STUDI POTENSI AIR
DAN KETERSEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI TALANG LINTANG PADA RANCANG BANGUN PLTMH 5 kW
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan
Program Strata-1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Palembang
Oleh :
SHEGI
13 2007 022
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
2011
STUDI POTENSI AIR
DAN KETERSEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI TALANG LINTANG PADA RANCANG BANGUN PLTMH 5 kW
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan
Program Strata-1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Palembang
Oleh :
SHEGI
13.2007.022
Disetujui oleh :
| Pembimbing I (Ir. Zulkiffli Saleh, M.eng.) | Pembimbing II (Ir. Abdul Majid) |
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
2011
STUDI POTENSI AIR
DAN KETERSEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI TALANG LINTANG PADA RANCANG BANGUN PLTMH 5 kW
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan
Program Strata-1 Pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Palembang
Oleh :
SHEGI
13.2007.022
Disahkan oleh :
| Dekan Fakultas Teknik (Ir. Zainul Bahri, MT) | Ketua Jurusan Teknik Elektro (Ir. Eliza) |
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
2011
motto
Ø Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah dilaksanakan / diperbuatnya. ( Ali Bin Abi Thalib )
Ø Ketergesaan dalam setiap usaha membawa kegagalan. (Herodotus )
Ø Menunggu kesuksesan adalah tindakan sia-sia yang bodoh. Kegagalan hanya terjadi bila kita menyerah ( Lessing )
Kupersembahkan Kepada :
Ø Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya hingga saat ini.
Ø Ayahanda dan ibunda ku tercinta yang telah mencurahkan kasih sayang dan doanya tiada henti yang selalu mengiringgi setiap langkahku.
Ø Adik-adikku (Tuti lestari dan si kembar ) tersayang, terima kasih telah memberikan dukungan dan doanya.
Ø My Supergirl, (Verra septiawaty) yang selalu direpotkan, terima kasih atas pengorbanan dan keikhlasan dalam membantu menyelasaikan skripsi ini.
Ø Sahabat terbaikku yang selalu menemani baik suka maupun duka .
Ø Sahabat TA seperjuanganku dipagar alam edwin, adi, heru, doan, indra,doka,candra, wawan,agus,fahri, dian, nining, yang selalu bersama dalam suka dan duka.
Ø Teman-teman bimbingan pak zul seperjuangan.
Ø Elektro 2007 terima kasih atas bantuan, masukan dan sarannya.
Ø Si hijau yang tiada henti selalu menemaniku baik panas maupun hujan.
Ø Almamater ku dan agamaku.
ABSTRAK
PLTMH merupakan pembangkit listrik yang sangat tepat untuk daerah yang belum bisa dijangkau listrik dari PLN .Tugas akhir ini menyajikan hasil studi perencanaan PLTMH di Dusun Talang Lintang, Semidang Alas Kelurahan Jokoh Kecamatan Dempo Tengah Kota Pagar Alam Propinsi Sumatera Selatan. Hasil studi didapat bahwa PLTMH Talang Lintang merupakan PLTMH jenis run off river dengan debit run-off sebesar 0,332 m³/ detik dan tinggi jatuhan ( head ) adalah 8,5 m. Dari data tersebut estimasi daya listrik terbangkit di rumah pembangkit 5 kw, sedangkan hasil perhitungan teoritis daya yang dibangkitkan sebesar 4,1 kw .
Kecepatan putaran turbin air sebesar 486 rpm, nilai tersebut sudah diperhitungkan dengan adanya faktor slip sebesar 15 %, yaitu adanya perpindahan putaran antara pulley turbin air dan generator .
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT atas segala berkah rahmat dan hidayah-Nya jugalah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “ STUDI POTENSI AIR DAN KETERSEDIAAN ENERGI LISTRIK DI TALANG LINTANG PADA RANCANG BANGUN PLTMH 5 kW ”.
Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Strata-1 pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang. Data-data dan sumber-sumber yang digunakan sebagai bahan dalam pembuatan skripsi ini didapat dari studi pustaka buku-buku analisis mesin-mesin listrik dari berbagai judul dan pengarang.
Penulis dapat menyelesaikan skripsi berkat bimbingan, pengarahan dan nasehat yang tidak ternilai harganya. Pada kesempatan ini dan dengan selesainya skripsi ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Zulkiffli Saleh,M.Eng. selaku pembimbing I
2. Bapak Ir. Abdul Majid. selaku pembimbing II
Pada kesempatan ini juga penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian penulisan skripsi ini, yaitu :
1. Bapak H. M. Idris, SE., MSi. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Palembang.
2. Bapak Ir. Zainul Bahri, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang.
3. Ibu Ir. Eliza, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang.
4. Seluruh Staf Pengajar dan Karyawan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang.
5. Kedua orang tua dan seluruh keluarga yang telah memberikan dukungannya, semangat, dan doa.
6. Semua sahabat dan teman-temanku yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Amin.
Palembang, Agustus 2011
Penulis
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sejalan dengan perkembangan sosial, budaya dan ekonomi serta informasi, maka listrik telah menjadi salah satu kebutuhan pokok bagi masyarakat terpencil khususnya masyarakat perdesaan. Terbatasnya kemampuan PLN dalam menyediakan tenaga listrik kepada masyarakat Indonesia, berdasarkan data Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi (DJLPE) pencapaian rasio elektrifikasi baru mencapai 64% dan rasio desa berlistrik mencapai 88 % dari total sekitar 66.000 desa pada tahun 2008. Di sisi lain Indonesia memiliki begitu banyak potensi air yang belum dimanfaatkan secara optimal, yaitu sekitar 75,67 GW, namun baru sekitar 4.2 GW termanfaatkan dan diantaranya potensi untuk mini/mikrohidro sekitar 450 MW yang termanfaatkan sekitar 230MW terpasang sampai pada tahun 2008.
Tenaga merupakan suatu unsur penunjang yang sangat penting bagi pengembangan secara menyeluruh suatu bangsa. Pemanfaatan secara tepat guna akan merupakan suatu alat yang ampuh untuk merangsang pertumbuhan perekonomian negara. Berdasarkan alasan tersebut, untuk dapat di mengerti apabila pada akhir akhir ini permintaan akan pembangkit tenaga semakin meningkat di negara negara seluruh dunia. Secara garis besar dapat di katakan bahwa, di tinjau dari segi kebutuhan tenaga, hampir dapat di pastikan semua negara di dunia benar benar sedang mengalami “ krisis energi “ dan berbagai kesibukan dilakukan untuk menjagai pemanfaatan bebagai alternatif pembangkit energi untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat. Tenaga listrik memegang peranan penting dalam pengembangan ekonomi dan pembangunan suatu bangsa.
Kebutuhan tenaga listrik pada umumnya akan naik, dengan laju pertumbuhan berkisar 3 – 20 % pertahun, terutama tergantung pada pertumbuhan ekonomi dan laju perkembangan industri suatu negara. Hal ini berpengaruh terhadap penyediaan energi listrik. Semakin jelas bahwa harus ada suatu gagasan baru mengenai sumber-sumber penghasil energi dan rumusan program-program pelaksanaan dengan efisiansi maksimal.
Pada saat ini sumber daya potensi air di setiap daerah belum dapat dimanfaatkan secara optimal oleh masyarakat setempat khususnya pemerintah daerah provinsi maupun kabupaten. Hal ini disebabkan pemahaman tahapan yang harus dilakukan untuk membangun PLTMH masih kurang, khususnya bagaimana melakukan studi potensi/ (Pra FS), Detail Engineering Design (DED) belum dilakukan dengan benar dan tepat. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Istilah Mikrohidro biasanya dipakai untuk pembangkit listrik yang menghasilkan output di bawah 500 kW. Lebih besar dari itu biasa disebut dengan PLTA. Potensi pengembangan PLTMH di Indonesia juga masih sangat terbuka. Dari seluruh 75.000 MW potensi kelistrikan Mikrohidro. Saat ini, yang baru dimanfaatkan baru sebesar 60 MW.
1.2 Tujuan Pembahasan
Tujuan skripsi ini yaitu untuk membahas studi potensi dan ketersediaan energi pada Talang Lintang Kelurahan Jokoh untuk rancang bangun PLTMH 5 kW.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang menjadi pokok pembahassan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan pembahasan perlu di batasi pada studi potensi dan ketersediaan energi pada rancang bangun PLTMH 5 kW.
1.4 Sistematika Penulisan
Penjelasan penulisan dan uraianya, skripsi ini di bagi menjadi 5 bab pembahasan yang secara sistematik di tulis sebagai berikut;
BAB 1 PENDAHULUAN
Menjelaskan tenteang latar belakang,tujuan pembahasan, batasan masalah, serta sistematika pembahasan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan mengenai teori teori pendukung yang berkaitan dengan skripsi ini yaitu studi potensi air dan ketersediaan energi listrik pada di Talang Lintang pada rancang bangun PLTMH 5 kW
BAB 3 SURVEI AWAL
Pada bab ini menjelaskan tentang survei awal studi potensi air dan ketersediaan energi listrik.
BAB 4 DATA DAN PERHITUNGAN
Pada bab ini menjelaskan tentang hasil data dan perhitungan ketersediaan energi listrik.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini penulis menerangkan tentang kesimpulan dari hasil penelitian dan saran yang dapat berguna bagi masa yang akan datang.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka
Indonesia masih bertumpu kepada energi fosil yaitu minyak bumi, gas alam dan batu bara. Menurut data dari Dirjen Lembaga Pengembangan Ekonomi (LPE) tahun 2005, penggunaan energi fosil ini mencapai 96%, dan hanya 4% saja yang berasal dari energi baru terbarukan, yaitu tenaga air, panas bumi, bio massa, matahari dan angin.
Menurut data dari Dirjen LPE (2008), kapasitas yang dicapai baru sebesar 4410 MW saja, atau 2,8% dari kebutuhan energi nasional, memang masih tergolong rendah. Sebenarnya pemanfaatan energi baru dan energi terbarukan ini sejak beberapa tahun yang lalu oleh pemerintah sudah mulai digalakkan, sebagaimana pernah diungkapkan oleh Menteri Pertambangan dan Energi (1980), bahwa yang pertama adalah meningkatkan eksplorasi yang diharapkan dapat meningkatkan produksi minyak bumi, gas alam, batu bara serta meningkatkan pemanfaatan tenaga air dan panas bumi.
Faktor pendorong perlu dibangunnya suatu PLTMH pada suatu daerah, Sutarno (1993) dalam bukunya Sistem Listrik Mikro-Hidro untuk Kelistrikan Desa, mengemukakan sebagai berikut;
1. Di daerah itu ada sumber air yang dapat dimanfaatkan untuk PLTMH.
2. Daerah tersebut sulit atau cukup jauh untuk dijangkau oleh jaringan
listrik PLN. Kalaupun akan dipasang biayanya terlalu mahal.
3. Jarak antara pembangkit dengan daerah konsumen tidak terlalu jauh.
4. Adanya minat dan keinginan dari penduduk setempat untuk
menggunakan tenaga listrik. Ada kemampuan untuk berswadaya. Dan lebih utama lagi apabila ada industri rumah misalnya yang dimungkinkan akan lebih berkembang dengan adanya tenaga listrik.
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
2.2.1 Pengertian
PLTMH merupakan singkatan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro atau dalam bahasa Inggrisnya Micro Hydro Power (MHP). PLTMH adalah suatu sistem pembangkit listrik dengan menggunakan sumber energi dari tenaga air. Mikro menunjukan ukuran kapasitas pembangkit, yaitu antara500 – 100 kilo menurut United Nations Industrial Development Organization (UNIDO), sedangkan menurut peraturan menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) tahun 2002 berkapasitas <1 MW.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), biasa disebut mikrohidro, adalah suatu pembangkit listrik kecil yang menggunakan tenaga air di bawah kapasitas 200 kW yang dapat berasal dari saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan debit air. Umumnya PLTMH adalah pembangkit listrik tenaga air jenis di mana diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, tetapi dengan mengalihkan sebagian aliran air sungai ke salah satu sisi sungai dan menjatuhkannya lagi ke sungai yang sama pada suatu tempat di mana yang diperlukan sudah diperoleh. Dengan melalui pipa pesat air diterjunkan untuk memutar turbin yang berada di dalam rumah pembangkit. Energi mekanik dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
2.2.2. Prinsip kerja
PLTMH bekerja ketika air dalam jumlah dan ketinggian tertentu dijatuhkan melalui pipa pesat (penstok) dan menggerakan turbin yang dipasang diujung bawah pipa. Putaran turbin di kopel (dihubungkan) dengan generator sehingga generator berputar dan menghasilkan energi listrik. Listrik yang dihasilkan dialirkan melalui kabel listrik ke rumah- rumah penduduk atau konsumen lainnya. Jadi PLTMH mengubah energi potensial yang berasal dari air menjadi energi listrik. Untuk memanfaatkan energi air dengan tepat dan menghasilkan energi listrik yang baik, diperlukan peralatan yang sesuai dan perencanaan yang baik.
2.2.3. Klasifikasi pembangkit listrik tenaga air
Terlepas dari sejumlah klasifikasi teknis yang akan dijelaskan pada bagian berikutnya, pembangkit listrik tenaga air di kelompokan berdasarkan ukuran kapasitasnya. Walaupun ada sejumlah definisi yang berbeda, dalam hal ini kita akan memakai klasifikasi berdasarkan standard UNIDO dan Permen ESDM tahun 2002
Tabel 2.1 Definisi tenaga air berdasarkan kapasitas daya
| Istilah | Power Output | Permen ESDM Tahun 2002 |
| Pico Hydro | < 500 W | - |
| Micro Hydro | 500 W hingga 100 kW | < 1 MW |
| Mini Hydro | 100 kW hingga 1 MW | 1 MW – 10 MW |
| Small Hydro | 1 MW to 10 MW | |
| Full-scale (large) hydro | > 10 MW | |
2.2.4. Pemanfaatan PLTMH
Mikrohidro dapat digunakan langsung sebagai tenaga mekanik poros untuk kebanyakan aplikasi industri kecil, seperti penggilingan padi, jagung dan kopi. PLTMH biasanya diaplikasikan untuk penyediaan energi listrik. dengan mengkonversikan daya poros menjadi energi listrik dengan menggunakan generator biasa atau motor listrik. Di beberapa wilayah miskin di dunia, seperti Afrika PLTMH lebih banyak digunakan sebagai penggilingan bahan makanan dari pada digunakan sebagai pembangkit listrik.
2.2.5. Komponen PLTMH
Komponen pada PLTMH terdiri dari dua bagian yaitu komponen civil dan komponen mekanikal serta elektrikal.
2.2.5.1 Bangunan sipil
Komponen penunjang untuk menggerakan komponen mekanikal dan elektrikal. Ada 10 ( sepuluh ) komponen sipil yaitu;
a. Bendungan pengalihan
Terletak melintang aliran sungai yang berfungsi meninggikan permukaan air sungai agar aliran air yang masuk melalui ke dalam sistem penyaluran PLTMH lebih lancar dan sesuai dengan kebutuhannya. Pembuatan bendung ini tidak sampai menghentikan aliran air pada sungai yang dibendung untuk menjamin hak pengguna air lainnya.
b. Intake (saluran pemasukan)
Lubang intake merupakan pintu masuk menuju saluran pembawa. Lubang intake berada di samping bendung atau di bibir sungai ke arah (DiversionWeir) hulu sungai. Pintu intake mengatur aliran air masuk dari sungai ke sistem pembawa air. Pintu intake juga memungkinkan untuk menutup sama sekali aliran masuk selama periode perawatan dan selama banjir. Pada pintu intake biasanya terdapat perangkap sampah.
c. Bak pengendap (sand trap)
Merupakan saluran yang terletak sesudah pintu (intake). Bagian dasar bak pengendap secara membujur dibuat lebih miring agar kecepatan aliran air menurun. Penurunan ini akan mengendapkan kerikil, pasir dan sedimen sehingga tidak ikut masuk ke saluran pembawa, dan yang terpenting tidak masuk ke dalam turbin. Pada bagian akhir bak pengendap terdapat pintu penguras untuk membersihkan sand trap dari endapan pasir, kerikil dan sedimen. Pada PLTMH kecil bak pengendap juga berfungsi sebagai bak penenang.
d. Saluran pembawa (head race channel)
Saluran yang membawa air mulai dari saluran pemasukan hingga ke bak penenang. Bagian dasar saluran dibuat miring (landai) agar tidak ada air yang terjebak di dalam saluran. Kemiringan dibuat sedemikian rupa agar hilangnya ketinggian (head lose) dapat dibuat seminimal mungkin.
e. Saluran pelimpah (spillway)
Berfungsi untuk mencegah aliran air berlebih yang tidak terkontrol dengan cara mengembalikan kelebihan air dalam saluran ke sungai melalui saluran pelimpah. Kelebihan air terjadi ketika debit air di dalam saluran melebihi batas atau saringan di dalam bak penenang tersumbat sampah. Spill way kemungkinan terletak pada bak pengendap, saluran pembawa, dan bak penenang. Dengan adanya sistem pelimpah air dapat mencegah erosi dan tanah longsor pada sistem saluran air yang diakibatkan air meluber kemana-mana.
f. Bak penenang(forebay)
Membentuk transisi dari saluran pembawa ke pipa pesat. Dalam beberapa kasus baknya diperbesar yang bertujuan sebagai bak penampung pada beban puncak dan bak akhir untuk mencegah pengisapan udara (air suction). Bak penenang ini pun merupakan bak pengendap dan penyaring terakhir sebelum air masuk ke dalam pipa pesat (penstock).
g. Saringan
Menyaring sampah dalam air agar tidak masuk ke dalam pipa pesat. Saringan terletak pada bagian depan intake , setelah bak pengendap, dan ujung depan pipa pesat di dalam bak penenang. Saringan harus diperiksa dan dibersihkan secara teratur.
h. Pipa pesat (penstock)
Pipa yang menghubungkan bak penenang dengan turbin di rumah pembangkit yang membawa air jatuh ke turbin. Umumnya pipa pesat terbuat dari pipa baja yang di rol dan dilas untuk menyambungkannya. Namun demikian ada juga pipa pesat terbuat beton atau plastik (PE, PVC, HDPE). Pipa pesat didukung oleh sliding blocks dan angkor serta expansion joint (sambungan) untuk mengatasi pemuaian pipa secara memanjang akibat pengaruh temperatur.
i. Rumah pembangkit (Power House)
Bangunan tempat semua peralatan mekanik dan elektrik PLTMH dipasang secara aman baik dari pengaruh cuaca buruk maupun akses masuk orang-orang yang tidak berkepentingan. Peralatan mekanik seperti turbin dan alternator berada di dalam rumah pembangkit, demikian pula peralatan elektrik, seperti Controler.
j. Saluran pembuang (Tailrace Channel)
Terpasang dibagian dasar rumah pembangkit yang berfungsi mengalirkan air kembali ke sungai setelah melalui turbin.
2.2.5.2. Komponen mekanikal dan elektrikal
Peralatan elektro-mekanikal adalah semua peralatan yang dipergunakan untuk merubah energi potensial air menjadi energi listrik. Peralatan utamanya terdiri dari :
a. Turbin
Merupakan peralatan mekanik yang mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik (putaran). Air yang memiliki tekanan dan kecepatan tertentu menumbuk sudu sudu turbin dan memutar runner turbin sehingga berputar dengan daya yang sebanding dengan daya dari potensi air.
Gambar 2.1. Turbin crossflow.
Gambar 2.2. Turbin propeller open flume.
Ada beberapa jenis turbin yang digunakan dalam pemanfaatan PLTMH yang disesuaikan dengan besarnya debit air dan tinggi jatuh. Turbin yang paling banyak digunakan untuk PLTMH di Indonesia adalah :
- Turbin crossflow : cocok untuk aplikasi tinggi jatuh medium 10 – 100 meter,
daya 1kW– 250kW.
- Turbin propeler (open flume) : cocok untuk tinggi jatuh yang rendah 2 – 10
meter dengan debit air yang besar.
- Turbin Pelton : cocok untuk tinggi jatuh yang tinggi lebih dari 80 meter.
b. Generator
Generator merupakan komponen yang berfungsi merubah energi mekanik berupa putaran menjadi energi listrik. Generator yang digunakan biasanya jenis arus bolak balik (AC) dengan frekuensi 50 hz pada putaran 1500 rpm. Energi listrik yang dihasilkan dapat berupa 1 fasa (2 kabel) atau 3 fasa (4 kabel) dengan tegangan 220/380 . Generator diputar oleh turbin melalui kopel langsung atau melalui dan sabuk. Ada dua jenis generator yang banyak digunakan untuk PLTMH yaitu generator sinkron dan motor induksi sebagai generator (generator induksi).
Gambar 2.3. Contoh generator sinkron.
Gambar 2.4. Contoh generator induksi
c. Panel listrik dan alat kontrol
Panel listrik merupakan tempat dimana sambungan kabel (terminal) dan peralatan pengaman listrik (MCB) serta meter listrik ditempatkan. Berikut fungsi panel listrik dan alat kontrol :
a. Memonitor parameter dan besaran listrik seperti tegangan generator, arus
beban, frekuensi, indikator lampu, jam operasional dan lain lain.
b. Sebagai alat pengaman generator dan peralatan listrik dari hubung singkat, arus
beban lebih, tegangan lebih/kurang (over/under voltage), frekuensi lebih/kurang (over/under frequency) dan lain-lain.
c. Sebagai alat pengendali/kontrol generator supaya tegangan dan frekuensi generator stabil pada saat terjadi perubahaan beban di konsumen.
Ada dua jenis kontrol yaitu ELC (electronic load controller) untuk generator sinkron dan IGC (induction generator) untuk generator induksi. Pada prinsipnya kedua jenis kontrol ini adalah sama, hanya berbeda parameter yang di kontrol, dimana frekuensi pada ELC dan tegangan pada IGC. Cara paling mudah untuk membedakannya adalah adanya kapasitor pada IGC.
Gambar 2.5. Panel kontrol ELC (electronic load controller)
Gambar 2.6. Panel kontrol IGC dengan kapasitor
d. Beban ballast (ballast load)
Beban ballast hanya digunakan pada PLTMH dengan pemakaian kontrol beban (ELC/IGC) sedangkan pada PLTMH tanpa kontrol tidak menggunakan beban ballast . Pada PLTMH tanpa menggunakan kontrol, tegangan dan frekuensi akan naik dan turun sesuai dengan perubahan beban konsumen, hal ini akan mengakibatkan lampu dan peralatan elektronik akan cepat rusak.
Beban ballast digunakan untuk membuang energi listrik yang dibangkitkan oleh generator tetapi tidak terpakai oleh konsumen. Sehingga daya yang dihasilkan generator dengan daya yang dipakai akan seimbang, hal ini dimaksudkan untuk menjaga tegangan dan frekuensi generator tetap stabil.
Gambar 2.7. Beban ballast berupa elemen pemanas udara
2.2.5.3 Jaringan distribusi dan instalasi rumah
a. Kabel penghantar
Kabel penghantar digunakan untuk mentransmisikan daya listrik yang dibangkitkan di generator kepada konsumen dirumah-rumah dan pusat beban lainnya. Pada PLTMH transmisi listrik dilakukan pada tegangan rendah (220/380 Volt ). Kabel transmisi yang digunakan biasanya adalah kabel jenis twisted (NFA2X) dengan diameter penghantar 70 mm2 atau 50 mm2 atau lebih kecil sesuai dengan panjang transmisi dan besarnya beban yang ditransmisikan.
Perlu diperhatikan bahwa transmisi daya listrik 3 fasa menggunakan kabel 4 penghantar dengan salah satu penghantar lebih kecil dari yang lainnya. Kabel yang lebih kecil ini digunakan sebagai penghantar NETRAL. Contohnya kabel ukuran 70mm2 jumlah kabelnya adalah 3x70+50mm . Ukuran 70 mm2 sebagi penghantar fasa (R, S, T) dan 50 mm2 sebagai penghantar netral/nol.
Gambar 2.8. Kabel twisted untuk jaringan
1. Conductor : A II Aluminium Conductor (AAC)
2. Insulation : Exruded Cross Linked Polyethylene (XLPE)
`
b. Tiang listrik
Tiang listrik digunakan untuk menyangga dan menarik kabel penghantar supaya menjaga jarak aman dari tanah dan tidak mengganggu lalulintas manusia dan barang dibawahnya. Tiang listrik yang dipakai harus kuat menyangga beban kabel, beban karena angin dan hujan dan beban tarikan kabel. Untuk itu digunakan material yang kuat dan ditanam di dalam tanah, seperti beton dan besi. Tetapi karena beton dan besi di anggap cukup mahal sering juga digunakan kayu dan bahkan bambu. Untuk transmisi tegangan rendah, tiang listrik yang digunakan memiliki ketinggian minimum 7 meter.
c. Instalasi rumah
Instalasi rumah biasanya terdiri dari tiga titik lampu dan satu stop kontak. Pembatas arus menggunakan MCB 1 Ampere untuk daya 220 Watt dan 0,5 Ampere untuk daya 110 Watt .
BAB 3
SURVEI AWAL
3.1. Pengumpulan Data Teknis
3.1.1. Pengumpulan bahan referensi dasar
Setelah mengidentifikasi dan memfokuskan lokasi potensi, maka langkah selanjutnya mengumpulkan bahan referensi dasar yang dibutuhkan adalah antara lain ;
a. Survei awal
Nama Lokasi : Dusun Semidang Alas ,Talang Lintang, Kelurahan Jokoh
Kecamatan Dempo Tengah.
Tanggal kunjungan : 10 sampai dengan 13 april 2011
- Lokasi desa / dusun
Nama desa / dusun : Semidang Alas, Talang Lintang,
Koordinat sesuai GPS (UTM) : 9542763
Ketinggian dariu permukaan laut : 1043 m
Kecamatan : Dempo Tengah
Kabupaten/ Kota : Pagar Alam
Provinsi : Sumatera Selatan
b. Peta lokasi
Merupakan peta tentang wilayah dusun/desa lokasi potensi, relatif terhadap lokasi pusat pemerintahan desa, kecamatan, kota fasilitas umum, tanah pertanian, lokasi desa-desa, kemiringan sungai, daerah tangkapan air dari lokasi yang diusulkan, jalan menuju lokasi dan sebagainya. Peta ini dapat menggambarkan tingkat aksesibilitas lokasi PLTMH untuk mendapatkan alternatif jalan akses untuk memperkirakan kebutuhan jalan akses yang harus dibuat apabila PLTMH dibangun. Peta ini bisa didapatkan di Badan Koordinasi Survai dan Pemetaan Nasional (Bakosurtanal).
Gambar 3.1. Peta lokasi PLTMH di tunjukan oleh tanda panah
c. Ketersediaan Material Konstruksi
Melakukan pengamatan dan identifikasi ketersediaan material konstruksi, hal ini penting dilakukan untuk menghitung nilai ekonomis pembangunan PLTMH.
3.1.2. Pemilihan lokasi potensial
Pemilihan lokasi potensi sumber energi mikrohidro dapat dilakukan secara atau survai awal sebagai pendekatan, yakni sebagai berikut ;
a. Pemilihan menggunakan Peta Topografi
Perkiraan ketinggian, yang ditaksir melalui peta adalah kurang lebih 10 m untuk peta dengan skala 1:25.000 dan 25 m untuk peta dengan skala 1:50.000.contoh pada Gambar 1
.
Gambar 3.2. Contoh Daerah Tangkapan Air
b. Pemilihan dengan Pertimbangan Kemiringan Sungai/Saluran dan Debit Sungai/Saluran
Pemilihan lokasi potensial ini dengan mempertimbangkan profil tinggi dan saluran air serta debit air aliran yang ada. Jenis informasi, yang diambil dari peta topografi adalah kemiringan sungai atau saluran meliputi perbedaan ketinggian dan panjang sungai atau saluran dan debit.
Gambar 3.3. Deskripsi Pengertian Head
c. Pengumpulan Data dan Informasi Kelayakan Teknis Lokasi
Pengumpulan data dan informasi kelayakan teknis ini adalah melengkapi bahan bahan referensi dasar yang akan digunakan untuk analisis kelayakan lokasi dari segi teknis. Data yang terkumpul dalam formulir ini akan menjadi dasar persiapan perancangan teknis, dan menilai kelayakan teknis pembangunan PLTMH. Kegiatan pengumpulan data primer di lapangan meliputi:
1. Wawancara dengan pemangku kepentingan (stakeholders), khususnya dengan penduduk lokal.
2. Pengukuran head, survai proyek di lokasi dimulai dari sampai dengan . Pengertian tentang dan dapat dilihat di Pedoman Studi Kelayakan Sipil Pembangunan PLTMH– Buku 2B.
3. Pengukuran aliran dengan metode hidrometri.
4. Pengukuran dengan menggunakan peralatan (GPS) untuk jaringan transmisi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3. Data sekunder yang dibutuhkan untuk kegiatan ini antara lain
.
Gambar 3.4. Alat Global Positioning System (GPS)
5. Peta topografi skala 1:50.000 atau lebih kecil untuk menggambarkan daerah tangkapan air.
6. Hasil analisis data hidrologi berupa analisis debit andalan. Debit andalan adalah debit minimum sungai dengan kemungkinan debit terpenuhi 80% sehingga dapat dipakai untuk dasar analisis besar daya yang dapat dihasilkan mikrohidro. Debit andalan pada umumnya dianalisis sebagai debit rata-rata untuk periode sepuluh harian, setengah bulanan atau bulanan. Kemungkinan tak terpenuhi ditetapkan 20% untuk menilai tersedianya air berkenaan dengan kebutuhan pengambilan (diversion requirement)
Secara garis besar kelompok data dan informasi yang dihasilkan dari kegiatan pengumpulan data dan informasi kelayakan teknis lokasi adalah :
- Deskripsiumum potensi.
- Deskripsi lokasi potensi.
- Layout umum.
- Jaringan dan transmisi lokal.
- Faktor-faktor lingkungan.
- Penggunaan lahan sekitar lokasi potensi saat ini.
Hal yang perlu diklarifikasi selain dari kelompok informasi di atas antara lain adalah :
1. Profil potensi sumber alam mikrohidro di desa/dusun wilayah yang telah diindikasikan dengan aliran sungai atau saluran.
2. Profil potensi sosial ekonomi desa/dusun yang diidentifikasi membutuhkan listrik.
3. Apakah benar bahwa memungkinkan untuk membangun pembangkit listrik tenaga air skala kecil yang dekat dengan daerah yang membutuhkan daya.
4. Berapa kapasitas daya yang diperkirakan dapat dihasilkan berdasarkan profil topografi (representasi head) dan debit /deras aliran sungai yang ada.
5. Alternatif lokasi potensial lain di sepanjang aliran sungai dusun/desa tersebut.
d. Kajian pencarian lokasi
Dalam kajian lokasi pembangkit diupayakan sedekat mungkin dengan lokasi-lokasi konsumen yang membutuhkan daya. Apabila lokasi permintaan daya tersebar pada daerah yang luas, maka disarankan menyebarkan pembangkit skala kecil (picohydro) daripada memasok daya ke seluruh kelompok penduduk dengan menggunakan sebuah pembangkit tunggal. Syarat yang perlu diperhatikan adalah biaya jaringan lebih rendah, lebih mudah pengoperasian dan perawatan dan dampak penghentian tak terduga dari pembangkit dapat diperkecil. Selanjutnya perlu juga diperhitungkan adalah daya yang dihasilkan, tingkat permintaan, topografi, kondisi jalanmasuk, tegangan jaringan dan perhitungan ekonomi jaringan.
Perkiraan jarak maksimum jaringan sampai dengan konsumen adalah radius 5 km untuk tegangan menengah 20 kV dan radius 2 km untuk tegangan rendah. Jarak ini berdasarkan pada asumsi bahwa tegangan pada akhir jaringan distribusi harus terjaga diatas 205 Volt, 15V sebagai kerugian tegangan yang diijinkan pada aturan tegangan 220V, tanpa trafo (transformer). Apabila lokasi potensial tidak ditemukan karena terlalu jauh pelayanan konsumen maka trafo harus dipasang.
e. Kajian kondisi stabilitas dan struktur tanah (kondisi geologis) rencana bangunan sipil PLTMH.
Kajian ini dilakukan dari desk study data/informasi kondisi struktur tanah atau kondisi geologi, atau dengan survai awal stabilitas tanah, terutama permukaan tanah, diperlukan untuk pembangunan dari sebuah pembangkit tenaga air skala kecil disebabkan ;
- Bangunan mikrohidro sebagian besar adalah bangunan sipil.
- Rute saluran air umumnya berada di kemiringan sisi bukit.
Penelitian harus dihasilkan dalam bentuk sketsa sebagaimana Gambar 5, untuk tujuan referensi untuk menentukan bangunan dasar dari setiap bangunan sipil.
Gambar 3.5. Sketsa geologi berdasarkan pengamatan lokasi
Sumber : Tokyo Electric Power Services Co, Ltd – Nippon Koei Co, Ltd, 2003
f. Pembuatan Layout awal sistem PLTMH
Saat dilakukan tahap pra studi kelayakan dapat dibuat Layout awal sistem PLTMH untuk memudahkan studi kelayakan lanjut yang merepresentasikan posisi/lokasi komponen sistem PLTMH sebagaimana Gambar 6.
Gambar 3.6. Skema Pembangkit Listrik Mikrohidro
Berdasarkan dari layout dasar sistem PLTMH tersebut akan dapat menggambarkan alternatif sistem PLTMH.
- Air dari intake dialirkan melalui saluran pembawa dan pipa pesat sampai ke turbin. Jalur pipa pesat (penstock tunnel) direncanakan sedemikian rupa sehingga mengikuti aliran air sejajar dengan sungai sebagaimana Gambar 7. Metoda ini dapat dipilih seandainya pada medan yang ada tidak memungkinkan untuk dibuat kanal. Perlu diperhatikan bahwa penstock pipe harus aman terhadap banjir.
Gambar 3.7. Pipa penstock sejajar sungai
Sumber : British Hydropower Association, 2005
- Jalur pipa pesat dapat dibuat langsung dari intake ke turbin tanpa mengikuti bentuk sungai (short penstock). Penstock tunnel yang digunakan lebih pendek dibandingkan cara pertama. Cara ini menuntut adanya kemiringan tanah yang memadai pada jalur penstock tunnel yang dipilih.
- Seandainya memungkinkan, pembuatan saluran terbuka (kanal) dapat dibuat sampai lokasi tertentu, selanjutnya digunakan penstock tunnel sampai ke turbin (middle length penstock), dengan demikian jalur penstock tunnel menjadi lebih pendek. Panjang saluran terbuka serta kondisi tanah perlu diperhitungkan. Saluran yang panjang akan cepat rusak bila kurang mendapat perawatan. Kondisi tanah yang labil dan miring akan menyulitkan dalam konstruksinya serta mahal.
Sedapat mungkin pada tingkat studi potensi, selain layout di atas, dapat menggambarkan juga ;
- Sketsa layout lokasi,
- Jarak yang diukur menggunakan pita ukur (rollmeter),
- Ketinggian berdasarkan pada data altimeter atau peralatan lain yang memadai.
3.2. Pengumpulan Data Non Teknis
3.2.1. Data dan informasi profil sosial ekonomi
Data dan informasinya dapat berupa data kuantitatif maupun kualitatif yang dapat dilakukan melalui pengumpulan data sekunder maupun data primer yang didapat dari isian kuesioner maupun dari hasil wawancara pada penduduk lokal di lokasi potensi. Data non teknis tersebut meliputi :
a. Profil dusun/desa lokasi potensi yang menggambarkan tentang :
- Tingkat populasi penduduk berdasarkan jumlah orang per kepala keluarga, jenis kelamin, usia/umur, latar belakang pendidikan, komposisi agama yang dianut.
- Tingkat heterogenitas masyarakat.
- Tingkat aksesibilitas lokasi dusun/desa dari pusat administrasi desa, kecamatan, kota/kabupaten, dan ibu kota provinsi, kondisi jalan, moda transportasi yang ada dan jarak lokasi.
- Profil ketersediaan sumber energi dan pola penggunaan dan pemanfaatannya.
- Tingkat dan pola konsumsi peralatan listrik.
b. Tingkat standar hidup dan sumber pendapatan masyarakat.
c. Kondisi dan kesadaran serta partisipasi.
d. Tingkat kesadaran masyarakat untuk :
- Kontribusi pada pembangunan pembangkit listrik tenaga mikrohidro dan sarana kelistrikan.
- Kesadaran dan kemampuan untuk membayar pelayanan penyediaan listrik.
e. Profil usaha dan sumber ekonomi produktif berbasis sumber daya lokal.
f. Kecepatan akses, kemampuan mengusahakan akses kepada pasar.
g. Kapasitas lokal dan kemampuan berkembang dengan pemanfaatan potensi sumber daya lokal.
h. Kondisi dan profil infrastruktur pelayanan publik yang ada.
i. Tingkat respon dan dukungan pemerintah daerah setempat.
3.2.2. Analisis finansial PLTMH
Setelah dilakukan analisa didapatkan perkiraan analisis finansial berdasarkan dukungan data harga dan biaya. Analisis finansial ini berupa perhitungan secara sederhana tentang total biaya yang dibutuhkan untuk pembangunan PLTMH di lokasi potensi. Perhitungan biaya meliputi komponen mikrohidro dan biaya lain sebagaimana berikut :
a. Harga pengadaan peralatan mekanik elektrik.
b. Biaya transportasi/pengiriman peralatan dari pabrik ke lokasi.
c. Total harga pembangunan seluruh bangunan sipil sistem PLTMH, yang meliputi biaya material dan tenaga kerja pembangunan bangunan sipil.
d. Biaya pemasangan/instalasi.
e. Biaya pengadaan jaringan dan transmisi.
f. Biaya konsultansi detil perancangan dan.
g. Biaya administrasi dan kontingensi.
Analisis finansial ini dapat dilanjutkan dengan memetakan perkiraan jumlah pendapatan penjualan listrik berdasarkan jumlah optimal daya terbangkit potensi PLTMH, potensi keuntungan yang dapat diproyeksikan dari jumlah perkiraan pendapatan dikurangi jumlah biaya pengeluaran untuk gaji operator, biaya perawatan peralatan PLTMH, pembayaran kewajiban lain seperti iuran air dan sebagainya.
Berdasarkan analisis finansial ini dapat diperhitungkan biaya per kW untuk setiap lokasi potensi PLTMH. Sebagai catatan, untuk perhitungan perkiraan jumlah pendapatan penjualan listrik per kW dapat menggunakan harga tarif yang ditetapkan setiap wilayah lokasi potensi sesuai Kepmen ESDM No. 1122/K/30/MEM/2002.
3.2.3. Inventarisasi potensi kebutuhan listrik
3.2.3.1. Survai tingkat pelayanan dan potensi kebutuhan listrik
Tingkat pelayanan dan potensi kebutuhan daya listrik masyarakat perlu diteliti awal, apakah benar tingkat permintaan daya sedikit lebih tinggi dari kemampuan produksi dan layanan listrik PT. PLN yang ada. Hal ini menjadi salah satu pertimbangan berkaitan dengan efisiensi .
Survai awal ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan antara jumlah kepala keluarga atau unit rumah yang telah teraliri listrik PT PLN dengan yang belum teraliri sebagai rasio elektrifikasi. Berdasarkan profil jumlah kepala keluarga atau unit rumah yang teraliri dapat dianalisis profil beban puncak per kepala keluarga atau unit rumah dengan daya rata-rata 150-200 W yang dihubungkan dengan tingkat kemakmuran dan pertumbuhan usaha/ekonomi masyarakat. Berdasarkan data awal di atas, dapat diperbandingkan dengan perkiraan tingkat layanan penyediaan listrik PLTMH berdasarkan data kebutuhan listrik masyarakat.
3.2.3.2. Jaringan Transmisi dan Distribusi Listrik PT. PLN
Inventarisasi jaringan transmisi dan distribusi listrik PT. PLN adalah untuk mengetahui awal profil jaringan PT. PLN yang ada di lokasi potensi dan rencana pengembangan di masa depan. Hal ini perlu diketahui sejak awal untuk mencegah kejadian dimana pascapembangunan PLTMH, tidak dilakukan pengembangan, karena PLTMH tersebut tidak dioperasikan lagi disebabkan sudah dibangun jaringan transmisi distribusi listrik PT. PLN. Untuk melengkapi kajian profil jaringan transmisi dan distribusi listrik PT. PLN tersebut dapat dilakukan dengan pengumpulan data sebagai berikut:
a. Data Rencana Pengembangan Jaringan Pelayanan PT. PLN
Banyak unit PLTMH tidak beroperasi lagi disebabkan sudah terpasang jaringan transmisi dan distribusi penyediaan listrik oleh PT. PLN, sehingga perlu diupayakan untuk mendapatkan gambaran rencana penyediaan listrik di desa/dusun calon lokasi PLTMH. Selain itu juga perlu didapat data rencana pengembangan jaringan pelayanan PT. PLN dari rencana pemasangan jaringan kelistrikan. Data ini sebenarnya dapat dimanfaatkan untuk rencana penyambungan pada jaringan PT. PLN sebagaimana skema.
b. Data Pelanggan PT. PLN di Lokasi Potensi PLTMH
Sebenarnya data pelanggan PT. PLN adalah salah satu profil data sosial ekonomi sebagaimana telah dikumpulkan sebagai data non teknis, tetapi data ini dapat difokuskan menjadi data profil pelanggan PT. PLN. Data ini dapat diperoleh dari PT PLN dan dengan data ini dapat menganalisis potensi pertumbuhan kebutuhan listrik di wilayah lokasi PLTMH.
BAB 4
DATA DAN PERHITUNGAN
4.1 Pengukuran dan Perhitungan Debit
4.1.1 Pengertian debit dan debit andalan
Debit adalah laju aliran air dalam besaran volume air yang melewati suatu penampung melintang sungai per satuan waktu, dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/dt). Debit aliran biasanya ditunjukan dalam bentuk hodrograf aliran. Hidrograf aliran merupakan suatu perilaku debit sebagai respon adanya perubahan karakteristik biogeofisik yang berlangsung dalam suatu DAS (daerah aliran sungai) oleh adanya kegiatan pengelolaan DAS atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal. Laju aliran permukaan adalah jumlah atau volume air yang mengalir pada suatu titik per detik atau per jam, dinyatakan dalam m3 per detik atau m3per jam. Laju aliran permukaan dikenal juga dengan istilah debit. Besarnya debit ditentukan oleh luas penampang air dan kecepatan aliranya.
Debit andalan merupakan debit minimum sungai dengan kemungkinan debit terpenuhi dalam persentase tertentu, misalnya 90%, 80% atau nilai persentase lainya, sehingga dapat dipakai untuk kebutuhan pembangkitan. Debit andalan yang optimal didapatkan melalui analisis dengan menggunakan metode catatan debit sungai atau apabila catatan debit itu terdapat bagian yang tidak ada, maka digunakan perhitungan dengan menggunakan data yang kita peroleh di lapangan.
4.1.2 Pengukuran Debit
Pengukuran debit aliran menggunakan metode sebagai berikut:
1. Metode ember (bucket method)
2. Metode pelampung
1. Pengukuran dengan metode ember ( bucket method) dilakukan terhadap
sumber mata air yang tidak menyebar dan bisa dibentuk menjadi sebuah terjunan. Alat yang di perlukan dalam pengukuran debit
- Alat tampung ember
- Stop watch atau alat ukur waktu yang lain (arloji) yang dilengkapi dengan stop watch
- Alat tulis untuk mencatat hasil perhitungan
- Di lakukan berulang ulang sebanyak 12 kali
Langkah langkah pengukuran debit terlebih dahulu bersihkan lokasi di sekitar sumber air untuk mempermudah kegiatan pengukuran, lalu sebuah ember diisi air pada terjunan air tersebut sampai ember penuh, kemudian dalam berapa liter/detikah sebuah ember tersebut akan penuh. Diperlukan 3 orang untuk melakukan pengukuran, satu orang memegang ember, satu lagi memegang stop watch dan yang satu lagi mencatat hasil perhirungan yang dilakukan sebanyak 12 kali percobaan. Proses start diawali dengan aba-aba dari orang yang memegang stop watch pada saat penampungan air dimulai dan finish jika ember terisi penuh, kemudian waktu yang diperlukan dari mulai sampai terisi penuh waktunya (t). Pengukuran dilakukan sampai 12 kali percobaan untuk mencari rata-ratanya (trata-rata). Hasil pengukuran di atas, dapat digunakan rumus sebagai berikut;
Q = (4.1)
Trata-rata = (4.2)
2. Cara pengukuran debit air menggunakan metode pelampung sangat sederhana alat yang digunakan dalam pengukuran ini adalah stopwatch dan steoroform, dalam penentuan debit air pada lokasi pembuatabn PLTMH data yang diperlukan yaitu luas penampang sungai dan rata-rata kecepatan aliran.
Cara mendapatkan kecepatan aliran dilakukan 12 kali percobaan perhitungan menggunakan steoroform setelah melakukan percobaan tersebut didapatkan hasil sebanyak 12 kali kecepatan aliran, dari nilai tersebut dapat dijumlahkan data keseluruhan percobaan dan didapatkan kecepatan aliran rata-rata ( Vrata-rata) atau rata-rata kecepatan aliran. Pengukuran luas penampang aliran, diperoleh dengan melakukan pengukuran kedalam sungai atau saluran air pada beberapa titik dengan interval jarak yang sama sepanjang arah melintang sungai.
Dalam penelitian ini salah satu cara dapat dipilih yang sesuai untuk diterapkan dilokasi pengukuran pada lokasi penelitian digunakan metode pelampung karena dalam metode ini hanya memerlukan peralatan yang sederhana dan mudah didapat. Hasil pengukuran data luas penampang diatas. Dapat digunakan rumus sebagai berikut;
drata-rata = (4.3)
A = drata – rata.W (4.4)
Trata-rata = (4.5)
dengan;
A = luas penampang aliran sungai
d1,d2...dn = kedalaman sungai atau saluran air
w = lebar interval antar titik pengukuran kedalaman sungai
t1,t2...tn = waktu pengukuran kecepatan aliran
4.1.3 Perhitungan Debit
Debit aliran dapat dihitung dengan mengalikan luas penampang aliran dan kecepatan aliranseperti terlihat pada persamaan berikut
Q = A.V (4.6)
atau;
Q = (4.7)
dengan;
Q = Debit air (m3 / detik atau m3/jam)
A = Luas penampang air (m2)
V = kecepatan pelampung ( m/detik)
t = selang waktu pengukuran (detik)
v = volume tampung air ( volume ember)
Perhitungan debit dilakukan dengan metode pelampung sesuai dengan lokasi penelitian karena metode ini cukup sederhana dengan peralatan yang sederhana pula. Penentuan debit aliran dilakukan dengan melakukan 12 kali pengukuran di sepanjang aliran sungai, dimana pengukuran dilakukan terhadap waktu, kedalaman sungai dan kecepatan aliran.
Gambar 4.1 berikut menunjukkan penempatan titik-titik pengukuran kedalaman sepanjang lebar sungai. Tabel 4.1 memuat hasil pengukuran luas penampang sungai yang dilakukan sebanyak 12 titik.
Gambar 4.1 Pengukuran Luas Penampang Sungai
Rata-rata kedalaman sungai dapat dilihat pada tabel 4.1, dimana jumlah d1…..d12 adalah 124,55, d rata-rata kedalaman dihitung dengan persamaan 3.3 ,yaitu ;
(4.8)
4.1.4 Data Debit Aliran
Tabel 4.1 Kedalaman aliran air sungai
| kedalaman aliran air | ||||||||||||
| d1 | d1 | d3 | d4 | d5 | d6 | d7 | d8 | d9 | d10 | d11 | d12 | d rata-rata (dr) |
| 10,1 cm | 10,5 cm | 10,0 cm | 10,4 cm | 10,1 cm | 10,6 cm | 10,05 cm | 11,25 cm | 10,8 cm | 10,0 cm | 10,65 cm | 10,1 cm | 10,379 cm |
Tabel 4.2 Waktu aliran sungai
| Waktu aliram menggunakan metode pelampung | ||||||||||||
| t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | t6 | t7 | t8 | t9 | t10 | t11 | t12 | t (rerata) |
| 3,55 det | 3,46 det | 3,16 det | 3,17 det | 3,49 det | 3,86 det | 2,63 det | 1,97 det | 3,54 det | 3,6 det | 2,66 det | 3,33 det | 3,201 |
Tabel 4.3 Debit sungai
| Perhitungan Debit metode pelampung | ||||||
| Lebar (w) | dr | tr | Luas Penampang (A) | Qebit (Q) | ||
| 22 cm | 10,379 cm | 3,201 det | 228,341 cm2 | 0,0228 m2 | 0,072 m3/det | 72 l/det |
Tabel 4.4 Konsumsi Listrik (Watt)
| Tabel Kolam Tando Harian | ||||||||||||||||||||||||
| Jam | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| Watt | 850 | 850 | 850 | 1000 | 4000 | 4150 | 4200 | 1000 | 1150 | 1160 | 1250 | 2500 | 2650 | 2750 | 400 | 500 | 3500 | 4000 | 4250 | 4285 | 4500 | 1000 | 950 | 950 |
Tabel 4.5 % Puncak
| Tabel Kolam Tando Harian | ||||||||||||||||||||||||
| Jam | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| % Puncak | 17,0 | 17,0 | 17,0 | 20,0 | 80,0 | 83,0 | 85,0 | 20,0 | 23,0 | 23,2 | 25,0 | 50,0 | 53,0 | 55,0 | 8,0 | 10,0 | 70,0 | 80,0 | 85,0 | 85,7 | 90,0 | 20,0 | 19,0 | 19,0 |
4.1.5 Analisis debit
Debit puncak pada penelitian ini adalah 0,072 m3/detik didapat dari perhitungan luas penampang dan rata-rata kedalaman aliran sungai pada lokasi pembuatan PLTMH di dusun Talang Lintang Desa Sebidang Alas Kecamatan Dempo Tengan Kota Pagaralam.
% puncak dalam hal ini adalah beban pemakaian listrik dusun talang lintang pada saat beban maximum pada jam 20.00-21.00 Wib yaitu 4250-4500 Watt, sampai 85-90% karena pada jam tersebut seluruh masyarakat menggunakan listrik untuk berbagai macam keperluan rumah tangga ataupun beraktivitas pada malam hari seperti; menonton TV, menghidupkan lampu untuk penerangan dusun, rumah maupun pos-pos kamling dan kebutuhan sosial
4.2 Energi air
4.2.1 Energi air terjun
Potensi tenaga air dan pemanfaatanya pada umumnya sangat berbeda bila dibandingkan dengan penggunaan tenaga lain. Sumber tenaga air secara teratur dibangkitkan kembali karena adanya pemanasan sinar matahari. Sehingga sumber tenaga air merupakan sumber yang dapat diperbaharui.potensi secara keseluruhan tenaga air relatif kecil bila dibandingkan dengan jumlah sumber bahan bakar fosil. Penggunaan tenaga air merupakan pemanfaatan multiguna, karena dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan darat, dan pariwisata.
Pembangkit listrik tenaga air dilakukan tanpa ada perubahan suhu, karena tidak ada proses pembakaran bahan bakar. Sehingga mesin hidro yang dipakai bisa lebih tahan lama dibanding dengan mesin bahan bakar
Pada dasarnya ada tiga faktor utama dalam penentuan pemakaian suatu potensi sumber tenaga air untuk pembangkit tenaga listrik, yaitu;
a. Debit andalan
b. H efektif
Gambar 4.2.1 siklus hidrologi air
Perlu kita ketahui bahwa potensi energi air terjun adalah memanfaatkan energi karena ketinggian atau potensial yang selanjutnya dikonversi menjadi energi kinetik untuk menggerakan sirip dan memutar turbin selanjutnya menjadi energi listrik. Sehingga dengan persamaan energi potensial, kita bisa mencari besarnya energi yang dikandung pada air terjun adalah sebagai berikut;
E = m.g.h (4.9)
dengan ;
E = energi potensial
M = masa
g = percepatan gravitasi
h = tinggi relatif pada permukaan bumi
Bila persamaan 1 kita diferensialkan akan menjadi;
dE = dm.g.h
dE merupakan energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dm yang melalui jarak h.
Bila Q di definisikan sebagai debit air, menurut rumus;
Q = (4.10)
Dengan;
Q = debit air
dm = elemen masa air
dt = elemen waktu
Kita ingat bahwa daya merupakan energi per satuan waktu, sehingga rumus daya dapat kita tuliskan sebagai berikut;
P = = .h.g (4.11)
P = Q .g.h
diantara data primer yang diperlukan untuk suatu survei dapat disebut:
Ø Jumlah energi yang secara teoritis dapat diperoleh setahun, dalam kondisi-kondisi tertentu di musim hujan dan musim kering.
Ø Jumlah daya pusat listrik yang akan dipasang, dengan memperhatikan apakah pusat listrik itu akan dipakai untuk beban dasar atau beban puncak.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Rancang bangun PLTMH sangat perlu diadakanya survei awal dan studi potensi, karena survei awal sangat mempengaruhi hasil rancang bangun PLTMH.
2. Pembuatan PLTMH dipengaruhi oleh debit dan ketinggian jatuh air, sesuai dengan potensi energi aliran yang dimiliki sungai tersebut. Debit anadalan dalam penelitian PLTMH adalah 0,0073 m3/detik ditentukan dengan metode pelampung menggunakan besaran luas penampang dan kecepatan aliran sungai (trata-rata).
3. Ada dua faktor utama dalam penentuan pemakaian suatu potensi sumber tenaga air untuk pembangkit tenaga listrik, yaitu;
c. Debit andalan
d. H efektif
5.2 Saran
1. Dibutuhkan data hidrologi yang lebih lengkap sekurang-kurangnya lima tahun untuk mendapatkan debit andalan yang dibutuhkan dalam pembuatan PLTMH.
2. Digunakan pengukuran debit dengan metode yang lebih akurat dengan menggunakan alat ukur current meter.
DAFTAR PUSTAKA
Loebis, J, 1993, Hidrologi Sungai. Departemen Pekerjaan Umum.
Resnick, D.H, 1994, Physics. terjemahan: Pantur Silaban dan Erwin Sucipto,
Jakarta, Erlangga.
SKSNI, 03-2159, 1992, Metode Pengukuran Debit Sungai. Direktorat Jenderal
Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum.
Wibowo, C, 2005, Langkah Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH). Ford Foundation, Mini Hydro Power Project (MHPP) dan Yayasan Bina Usaha Lingkungan (YBUL),
Tidak ada komentar:
Posting Komentar