Metode Sederhana Pengukuran Potensi Mikrohidro

Metode Sederhana Pengukuran Potensi Mikrohidro
Latar Belakang
Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang
menggunakan air dengan kapasitas daya yang dihasilkan berkisar mulai beberapa ratus watt
sampai 100 kW. Sedangkan bila daya yang dihasilkan berkisar antara 100 kW sampai 1 MW
instalasi tersebut dapat digolongkan sebagai minihidro. Parameter penting dalam
pengembangan suatu Pembangkit Listrik Tenaga Mikro/Minihidro (PLTMH) adalah
kapasitas aliran air (debit) dan tinggi jatuh (head) dari sungai yang akan dikembangkan
menjadi PLTMH.
Tahap awal pengembangan pembangkit listrik mikro/minihidro tersebut dimulai dengan
mengadakan survei lapangan untuk mengetahui potensi sungai yang akan dikembangkan
menjadi PLTMH. Untuk dapat melakukan survei tersebut perlu dilakukan beberapa persiapan
yang matang sehingga survei dapat dilaksanakan dengan baik dengan hasil sesuai yang
diharapkan.
Hal-hal yang harus dipersiapkan tersebut meliputi:
1. Jadual pelaksanaan
Survei harus direncanakan dengan sangat matang sehingga dapat diperoleh hasil yang
memuaskan. Pemilihan waktu survei yang tepat adalah sangat penting mengingat di daerah
kita terdapat dua musim yang sangat mempengaruhi perilaku aliran sungai, yaitu musim
penghujan dan musim kemarau. Pelaksanaan survei untuk satu lokasi tertentu sebaiknya
dilakukan minimal sebanyak 2 (dua) kali, yaitu saat puncak musim penghujan dan puncak
musim kemarau sehingga laju aliran (debit) sungai maksimum dan minimum dapat diukur.
2. Tenaga pelaksana
Untuk dapat melaksanakan survei dengan baik minimal diperlukan:
a.3 (tiga) orang pelaksana survei yang mempunyai kecakapan mengoperasikan peralatan
survei serta melakukan perhitungan dan analisis hasil survei.
b.1 (satu) orang pemandu penduduk setempat/lokal.
c.2 (dua) orang sopir perahu jukung untuk lokasi survei yang jauh ke arah hulu sungai, selain
itu mereka juga berfungsi sebagai tenaga perintisan jalan.
3. Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam survei lapangan adalah sebagai berikut:
a. Perahu jukung untuk menjangkau lokasi survei.
b. 1 (satu) set peralatan GPS (Global Positioning System), misalnya Garmin III Plus yang
dipergunakan untuk mengukur
koordinat posisi lokasi survei.
c. 1 (satu) set peralatan Current Meter Counter Hydrological Services P/L Liverpool N.S.W
Australi Type CMC
200/93-15 dengan Kincir No. 4-92.02 untuk mengukur laju aliran
(debit) sungai.
d. 1 (satu) unit Stop Watch untuk mengukur lama pengambilan data pengukuran laju aliran
(debit) sungai.
e. 1 (satu) set peralatan Theodolite, misalnya TOPCON TL-20 DP SN. A 75222 untuk
mengukur profil/kontur lokasi survei.
f. 1 (satu) buah Bak Ukur.
g. 1 (satu) meteran kecil.
h. 1 (satu) buah Roll Meter Yamayo Million I2 100 m x 300 ft.
i. 2 (dua) buah Patok meter/Yalon.
j. 1 (satu) set alat tulis.
k. 1 (satu) pasang radio komunikasi.
l. Perangkat lunak (software) pemetaan atau program aplikasi Google Earth™.
Metode Pengukuran
1.Pengukuran laju aliran (debit) sungai
Pengukuran debit aliran sungai dilakukan dengan menggunakan alat Current Meter Counter
dengan memakai Kincir No. 4-92.02. Mengingat terjadi kerusakan penunjuk/display waktu
pada peralatan Current Meter Counter maka digunakan Stop Watch untuk menghitung waktu
pengukuran. Pengukuran dilakukan di sepanjang penampang melintang sungai dengan
interval pengukuran setiap 1 (satu) meter lebar sungai.
Untuk keakuratan data pengukuran maka pengukuran laju aliran (debit) ini dilakukan di 2
(dua) lokasi yang berlainan. Pengukuran dilakukan oleh 3 orang petugas, yaitu 1 orang
mengoperasikan Current Meter Counter, 1 orang mengoperasikan kincir dengan stik
pemegangnya, dan 1 orang sebagai pengukur jarak dan kedalaman ukur sekaligus sebagai
pencatat hasil pengukuran. Hasil pengukuran disajikan dalam tabel sebagai berikut:
Berdasarkan hasil pengukuran di atas maka dapat dibuat gambar profil melintang sungai yang
sedang diukur seperti yang ditunjukkan dalam gambar dibawah ini:
Dari pengukuran yang dilakukan dapat diperoleh hasil:
Lebar sungai di Lokasi Q2 = 7,0 m
Kedalaman maksimum = 0,39 m
Laju aliran (debit) air di Lokasi Q2 = 0,574 m3/s
2 .Pengukuran profil/kontur sungai
Pengukuran profil/kontur sungai dilakukan dengan menggunakan Theodolite. Dengan alat ini
dapat pula diukur jarak antar titik pengukuran tanpa menggunakan roll meter lagi. Untuk
beberapa lokasi pengukuran yang sulit/terkendala kondisi geografis maka pengukuran jarak
dilakukan dengan menggunakan Global Positioning System (GPS), walapun akan diperoleh
hasil pengukuran yang kurang akurat. Pengukuran ini dilakukan oleh 3 orang petugas, yaitu 1
orang mengoperasikan Thedolite, 1 orang memegang patok meter/Yalon, 1 orang
memasang/memegang bak ukur di patok meter/Yalon yang sedang dibidik.
Pengukuran posisi koordinat lokasi dilakukan dengan menggunakan Global Positioning
System (GPS).
Dengan menggunakan bantuan perangkat lunak/software pemetaan atau menggunakan
program aplikasi Google Earth™ maka arah mata angin dan peta lokasi pada denah jalur
pengukuran dapat ditentukan.
Posisi pengukuran koordinat lokasi survei sebagai berikut:
Lokasi pengukuran Lokasi Q2: South 03°36’25.4″ East 115°05’00.8″
Profil/kontur alur sungai dapat digambarkan sebagai berikut:
3. Pengukuran tinggi jatuh (head)
Pengukuran beda ketinggian (head) dilakukan dengan menggunakan Theodolite merk
TOPCON tipe TL-20 DP. Pengukuran dilakukan di sepanjang sungai dari hulu sungai, yang
diperkirakan merupakan lokasi dam, sampai hilir, yang diperkirakan tempat instalasi mesin
pembangkit. Jalur pengukuran digambarkan sebagai berikut:
Dari pengukuran tersebut dapat diperoleh hasil:
Tinggi jatuh (head) antara titik I dan F1 = 2,68 m
Tinggi jatuh (head) antara titik I dan B = 3,68 m
4. Pengamatan demografis
Lokasi survei terletak 2,5 km arah tenggara dari Desa Belangian atau sekitar 12,8 km arah
tenggara dari dam PLTA Ir. P.M. Noor. Desa terdekat lain dari lokasi survei adalah Desa
Paau (berjarak sekitar 4 km) dan Desa Kalaan (berjarak sekitar 7 km). Desa Belangian
sekarang dihuni oleh sekitar 300 kepala keluarga/KK. Mata pencaharian utama penduduk
desa ini adalah bercocok tanam/berladang, mencari ikan, mendulang intan dan berkebun
karet. Selama ini penduduk menikmati aliran listrik dari mesin diesel yang diusahakan oleh
PT PLN (Persero). Namun aliran listrik ini hanya dapat dinikmati pada waktu malam hari.
Perhitungan dan Analisis Potensi Mikrohidro
1. Perhitungan daya listrik
Secara teoritis daya listrik yang dapat dihasilkan dari tenaga air mengikuti persamaan berikut:
Daya Teoritis (P) = Debit Air (Q) x Head (H) x konstanta gravitasi (g)
Dengan P dalam kW, Q dalam m3/s dan g = 9,81 m/s2
Atau;
P = 9,81 x Q x H (kW)
Bagaimanapun, tidak ada sistem yang sempurna sehingga selalu terjadi kehilangan energi
sewaktu energi potensial air diubah menjadi energi listrik. Besarnya energi yang hilang ini
dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu:
Kerugian/losses pipa pesat/penstock
– Efisiensi turbin
– Efisiensi generator
– Efisiensi trafo
– Efisiensi jaringan
– Efisiensi sistem kontrol
– Efisiensi konstruksi sipil
Sehingga persamaan di atas menjadi:
Pnetto = 9,81 x Q x H x Et (kW)
Dengan Pnetto adalah Daya listrik yang dapat dimanfaatkan, Et = Efisiensi total sistem
Dari beberapa referensi dapat diketahui bahwa untuk sistem pembangkit kecil, sebagai acuan
kasar dapat digunakan harga Et = 50% (http://www.itdg.com)
Dari hasil pengukuran yang telah dilaksanakan di atas maka dapat dihitung potensi
mikrohidro yang dapat dihasilkan:
Pnetto = 9,81 x 0,574 x 3,62 x 50%
= 10,4 kW
2. Penambahan kapasitas mikrohidro
Untuk meningkatkan daya listrik yang dihasilkan PLTMH dapat digunakan tiga cara, yaitu:
Meningkatkan laju aliran (debit) air.
Meningkatkan tinggi jatuh (head).
Meningkatkan efisiensi sistem pembangkit.
Dari ketiga cara untuk meningkatkan daya output di atas, cara kedua dirasa paling
memungkinkan untuk diterapkan di lapangan.
Beberapa cara dapat digunakan untuk meningkatkan tinggi jatuh (head) ini, diantaranya
adalah dengan cara membendung hulu sungai dengan membangun suatu bendungan (dam)
kecil. Dengan cara ini tinggi jatuh (head) total sistem instalasi pembangkit dapat
ditingkatkan. Seberapa besar tinggi jatuh (head) dapat ditingkatkan tergantung dari besar dan
tingginya bendungan (dam) yang dibangun.
KAJIAN KELAYAKAN FINANSIAL
Asumsi
Suku Bunga Bank
Diasumsikan BI rate sebesar 8,00%
Biaya Operasi dan Pemeliharaan
–
Pendapatan kotor
Apabila PLTMH direncanakan dengan kapasitas 100 kVA, cos phi 0.91, harga jual listrik
sebesar Rp.600,00 per kWh dan mesin dioperasikan dengan Capacity Factor sebesar 70%,
maka besarnya pendapatan kotor selama 1 tahun adalah:
Jual
= 0.7 x 0.91 x 100 kVA x 8760 jam/tahun x Rp.600/kWh
= Rp. 334.807.200,00
–
Biaya operasional
Apabila untuk pengoperasian PLTMH untuk kapasitas 100 kVA tersebut diasumsikan
diperlukan 1 (satu) orang supervisor dan 2 (dua) orang operator untuk kegiatan operasional
dan maintenance, maka besarnya upah untuk 1 tahun adalah:
Upah
= 12 x ((1 x Rp. 1.500.000,00) + (2 x Rp. 1.000.000,00))
= Rp. 42.000.000,00 per tahun
–
Biaya pemeliharaan
Apabila besarnya ongkos pemeliharaan/maintenance sebesar 20% dari pendapatan, maka:
Mntc
= 0.20 x Rp. 334..000,00
= Rp. 66.961.440,00,00 per tahun
Sehingga total biaya operasi dan pemeliharaan selama 1 tahun adalah:
Biaya
= Rp. 42.000.000,00 + Rp. 66.961.440,00
= Rp. 108.961.440,00 per tahun
Untuk berbagai skema harga Capacity Factor lain diuraikan pada pembahasan selanjutnya.
Kurs / Nilai Tukar Mata Uang
Berdasarkan data dari Bank Indonesia, diasumsikan nilai tukar mata uang US $ (DOLLAR)
untuk 1 Rupiah nya adalah:
Kurs Jual
Kurs Beli
: 9.736
: 8.736
Sehingga Kurs Tengah 1 US $ = Rp. 9.236
Pendekatan Analisis
Cost adalah terdiri atas Capital Cost (Componen A), Fuel Cost (Componen C) dan O&M
Cost (Componen B dan D).
Energy sales adalah Energy production dikurang rugi-rugi jaringan dan pemakaian sendiri
(PS) dari energi produksi yang tidak terjual
Dalam hal ini, dalam hal ini perhitungan untuk PS diabaikan karena jumlah energi untuk
pemakaian sendiri dianggap kecil.
Hasil Analisis
Bagi proyek pembangunan yang bersifat kompleks dan melibatkan dana yang besar
diperlukan analisis dan pengkajian aspek-aspek ekonomi dengan metode tertentu sebelum
diambil keputusan lebih lanjut. Beberapa metode yang dikenal luas pemakaiannya
diantaranya adalah Pay Back Period, ROR dan IRR.
a. Pay Back Period (Periode Pengembalian)
Periode pengembalian suatu investasi adalah periode dimana jumlah keuntungan yang
didapat dari suatu proyek sama dengan investasi total yang ditanamkan. Investasi mempunyai
prestasi baik bila periode pengembaliannya pendek. Kekurangan metode ini adalah tidak
mempertimbangkannya pemasukan pada waktu periode pengembalian yang telah terlampaui,
dan nilai waktu dari uang.
Pay Back Period dirumuskan dengan:
PB = I/Laba Tahunan
Dimana:
PB = Pay Back Period
I
= Biaya Investasi
- Perhitungan Biaya Investasi (I)
Merupakan perkiraan detil dari biaya investasi untuk proyek yang terdiri dari :
a. Biaya engineering design dan manajemen
b. Biaya pekerjaan sipil
c. Biaya transmisi
d. Biaya peralatan elektro mekanik
Seluruh komponen biaya yang terlibat dapat diuraikan sebagai berikut:
a. Engineering design dan pengawasan pembangunan
Kegiatan tersebut dalam proyek PLTMH meliputi:




Studi kelayakan
Detil enjiniring desain
Pengawas pembangunan di lokasi
Commissioning
b. Pekerjaan sipil bangunan Air
Meliputi:







Pembuatan bendungan, pintu penyalur, pelimpah (intake dam) : beton/pasangan batu
Pembuatan bak penenang pintu air pada inlet dan outlet : pasangan batu bertulang
beton dilengkapi dengan pintu air dan saringan sampah.
Saringan sampah : baja.
Saluran air intake ke turbin : Pasangan batu bertulang beton.
Bangunan rumah turbin/ pebangkit listrik (power house) : Pasangan batu bertulang
dan pasangan bata.
Pembuatan dudukan/ pondasi pipa pesat saluran air dari saluran ke turbin.
Saluran buang : Pasangan batu, beton bertulang.
c. Pekerjaan Mekanikal





Pipa pesat: Baja roll dengan sambungan flens
Katup pintu air/ kran
: Baja
Turbin : Cross flow, Francis, Kaplan, Very Low Head Axial Turbine
Generator Synchronous : 3 phase 380 V, 50 Hz
Katup : Besi Cor, Bronze
d. Pekerjaan Elektrikal









Panel instrumen/ pengukur tegangan dan arus listrik
AVR (automatic voltage regulator)
Electronic load controller
Dummy load, 3 phase, 380 V
Kabel jaringan utama BC 16 twisted
Kabel jaringan distribusi BC 16
Transformator
Pembatas daya MCB
Tiang listrik
e. Training
Training meliputi training operator dan manajerial sebagai berikut:


Pelatihan operator
Pelatihan pengelola PLTMH
Besarnya investasi pembangunan PLTMH ditentukan oleh kapasitas daya yang akan
dibangkitkan, desain sistem, dan jenis turbin yang akan dipasang. Harga standar untuk
pembangkit listrik tenaga air mikro hidro adalah berkisar antara Rp.15.000.000 –
Rp.25.000.000 per kVA terpasang.
Apabila kapasitas daya rencana adalah 100 kVA, maka perkiraan biaya investasi adalah
sebesar (asumsi dengan biaya investasi Rp. 20.000.000,00 per kVA):
I
= 100 kVA x Rp. 20.000.000,00 / kVA
= Rp. 2.000.000.000,00
- Perhitungan Laba Tahunan
Berikut ini diajukan 4 (empat) skema operasi PLTMH Rantau Balai yang berkapasitas 100
kVA dengan berbagai pola operasi: dengan harga Capacity Factor 40%, 50%, 60% dan 70%.
Hasil simulasi untuk perhitungan laba tahunan yang diperoleh tiap tahunnya disajikan dalam
tabel dibawah ini:
Sehingga harga Pay Back Period (PBP) didapat sebesar:
Artinya, sebagai contoh, investasi yang ditanamkan sebesar Rp.2.000.000.000,00 akan
kembali selama 10,66 tahun untuk PLTMH berkapasitas 100 kVA yang dioperasikan dengan
CF sebesar 60%.
Rate of Return (ROR)
ROR menunjukan perbandingan laba tahunan terhadap investasi. Dengan demikian
merupakan cara sederhana untuk mengukur keberhasilan suatu investasi. Bank Dunia
menetapkan suatu proyek dianggap layak jika mempunyai ROR lebih dari 8%. Kelemahan
kriteria ini tidak mempertimbangkan nilai waktu dari uang.
ROR dirumuskan dengan:
ROR = Laba Tahunan/Investasi Awal * 100%
Dari perhitungan sebelumnya (poin a) dan dengan menggunakan persamaan di atas maka
harga ROR dapat dihitung sebagai berikut:
Berdasarkan data dari Bank Dunia yang menetapkan batas minimum harga ROR sebesar
8,0% dianggap layak, maka proyek PLTMH untuk skema 3 dan 4 dianggap layak/feasible.
c. Net Present Value (NPV) dan Internal Rate of Return
Metode ini memperhitungkan nilai waktu dari uang dengan analisis compound interest rate.
Rumus yang dipakai adalah :
Dimana :
NPV = Net Present Value (nilai sekarang)
At
= Laba pada tahun ke- t
n
= umur proyek (dalam tahun)
r
= interest (suku bunga)
I
= Investasi
Persamaan di atas memperlihatkan bahwa untuk umur proyek tertentu besar NPV sangat
dipengaruhi oleh besarnya harga bunga ( r ). Dengan mengubah-ubah besar harga r, akan
diperoleh suatu keadaan dimana NPV sama besar dengan I. Harga bunga yang didapat pada
keadaan ini disebut dengan Interrnal Rate of Return (IRR). Makna r dalam kriteria ini adalah
besar suku bunga pinjaman komersial maksimal yang dijinkan agar BEP tercapai pada akhir
umur proyek yang direncanakan. Konsekuensinya adalah jika besar suku bunga pinjaman
sama dengan besarnya IRR maka pemasukan dari proyek tersebut akan habis hanya untuk
membayar hutang pokok dan bunganya saja. Laba akan diperoleh jika harga IRR berada
diatas suku bunga pinjaman.
Ringkasan hasil simulasi yang telah dilakukan disajikan dalam tabel berikut:
Ringkasan hasil simulasi analisis NPV untuk bunga majemuk r
= 8%
CF
Periode
No.
(%)
(tahun)
1
40
>24
2
50
>24
3
4
60
70
24
16
Dari hasil simulasi dapat diketahui bahwa apabila suku bunga pinjaman yang diambil sebesar
8,00% untuk proyek PLTMH Rantau Balai berkapasitas 100 kVA dan dioperasikan dengan
CF 60%, proyek akan feasibel apabila umur proyek minimal 24 tahun. Apabila dioperasikan
dengan CF 70% maka proyek akan feasibel apabila umur proyek minimal 16 tahun.
Kemudian berdasar hasil simulasi di atas dibuat satu buah simulasi lagi sebagai pembanding.
Dari hasil simulasi diketahui bahwa untuk periode proyek selama 17 tahun dan PLTMH
Rantau Balai dioperasikan dengan CF 70% maka suku bunga pinjaman yang boleh diambil
adalah maksimal 8,45% .
Dibuat satu buah simulasi untuk berbagai kapasitas rencana untuk PLTMH Rantau Balai
untuk melihat berbagai aspek ekonominya. Analisis dilakukan dengan metode PBP, ROR dan
NPV&IRR dengan suku bunga r=8%. Hasil simulasi disajikan dalam tabel berikut ini:
Untuk keperluan pembangunan PLTMH perlu dilakukan study kelayakan yang lebih
mendalam, menyangkut kajian teknis, ekonomi dan lingkungan.
Mengatasi AC bocor keluar air pada bagian Indoornya
Posted by mazelisonk under Dunia Teknik dan Ngoprek
[92] Comments
Beberapa hari yang lalu AC (Air Conditioner) rumah saya mengalami kebocoran pada unit
indoornya, yaitu apabila dioperasikan akan keluar air menetes ke bawah. Cara sederhana
untuk mengatasinya ya dengan cara menaruh ember di bawah untuk menampung tetesantetesan air tersebut, hehe.. Namun makin lama tetesan-tetesan yang timbul makin banyak dan
menjengkelkan, disamping itu cara mengatasi dengan menaruh ember koq kesannya
kampungan banget haha..
Sebenarnya gampang saja, tinggal panggil tukang service AC pasti beres.. Namun saya
pengen mencoba mengatasi sendiri dulu, kalau sudah angkat tangan baru panggil tukang AC.
Berbekal browsing di dunia maya (thanks to internet..hehe) saya mendapat informasi bahwa
masalah kebocoran air pada unit Indoor AC terjadi apabila pipa drain/pembuangan air
kondensat buntu/tersumbat oleh kotoran, bisa dari debu, bedak, hair spray atau kotoran lain.
Sebenarnya air kondensat yang terjadi adalah hal yang wajar, karena udara yang mengenai
pipa/sirip yang temperaturnya lebih dingin dari udara akan mengalami kondensasi. Untuk
itulah pada konstruksi AC disediakan lubang dan pipa pembuangan air kondensat, masalah
timbul apabila lubang/pipa drain tersebut tersumbat/buntu!!
Dari hasil browsing tadi juga diketahui cara paling mudah untuk mengatasi lubang drain yang
tersumbat tadi dapat dilakukan dengan cara menyemprot pipa pembuangan air dari bawah
(dengan konsekuensi rangkaian elektrik AC bisa short terkena air). Cara yang lebih aman
tentunya dengan menyemprot pipa pembuangan air dari atas (unit indoor AC), cara ini lebih
repot karena harus membuka cover unit Indoor AC.
Akhirnya cara ke-2 yang saya ambil, yaitu menyemprot pipa pembuangan air dari atas (unit
indoor AC). Langkah-langkah yang saya lakukan sebagai berikut:
1. Membaca manual book dari AC tentang bagaimana cara membuka cover unit Indoor.
Membaca manual book ini sangat penting karena bisa jadi ada beberapa baut yang
posisinya tersembunyi. Kebetulan AC saya adalah merk Sharp Plasmacluster 1/2PK,
dimana untuk membuka cover harus melepas 2 buah baut yang tertanam di bagian
dalam.
2. Kalau perlu cabut steker sumber listrik atau sekering untuk lebih aman.
3. Buka tutup cover sesuai petunjuk dalam manual. Gambar ini menunjukkan cover
sudah terbuka.
4. Cari lubang drain air kondensat, posisinya agak tersembunyi. Kalau sudah ketemu
pasang selang kecil (selang yang saya pakai selang untuk aki sepeda motor) seperti
gambar berikut.
5. Semprot/tiup selang tadi menggunakan air, gampangnya kita kumur-kumur pake air
(baiknya air minum jaga-jaga kalau tidak sengaja tertelan hehe,,) lalu airnya kita
semprotkan ke selang yang kita pasang tadi. Ulangi beberapa kali sampai yakin
kotoran yang menyumbat sudah bersih. Bila kita lihat pipa drain di bawah akan
terlihat gumpalan kotoran yang menyumbat lubang pembuangan air kondensat.
6. Setelah selesai rakit kembali unit Indoor.
7. Bonus: dengan membuka cover unit Indoor kita akan bisa sekalian membersihkan
saringan udara dan kisi-kisi evaporator.