebih tinggi dibandingkan permukaan air sungai. Data dan informasi ketinggian permukaan sungai pada #aktu banjir sangat diperlukan dalam menentukan lokasi rumah pembangkit. elain lokasi rumah pembangkit berada pada ketinggian yang aman, saluran pembuangan air (tail race) harus terlindung oleh kondisi alam, seperti batu7batuan besar. 4jung saluran tail race tidak terletak pada bagian sisi luar sungai karena akan mendapat beban yang besar pada saat banjir, serta memungkinkan masuknya aliran air menuju ke rumah pembangkit.
26
Layout Sis#+ Mi$ohid$o
#ayout sebuah sistem mikrohidro merupakan rencana dasar untuk pembangunan mikrohidro. Pada layout dasar digambarkan rencana untuk mengalirkan air dari intake sampai ke saluran pembuangan akhir. #ayout tersebut harus memperhatikan aspek teknik dan ekonomi. &ir dari intake dialirkan ke turbin menggunakan saluran pemba#a air berupa kanal dan penstock . Penggunaan penstock memerlukan biaya yang lebih besar dibandingkan
pembuatan kanal terbuka, sehingga dalam membuat layout perlu diusahakan agar menggunakan penstock sependek mungkin. %616%6 S#di K+/a&aa" Sosia/ Eo"oi
tudi kelayakan sosial ekonomi dilakukan agar pembangunan P$%'H dapat memberikan manfaat seoptimal mungkin, dan lebih efesiensi dalam proses pembangunan. A6 A"a/isis Po#+"si Da+$ah
&nalisis potensi ekonomi desa dimaksudkan untuk mendapat gambaran umum tentang situasi kondisi dalam aspek ekonomi pedesaan tempat P$%'H direncanakan akan dibangun baik yang sudah muncul atau yang belum dikembangkan oleh masyarakat di desa yang bersangkutan. &spek ekonomi pedesaan yang harus diperhatikan sebagai sebuah potensi antara lain 2 . Keberadaan sumber daya alam potensial yang bernilai ekonomis< dapat dilihat dari lahan yang dipergunakan untuk keperluan produktif (sa#ah, kebun, ladang) dan juga lahan perairan yang dipergunakan untuk perikanan (kalau ada). *. "enis pekerjaan dan tingkat pendapatan rata7rata penduduk desa< dilihat berdasarkan jenis7jenis pekerjaan yang ditekuni oleh penduduk setempat dan penghasilan yang diperoleh dari melakukan pekerjaan tersebut. +. &kti3itas usaha ekonomi produktif yang ada di desa< jenis7jenis usaha #iras#asta non7pertanian apa saja yang ada di desa tersebut (#arung, bengkel, huller, dll). . "arak dari kota terdekat yang dapat dijadikan tempat suplai ke desa tersebut< berapa jauh kota terdekat dari desa tersebut yang, menjual bahan bangunan seperti semen, paku, besi beton, dll, serta berapa ongkos angkutan barang dan manusia yang harus dikeluarkan untuk mencapai desa tersebut. 1. 'aterial yang tersedia secara lokal di desa tersebut< bahan bangunan apa saja yang tersedia di desa tersebut (pasir, batu, kayu, dll).
Dari data di atas diharapkan dapat dianalisis apakah daerah yang akan dibangun P$%'H tersebut mempunyai potensi secara ekonomis untuk dikembangkan dengan menilai secara umum setiap faktor tadi dan saling keterkaitannya dalam membentuk potensi ekonomi desa. B6 Ka*ia" Sosia/ D+o($a9i
Kita hanya memerlukan gambaran secara umum mengenai kondisi sosial demografi masyarakat setempat. 8leh karena itu kita perlu melakukan obser3asi yang meliputi hal7hal sebagai berikut 2 . Kehidupan sosial kemasyarakatan penduduk di desa tersebut< yang diamati di sini adalah pola hubungan sosial dan kecenderungan kehidupan sosial yang ada di masyarakat. *. $embaga7lembaga desa atau organisasi yang eksis dan establish di desa tersebut dan pengaruhnya< organisasi yang perlu untuk diamati meliputi organisasi pemerintahan desa dan organisasi kemasyarakatan, serta bagaimana pengaruhnya di masyarakat. +. :igur yang dihormati di desa tersebut, dan pengaruhnya terhadap masyarakat desa itu< perlu untuk diketahui siapa7siapa saja yang menjadi panutan bagi masyarakat setempat dan seberapa luas pengaruhnya terhadap orang7orang yang menganggap mereka sebagai panutan. . Prasarana jalan ke desa tersebut< perlu diketahui ketersediaan sarana jalan dan bagaimana keadaannya, serta kendaraan umum yang menuju ke desa tersebut. 1. Konsumen yang akan menjadi pelanggan listrik< perlu diobser3asi secara umum seberapa besar keinginan masyarakat setempat terhadap kehadiran listrik. =. "umlah kepala keluarga (rumah)< apabila terjadi kesulitan, dapat diperkirakan dari berapa jumlah rumah yang ada di desa tersebut. >. Pola pemukiman penduduk< apakah penduduk tinggal secara terpencar atau menumpuk di suatu tempat yang dapat dianggap sebagai pusat desa. . ?. 'ata pencaharian penduduk(secara umum)< per KK. @. Penghasilan penduduk di lokasi itu per bulannya (kira7kira)< per KK. 26 A"a/isa Bia&a I"-+s#asi
4ntuk analisa keuangan ini, diperlukaan data yang akurat tentang harga berbagai komponen P$%'H beserta biaya pembangunannya. Data biaya ini secara keseluruhan meliputi pembangunan fisik dan biaya yang harus dikeluarkan untuk menyiapkan masyarakat setempat. Dengan begitu kita dapat mengetahui kebutuhan biaya pembangunan yang harus dikeluarkan. Kemudian langkah7langkah yang kita lakukan adalah sebagai berikut 2 . %entukan sifat sumber dana apakah berupa grant,
kredit in3estasi,
atau dana
pemerintah. *. %entukan masa pengembalian seluruh in3estasi (!reak 03ent Point) untuk skema pembangunan in3estasi (murni, atau sebagian dana bantuan). +. -ancang model pengembalian dana. (kepada in3estor, bank, atau kas lembaga pengelola P$%'H). . !uat proyeksi keuangan lengkap dengan aliran dana, neraca rugi laba, I--, 5P6. 1. %entukan berapa biaya yang harus ditanggung oleh masyarakat9konsumen perbulannya. =. %entukan perkiraan
biaya
langganan
listrik
yang
dapat
dikeluarkan
oleh
masyarakat9konsumen perbulannya. umber dana perlu diketahui bentuknya untuk mengetahui berapa besar dana yang harus dikembalikan oleh masyarakat setempat melalui pembayaran iuran bulanan, yang berarti menentukan besar iuran bulanan yang harus di bayar oleh pelanggan. &pabila dari dana pembangunan tersebut memang ada bagian yang harus dikembalikan, maka perlu disepakati dengan pihak pemberi dana, berapa lama pinjaman tersebut harus dikembalikan. Kemudian dapat dibuat model pengembaliannya, apabila ternyata AAB dana pembangunan adalah hibah, maka komponen pengembalian pinjaman pada buku keuangan dapat dihapuskan. elanjutnya dibuat proyeksi keuangan secara lengkap. Kemudian tentukan perkiraan biaya yang harus ditanggung oleh konsumen melalui iuran perbulannya. Dengan demikian kita dapat mengetahui proyeksi keuangan lengkap untuk membangun P$%'H di desa tersebut. Dan juga dapat kita perkirakan kesenimbangunannya
dalam hal ekonomi. %inggal kita tentukan saja nilai kelayakan pembangunan P$%'H di desa tersebut berdasarkan kriteria anggapan ideal yang telah kita tetapkan.
%6%6
DESAIN DAN ENGINEERING
%6%616 Ba"("a" Si:i/
etiap lokasi mikrohidro memiliki aspek hidrologi, topografi dan kondisi alam yang berbeda sehingga tidak ada standar desain untuk fasilitas teknik sipil. Pada batas7batas tertentu dapat digunakan desain yang hampir sama untuk beberapa lokasi mikrohidro dengan melakukan modifikasi pada beberapa bagian yang dianggap perlu. A6 B+"d"(a" da" Intake
Pada umumnya bendungan untuk instalasi mikrohidro dibedakan menjadi bendungan pemasukan (intake dam), bendungan penyimpan ( storage dam) dan bendungan pengatur (regulating dam). !endungan7bendungan penyimpan dan pengatur membendung air sungai untuk memperoleh tinggi terjun buatan (artificial ). Disamping itu bendungan ini menampung, menyimpan dan memasukkan air ke turbin sesuai kebutuhan. !endungan pemasukan menampung aliran air sungai untuk P$%& jenis aliran sungai langsung (run of river ). Konstruksi bendungan untuk mikrohidro dapat berupa bendungan beton, bendungan urugan batu atau tanah, bendungan kerangka baja dan bendungan kayu. !endungan dilengkapi dengan saluran pelimpahan ( spillway) untuk mengalirkan air yang berlebih, pintu air, kolam pengendap pasir, dan pipa kuras. !ila kondisi di lapangan memungkinkan untuk mendapatkan head yang tinggi dan debit air yang cukup maka tidak perlu membangun bendungan. Hal ini banyak di temui pada instalasi mikrohidro dengan daya yang kecil.
ementara itu bangunan intake harus terlidung dari kerusakan akibat banjir. !ntake harus selalu berada di ba#ah permukaan air untuk menjamin suplai air. !ntake di tempatkan dekat bendungan atau pada tempat yang secara alamiah berfungsi sebagai bendungan. !ntake dapat ditempatkan paralel dengan aliran air ( side intake) atau melintang memotong arus (direct intake). B6 Sa/$a" P+a!a ' Head Race)
aluran pemba#a (head race) menyalurkan air dari intake sampai ke bak penenang, atau tempat mulainya pipa pesat ( penstock ). aluran pemba#a dapat berupa saluran terbuka, saluran tertutup atau tero#ongan. &pabila saluran air tersebut harus memotong sungai, lembah, dan semacamnya, maka dibuatlah bangunan penyalur air (a$uaduct ) atau sifon ( syphon), sesuai dengan keadaan setempat. 26 Pi:a P+sa# ' Penstock )
esuai dengan keadaan geografis dan geologi setempat, pipa pesat ini dapat dipasang tanpa penutup sepanjang permukaan tanah atau dipasang dengan dibungkus beton dalam tero#ongan di ba#ah tanah. %ergantung kepada keadaannya, mungkin juga dirancang pemasangan dua lajur pipa pesat atau lebih dengan diameter yang lebih kecil, menggantikan satu lajur pipa pesat berdiameter besar. :aktor7faktor yang harus diperhatikan dalam perencanaan pipa pesat yaitu 2 ) *) +) ) 1) =) >) D6
%ekanan pada pipa pesat 'etode penyambungan Diameter dan rugi7rugi gesekan !erat dan kemudahan pemasangan &ksesibilitas Kondisi geografis dan geologi !iaya Ko/a P+"(+"da: ' Settling Basin)
Kolam ini biasanya dibuat dengan memperdalam sebagian saluran penghantar dan menambahnya dengan saluran penguras. :ungsinya adalah untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran yang hanyut sehingga air yang masuk ke turbin akan relatif bersih. E6 Ba P+"+"a"( 'Forebay Tank )
aluran penghantar akan berujung pada bak penenang yang berfungsi untuk menyaring akhir dan untuk mereduksi arus turbulensi air serta kemudian mengarahkannya untuk masuk ke pipa pesat sesuai dengan debit yang diinginkan, kolam atas ini harus dibuat dengan konstruksi beton. Pada saat perencanaan perlu diperhitungkan pula kemungkinan longsornya bak penenang ini mengingat biasanya kolam atas ini diletakkan dibagian paling atas dari suatu tebing yang miring. 4ntuk menghemat panjang pipa pesat memang biasanya kolam atas ini diletakkan sedekat mungkin diatas "owerhouse. .6 Rah P+a"(i# ' Powerhouse)
"owerhouse ini bukan seperti bangunan rumah biasa. Di dalam power house, dipasang turbin dan generator yang selalu mendapat beban dinamis dan selalu bergetar. Dalam desain powerhouse, pondasi turbin7generator harus dipisahkan dari pondasi bangunan powerhouse7nya. Persoalan ini masih ditambah lagi dengan perlunya saluran pembuang di dalam powerhouse sampai keluar powerhouse. Dalam merencanakan powerhouse, perlu dipikirkan keleluasaan bongkar pasang turbin generator, karena bisa dipastikan setiap tahun turbin air harus diperiksa, artinya akan dibongkar secara berkala untuk pera#atan.
%6%6%6 .asi/i#as E/+#$o;M+a"i
A6 T$i"
Perancangan dan pemilihan sebuah turbin air yang baik tergantung pada 2 . Head yang tersedia *. Perencanaan debit air +. Daya yang diharapkan sesuai debit dan head yang tersedia . Putaran turbin yang akan diteruskan ke generator 'etode yang sering dipakai untuk memilih jenis
turbin air adalah dengan
menentukan kecepatan spesifiknya. Kecepatan spesifik (5s), merupakan suatu istilah yang dipakai untuk mengelompokkan turbin7turbin atas dasar
unjuk kerja dan ukuran
perimbangannya.. B6 T$a"sisi Da&a M+a"i
%ransmisi daya bertujuan untuk menyalurkan daya poros turbin ke poros generator. 0lemen7elemen transmisi daya yang digunakan terdiri dari2 sabuk (belt ), pulley, kopling, bantalan (bearing ) dan cone clamp. %elt berfungsi untuk menyalurkan daya poros turbin ke poros generator. %elt harus cukup tegang sesuai dengan jenis dan ukurannya. "ulley disamping sebagai tempat9dudukan belt juga berfungsi untuk menaikkan putaran sehingga putaran generator sesuai dengan putaran daerah kerjanya. edangkaan kopling, bantalan dan cone clamp merupakan komponen9elemen pendukung. 26 Sis#+ Ko"#$o/
:rekuensi dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh generator dipengaruhi oleh kecepatan putar generator. Perubahan kecepatan putar generator akan menimbulkan perubahan frekuensi dan tegangan listrik< pada batas7batas tertentu perubahan tersebut tidak membahayakan.
%ujuan pengontrolan dalam mikrohidro adalah untuk menjaga sistem elektrik dan mesin agar selalu berada pada daerah kerja yang diperbolehkan. emua peralatan listrik didesain untuk beroperasi pada frekuensi dan tegangan tertentu. !ila beroperasi pada frekuensi dan tegangan yang berbeda dapat mengakibatkan peralatan listrik cepat rusak.
D6 G+"+$a#o$
enerator berfungsi untuk mengkon3ersikan energi mekanik menjadi energi listrik. 4ntuk P$%'H dengan daya listrik terpasang di ba#ah *A k, biasanya dipergunakan I'& ( !nduction &otor as 'enerator )
%6%676 T$a"sisi < Dis#$isi
4ntuk instalasi mikrohidro ada beberapa bentuk sistem transmisi dan distribusi yang dapat dipakai. Pada dasarnya bentuk7bentuk tersebut dapat digolongkan menjadi sistem radial dan sistem loop (tertutup). A6 P+i/iha" T+(a"(a"
%egangan sistem transmisi dapat berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah. 4ntuk saluran transmisi yang panjang, penggunaan sistem tegangan tinggi dapat mengurangi rugi7 rugi daya selama penghantaran tenaga listrik. Penggunaan sistem tegangan tinggi memerlukan transformator. Dengan demikian biaya yang dikeluarkan menjadi lebih mahal. Penggunaan transformator menuntut adanya pemeliharaan di samping memerlukan isolator yang mahal sebagai alat pelengkap kabel.
B6 P+"(ha"#a$
'aterial konduktor (kabel induk) yang sering dipilih adalah antara alumunium atau tembaga (copper ). 4ntuk instalasi tegangan rendah banyak digunakan penghantar tembaga. %embaga yang digunakan untuk penghantar umumnya tembaga elektrolistis dengan kemurnian di atas @@,1B.
26 Tia"( da" P+$/+"(a:a""&a
%iang listrik untuk jaringan tegangan rendah biasanya terdiri dari tiang tunggal. %iang7tiang listrik dapat dibuat dari baja, beton bertulang atau kayu, dan dibuat dengan sistem konus. Penggunaan kayu untuk tiang listrik dapat menekan biaya, tetapi memerlukan proses penga#etan karena kelemahan dari tiang kayu adalah mudah kropos dan mudah patah. "enis kayu yang banyak dipakai , terutama untuk jaringan distribusi adalah kayu ulin, rasamala, jati. Karena kekerasan dan kekuatannya , kayu ulin dapat digunakan tanpa dia#etkan.
%67
KLASI.IKASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
Klasifikasi dari pembangkit listrik tenaga air perlu ditentukan terlebih dulu untuk mengetahui karakteristik tipe pembangkit listrik, mengklasifikasikan sistem pembangkit listrik perlu dilakukan terkait dengan sistem distribusi energi listrik, apakah listrik dapat disalurkan melalui grid terpusat ataukah grid terisolasi. Klasifikasi pembangkit listrik dapat ditentukan dari beberapa faktor (Penche,*AA2+) yakni2 ) a. b. c. *) a. b.
!erdasarkan tinggi jatuh (head ) -endah (C 1A m) 'enegah (antara 1A m dan *1A m) %inggi ( *1A m) !erdasarkan tipe eksploitasi dan tampungan air Dengan regulasi aliran air (tipe #aduk) %anpa regulasi aliran air (tipe run off river )
+) a. b. ) a. b. 1) a. b. =) a. b. c. >) a. b. c. ?) &. !. /.
!erdasarkan sistem pemba#a air istem bertekanan (pipa tekan) irkuit campuran (pipa tekan dan saluran) !erdasarkan penempatan rumah pembangkit -umah pembangkit pada bendungan -umah pembangkit pada skema pengalihan !erdasarkan metode kon3ersi energi Pemakaian turbin Pemompaan dan pemakaian turbin terbalik !erdasarkan tipe turbin Impulse -eaksi -e3ersible !erdasarkan kapasitas terpasang 'ikro (C AA k) 'ini (antara AA k dan 1AA K#) Kecil (antara 1AA k dan A ') !erdasarkan debit desain tiap turbin 'ikro (; C A, m+9dt) 'ini ( A, m+9dt C ; C *,? m+9dt) Kecil (; *,? m+9dt)
A6 D+i# d+sai" Debit desain merupakan besarnya debit yang akan digunakan untuk mendesain atau
menghitung komponen dan bangunan dalam P$%'H. Dalam studi ini digunakan debit operasi saluran irigasi yang kemudian dapat di analisa untuk mengetahui debit desain yang akan digunakan untuk menghitung bangunan P$%'H. edangkan operasi P$%'H menggunakan debit yang tersedia, jadi debit operasi P$%'H dapat berubah7ubah sesuai dengan permintaan debit operasi irigasi. !egitupula dengan energi yang dihasilkan akan ber3ariatif. %6761 P+$+"=a"aa" a"("a" PLTMH Perencanaan bangunan P$%'H dengan sistem tandon (reser3oir) meliputi2 A6 Ba"("a" P+"(ai/a" !angunan pengambilan bisa terdiri dari2 . Pintu pengambilan Pintu pengambilan direncanakan untuk mengambil air dari bendungan. *. penyaring (trashrack ) (rashrack digunakan untuk menyaring muatan sampah dan sedimen yang masuk, umunya
pernyaring direncanakan dengan menggunakan jeruji besi. B6 Ba"("a" P+a!a
!angunan pemba#a bisa berupa bangunan pemba#a bertekanan (pipa pesat). Parameter desain yang direncanakan pada pipa pesat adalah2 . Diameter pipa pesat Diameter ekonomis pipa pesat dapat dihitung dengan persamaan2 arkaria formula2 A , *1
; * D = +,11. * . g.H 0H& formula 2
A ,?>1
A,+ n * ; * D = h.f
Doland formula 2 A , ==
P D = A,>= . H
:ahlbuch formula 2 +9 >
D = A,1* . H
79>
P . H
isalssous formula 2 D
=
; A,
Keterangan 2 D
2 diameter pipa (m)
n
2 koef kekasaran pipa
;
2 debit pada pipa (m+9dt)
Hf
2 kehilangan tinggi tekan total pada pipa (m)
H
2 tinggi jatuh (m)
P
2 Daya (k) 5amun dalam penentuan diameter pipa pesat perlu diperhitungkan besarnya
kehilangan tinggi dikarenakan hal ini akan memperngaruhi besarnya daya yang akan dihasilkan dan juga perlu diperhatikan keamanan terhadap gejala vorte). *. %ebal pipa pesat %ebal pipa pesat dapat dihitung dengan persamaan2 %echnical standart for penstock and gate2 D + ?AA t = AA 4!- 2 D + 1AA t = AA 0H& 2
PD σ + (*. .kf) (es)
e =
Keterangan 2 e 2 tebal pipa (mm) E 2 tegangan baja yang AA (AAA k59mm*) D 2 diameter pipa pesat ( m ) t 2 tebal pipa pesat ( m ) P 2 tekan hidrostatis pipa (k59mm*) kf 2 efisiensi ketahanan (k F untuk pipa utuh) es 2 tebal jagaan untuk sifat korosif (mm) +. Kedalaman minimum pipa pesat
Kedalaman minimum akan berpengaruh terhadap gejala vorte), kedalaman minimum dapat dihitung dengan persamaan (Penche,*AA 2*A) 2 Ht s
s = c . 6 . D Keterangan 2 c 2 A,>*1 untuk inlet asimetris 2 A,1+ untuk inlet simetris 6 2 kecepatan masuk aliran (m9dt) D 2 diameter inlet pipa pesat (m)
ambar . kema inlet pipa pesat .
istem Pengambilan 'elalui Pipa Pesat ( !nlet ) istem pengambilan pada mulut pipa pesat perlu diperhitungkan dengan tujuan untuk
mengatur sistem regulasi debit air yang masuk ke dalam turbin baik saat kondisi operasional maupun kondisi pera#atan ,intake pipa pesat biasanya didesain dengan menggunakan sistem katup (3al3e). %ipe katup yang sering diaplikasikan adalah 2 a. 'ate valve b. %utterfly valve c. *eedle valve 26 Ba"("a" P+a"( !angunan pembuang digunakan untuk mengalirkan debit setelah melalui turbin menuju ke sungai. !angunan pembauang sendiri bisa direncanakan sesuai dengan kondisi lapangan. 4munya bangunan pembuang direncanakan dengan tipe saluran terbuka (saluran tailrace). a6 Ti"((i Ja#h E9+#i9 %inggi jatuh efektif adalah selisih antara ele3asi muka air pada bangunan pengambilan atau #aduk (0'&) dengan tail #ater le3el (%$) dikurangi dengan total kehilangan tinggi tekan (-amos, *AAA21>). Persamaan tinggi jatuh efektif adalah2 Heff = 0'& 7 %$ 7 hl Keterangan 2 Heff 2 tinggi jatuh efektif (m) 0'& 2 ele3asi muka air #aduk atau hulu bangunan pengambilan (m)
%$ hl
2 tail #ater le3el (m) 2 total kehilangan tingi tekan (m)
ambar *. ketsa %inggi "atuh 0ffektif Kehilangan tinggi tekan digolongkan menjadi * jenis yaitu kehilangan pada saluran terbuka dan kehilangan pada saluran tertutup. Kehilangan tinggi tekan pada saluran terbuka biasanya terjadi pada intake pengambilan, saluran transisi dan penyaring. Kehilangan tinggi pada saluran tertutup dikelompokkan menjadi * jenis yaitu kehilangan tinggi mayor (gesekan) dan kehilangan tinggi minor. Kehilangan tinggi mayor dihitung dengan persamaan Darcy isbach (Penche,*AA2+?)2 * $ 6 hf = f . . D *.g sedangkan kehilangan minor dihitung dengan persamaan (-a mos, *AAA2=)2 6* hf = G . *.g Keterangan 2 hf 2 kehilangan tinggi tekan 6 2 kecepatan masuk (m9dt) g 2 percepatan gra3itasi (m9dt*) $ 2 panjang saluran tertutup 9 pipa (m) D 2 diameter pipa (m) f 2 koefisien kekasaran(moody diagram) G 2 koefisien berdasarkan jenis kontraksi %676% P+$+"=a"aa" P+$a/a#a" M+a"i da" E/+#$i Perencanaan peralatan mekanik dan elektrik meliputi2 A6 T$i" Hid$a/i %urbin dapat diklasifikasikan berdasarkan tabel berikut (-amos,*AAA2??)2
umber2 -amos, *AAA2?* Dalam perencanan turbin parameter yang mendasari adalah kecepatan spesifik turbin (5s) dan kecepatan putar9sinkron (n) dimana kedua parameter tersebut dihitung dengan persamaan (4!-,@>=2 )2 5s = n . n
=
P H
19
*A f P
Keterangan 2 5s 2 Kecepatan spesifik turbin (mk) n 2 kecepatan putar9sinkron (rpm) P 2 daya (k) H 2 tinggi jatuh effektif (m) f 2 frekuensi generator (H) p 2 jumlah kutub generator nilai n bisa didapatkan dengan melakukan nilai coba7coba dengan persamaan2 4ntuk turbin francis2 *++ 11+ nI = atau nI = H H 4ntuk turbin propeller 2 *A?? *>A* n = atau n = H H setelah didapatkan nilai parameter tersebut maka dapat ditentukan parameter lain seperti2 ) %itik pusat dan ka3itasi pada turbin %itik pusat perlu diletakkan pada titik yang aman sehingga terhindar dari bahaya ka3itasi. Ka3itasi akan terjadi bila nilai E aktual C E kritis, dimana nilai E kritis dapat dihitung dengan persamaan (4!-,@>=2 **)2
Ec=
5s ,= 1A+*>
Hs = Ha 7 H3 7 Hσ edangkan titik pusat turbin dapat dihitung dengan persamaan2 J = t#l + Hs + b Keterangan 2 5s 2 kecepatan spesifik turbin (mk) Ec 2 koefisien thoma kritis E 2 koefisien thoma Ha 2 tekanan absolut atmosfer (Pa9g) H3 2tekanan uap jenuh air (P#9g) H 2 tinggi jatuh effektif (m) Hs 2 tinggi hisap turbin (m) J 2 titik pusat tubrin %#l 2 ele3asi tail #ater le3el b 2 jarak pusat turbin dengan runner (m) *)
Dimensi turbin Dimensi turbin reaksi meliputi dimensi runner turbin, dimensi #icket gate, dimensi
spiral case dan dimensi draft tube. +)
debit
0ffisiensi turbin 0ffisiensi turbin sangat tergantung pengaruh dari debit aktual dalam turbin dengan desain
turbin
(-amos,*AAA2@@)2
(;9;d).
0ffisiensi
turbin
ditunjukkan
pada
gambar
berikut
ambar +. rafik effisiensi turbin B6 P+$a/a#a" E/+#$i Peralatan elektrik P$%'H meliputi perencanaan generator, governor, speed increaser (jika
perlu), transformer, switchgear dan au)iliary e$uipment. %6767
A"a/isa P+a"(i#a" E"+$(i Produksi energi tahunan dihitung berdasarkan tenaga andalan. %enaga andalan
dihitung berdasarkan debit andalan yang tersedia untuk pembangkitan energi listrik yang berupa debit outflo# dengan periode n harian. (arismunandar, *AA12@) 0 = @,? L H L ; L Mg L Mt L * L n Keterangan 2 0 2 energi tiap satu periode (kh) H 2 tinggi jatuh efektif (m) ; 2 debit outflo# (m+9dtk) Mg 2 effisiensi generator Mt 2 efisiensi turbin n 2 jumlah hari dalam satu periode %6768
A"a/isa R+dsi Eisi Gas Ka$o" &nalisa reduksi emisi gas karbon dihitung dengan persamaan (-0%creen, *AA121+)2 ∆H = ( e base − e prop ) 0 prop ( 7 λ prop )
Keterangan 2 NH 2 !esaran reduksi gas karbon (kg/8*e) ebase 2 :aktor emisi gas karbon dari sumber tidak terbarukan eprop 2 :aktor emisi gas karbon dari sumber terbarukan
0prop 2 besarnya daya bangkitan (kh) Oprop 2 kehilangan daya pada grid nilai unit kon3ersi produksi emsisi gas karbon per kh adalah sebagai berikut2 %abel *. 5ilai kon3ersi produksi emisi
umber2 IP//,*AA= %6765
A"a/isa K+/a&aa" Eo"oi &nalisa ekonomi dilakukan untuk mengetahui kelayakan suatu proyek dari segi
ekonomi. Dalam melakukan analisa ekonomi dibutuhkan dua komponen utama yaitu 2 a. cost (komponen biaya) meliputi biaya langsung (biaya konstruksi) dan biaya tak langsung (8P, contingencies dan engineering) b. benefit (komponen manfaat). 'anfaat didapatakan dari hasil penjualan listrik berdasarkan harga tarif berlaku dan pendapatan dari reduksi emisi gas karbon (/0-). Parameter kelayakan ekonomi meliputi2 . !enefit /ost -atio P6 dari manfaat !/- = P6 dari biaya capital dan 8 P *. 5et Present 6alue 56P = P6 !enefit 7 P6 /ost +. Internal -aye of -eturn 5P6 I-- = I + ( IQ7I ) 5P675P6Q . &nalisa sensiti3itas &nalisa sensiti3itas dilakukan pada + kondisi yaitu2 a. /ost naik *AB, benefit tetap b. /ost tetap, benefit turun *AB c. /ost naik *AB, benefit turun *AB
yang
BAB 7 METODE PENELITIAN
ambar +. &lur Penelitian tudi Kelayakan Pemasangan P$%'H (Pembangkit $istrik %enaga 'ikrohidro) Di aluran Irigasi $odagung Pada !endungan lingi !litar
BAB 8 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
A6 D+i# D+sai"
&nalisa debit desain direncanakan menggunakan data debit saluran irigasi $odagung pada bendungan lingi pada tahun *AA=7*A*. Debit desain yang digunakan adalah debit terbesar, terkecil dan rerata. edangkan debit operasi yang digunakan untuk pola operasi P$%'H nantinya adalah debit tiap periode dimana dalam satu bulan adalah tiga periode. !erikut adalah hasil analisa debit2 Debit 'aksimum
2 ,+>A m+9dt
Debit 'inimum
2 >,+?A m+9dt
Debit -erata
2 ,*+ m+9dt
B6 D+sai" Ba"("a" Si:i/ Ba"("a" :+"(ai/a"
Pintu intake Data teknis pintu intake irigasi $odagung adalah sebagai berikut2 %ipe
2 roller gate
0le3asi dasar pintu
2 R 1@,AAAm
0le3asi muka air tertinggi
2 R =+,1AA
0le3asi muka air terrendah
2 R =*,AAA
%inggi muka air maks
2 ,1A m
%inggi muka air normal
2 +,AA m
Debit maksimum
2>,1A m9det
aringan 9 %rashrack
2 * S +,*A m L ?,AA m
Pintu
2 * S *,AA m L ,1A m
T$ash$a=
"enis bahan
2 besi
!entuk jeruji
2 tipe kotak memanjang
Kemiringan trashrack
2 @Ao
%ebal jeruji
2 ?,A mm
"arak antar jeruji
2 ?1A mm
$ebar jeruji
2 ?AA mm
Ba"("a" :+a!a
Perencanaan Pipa Pesat (Penstock) Kajian perencanaan pipa pesat dalam studi ini meliputi2 diameter pipa pesat, tebal pipa dan intake pipa pesat. Data teknis 2 0le3asi '& maks
2 R=+,1AA
0le3asi '& terendah
2 R=*,AAA
0le3asi dasar pipa pesat
2 R 1@,AAA
"umlah pipa pesat
2 * buah
Debit desain
2,+>Am+9dt
Panjang pipa pesat
2 =A meter
"enis pipa
2 pipa lingkaran dari baja (cast iron)
%egangan ijin pipa
2AA k59mm
Koef kekasaran
2 A,A
Koef keamanan
2 ,
udut kemiringan
2 Ao
ross head
2 @,?* meter
Dengan data teknis rencana diatas maka dapat direncanakan diameter pipa pesat. Debit desain yang digunakan adalah debit desain yang sudah di kalikan dengan koefisien keamanan, yaitu ,+>A L , F 1,?A> m+9dt. ehingga debit tiap pipa pesat adalah 1,?A>9* F >,@A+ m+9dt. Diameter pipa pesat Pendekatan yang digunakan adalah pendekatan kecepatan maksimum dan minimum, kecepatan ideal pada pipa pesat dengan lo# head adalah *,A T +,A m9dt. arkaria formula2 A , *1
; * D = +,11. * . g.H
A , *1
>,@A+ * D = +,11. * . @,?.@,?*
D F *,=? m , maka & F A,*1 U D * F A,*1 . +, . *,=? * F 1,=+ m * ; >,@A+ = ,A m9dt 6= = & 1,=+ 0H& formula 2 Persamaan diameter ekonomis 0H& (Penche,*AA)2 "ika tinggi tekan karena gesekan pipa direncanakan B dari gross head maka2
A,?>1
n * ; * $ D = *,=@ H
A ,?>1
A,A * >,@A+* =A D = *,=@ @,?* D = ,=1 m, maka 2 & = *, 6 = +,>A Doland formula 2 A , ==
P D = A,>= . H P = @,? L ; L H L eff ;=
,+>A *
= >,?1 m+9dt (debit untuk buah penstock)
P = @,? L >,?1 L @,?* L A,@+ L A,@= P = =>,@= k P = 1+,1 HP A, ==
1+,1 D = A,>= . @,?* D = ,+ m & = ,AA 6 = >,?> m9dt :ahlbuch formula 2
+9 >
D = A,1* . H
79>
P . H
+9 >
D = A,1* . @,?*
79>
=>,@= . @,?*
D = *,* m & = +,? 6 = *,A1 m9dt
isalssous formula 2
D = ; A, D = >,@A+A, D = *,*? m & = ,A 6 = ,@A m9dt
elanjutnya diameter dihitung dengan pendekatan kecepatan berdasarkan 'osonyi, yaitu2 Kecepatan potensial aliran pada pipa pesat berdasarkan tinggi jatuh dihitung dengan2 6= *gH 6 = * L @,? L @,?* 6 = +,?? m9dt
Kecepatan yang bisa dicapai oleh pipa pesat berdasarkan tinggi jatuh yaitu +,?? m9dt sehingga kecepatan maksimum masih bisa dicapai oleh pipa pesat (6maks F+,Am9dt). 4ntuk mencari diameter kisaran dihitung dengan2 6 maksimum F +,A m9dt
6 maksimum F *,A m9dt
;=6L&
;=6L&
;
D=
>,@A+ + L L +, D = ,?+ m9dt
D=
D=
6 π D=
;
6 π >,@A+ * L L +,
D = *,+A m9dt
Kisaran nilai diameter pipa pesat adalah ,?+ T *,+A m, di ambil ,@A m dengan kecepatan *,>@ m*9dt. Ta+/ 76 Dia+#+$ Pi:a P+sa#
Dengan hasil diatas diambil diameter pipa pesat dengan rata7rata dari tiap formula yaitu sebesar ,@? m F *,AA m. %ebal pipa menurut technical standart for penstock and gate2 t
F (DR?AA)9AA
t
F (@?AR?AA)9AA F =,@1 mm R + mm F @,@1 mm
%ebal pipa menurut 4!-2 t
F (DR1A?)9AA
t
F (@?AR1A?)9AA F =,* mm R + mm F @,* mm ijin F ϭ9+ F AAA9+ F +++ kg9cm
ϭ
P
F @?* k59mm*
'aka tebal pipa menurut 0H&2
'aka dari hasil perhitungan tebal pipa untuk tiap metode adalah2 4!- 2 @,* mm 0H& 2 A,*@ mm
%echnical standart for penstock and gate2 @,@1 mm Direncanakan tebal pipa pesat adalah A mm. Ba"("a" :+a"( Sa/$a" Tai/$a=+ da" Tai/ Wa#+$ L+-+/
aluran tailrace berfungsi untuk membuang aliran setelah mele#ati turbin menuju sungai, dalam studi ini dikarenakan aliran air dari turbin akan dikembalikan ke saluran irigasi maka debit air akan dialirkan melalui saluran terbuka dimana diujung saluran akan direncanakan ambang lebar sebagai kontrol ele3asi muka air (%$). !entuk ambang
2 ogee tipe I
$ebar ambang
2 1 meter
%inggi ambang
2 A,1 meter
0le3asi ambang
2R1+,AAA
(direncanakan) 0le3asi dasar
2 R1*,1AA
Koefisien debit (/)
2 ,> m9*9dt
&nalisa ele3asi muka air pada ambang dipergunakan sebagai acuan tail #ater le3el (%$) untuk referensi tinggi efektif, ele3asi muka air pada ambang dihitung dengan2 ;F/!H
,1
dengan ; 2 debit melalui ambang ! 2 lebar ambang (1 meter)
/ 2 koefisien debit (,>) H 2 tinggi muka air diatas ambang(m) Dari persamaan tersebut dapat dihitung lengkung kapasitas ambang untuk tiap 3ariasi ketinggian air, untuk debit ,+>m *9dt didapat tinggi muka air A,=? m. Ta+/ 86 P+$hi#"(a" Ti"((i Ma Ai$ Dia#as Aa"(
umber2 perhitungan
26 Ti"((i Ja#h E9+#i9
%inggi jatuh efektif dalam studi ini mencakup berdasarkan ele3asi muka air pada hulu bendungan lingi dan ele3asi muka air pada saluran irigasi $odagung. Dimana ele3asi muka air pada hulu menggunakan ketetapan aturan operasi bendungan lingi yaitu R=+,1AA dan ele3asi pada hilir ditentukan berdasarkan analisa tail #ater le3el pada analisa sebelumnya yakni R1+,=?A sehingga tinggi jatuh kotor (gross head) adalah @,?* meter. Ta+/ 56 Ti"((i Ja#h E9+#i9
+umber perhitungan
D6 P+$+"=a"aa" P+$a/a#a" M+a"i da" E/+#$iT$i" Hid$a/i
Dalam studi ini digunakan beberapa metode dalam merencanakan turbin hidraulik, metode yang digunakan adalah metode &merika (4!-), metode yang dikembangkan oleh uropean small hydropower association (0H&) dan simulasi program %4-!5P-8 6+. Ta+/ >6 Ra"(a" S:+si9iasi T$i" U"# Tia: M+#od+
umber2 perhitungan dan simulasi Dari hasil perencanaan turbin hidraulik dengan menggunakan tiap metode pada tabel diatas digunakan desain turbin dengan metode &merika (4!-) dikarenakan dari hasil perencanaan
didapatkan nilai rasio daya dengan biaya yang rendah sehingga desain tersebut merupakan desain yang ekonomis. G+"+$a#o$
enerator direncanakan dengan menggunakan tipe generator yang biasa digunakan untuk P$%'H di Indonesia, generator yang digunkaan adalah generator sinkron + fasa dengan frekuensi 1A H.enerator sinkron harus memiliki kecepatan putaran dasar yang sama dengan turbin, pada analisa sebelumnya kecepatan dasar turbin yang dipergunakan adalah +>1 rpm dengan jumlah kutub yang harus digunakan adalah = buah. Dan dengan melihat daya teoritis pada analisa sebelumnya maka efisiensi generator adalah A,@= atau @=B. P+"i"(a# K+=+:a#a" 'S:++d I"=$+as+$)
Peningkat kecepatan dibutuhkan untuk P$%'H dengan tinggi jatuh rendah untuk meningkatkan kecapatan turbin agar daya yang dibangkitkan menjadi maksimal, peningkat kecepatan didesain dengan tipe parallel shaft #ith helical gear. P+"(a#$ K+=+:a#a" 'Go-+$"o$)
Pengatur kecepatan dibutuhkan untuk pengaturan kecepatan pada turbin dengan mengatur guide 3ane sehingga didapatkan kecepatan yang masih diijinkan oleh turbin untuk beroperasi, pengatur kecepatan memiliki tiga jenis tipe yakni2 hidro 7 mekanik, mekanik 7 elektrik dan hidro 7 elektrik. Dalam studi ini direncanakan pengatur kecepatan menggunakan sistem hidro 7 elektrik dengan pertimbangan bah#a sistem ini telah sering dipergunakan dalam sistem P$%'H.
T$a"s9o$+$ 'T$a-o)
%ransformer direncanakan dengan desain yang biasa diterapkan pada lapangan sesuai dengan standar nasional atau standar P$5, dalam studi ini tidak membahas perencanaan transformer secara teknis. P+$a/a#a" P+"(a#$ K+/is#$ia" ( Switchgear Equi!ent )
#itchgear merupakan kombinasi antara saklar pemutus, fuse dan pemutus aliran circuit breaker ). #itchgear difungsikan untuk melindungi generator dan transformator utama dari bahaya kelebihan kapasitas (overcapacity). Dalam studi ini tidak direncanakan adanya s#itchgear dikarenakan sistem distribusi listrik menggunakan sistem central grid sehingga langsung akan disambungkan ke switchgear milik P$5.
E6 A"a/isa P+a"(i#a" E"+$(i
&nalisa pembangkitan energi dihitung berdasarkan alternatif debit desain yang dipergunakan pada pembahasan sebelumnya, data teknis yang dibutuhkan adalah sebagai berikut2 Debit desain
2 ,+>A m+9dt
"umlah turbin
2 * buah turbin
0ffisiensi turbin
2 @+B
0ffisiensi generator
2 @=B
istem operasi
2 central grid
0nergi yang dihasilkan dalam satu hari, dihitung dengan2
0 F @,? L H L ; L Mg L Mt L * 0 F @,? L @,= L ,+>A L A,@= L A,@+ L * 0 F *?1>>,+> kh Ta+/ ?6 Hasi/ P+a"(i#a" E"+$(i Ha$ia" Tia: A/#+$"a#i9
+umber perhitungan Pada studi ini digunakan data tahun *A* sebagai pendekatan perhitungan energi yang kemudian bisa dijadikan acuan untuk menghitung energi yang dapat dihasilkan pada tahun mendatang. Ta+/ @6 E"+$(i To#a/ O:+$asi PLTMH Tah" %41%
+umber perhitungan .6 A"a/isa R+dsi Gas Ka$o" 'GHG) da" 2ER
-eduksi gas karbon dihitung dengan2 NH 2 (e base T e prop) 0 prop (7 O prop) dengan2 0 prop
2 hasil produksi bangkitan energi (')< ??A'
e prop
2 faktor emisi gas karbon dari sumber tidak terbarukan
e base
2 A,>1 untuk sumber minyak bumi
e prop
2 faktor emisi gas karbon dari sumber terbarukan (e prop F A untuk tenaga air)
O prop
2 kehilangan energi pada jaringan grid (direncanakan AB)
NH
2 (A,>1 T A) ??A (7 A,)
NH
2 1@> ton9tahun
P$%'H berhak mendapatkan kompensasi dana dari badan internasional karena telah menerapkan energi bersih dalam bentuk /0-. !esarnya dana dari /0- dihitung berdasarkan berapa ton gas karbon yang bisa tereduksi dengan harga tiap ton adalah euro atau setara dengan -p.>=.1>,@+ (kon3ersi euro T rupiah per bulan juni *A) /0- F NH L -p >=.1>,@+ /0- F 1@> L >=.1>,@+ /0- F A1 juta rupiah atau setara ,A1 milyar rupiah pertahun.
G6 A"a/isa Eo"oi Ta+/ 6 Hasi/ P+$hi#"(a" Es#iasi Bia&a Tia: A/#+$"a#i9
+umberperhitungan
!erdasarkan peraturan menteri 0D' no.* tahun *A harga jual listrik yang harus dibeli P%. P$5 adalah -p.A>19kh. 'aka nilai manfaat daripenjualan listrik adalah2 harga jual L hasil bangkitan energi listrik yaitu, A>1 L ??A ' F @,= milyar pertahun ditambah dengan pendapatan dari /0- sebesar ,? milyar pertahun. Ta+/ 146 Es#iasi Ma"9aa# U"# Tia: A/#+$"a#i9
+umberperhitungan &liran dana (cash flo#) disusun berdasarkan tiap alternatif selama +1 tahun, dalam tabel cash flo# masing masing parameter dihitung dalam bentuk nilai ekui3alensinya (P96) untuk tiap parameter. Kemudian akan dianalisa kelayakan ekonominya dalam bentuk benefit cost ratio (!/-), net present 3alue (5P6), internal rate of return (I--) dan paid back period. Ta+/ 116 Ra"(a" Hasi/ A"a/isa K+/a&aa" Eo"oi
+umber perhitungan Dari hasil analisa diketahui bah#a nilai !/- dan I-- memiliki nilai lebih baik jika biaya lebih rendah (P6 /ost) dibandingkan dengan biaya yang lebih tinggi, namun ketiga alternatif masih memiliki parameter kelayakan ekonomi yang baik (layak) dalam studi ini diputuskan
untuk mengambil alternatif dikarenakan nilai 5P6 yang lebih tinggi dari alternatif lainnya hal ini menunjukan tingkat keuntungan yang lebih tinggi dibandingkan dengan alternatif lainnya meski nilai !/- dan I-- lebih rendah dari alternatif lain selain itu energi yang bisa disalurkan menuju grid lebih besar dari pada alternatif lain sehingga suplai energi bersih akan meningkat, alternatif memiliki parameter desain sebagai berikut 2 Debit desain
2 ,+>A m9dt
"umlah turbin
2 * unit turbin
"umlah pipa pesat
2 * buah
PENUTUP
561
KESIMPULAN
!erdasarkan
hasil
analisa
dan
perhitungan
yang
telah
dilakukan
dengan
memperhatikan rumusan masalah, maka dapat disimpulkan sebagai berikut 2 . !erdasarkan analisa, setiap debit yang melalui saluran irigasi $odagung dapat dikembangkan untuk pembangkitan energi listrik dengan melihat besarnya debit yang masuk melalui grafik hill cur3e turbin pro. Dengan menggunakan data debit irigasi pada tahun *A*, dapat dibangkitkan energi sebesar 2 a. <ernatif 2 ??A 'h pertahun b. <ernatif *2 ?A 'h pertahun c. <ernatif +2 >>+ 'h pertahun *. Komponen bangunan P$%'H yang dipergunakan dalam studi ini adalah2 a. !angunan sipil2 !angunan pengambilan (roller gate, trashrack) !angunan pemba#a (pipa pesat). !angunan pembuang (saluran tailrace). istem regulator (katup pintu). -umah pembangkit (po#er house)
b. Peralatan mekanik dan elektrik2 %urbin kaplan beserta kelengkapanya (spiral case, draft tube dan #icket gate), generator 1AH + fasa dengan = kutub, go3ernor, speed increaser, dan aksesoris kelistrikan. +. !erdasarkan analisa reduksi emsisi gas karbon maka besar reduksi dan pendapatan dari /0- yang dihasilkan dengan adanya P$%'H untuk tiap jenis kon3ersi bahan bakar adalah2 a. 'inyak Dapat direduksi emisi gas karbon sebesar 1@> t/8*9tahun dengan pendapatan dari /0- sebesar ,A= milyar rupiah b. Diesel Dapat direduksi emisi gas karbon sebesar =A1 t/8*9tahun dengan pendapatan dari /0- sebesar ,A> milyar rupiah c. !atu !ara Dapat direduksi emisi gas karbon sebesar >? t/8*9tahun dengan pendapatan dari /0- sebesar ,+ milyar rupiah d. as &lam Dapat direduksi emisi gas karbon sebesar =A t/8*9tahun dengan pendapatan dari /0- sebesar A,? milyar rupiah . !erdasarkan analisa ekonomi terhadap alternatif debit andalan terpilih (alternatif ) didapatkan besar biaya total sebesar =, milyar rupiah dengan nilai !/- ,11, 5P6 +?,=A milyar rupiah, I-- >,@AB dan paid back period ,* tahun.
Dengan hasil analisa tersebut diatas dapat disimpulkan bah#a perencanaan P$%'H dengan alternatif debit andalan layak secara ekonomi.
56%
SARAN
4ntuk menganalisis studi kelayakan pembangunan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (P$%'H) diperlukan data data yang lengkap. %erutama data aliran air agar dapat menentukan debit desain. ehingga dapat menentukan debit andalan untuk mendapatkan besar energi yang diperlukan dalam kebutuhan sumber listrik. 'etode alternatif juga diperlukan untuk mendapatkan hasil yang optimum. Komponen bangunan sipil perlu diperhitungkan dengan baik agar dapat merencanakan analisa kelayakan ekonomi sehingga didapatkan nilai !/-, 5P6, I-- dan paid back period yang baik, sehingga pembangunan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (P$%'H) layak secara ekonomi.
DA.TAR PUSTAKA
&nonim. *AA=. "uidelines #or $ational "reenhouse "as In%entories&#iterland2 IP// (International Panel In /limate /hange). &nonim. @?=. S#a"da$ P+$+"=a"aa" I$i(asi 'K$i#+$ia P+$+"=a"aa" 4%)6 !andung 2 /6. alang Persada. &nonim. @?=. S#a"da$ P+$+"=a"aa" I$i(asi 'K$i#+$ia P+$+"=a"aa" 48)6 !andung 2 /6. alang Persada. &nonim. *AA1. RETScreen' Engineering ( ases Te*tbook 6 Kanada2 -0%creen International. &nonim, @>=. Engineering +onograh $o& ,- Selecting Reaction Turbines6 &merika2 4nited tates !ureau of -eclamation. &rismunandar &. Ku#ahara . *AA.B P+(a"(a" T+"i T+"a(a Lis#$i6 "akarta 2 P% Pradnya Paramita. &rndt, -. 0. &. @@?. Hydraulic Turbines& 5e# Vork2 t. &nthony :alls $aboratory 4ni3ersity of 'innesota. /hugoku 0lectric Po#er. *AA@. Potential Sur%ey #or !ini Hydroower Pro.ects /tili0ing /ne*loted head on an irrigation canal network in east .a%a state6 'alang 2 Perum
"asa %irta I. /ho#, 6en %e. @@>. Hid$a/ia sa/$a" #+$a6 "akarta 2 0rlangga Dandekar, '' K.5. harma. @@. P+a"(i# Lis#$i T+"a(a Ai$6 "akarta 2 4ni3ersitas Indonesia. Department 8f 0nergy, 0nergy 4tiliation 'anagement !ureau. *AA@. +anuals and "uidelines #or +icro1hydroower 2e%elo!ent in Rural Electri#ication 3olu!e I 6
:ilipina2 Department of energy Philippines.