PLTMH

UJIAN AKHIR SEMESTER
ENERGI TERBARUKAN
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Subak Jatiluwih, Kecamatan
Penebel, Kabupaten Tabanan, Bali
OLEH
I Putu Eka April Yanto
1605541068
Kelas B
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
2018
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penyusunan karya tulis ini dapat
terselesaikan dengan baik tanpa kendala. Adapun penyusunan karya tulis ini
berdasarkan pengamatan penulis, buku – buku pedoman, serta data-data dan
keterangan dari berbagai lieratur. Penulis menyadari bahwa didalam pembuatan
karya tulis ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk itu dalam kesempatan
ini saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang membantu dalam
pembuatan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan karya tulis ini masih banyak
kekurangan. Karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan, untuk itu kritik dan
saran yang membangun dari pembaca sangat diharapkan demi kesempurnaan karya
tulis ini. Semoga karya tulis ini berguna bagi semua pihak karena di dalam karya
tulis ini banyak informasi yang sangat berguna untuk menambah pengetahuan.
Bukit Jimbaran, Mei 2018
Penyusun
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan salah satu
pembangkit
listrik
yang
memanfaatkan
energi
terbarukan.
Mikrohidro
memanfaatkan energi air sebagai sumber energi untuk membangkitkan listrik
namun dengan skala kecil. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
biasanya dimanfaatkan di saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara
memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air.
Jatiluwih adalah salah satu daerah di Tabanan yang terdaftar dalam
UNESCO sebagai warisan budaya dunia, memiliki hamparan sawah dan sistem
subak (irigasi) sebagai salah satu daya tarik wisata. Selain panorama yang indah,
Jatiluwih juga memiliki potensi yang bagus untuk dibangun Pembangkit Listrik
Tenaga Mikrohidro (PLTMH) karena memiliki banyak saluran irigasi dan beberapa
air terjun. Pada 27 Nopember 2017 telah dilakukan peresmian 4 unit Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Jatiluwih yang bekerjasama dengan
Pemerintah Toyama serta ditempatkan juga lampu-lampu jalan di jalur tracking
Subak Jatiluwih.
. Keempat unit Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Jatiluwih
memiliki jenis turbin yang berbeda dan memiliki karakteristik yang berbeda.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Jatiluwih telah beroperasi
hampir satu tahun dan pasti terdapat perubahan parameter-parameter yang
mempengaruhi daya outputnya sehingga diperlukan pengamatan terhadap
parameter-parameter Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH).
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas dapat dibuat beberapa rumusan masalah
yaitu :
1.
Apa saja jenis turbin yang digunakan pada PLTMH Jatiluwih?
2.
Bagaimana daya output yang dihasilkan oleh PLTMH Jatiluwih?
3.
Bagaimana daya output secara teori yang seharusnya dihasilkan oleh PLTMH
Jatiluwih?
4.
Bagaimana perbandingan daya output yang dihasilkan PLTMH Jatiluwih
terhadapt daya output yang seharusnya dihasilkan secara teori?
1.3
Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai pada makalah ini adalah :
1. Untuk mengetahui jenis turbin yang digunakan pada PLTMH Jatiluwih.
2. Untuk mengetahui bagaimana daya output yang dihasilkan oleh PLTMH
Jatiluwih.
3. Untuk mengetahui bagaimana daya output secara teori yang seharusnya
dihasilkan oleh PLTMH Jatiluwih.
4. Untuk mengetahui bagaimana perbandingan daya output yang dihasilkan
PLTMH Jatiluwih terhadapt daya output yang seharusnya dihasilkan secara
teori
1.4
Manfaat
Adapun manfaat yang diharapkan dari makalah ini adalah :
1. Meningkatkan pemahaman mengenai jenis turbin Pembangkit Listrik
Tenaga Mikrohidro
2. Meningkatkan pemahaman mengenai output daya Pembangkit Listrik
Tenaga Mikrohidro baik secara teori maupun kondisi di lapangan.
1.5
Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kegiatan
Adapun waktu dan tempat pelaksanaan kegiatan kunjungan ini adalah:
Hari, Tanggal
: Sabtu, 26 Mei 2018
Tempat
: PLTMH Jatiluwih
Alamat
: Desa Jatiluwih, Kecamatan Penebel, Kabupaten
Tabanan, Bali
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil
yang
menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi,
sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan
jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro
yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki
tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator.
Mikrohidro
ketinggian
mendapatkan energi dari
tertentu.
Pada
aliran air yang
dasarnya,
mikrohidro
memiliki
perbedaan
memanfaatkan energi
potensial jatuhan air. Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi
potensial air
yang
dapat
diubah
menjadi energi listrik.
Di
samping
faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula diperoleh dengan
membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. Air dialirkan
melalui sebuah pipa pesat kedalam rumah pembangkit yang pada umumnya
dibagun di bagian tepi sungai untuk menggerakkan turbin atau kincir air
mikrohidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran poros turbin akan diubah
menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa memanfaatkan
ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter
dapat dihasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan
mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada relatif
sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan
pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan
mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan lingkungan. Perbedaan antara
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan mikrohidro terutama pada besarnya
tenaga listrik yang dihasilkan, PLTA di bawah ukuran 200 KW digolongkan
sebagai mikrohidro. Dengan demikian, sistem pembangkit mikrohidro cocok untuk
menjangkau ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan
pedesaan.
2.1.1 Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Aliran sungai dibendung agar mendapatkan debit air (Q) dan tinggi jatuh air
(H), kemudian air yang dihasilkan disalurkan melalui saluran penghantar air
menuju kolam penenang, Kolam penenang dihubungkan dengan pipa pesat, dan
pada bagian paling bawah di pasang turbin air. Turbin air akan berputar setelah
mendapat tekanan air (P), dan perputaran turbin dimanfaatkan untuk memutar
generator, Setelah mendapat putaran yang constan maka generator akan
menghasilkan tegangan listrik, yang dikirim kekonsumen melalui saluran kabel
distribusi (JTM atau JTR).
2.1.2 Pendekatan Analisis
Pendekatan analisis yang digunakan umumnya bersifat parametrik. Secara
teoritis daya yang dapat dibangkitkan oleh PLTMH dilakukan dengan pendekatan
:
P = ρ x Q x g x H...........................................(2.1)
Dimana :
Ρ : Masa jenis air (kg/m3)
Q : Debita air dalam (m3/dt)
H : Tinggi jatuh air dalam (m)
Daya teoritis PLTMH tersebut di atas, akan berkurangsetelah melalui turbin
dan generator, yang diformulasikan sebagai berikut :
P = ρ x Q x g x H x η....................................(2.2)
Perkiraan beban tersambung
...........................................(2.3)
Dimana :
n = banyaknya pelanggan
P = Daya listrik pada tiap pelanggan (Watt)
Kecepatan medan putar di dalam generator sinkron dinyatakan oleh
persamaan :
...........................................(2.4)
Dimana :
ns = Kecepatan medan putar (rpm)
f = Frekuensi (Hz)
p = Jumlah kutub motor induksi
Kecepatan putar rotor tidak sama dengan kecepatan medan putar, perbedaan
tersebut dinyatakan dengan slip :
.......................................(2.5)
Dimana :
s = slip
ns = kecepatan medan putar stator (rpm)
nr = kecepatan putar rotor (rpm)
Dan daya maksimum yang di hasilkan dirumuskan :
...........................................(2.6)
Dan efisiensi dituliskan :
....................................(2.7)
2.1.3 Tinggi Jatuh Air (Head)
Penentuan debit dan head pada PLTMH mempunyai arti yang sangat
penting dalam menghitung potensi tenaga listrik.Seperti pada gambar 2.2 Variabel
debit “diwakili” oleh jumlah rata-rata bulan kering dalam satu tahun. Artinya dicari
areal-areal yang jumlah bulan keringnya kecil atau bahkan tidak ada bulan
keringnya sama Pengukuran debit air (Q) sungai pada dasarnya terdapat banyak
metode pengukuran debit air. Untuk sistem konversi energi air skala besar
pengukuran debit bisa berlangsung bertahun-tahun. Sedangkan untuk sistem
konversi energi air skala kecil waktu pengukuran dapat lebih pendek, misalnya
untuk beberapa musim yang berbeda saja. Tingkat kemiringan yang diwakili oleh
indikator gradien skematik, semakin miring areal, semakin besar kemungkinan
untuk ditemukannya head yang cukup untuk PLTMH
Gambar 2.1 Pengukuran tinggi jatuh air
Gradien skematik rata-rata dirumuskan sebagai berikut :
............................................(2.8)
Dimana :
h1 = Elevasi titik tertinggi (m)
h2 = Elevasi titik terendah (m)
A = Luas areal (m2)
2.1.4 Pengukuran Debit Air
Terdapat banyak metode pengukuran debit air. Sistem konversi energi air
skala besar pengukuran debit dapat berlangsung bertahun-tahun. Sedangkan untuk
sistem konversi energi air skala kecil waktu pengukuran dapat lebih pendek,
misalnya untuk beberapa musim yang berbeda saja. Mengukur luas permukaan
sungai, dan kecepatan aliran air sungai dapat dilakukan seperti langkah-langkah
pengukuran berikut:
1.
Pengukuran kedalaman sungai dilakukan di beberapa titik berbeda X1 – Xn
(lihat gambar 2.3).
2.
Lebar sungai (l) dimisalkan 10 m.
3.
Hitung kedalaman rata-rata, menggunakan rumus:
....................................................(2.9)
4.
Luas diperoleh dengan mengalikan kedalaman rata-rata dengan lebar
sungai, yaitu : A = X(rata). L
Mengukur kecepatan aliran sungai (v), langkah – langkah pengukuran:
carilah bagian sungai yang lurus dengan panjang sekitar 20 meter, dan tidak
mempunyai arus putar yang menghambat jalannya pelampung. Ikatlah sebuah
pelampung kemudian dihanyutkan dari titik t0 – t1 seperti terlihat pada gambar 2.3
berikut.
Gambar 2.2 Pengukuran luas permukaan dan kecepatan aliran sungai.
Hal ini dilakukan 5 kali berturut – turut kemudian catat waktu tempuh
pelampung tersebut (t0 – t1) dengan menggunakan stopwatch. Hitunglah waktu
tempuh rata-rata dari pelampung tersebut, yaitu :
trata = (sigma t) / n......................................(2.10)
Kecepatan aliran air sungai (v) diperoleh dengan membagi jarak sungai (s)
dengan waktu tempuh rata-rata dari pelampung tersebut, yaitu :
(t0 – t1), v = s / trata.....................................(2.11)
Setelah luas dan kecepatan aliran sungai diketahui, maka besar debit pada
sungai tersebut dapat dianalisis:
Q = A x v (m3/det) .....................................(2.12)
2.2
Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Uraian-uraian Lingkup pekerjaan perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikro Hidro (PLTMH) adalah:
1.
Survey dan Pemetaan Lokasi yang mencakup Hulu, Hilir Sungai.
2.
Survey dan Pemetaan Lokasi disebelah kiri dan kanan Hulu, Hilir Sungai.
3.
Pengukuran Topografi/Elevasi hulu dan hilir Sungai
4.
Perhitungan Energi yang dapat dikonversikan.
5.
Survey dan Pengukuran jarak Rumah Turbin ( PLTMH ) degan beban.
6.
Perhitungan Sistem Transmisi Energi ke Beban.
Berikut adalah contoh gambar perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH)
Gambar 2.3 Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Perlengkapan fasilitas yang diperlukan untuk membangun Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) diantaranya :
1.
Perlengkapan Teknik Sipil berupa bendungan air, saluran penghantar dan
kolam air.
2.
Perlengkapan mekanik berupa, pipa pesat, turbin, gear box, dan governor.
3.
Perlengkapan listrik berupa generator singkron, kabel alat control dan
proteksi serta alat-alat pengukuran listrik (volt meter, amper meter, cos phi
meter, watt meter dan frekuensi meter serta beberapa alat ukur lainnya).
4.
2.3
Alat-alat pendukung lainnya.
Jenis – Jenis Turbin
Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk
tenaga industri untuk jaringan listrik. Sekarang lebih umum dipakai untuk generator
listrik. Turbin kini dimanfaatkan secara luas dan merupakan sumber energi yang
dapat diperbaharukan. Adapun jenis-jenis turbin air antara lain.
2.3.1 Turbin Francis
Gambar 2.4 Turbin Francis
Pada tahun 1849, James B. Francis menciptakan Turbin Francis dengan cara
meningkatkan efisiensi turbin reaksi aliran kedalam hingga lebih dari 90%. Dia
memberikan test yang memuaskan dan mengembangkan metode engineering untuk
desain turbin air.
Turbin Francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin
dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan
rendah di bagian keluar. Inilah yang merupakan awal mula turbin air modern
pertama.
2.3.2 Turbin Pelton.
Gambar 2.5 Turbin Pelton
Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set
sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih
alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang
paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.
Turbin Pelton ditemukan pada tahun 1870an oleh Lester Allan Pelton
2.3.3 Turbin Cross Flow
Gambar 2.6 Turbin Cross Flow
Turbin Cross Flow juga disebut Turbin Banki-Mitchel atau Turbin
Ossbeger, dikarenakan jenis turbin ini disebut-sebut ditemukan oleh ilmuwan
Australia Anthony Michell, Ilmuwan Australia Donat Banki, Ilmuwan Jerman Fritz
Ossberger. Mereka masing-masing memiliki patent atas jenis turbin ini. Tak seperti
kebanyakan turbin yang beputar dikarenakan aliran air secara axial maupun radial,
pada turbin Cross Flow air mengalir secara melintang atau memotong blade turbin,
Turbin Cross Flow didesain untuk mengakomodasi debit air yang lebih besar dan
head yang lebih rendah dibanding Pelton. Headnya kurang dari 200 meter.
2.3.4 Turbin Propeller/ Kaplan
Gambar 2.7 Turbin Proprller atau Kaplan
Turbin propeller/ kaplan pada umumnya memiliki runner dengan 3 sampai
dengan 6 blade dimana air mengenai semua blade secara konstan Turbin propeller/
kaplan digunakan untuk tinggi terjun yang rendah, yaitu dibawah 20 meter. Teknik
mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanikroda air turbin
dilakukan melalui pemanfaatan ekecepatan air. Roda air turbin propeller/ kaplan
menyerupai baling-baling dari kipas angin.
2.4
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
(PLTMH)
Dalam Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro mempunyai beberarapa
kelebihan dan kekurangan. Adapun kelebihan dan kekurangan yang terdapat pada
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro adalah sebagai berikut :
2.4.1
Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Adapun kelebihan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
adalah sebagai berikut :
1. Tersedia secara melimpah.
2. Lestari dan tidak akan habis
3. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) lebih awet jika dipelihara
dengan baik dibandingkan pembangkit yang lain seperti PLTS, PLTU, dan
lainnya.
4. Pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) tidak
memerlukan biaya yang mahal (dibandingkan dengan pengoperasian
generator diesel)
5. Penggunaan energi baik energi listrik maupun energi gerak dari Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) untuk kegiatan produktif bisa
dilakukan. Seperti charge aki dengan energi listrik atau penggilingan
menggunakan energi gerak yang tersedia langsung dari turbin.
6. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) mudah dioperasikan
sebagai base load maupun peak load (dapat dengan cepat on/off), karena
turbin air pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) dapat
berhenti setiap saat.
7. Mengurangi tingkat komsumsi energi fosil, langkah ini berperan dalam
mengendalikan laju harga minyak di pasar internasional.
2.4.2 Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Adapun kekurangan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
adalah sebagai berikut :
1. Perlu investasi besar untuk membangun Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH)
2. Pada musin kemarau kemampuan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
(PLTMH) akan menurun karena jumlah air biasanya berkurang.
3. Sumber daya alam yang akan dimanfaatkan biasanya terletak jauh dari
pemukiman
sehingga
mendistribusikan listrik.
memerlukan
jarak
yang
panjang
untuk
BAB III
PEMBAHASAN
Gambar 3.1 Denah Wilayah Jatiluwih
PLTMH Jatiluwih berada di Subak Desa Jatiluwih, Kecamatan Penebel,
Kabupaten Tabanan. Terdapat 4 unit PLTMH hasil kerjasama dengan Kota
Toyama, Jepang. Peresmian alat itu digelar di Subak Jatiluwih, Kecamatan Penebel,
Tabanan pada hari Senin tanggal 27 Nopember 2017. Beberapa titik jalur trekking
diterangi lampu, dan alat tersebut juga rencananya akan difungsikan untuk mesin
penyosohan beras.
Pada tahap awal, pengoperasian PLTMH ini akan menghasilkan energi
listrik yang bisa dimanfaatkan untuk kepentingan penerangan jalan sebanyak 200
titik di wilayah Subak Jatiluwih. Lampu penerang jalan itu juga merupakan bantuan
dari Pemerintah Toyama yang didanai JICA.
Ada tiga titik pemasangan alat ini, pertama di Tempek Uma Kayu, Tempek
Telabah Gede, dan Tempek Uma Dwi.
3.1
PLTMH Unit 1
PLTMH Unit 1 Jatiluwih terletak tepat dibelakang monumen UNESCO
Jatiluwih. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro unit satu merupakan pembangkit
listrik tenaga mikrohidro dengan turbin jenis pelton. PLTMH unit 1 mampu
membangkitkan daya sebesar 500 watt yang terhubung secara off-grid dengan
baterai yang memiliki kapasitas baterai 300 watt.
3.1.1
Diagram PLTMH Unit 1
Gambar 3.2 Diagram PLTMH Unit 1
Berdasarkan Gambar 3.2 dapat diketahui bahwa generator yang digunakan
pada PLTMH Unit 1 memiliki kemampuan membangkitkan daya sebesar 500 watt.
Daya yang telah dibangkitkan kemudian dihubungkan untuk mengisi baterai
dengan kapasitas baterai sebesar 300 watt yang kemudian didistribusikan ke bebanbeban yang ada. Apabila kapasitas baterai telah terpenuhi, daya yang berlebih akan
dibuang melalui heater. Sistem pengaturan dari PLTMH Unit satu diatur melalui
sebuah Control Panel.
3.1.2
Konstruksi PLTMH Unit 1
Gambar 3.3 Konstruksi PLTMH Unit 1
Pada Gambar 3.3 menunjukkan konstruksi PLTMH Unit 1, terdapat sebuah
turbin yaitu turbin jenis pelton, memiliki sebuah generator yang mampu
membangkitkan daya sebesar 500 watt. Untuk mengatur aliran air (debit) terdapat
sebuah skat yang terbuat dari kayu yang terhubung dengan pemberat agar putaran
dari turbin stabil. Jari jari dari turbin unit 1 adalah sebesar 1.250 mm. Perputaran
dari turbin unit 1 adalah 24 rpm. Dan putaran yang terkopel ke generator sebesar
300 rpm. Ketinggian antara bagian atas dan bawah dari sungai sebesar 2.100 mm.
Daya yang dihasilkan pada generator dihubungkan ke Control Panel yang
berfungsi untuk tempat pengaturan. Daya yang dihasilkan disimpan dalam baterai
yang memiliki kapasitas 300 watt. Daya baterai kemudian didistribusikan ke bebanbeban disekitar PLTMH. Sistem dari PLTMH Unit 1 bekerja secara Off-Grid.
Apabila daya baterai sudah terpenuhi maka daya lebih akan dibuang melalui heater
yang terletak disamping panel. Apabila terjadi banjir atau debit air yang sangat
tinggi maka sistem akan otomatis berhenti untuk menghindari kerusakan yang dapat
terjadi pada paralatan dari PLTMH Unit 1.
Berikut adalah spesifikasi Turbin Air pada PLTMH Unit 1, ditunjukkan
dengan tabel 3.1
Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi Turbin Air PLTMH Unit 1
Spesifikasi Turbin Air
Tipe
Pelton
Jumlah penggunaan air
0,014 m3/s
Ketinggian efektif
2,1 m
Efisiensi pembangkitan
55%
Output pembangkitan
0,16 kW
Diameter
2,5 m
Berikut adalah gambar dari Control Panel, Generator, Pemberat, dan
Turbin ditunjukkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 (a) Control Panel, (b) Generator dan Pemberat, (c) Turbin
3.1.3
Perhitungan Daya Output Secara Teori
Perhitungan daya pada PLTMH Unit 1 menggunakan rumus :
P=ρxQxgxHxη
Diketahui ρ air sebesar 1000 kg/m3, debit air pada PLTMH Unit 1 sebesar
0,014 m3/s, dengan ketinggian 2,1 m dan efisiensi 55%.
Sehingga didapat daya output sebesar :
P=ρxQxgxHxη
= 1000 x 0,014 x 9,8 x 2,1 x 0,55
= 158,46 Watt
3.1.4
Daya Output Control Panel
Gambar 3.5 Daya output pada control panel
Berdasarkan gambar 3.5 diketahui bahwa daya output PLTMH Unit satu
adalah 180 watt.
Pada hasil perhitungan didapatkan daya sebesar 158,46 Watt, jika
dibandingkan dengan daya sebenarnya pada control panel didapatkan hasil 180
watt. Daya output yang ditampilkan oleh control panel lebih besar disebabkan oleh
debit air pada saat pengambilan data berbeda dengan debit air yang sudah diukur
sebelumnya dan juga massa jenis air yang tidak 1.000 kg/m3.
3.1.5
Beban PLTMH Unit 1
Daya yang telah disimpan dalam baterai didistribusikan ke beban – beban
lampu jalan dengan daya 3 watt yang ada di sekitar PLTMH. Beban yang disuplai
secara otomatis melalui control panel menggunakan timer. Beban lampu akan on
sesuai waktu yang telah ditentukan pada timer. Daya yang berlebih pada PLTMH
dibuang melalui beban heater.
Gambar 3.6 Kontrol beban pada Control Panel
Gambar 3.7 Timer
Gambar 3.8 Beban Lampu dan heater
3.2
PLTMH Unit 2 dan 3
PLTMH Unit 2 Jatiluwih terletak di area persawahan Jatiluwih. Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro unit dua merupakan pembangkit listrik tenaga
mikrohidro dengan turbin jenis Pelton . PLTMH unit 2 mampu membangkitkan
daya sebesar 500.
PLTMH Unit 3 Jatiluwih juga terletak di persawahan Jatiluwih. Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro unit tiga merupakan pembangkit listrik tenaga
mikrohidro dengan turbin jenis screw. PLTMH unit 3 mampu membangkitkan daya
sebesar 1000 watt.
Hasil daya dari unit 1 dan 2 dihubungkan ke dalam sebuah panel dan
disimpan dalam baterai dengan kapasitas daya 1300 watt.
3.2.1 Diagram PLTMH Unit 2 dan 3
Gambar 3.9 Diagram PLTMH Unit 2 dan 3
Berdasarkan Gambar 3.9 dapat diketahui bahwa generator yang digunakan
pada PLTMH Unit 2 memiliki kemampuan membangkitkan daya sebesar 500 watt,
sedangkan generator pada PLTMH unit 3 mampu membangkitkan daya sebesar
1000 watt. Daya yang telah dibangkitkan dari kedua generator kemudian
dihubungkan untuk mengisi baterai dengan kapasitas baterai sebesar 1300 watt
yang kemudian didistribusikan ke beban-beban yang ada. Apabila kapasitas baterai
telah terpenuhi, daya yang berlebih akan dibuang melalui heater. Sistem pengaturan
dari PLTMH Unit 2 dan 3 diatur melalui sebuah Control Panel.
Gambar 3.10 Control Panel PLTMH Unit 2 dan 3
3.2.2 Konstruksi PLTMH Unit 2
Gambar 3.11 Konstruksi PLTMH Unit 2
Pada Gambar 3.11 menunjukkan konstruksi PLTMH Unit 2, terdapat
sebuah turbin yaitu turbin jenis pelton, memiliki sebuah generator yang mampu
membangkitkan daya sebesar 500 watt. Untuk mengatur aliran air (debit) terdapat
sebuah skat yang terbuat dari kayu yang terhubung dengan pemberat agar putaran
dari turbin stabil. Jari jari dari turbin unit 2 adalah sebesar 600 mm, perputaran dari
turbin unit 2 adalah 32 rpm, dan putaran yang terkopel ke generator sebesar 300
rpm. Ketinggian sebesar 900 mm.
Daya yang dihasilkan pada generator dihubungkan ke Control Panel yang
berfungsi untuk tempat pengaturan. Daya yang dihasilkan PLTMH unit 2
diparalelkan dengan daya PLTMH unit 3 untuk mengisi kapasitas baterai kemudian
didistribusikan ke beban-beban disekitar PLTMH. Sistem dari PLTMH Unit 2
bekerja secara Off-Grid. Apabila daya baterai sudah terpenuhi maka daya lebih
akan dibuang melalui heater yang terletak disamping panel. Apabila terjadi banjir
atau debit air yang sangat tinggi maka sistem akan otomatis berhenti untuk
menghindari kerusakan yang dapat terjadi pada paralatan konstruksi dari PLTMH
Unit 2
Berikut adalah spesifikasi Turbin Air pada PLTMH Unit 1, ditunjukkan
dengan tabel 3.2
Tabel 3.2 Tabel Spesifikasi Turbin Air PLTMH Unit 2
Spesifikasi Turbin Air
Tipe
pelton
Jumlah penggunaan air
0,03 m3/s
Ketinggian efektif
1m
Efisiensi pembangkitan
55%
Output pembangkitan
0,16 kW
Diameter
1,2 m
Berikut adalah gambar dari PLTMH Unit 2 ditunjukkan pada Gambar
3.12
Gambar 3.12 PLTMH Unit 2
3.2.3 Konstruksi PLTMH Unit 3
Gambar 3.13 Konstruksi PLTMH Unit 3
Pada Gambar 3.13 menunjukkan konstruksi PLTMH Unit 3, terdapat
sebuah turbin yaitu turbin jenis screw, memiliki sebuah generator yang mampu
membangkitkan daya sebesar 1000 watt. Bentuk turbin dari PLTMH unit 3
menyerupai bor (spiral) dengan jari – jari 235 mm. PLTMH Unit 3 menggunakan 2
buah turbin yang disusun secara seri yang masing-masing memiliki panjang 2.200
mm dengan kemiringan 30⁰ dan ketinggian 2.500 mm.
. Daya yang dihasilkan pada generator dihubungkan ke Control Panel yang
berfungsi untuk tempat pengaturan. Daya yang dihasilkan PLTMH unit 3
diparalelkan dengan daya PLTMH unit 2 untuk mengisi kapasitas baterai kemudian
didistribusikan ke beban-beban disekitar PLTMH. Sistem dari PLTMH Unit 3
bekerja secara Off-Grid. Apabila daya baterai sudah terpenuhi maka daya lebih
akan dibuang melalui heater yang terletak disamping panel. Apabila terjadi banjir
atau debit air yang sangat tinggi tidak akan mempengaruhi kecepatan turbin karena
air yang berlebih akan tumpah di parit yang lain.
Berikut adalah spesifikasi Turbin Air pada PLTMH Unit 3, ditunjukkan
dengan tabel 3.3
Tabel 3.3 Tabel Spesifikasi Turbin Air PLTMH Unit 3
Spesifikasi Turbin Air
Tipe
screw
Jumlah penggunaan air
0,03 m3/s
Ketinggian efektif
2,5 m
Efisiensi pembangkitan
55%
Output pembangkitan
0,4 kW
Diameter
0,47 m
Berikut adalah gambar dari PLTMH Unit 3 ditunjukkan pada Gambar
3.13
Gambar 3.13 PLTMH Unit 3
3.2.4 Perhitungan Daya Output Secara Teori
Perhitungan daya pada PLTMH Unit 1 menggunakan rumus :
P=ρxQxgxHxη
Diketahui ρ air sebesar 1000 kg/m3, debit air pada PLTMH Unit 2 sebesar
0,03 m3/s , dengan ketinggian 1 m dan efisiensi 55%. Sedangkan debit air pada
PLTMH Unit 3 sebesar 0,03 m3/s , dengan ketinggian 2,5 m dan efisiensi 55%.
Sehingga didapat daya output sebesar :
P23 = P2 + P3
P23 = (ρ x Q x g x H x η) + (ρ x Q x g x H x η)
= (1000 x 0,03 x 9,8 x 1 x 0,55) + (1000 x 0,03 x 9,8 x 2,5 x 0,55)
= 161,7 + 404,25 = 565,95 Watt
3.2.5 Daya Output Control Panel
Gambar 3.14 Daya output pada control panel
Berdasarkan gambar 3.14 diketahui bahwa daya output PLTMH Unit dua
dan tiga adalah 480 watt.
Pada hasil perhitungan didapatkan daya sebesar 565,95 watt, jika
dibandingkan dengan daya sebenarnya pada control panel didapatkan hasil 480
watt. Daya output yang ditampilkan oleh control berbeda disebabkan oleh debit air
pada saat pengambilan data berbeda dengan debit air yang sudah diukur
sebelumnya dan juga massa jenis air yang tidak 1.000kg/m3.
3.2.6 Beban PLTMH Unit 2 dan 3
Daya yang telah disimpan dalam baterai didistribusikan ke beban – beban
lampu jalan yang ada di sekitar PLTMH. Beban yang disuplai secara otomatis
melalui control panel menggunakan timer. Beban lampu akan on sesuai waktu yang
telah ditentukan pada timer. Daya yang berlebih pada PLTMH dibuang melalui
beban heater.
Gambar 3.15 Kontrol beban pada Control Panel
Gambar 3.16 Timer
Gambar 3.17 Beban Lampu
Gambar 3.18 Beban heater
3.3
PLTMH Unit 4
PLTMH Unit 4 Jatiluwih terletak di air terjun Sungai Yeh Ho. Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro unit 4 merupakan pembangkit listrik tenaga mikrohidro
dengan turbin jenis propeller. PLTMH unit 4 mampu membangkitkan daya sebesar
7,5 kW.
3.3.1
Diagram PLTMH Unit 4
Gambar 3.19 Diagram PLTMH Unit 4
Berdasarkan Gambar 3.19 dapat diketahui bahwa generator yang digunakan
pada PLTMH Unit 4 memiliki kemampuan membangkitkan daya sebesar 7,5 kW.
Daya yang telah dibangkitkan kemudian dihubungkan ke trafo step-down untuk
menurunkan tegangan yang dihasilkan generator. Daya yang dihasilkan digunakan
untuk mengisi baterai yang kemudian didistribusikan ke beban-beban yang ada.
Apabila kapasitas baterai telah terpenuhi, daya yang berlebih akan dibuang melalui
heater. Sistem pengaturan dari PLTMH Unit satu diatur melalui sebuah Control
Panel.
3.3.2
Konstruksi PLTMH Unit 4
Gambar 3.20 Konstruksi PLTMH Unit 4
Pada Gambar 3.20 menunjukkan konstruksi PLTMH Unit 4, terdapat
sebuah turbin yaitu turbin jenis propeller, memiliki sebuah generator yang mampu
membangkitkan daya sebesar 7,5 kW. Bentuk dari turbin unit 4 ini mirip seperti
turbin unit 3. Perbedaan terletak dari turbin 4 adalah berada di dalam sebuah pipa.
Jari-jari dari turbin unit 4 adalah sebesar 75 mm yang berada di dalam pipa dengan
jari-jari dalam 85 mm. Panjang dari turbin ini adalah 90 mm. Tekanan di dalam
pipa sebesar 0.03 MPa. Setelah air melewati trubin, maka air akan dikeluarkan dari
pipa melalui saluran pembuangan. Tekanan di dalam pipa dapat diatur secara
manual.
Daya yang telah dibangkitkan akan masuk ke dalam Control Panel, sebelum
mengisi kapasitas baterai, tegangan yang dihasilkan generator diturunkan dengan
trafo step-down agar memenuhi tegangan yang diinginkan yaitu 100 Volt. Apabila
daya baterai sudah terpenuhi maka daya lebih akan dibuang melalui heater yang
terletak disamping panel.
Berikut adalah spesifikasi Turbin Air pada PLTMH Unit 4, ditunjukkan
dengan tabel 3.21
Tabel 3.4 Tabel Spesifikasi Turbin Air PLTMH Unit 4
Spesifikasi Turbin Air
Tipe
Tipe propeller
Jumlah penggunaan air
0,07 m3/s
Ketinggian efektif
12 m
Efisiensi pembangkitan
60%
Output pembangkitan
4,9 kW
Diameter
150 mm
Berikut adalah gambar dari Turbin, Generator, Control Panel, dan Trafo
ditunjukkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.21 (a) Turbin, (b) Generator, (c) Control Panel, (d) Trafo
3.3.3
Perhitungan Daya Output Secara Teori
Perhitungan daya pada PLTMH Unit 4 menggunakan rumus :
P=ρxQxgxHxη
Diketahui ρ air sebesar 1000 kg/m3, debit air pada PLTMH Unit 1 sebesar
0,07 m3/s, dengan ketinggian 12 m dan efisiensi 60%.
Sehingga didapat daya output sebesar :
P4 = ρ x Q x g x H x η
= 1000 x 0,07 x 9,8 x 12 x 0,60
= 4.939,2 Watt
3.3.4
Daya Output Control Panel
Gambar 3.22 Daya output pada control panel
Berdasarkan gambar 3.22 diketahui bahwa daya output PLTMH Unit
empat adalah 190 watt.
Pada hasil perhitungan didapatkan daya sebesar 4.939,2 watt, jika
dibandingkan dengan daya sebenarnya pada control panel didapatkan hasil 190
watt. Terdapat perbedaan hasil antara perhitungan dengan kondisi di lapangan, hal
ini dikarenakan panel hubung dalam kondisi discharge yang artinya daya
dikeluarkan oleh baterai.
3.3.5
Beban PLTMH Unit 4
Daya yang telah disimpan dalam baterai didistribusikan ke beban – beban
lampu jalan 3 watt yang ada di sekitar PLTMH. Beban yang disuplai secara
otomatis melalui control panel menggunakan timer. Beban lampu akan on sesuai
waktu yang telah ditentukan pada timer. Daya yang berlebih pada PLTMH dibuang
melalui beban heater.
Gambar 3.23 Kontrol beban pada Control Panel
Gambar 3.24 Timer
Gambar 3.25 Beban Lampu
Gambar 3.26 Beban heater
BAB IV
PENUTUP
4.1
Simpulan
Adapun simpulan yang didapatkan dari pembahasan diatas adalah sebagai
berikut :
1.
Terdapat tiga macam bentuk turbin Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
(PLTMH) di Desa Jatiluwih yaitu turbin pelton, screw, dan propeller.
Turbin ini disesuaikan dengan karakteristik tempat pemasangan turbin.
2.
Daya output yang dihasilkan pada PLTMH Jatiluwih Unit 1 adalah sebesar
180 watt, PLTMH Jatiluwih Unit 2 dan 3 adalah sebesar 480 watt,
sedangkan PLTMH Jatiluwih Unit 4 adalah sebesar 190 watt.
3.
Daya output secara teori yang seharusnya dihasilkan PLTMH Jatiluwih Unit
1 adalah sebesar 158,46 watt, PLTMH Jatiluwih Unit 2 dan 3 adalah sebesar
565,95 watt, sedangkan PLTMH Jatiluwih Unit 4 adalah sebesar 4.939,2
watt.
4.
Perbedaan daya output yang ditampilkan control panel dengan daya ouput
secara teori pada PLTMH Jatiluwih Unit 1, 2, dan 3 disebabkan karena debit
air saat pengamatan berbeda dengan debit air yang sudah diukur sebelumnya
dan juga massa jenis air yang tidak 1.000kg/m3. Perbedaan daya output yang
ditampilkan control panel dengan daya ouput secara teori pada PLTMH
Jatiluwih Unit 4 disebabkan karena control panel dalam kondisi discharge
yang artinya daya dikeluarkan oleh baterai.
4.2
Saran
Perlu dilakukan penelitian dan pengukuran lebih lanjut terhadap parameter
– parameter yang mempengaruhi daya output dari PLTMH Jatiluwih, sehingga
diketahui bagaimana kemampuan PLTMH Jatiluwih saat ini.
DAFTAR PUSTAKA
Sukamta, Sri, Adhi Kusmantoro.2013.Perencanaan Pembangkit Listrik
Mikro Hidro (PLTMH) Jantur Tabalas Kalimantan Timur.Semarang: Universitas
Negeri Semarang
Jasa, Lie.2010. Mengatasi Krisis Energi Dengan Memanfaatkan Aliran
Pangkung Sebagai Sumber Pembangkit Listrik Alternatif.Jimbaran: Jurusan Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Hutapea, Maritje.2016.Solusi Listrik Off-Grid Berbasis Energi Terbarukan di
Indonesia : Kerangka Reguler dan Program.Jakarta:Kementerian Energi dan
Sumber Daya Mineral.
H., Ir. Sentanu.2016.Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro.Bandung:
Asosiasi Hidro Bandung.