STUDI ANALISIS KELAYAKAN POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO AIR TERJUN DI DUSUN WAOLO DESA MOLOTABU
advertisement
STUDI ANALISIS KELAYAKAN POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO AIR TERJUN DI DUSUN WAOLO DESA MOLOTABU PROPOSAL Untuk memenuhi sebagian persyaratan Memperoleh derajat Sarjana Teknik Pada Program Studi S1 Teknik Elektro Oleh: Sandi Utina 521414040 S1 TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI GORONTALO 2020 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi merupakan salah satu kebutuhan terpenting yang harus dipenuhi. Energi menjadi salah satu aspek penting kehidupan dimana jika tidak terpenuhi akan berdampak pada kelangsungan hidup manusia, salah satunya adalah energi listrik. Dikarenakan kebutuhan yang sangat besar itu, tak jarang dibangun pembangkit-pembangkit listrik mulai dari skala kecil hingga skala besar berbahan bakar fosil untuk menjaga pasokan energi listrik. Namun, seiring dengan majunya teknologi dan mulai menipisnya bahan bakar fosil, para peneliti mulai melakukan riset dan mencoba memanfaatkan potensi alam yang ada disekitar kita salah satunya energi air. Di Gorontalo khususnya dusun waolo desa Molotabu masih jauh dari jangkauan listrik. Dusun Waolo merupakan kawasan pegunungan yang sangat kaya dengan sumber daya alamya. Dusun waolo yang terpencil dan jauh dari jangkauan suplay listrik dari PLN menyebabkan dusun ini masih tertinggal, baik dalam pengembangan SDA maupun SDM, dimana listrik menjadi acuan awal.. Berdasarkan data dari pemerinta provinsi, di Provinsi Gorontalo Saat ini memiliki Rasio Elektrifikasi (RE) yang Artinya masih ada rumah yang desa-desanya belum menikmati listrik. Dari total tersebut, hampir seluruh listrik disuplai oleh PLN dan hanya berkisar beberapa persen saja yang berasal dari Non PLN (PLTMH dan PLTS). Banyak desa desa di gorontalo belum bisa menikmati listrik secara baik dikarenakan akses yang jauh ataupun daya yang dihasilkan oleh pembangkit disekitarnya belum maksimal. Salah satunya di Desa Molotabu. Di daerah ini hanya beberapa dusun saja yang sudah teraliri listrik, sedangkan dusun yang lainnya masih belum tersentuh listrik. Namun, walaupun yang sudah teraliri listrik, masih sering terjadi pemadaman listrik di malam hari, hal ini dikarenakan beban berlebih pada pemakaian listrik sehari-hari dan daya yang dihasilkan atau disalurkan oleh pembangkit listrik (PLN) disekitar desa tersebut belum maksimal. 2 Jika dilihat dari letak geografisnya, dusun ini terletak diantara daerah perbukitan dan pegunungan, sehingga potensi sumber daya alam yang ada seperti air yang tak akan habis ini tentunya akan sangat disayangkan jika tidak digunakan secara maksimal terutama di daerah yang memiliki sumber mata air yang banyak seperti di dusun waolo desa Molotabu ini. Dengan mengembangkan potensi alam yang ada untuk dijadikan sumber listrik ini, maka kita bisa membuat pembangkit listrik yang ramah lingkungan serta nantinya bisa menyuplai kebutuhan listrik sehari-hari masyarakat pedalaman. Di dusun Waolo dulunya sempat dibangun PLTMH dengan memanfaatkan air terjun waolo, akan tetapi karena terbatsanya akses dan kemampuan masyarakatnya, dan juga berdasarkan wawancara dengan kepala dusun waolo yang juga sekaligus penggerak masyarakat menuturkan bahwa mereka hanya mengandalkan sebatas pengetahuan yang dilihat dari internet untuk membangun persediaan listrik dengan merencanakan dan membangun pltmh, sehingga pembangunan pltmh tersebut tidak dilanjutkan. Dengan medan yang cukup terjal dan jauh membuat dusun waolo sulit untuk dijangkau, akan tetapi terlepas dari hal tersebut, di dusun waolo terdapat sekolah dan anak anak yang membutuhkan pendidikan untuk pengembangan SDA, sehingga adanya pembangunan pltmh di dusun tersebut akan menjadi alternatif solusi bagi pemberdayaan masyarakat di dusun waolo. 1.2 Perumusan Masalah 1. Menganalisis debit air terjun dan sungai pada perencanaan pembangunan PLTMH di dusun waolo desa Molotabu? 2. Mengukur tinggi jatuhnya air menuju lokasi turbin pada perencanaan pembangunan PLTMH di dusun waolo desa Molotabu? 3. Menghitung daya dan energy yang dihasilkan dari turbin pada perencanaan pembangunan PLTMH di dusun waolo desa Molotabu? 4. Melakukan prakiraan investasi pembangunan PLTMH dengan menentukan kelayakan teknis dan ekonomi? 3 1.3 Tujuan Berdasarkan latar belakang diatas, maka penelitian ini dilakukan bertujuan untuk : 1. Dapat menganalisis debit air terjun dan sungai dipada perencanaan pembangunan PLTMH di dusun waolo desa Molotabu 2. Dapat mengukur tinggi jatuhnya air menuju lokasi turbin pada perencanaan pembangunan PLTMH di dusun waolo desa Molotabu 3. Dapat menghitung daya dan energy yang dihasilkan dari turbin pada perencanaan pembangunan PLTMH di dusun waolo desa Molotabu 4. Dapat melakukan prakiraan investasi pembangunan PLTMH dengan menentukan kelayakan teknis dan ekonomi 1.3 Manfaat Manfaat dari pengerjaan tugas akhir ini ialah untuk memberikan alternatif solusi bagi masyarakat pedalaman guna memenuhi kebutuhan daya listrik didusun waolo desa Molotabu. 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1 Tinjauan pustaka Dalam perencanaan pembangunan PLTMH dilakukan beberapa tahapan untuk mendukung standar kelayannya seperti dalam penelitian di Desa awangan Kecamatan Pacitan yang berjudul “Feasibility analysis of micro hydro plant at nawangan village of pacitan district” penelitian ini memanfaatkan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Kedungasang sebagai sumber tenaga, namun tenaga listrik yang ada belum dapat mencukupi kebutuhan sehingga perlu revitalisasi dengan menghitung harga satuan baru dan debit karena acuan sebelumnya sudah tidak berlaku. Masalahnya, investasi yang dibutuhkan untuk pembangunan PLTMH tersebut harus memberikan keuntungan untuk jangka waktu tertentu. Penelitian ini menganalisis perbandingan daya dan potensi energi PLTMH dengan perubahan diameter pipa dan kecepatan turbin eksisting, serta menghitung biayanya. Daya yang tersedia saat ini sebesar 112,5 kW dan energinya 82150,66 kWh. Hasil analisis menunjukkan bahwa peningkatan daya dapat dilakukan hingga 142,95 kW setahun atau setara 218%, energi dapat dilakukan hingga 139.427 kWh setahun, sedangkan manfaat sebesar Rp44.566.169 meningkat sebesar Rp26, 604.588, - dari kondisi eksisting atau setara 148,1% yang dilakukan dengan cara merubah diameter penstock dan turbin. Analisis ekonomi rencana pembangunan PLTMH Kedungasang menunjukkan NPV sebesar Rp6.717.110, - lebih besar dari 0, nilai IRR 11% lebih besar dari suku bunga yang ditetapkan Bank Negara Indonesia 46 sebesar 10,25% dan nilai BCR sebesar 1,19 lebih besar. dari 1, dengan demikian revitalisasi PLTMH Kedungasang layak untuk dilaksanakan ( Bayu DD, Hadiani Rintis, Solichin. 2017). Kelayakan pembangunan PLTMH membutuhkan analisis untuk menghitung daya dan energy yang dihasilkan seperti dalam penelitian yang berjudul “A feasibility study of small hydro power for selected locations in Egypt” bahwa Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi dunia saat ini adalah menyediakan akses pasokan 5 listrik yang aman dan terjangkau. Bergantung pada aliran sungai, pembangkit listrik tenaga air kecil seringkali merupakan sumber energi terbarukan yang hemat biaya. Mesir adalah rumah bagi bagian dari sungai terpanjang di Afrika dan merupakan sumber yang relatif dapat diandalkan. Banyak pembangkit listrik tenaga air kecil dapat dipasang di skema aliran sungai atau diterapkan di infrastruktur sungai yang ada. Kami berpendapat bahwa penting bagi pemerintah Mesir untuk memanfaatkan sumber daya tenaga air, tidak hanya untuk memenuhi permintaan yang meningkat tetapi juga untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil, dan pencemaran lingkungan terkait. Makalah ini menyelidiki potensi energi hidro kecil di lokasi tertentu di Delta Nil-Mesir dan menyajikan studi kelayakan tenaga air kecil untuk lokasi tersebut. Head dan debit aliran air selama lima tahun terakhir digunakan untuk mengetahui potensi energi hidro. Energi tahunan dari tiga turbin hidro kecil yang berbeda dihitung untuk delapan wilayah terpilih di Delta Nil-Mesir. Analisis tersebut mencakup perbandingan antara keluaran energi dari ketiga jenis turbin hidro (Hatata SA, Sada Sadawi. 2018). Listrik merupakan salah satu kebutuhan primer dalam hidup manusia yang dibutuhkan secara efisien pembangkit listrik. Pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) merupakan salah satu sumber energi listrik alternatif untuk PLTMH masyarakat. PLTMH memberikan banyak keuntungan, terutama bagi masyarakat pedesaan seluruh Indonesia. Sedangkan energi lainnya menipis dan berdampak negatif, maka air menjadi sumber energi yang sangat penting karena dapat digunakan sebagai sumber tenaga listrik yang murah tumbuhan dan tidak menimbulkan pencemaran.Penelitian ini bertujuan untuk memberikan informasi kepada Masyarakat Dusun Kedondong Rame khususnya Dusun yang ketersediaannya sangat potensialdisediakan oleh alam dapat digunakan sebagai sumber tenaga listrik. Penelitian ini dilakukan dengan menganalisis kelayakan Sungai Kalimaja sebagai pembangkit listrik tenaga mikrohidro yang mana meliputi aliran air, ketinggian air terjun dan ketepatan dalam penggunaan turbin Pemilihan jenis turbin yang digunakan dipengaruhi oleh tingginya debit dan penurunan air. Berdasarkan pendataan di lapangan dan berdasarkan tingkat kepentingan minimal aliran 0,0610 / s dan head 6 21,96 meter efektif dan kecepatan spesifik 65,95 rpm, turbin digunakan dalam perancangan studi perencanaan isturbine Cross-Flowtype pada penelitian yang berjudul “Feasibility Study of Microhydro Power Plant on Kalimaja River In Dusun kedondong rame village ketapang district lampung south” (Syaikhurrohman,2018). Kelayakan potensi pembangunan PLTMH di suatu tempat tentunya melakukan beberapa pengukuran seperti dalam penelitian yang berjudul “Studi Kelayakan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) Di Desa Setren Kecamatan Slogoimo Kabupaten Wonogiri” yang menghasilkan Energi listrik memiliki peranan yang sangat penting dalam usaha meningkatkan mutu kehidupan dan pertumbuhan ekonomi di Indonesia. Keterbatasan penyediaan energi listrik merupakan salah satu hambatan dalam pembangunan dan pengembangan masyarakat khususnya di daerah pedesaan. Secara umumdi daerah daerah pegunungan mempunyai potensi energi air yang besar. Pembangkit listrik mikrohidro adalah salah satu pembangkit energi listrik terbarukan, efisien, praktis, dan ramah lingkungan. Saat ini energi kelistrikan di desa Setren belum bisa dinikmati oleh semua masyarakat desa setren, hal ini masih dijumpai 7 rumah yang belum berlangganan energi listrik ke PLN, biaya merupakan faktor utama yang dikeluhkan oleh masyarakat tersebut.Jika dilihat kondisi melimpahnya air yang ada di desa setren sepanjang tahun maka perlu kajian terkait potensi air untuk dibangun PLTMh. Maka dari itu penelitian ini bertujuan melakukan studi kelayakan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMh). Metode penelitian ini ada beberapa tahap yaitu survey lokasi untuk mengumpulkan data primer dari warga sekitar. Tahap berikutnya adalah mengukur debit air dengan cara mengukur kecepatan air, dan pengukuran head. Maka dari itu akan di peroleh hasil untuk menentukan berapa besar potensi yang di hasilkan. Hasil survey yang diperoleh selama melakukan studi kelayakan PLTMh di desa Setren, Kecamatan Slogohimo, Kabupaten Wonogiri memperoleh hasil yang sesuai, pada lokasi tersebut memiliki potensi yang layak untuk di bangun pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMh). Potensi yang ada mampu menghasilkan daya 7 berkapasitan 1 x 20 Kw. PLTMh yang dirancang menggunakan Crossflow dan Generator Induksi berkapasitas 25 Kw (Dimyanti, Magfur ari. 2014). Pembangunan PLTMHdi suatu desa atau tempat tentunya melihat potensi dan kelayakannya, kelayakannya termaksud dalam sisi ekonomi seperti dalam penelitian yang berjudul “Studi Potensi Pengembangan PLTMH di Kawasan Perkebunan Teh PT. PAGILARAN Kabupaten Batang” menggunakan analisis manajemen proyek pembangunan yang mendukung master plan di wilayah perkebunan teh PT. Pagilaran dan adanya sumber energi yang bersih atau green energy di wilayah pabrik PT. Pagilaran, sehingga diperlukan pengembangan pembangunan energi terbarukan. Penelitian ini mengkaji tentang potensi pengembangan pembangunan pembangkit listrik tenaga air baik dari sisi teknis dan juga sisi ekonomis. Beberapa hal yang dibahas dalam penelitian ini meliputi potensi debit air, penentuan intake, penentuan ketinggian, potensi daya yang dibangkitkan dan nilai investasi. Dari hasil analisis potensi debit adalah 2 – 3 m3/dt. Dari debit tersebut akan di tampung ke embung Bismo yang memiliki luas 9356 m2 dan kedalaman 3 meter. Kemudian yang dimanfaatkan untuk PLTMH debit air sebesar 1,1 m3/dt. Ketinggian dari intake penstock adalah 93,87 meter yang menghasilkan potensi daya sebesar 607,15 kW dengan efisiensi keseluruhan 60%. Nilai investasi yang dibutuhkan pembangunan PLTMH di wilayah perkebunan teh Pagilaran dengan sumber daya air dari embung Bismo sebesar Rp 17.622.303.363,72,-. Net Present Value pada proyek PLTMH ini sebesar Rp 16.990.874.247,23,- dengan umur efektifitas pembangkit 20 tahun. BEP yang dicapai pada pembanguna PLTMH ini selama 5,96 tahun dengan suku bunga 6%. Berdasarkan nilai parameter evaluasi proyek di dapatkan nilai NPV dan IRR lebih besar dari 0 (nol), BCR>1 dan BEP di bawah umur ekonomis proyek ( Widiyantoro, dkk. 2019). 2.2 Dasar Teori 2.2.1 Pengertian Pembangit Listrik Tenaga MicroHydro (PLTMH) Mikrohidro adalah suatu instalasi pembangkit listrik tetapi dalam skala kecil dengan menggunakan sumber daya berupa aliran air sebagai tenaga penggeraknya 8 untuk menghasilkan listrik. Air yang dapat digunakan adalah air dengan ketinggian head dan kapasitas aliran tertentu. Pembangkit listrik tersebut lazim disebut Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro atau PLTMH. Menurut Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Republik Indonesia Nomor 09/PRT/M/2016 tentang Tata Cara Pelaksanaan Kerjasama Pemerintah dan Badan Usaha dalam Pemanfaatan Infrastruktur Sumber Daya Air untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Air/ Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro/ Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dijelaskan definisi dari PLTMH. Aliran Air Berpotensi Menjadi PLTMH (dusun waolo) 9 PLTMH adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga dari aliran atau terjunan air, waduk atau bendungan, atau saluran irigasi yang pembangunannya bersifat multiguna dengan kapasitas kurang dari 1 MW (satu Megawatt). Kapasitasnya tidak lebih besar daripada Pembangkit Listrik Tenaga Air atau PLTA sehingga dapat dijadikan energy alternatif. Namun, tetap menggunakan sumber daya yang sudah ada di alam yaitu air. Oleh karena itu, Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) sangat potensial untuk dikembangkan terlebih di Indonesia mengingat jumlah sungai dan air terjun yang banyak. Pemanfaatan ini juga dapat dilakuan dalam rangka menghemat energi dari Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau PLTN. Selain itu, karena menggunakan sumber daya alam akan menghasilkan tenaga listrik dengan ramah lingkungan. Pengertian lainya, PLTMH merupakan pembangkit listrik dengan air sebagai bahan utama untuk menghasilkan daya. Kapasitas daya yang mampu dihasilkan tidak lebih besar daripada Pembangkit Listrik Tenaga Air dengan output sebesar dibawah 500 kW. Daya yang dihasilkan tidak terlalu besar sehingga hanya mampu memasok listrik dengan jumlah sedikit. Selain itu, pembangkit listrik ini juga sering disebut sebagai white resources. Jika diterjemahkan hasilnya adalah energi putih. Maksud dari energi putih ini adalah pembangkit listrik menggunakan sumber daya yang ada di alam dan bersifat ramah terhadap lingkungan. 2.2.2 Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Pembangkit listrik yang sedang dalam pengembangan dan riset lebih lanjut ini memiliki beberapa keunggulan atau kelebihan daripada pembangkit listrik lainnya. Salah satunya adalah sumber daya yang digunakannya merupakan air yang berpotensi jumlahnya melimpah di alam. Selain itu, sumber daya alamnya merupakan sumber daya alam yang terbarukan (energi alternatif) melalui siklus air yang terus-menerus berkelanjutan. Tidak aneh jika pembangkit listrik ini disebutkan sebagai pembangkit listrik ramah lingkungan. Di dalam pemanfaatannya tidak ada limbah atau emisi gas lainnya yang 10 dihasilkan. Sehingga dalam segi kebutuhan bahan tergolong murah serta tidak menimbulkan terjadinya pencemaran lingkungan yang juga dinyatakan oleh International Energy Agency di Paris. Efisiensi yang dihasilkan juga termasuk tinggi yaitu 75% hingga 80%. Ramah lingkungan yang dimaksud juga termasuk tidak ada pencemaran udara atau menimbulkan kebisingan yang mengganggu masyarakat. Jika dibandingkan dengan menggunakan bahan dari fosil, biaya operasional serta pemeliharaan yang diberikan juga lebih murah. Melalui PLTMH, masyarakat juga diajak untuk berpartisipasi dalam meningkatkan nilai suatu sumber daya alam sehingga tidak lagi dikonsumsi dengan semena-mena. Hal ini juga akan terbentuk hubungan yang baik antara hutan dengan masyarakat sehingga dapat timbul kesadaran secara mandiri untuk menjaga fungsi hutan sebagaimana mestinya agar hutan juga tetap lestari. Masyarakat setempat dapat mengelola sendiri pembangkit listrik tersebut untuk keperluan mereka dan nantinya diharapkan dapat berpengaruh terhadap perekonomian juga sosial budaya. Hal ini tentunya demi terciptanya kondisi masyarakat yang lebih sejahtera. Pembangunan PLTMH diharapkan tidak hanya sebatas menghasilkan listrik bagi masyarakat tetapi juga menstimulan untuk terwujudnya pemberdayaan masyarakat yang lebih kooperatif hingga peningkatan pendapatan. PLTMH juga dapat dijadikan sebagai solusi untuk mengatasi masalah listrik di daerah pedesaan yang tidak mampu dijangkau oleh Perusahaan Listrik Negara atau PLN. Sehingga, tidak ada alasan untuk masyarakat desa khususnya pedalaman tidak mendapatkan listrik yang layak untuk memudahkan aktivitas sehari-hari mereka. Bahannya yang digunakan berasal dari sumber daya alam menyebabkan hasil sampingannya berupa air dapat dimanfaatkan untuk irigasi kegiatan pertanian. Sehingga dapat berkolaborasi dengan pertanian. Tidak hanya itu, air ini tetapi juga dapat digunakan untuk keperluan budidaya ikan. Selain itu, pembangkit lisrik ini juga memaksimalkan fungsi daerah tangkapan air dan mengajak masyarakat untuk memeliharanya agar air tetap tersedia secara berkelanjutan untuk keperluan pembangkit listrik. Jika dibandingkan dengan tenaga 11 diesel, pembangkit listrik jenis ini lebih mudah untuk mendapatkan bahannya dan dekat dengan masyarakat. Bahkan memiliki kemungkinan yang lebih besar dibandingkan tenaga diesel untuk ditemukan pada lokasi terpencil sekalipun. 2.3 Prinsip Kerja PLTMH PLTMH pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah air yang jatuh (debit) perdetik yang ada pada saluran air yang dikondisikan dengan pipa. Air yang mengalir selanjutnya menggerakkan turbin, kemudian turbin kita hubungkan dengan generator. Generator inilah yang akan menghasilkan listrik. Hubungan antara turbin dengan generator dapat menggunakan jenis sambungan sabuk (belt) ataupun sistem gear box. Jenis sabuk yang biasa digunakan untuk PLTMH skala besar adalah jenis flat belt sedangkan V-belt digunakan untuk skala di bawah 20 kW. Selanjutnya listrik yang dihasilkan oleh generator ini akan melalui trafo guna mendapat tegangan yang di sesuaikan kebutuhan. Kemudian listrik akan melewati jaringan transmisi rendah (JTR) untuk dialirkan ke rumah-rumah dengan memasang pengaman (sekring). Yang perlu diperhatikan dalam merancang sebuah PLTMH adalah menyesuaikan antara debit air yang tersedia dengan besarnya generator yang digunakan. Jangan sampai generator yang dipakai terlalu besar atau terlalu kecil dari debit air yang ada. Generator yang tidak sesuai juga akan menyebabkan tingkat efisiensi rendah. Gambar 2.1 Skema PLTMH 12 2.3.1 Pengukuran Dan Perhitungan Daya Terbangkitkan (P) 1. Debit Debit aliran sungai adalah volume air sungai yang mengalir dalam satuan waktu tertentu. Debit air sungai adalah tinggi permukaan air sungai yang terukur oleh alat ukur pemukaan air sungai. Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik(m3/dt).Pengukuran debit sungai Prinsip pelaksanaan pengukuran debit sungai adalah mengukur luas penampang basah, kecepatan aliran dan tinggi muka air sungai tersebut. Debit dapat dihitung dengan rumus : Q = VxA Keterangan : Q = debit (m3 /detik) A = Luas bagian penampang basah (m2 ) V = Kecepatan aliran rata-rata pada luas bagian penampang basah (m/detik) 2. Head Head bersih adalah selisih antara head ketinggian kotor dengan head kerugian di dalam sistem pemipaan pembangkit listrik tenaga mikrohidro tersebut. Head kotor (gross head) adalah jarak vertical antara permukaan air sumber dengan ketingian air keluar saluran turbin (tail race) untuk turbin reaksi dan keluar nozel untuk turbin impuls. 3. Daya Yang Terbangkitkan (P). Dari data yang sudah didapatkan dapat dihitung potensi daya yang dapat dibangkitkan (P). P = g x Q x Hn x eff Dimana: P = Daya (Kw) g = gaya gravitasi. (m/s2) Q= Debit Aliran (m3/s) Hn = Head net (m) Eff = Efisiensi Turbin 13 2.4 Bagian-bagian PLTHM 2.2 Gambar sistem PLTMH 1. Waduk (reservoir) Waduk adalah danau yang dibuat untuk membendung sungai guna memperoleh air sebanyak mungkin sehingga mencapai elevasi. Semakin tinggi debit air maka akan semakin kuat tekanan air saat melewati pipa. Waduk juga berfungsi untuk mengendapkan lumpur dari air. Sehingga perlu adanya kegiatan pembersihan secara berkala untuk mengurangi endapan lumpur. 2. Bendungan (dam) Dam berfungsi menutup aliran sungai – sungai sehingga terbentuk waduk. Tipe bendungan harus memenuhi syarat topografi, geologi dan syarat lain seperti bentuk serta model bendungan. Bendungan mempunyai dua keluaran saluran air dimana mengalir pada pipa pesat dan mengalir pada terasering persawahan. 3. Saringan (Sand trap) Saringan ini dipasang didepan pintu pengambilan air, berguna untuk menyaring kotoran – kotoran atau sampah yang terbawa sehingga air menjadi bersih dan tidak mengganggu operasi mesin PLTMH. 14 Gambar 2.3 bendungan 4. Pintu pengambilan air (Intake) Pintu Pengambilan Air adalah pintu yang dipasang diujung pipa dan hanya digunakan saat pipa pesat dikosongkan untuk melaksanakn pembersihan pipa atau perbaikan. Selain itu intake juga berfungsi untuk mengendalikan aliran air ketika debit air kecil. Intake ditutup untuk mengalirkan air ke persawahan terasering, setelah persawahan cukup air maka intake kembali dibuka sehingga dapat kembali menggerakkan turbin dan generator untuk memproduksi listrik. Gambar 2.4 intake 5. Pipa pesat (penstok) Fungsinya untuk mengalirkan air dari waduk atau dam menuju turbin. Pipa pesat mempunyai posisi kemiringan yang tajam dengan maksud agar diperoleh kecepatan 15 dan tekanan air yang tinggi untuk memutar turbin. Konstruksinya harus diperhitungkan agar dapat menerima tekanan besar yang timbul termasuk tekanan dari pukulan air. Pipa pesat merupakan bagian yang cukup mahal, untuk itu pemilihan pipa yang tepat sangat penting. Gambar 2.5 Penstok 6. Katub utama (main valve atau inlet valve) Katub utama dipasang didepan turbin berfungsi untuk membuka aliran air, Menstart turbin atau menutup aliran (menghentikan turbin). Katup utama ditutup saat perbaikan turbin atau perbaikan mesin dalam rumah pembangkit. Pengaturan tekanan air pada katup utama digunakan pompa hidrolik. Katub ini juga berfungsi untuk menghindari benturan yang keras dari air ketika intake dibuka. 7. Power House Gedung Sentral merupakan tempat instalasi turbin air,generator, peralatan Bantu, ruang pemasangan, ruang pemeliharaan dan ruang control. Beberapa instalasi PLTMH dalam rumah pembangkit adalah : a. Turbin, merupakan salah satu bagian penting dalam PLTMH yang menerima energi potensial air dan mengubahnya menjadi putaran (energi mekanis). Putaran turbin dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik. Desain dari turbin harus mempunyai kemampuan untuk menahan dorongan dari air. 16 Gambar 2.6 Turbin b. Generator, generator yang digunakan adalah generator pembangkit listrik AC. Untuk memilih kemampuan generator dalam menghasilkan energi listrik disesuaikan dengan perhitungan daya dari data hasil survei. Kemampuan generator dalam menghasilkan listrik biasanya dinyatakan dalam VoltAmpere (VA) atau dalam kilo volt Ampere (kVA). 2.7 Generator 17 c. Penghubung turbin dengan generator, penghubung turbin dengan generator atau sistem transmisi energi mekanik ini dapat digunakan sabuk atau puli, roda gerigi atau dihubungkan langsung pada porosnya. 1) Sabuk atau puli digunakan jika putaran per menit (rpm) turbin belum memenuhi putaran rotor pada generator, jadi puli berfungsi untuk menurunkan atau menaikan rpm motor generator. 2) Roda gerigi mempunyai sifat yang sama dengan puli 3) Penghubung langsung pada poros turbin dan generator, jika putaran turbin sudah lama dengan putaran rotor pada generator. Gambar 2.8 Skema Instalasi Generator dengan Turbin menggunakan Flat Belt 18 Gambar 2.9 Instalasi PLTMH 2.4 Pemilihan Generator dan Sistem Kontrol Generator adalah suatu peralatan yang berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Jenis generator yang digunakan pada perencanaan PLTMH ini adalah: ·Generator sinkron, sistem eksitasi tanpa sikat (brushless exitation) dengan penggunaan dua tumpuan bantalan (two bearing). · Induction Motor sebagai Generator (IMAG) sumbu vertikal, pada perencanaan turbin propeller open flume. Spesifikasi generator adalah putaran 1500 rpm, 50 Hz, 3 phasa dengan keluaran tegangan 220 V/380 V. Efisiensi generator secara umum adalah · Aplikasi < 10 KVA efisiensi 0.7 - 0.8 · Aplikasi 10 - 20 KVA efisiensi 0.8 - 0.85 · Aplikasi 20 - 50 KVA efisiensi 0.85 · Aplikasi 50 - 100 KVA efisiensi 0.85 - 0.9 · Aplikasi >. - 100 KVA efisiensi 0.9 - 0.95 Sistem kontrol yang digunakan pada perencanaan PLTMH ini menggunakan pengaturan beban sehingga jumlah output daya generator selalu sama dengan beban. Apabila terjadi penurunan beban di konsumen, maka beban tersebut akan dialihkan 19 ke sistem pemanas udara (air heater) yang dikenal sebagai ballast load/dumy load. Sistem pengaturan beban yang digunakan pada perencanaan ini adalah · Electronic Load Controller (ELC) untuk penggunaan generator sinkron · Induction Generator Controller (IGC) untuk penggunaan IMA Sistem kontrol tersebut telah dapat dipabrikasi secara lokal, dan terbukti handal pada penggunaan di banyak PLTMH. Sistem kontrol ini terintegrasi pada panel kontrol (switch gear). Fasillitas operasi panel kontrol minimum terdiri dari: · Kontrol start/stop, baik otomatis, semi otomatis, maupun manual · Stop/berhenti secara otomatis. · Trip stop (berhenti pada keadaan gangguan: over-under voltage, over-under frekuensi. · Emergency shutdown, bila terjadi gangguan listrik (misal arus lebih) (Arifin miftah. 2015). 20 BAB III METOLOGI PENELITIAN 3.1 Materi penelitian Metodologi adalah urutan kerja Tugas Akhir Terapan yang pada penelitian ini berjudul “STUDI ANALISIS KELAYAKAN POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO AIR TERJUN DI DUSUN WAOLO DESA MOLOTABU Adapun tujuan dibuatnya metodologi ini yaitu: 1. Dalam metode penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan gambaran umum mengenai tahapan analisa secara sistematis. 2. Memudahkan dalam mengetahui hal-hal yang berkaitan dengan potensi dalam pembangunan pltmh 3. Menghindari terjadinya kesalahan dalam proses analisa 3.2 Alat dan bahan penelitian 3.2.1 Alat - Arcgis 10.5 untuk membuat peta lokasi penelitian dan topografi potensi pembangunan PLTMH - GPS - Current meter - Stopwach - Meteran - Tali - Tongkat - Pensil - Kertas 3.2.2 Bahan - Data hidrologi - Peta topografi - Citra satelit landsat 8 perekaman 2020 21 3.3 Jalan penelitian 3.3.1 Lokasi dan waktu penelitian 1. Lokasi Penelitian Dusun Waolo (Pegunungan waolo) Desa Molotabu kecamatan Kabila Bone Kabupaten bonebolango. 2.Waktu penelitian Penelitian akan dilaksanakan selama 6 bulan sampai dengan laporan akhir. 3.3.2 Persisapan Tahap awal dalam penelitian ini melakukan persiapan, persiapan ini dilakukan untuk mendukung kelancaran dalam penyususunan laporan tugas akhir diantaranya Mengurus surat-surat yang diperlukan sebagai kelengkapan administrasi penyusunan Tugas Akhir. Menentukan pihak-pihak (instansi) yang akan dihubungi terkait penyusunan Tugas Akhir untuk mencari informasi dan meminta data. 3.3.3 Survey lapangan Survey lapangan dilakukan bertujuan untuk mengetahui kondisi dan situasi di lapangan. 3.3.4 Studi Literatur Studi literatur dilakukan dengan mempelajari teori- teori yang berkaitan dengan judul Laporan Tugas Akhir yaitu 3.3.5 Pengumpulan data Data yang diperlukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini antara lain : 1. Data Hidrologi Data hidrologi yang diperlukan yaitu data debit andalan sungai yang dipakai dalam penelitian ini yaitu data debit sungai didusun waolo 2. PetaTopografi Peta topografi digunakan untuk merencanakan layout PLTMH dengan mempertimbangkan kondisi geografis di lapangan. 3.3.6 Pengolahan data Data yang telah diperoleh kemudian diolah dengan menggunakan metodemetode yang telah diajarkan atau metode lain yang mungkin diperlukan. 1. Analisis data keadaan topografi 22 Gembaran keadaan topografi digunakan sebagai dasar untuk perencanaan / desain skema PLTMH pada lokasi yang terpilih. Desain skema PLTMH meliputi bangunan pengambilan, saluran pengarah, bak pengendap, pipa pesat (penstock) dan rumah pembangkit. Dari gambaran diatas nantinya akan direncanakan skema PLTMH yang memungkinkan. Namun untuk data situasi di lapangan, diperlukan peninjauan langsung ke lokasi guna mendapatkan data yang akurat. Peninjauan langsung ke lokasi nantinya akan didapat gambar site plan yang nantinya digunakan untuk rancangan PLTMH. 2. Analisi Analisa Data Debit Sungai dan air terjun Pada perencanaan PLTMH, debit andalan sangat berpengaruh pada daya yang akan dikeluarkan. Debit andalan yang digunakan untuk tujuan pusat listrik tenaga air sebesar 80%. Namun angka tersebut masih dapat berubah tergantung tujuan perencanaan. Jika PLTMH tersebut adalah sumber listrik utama penduduk setempat, maka persentase debitnya harus dinaikan sekurangkurangnya 90%-95%. Jika PLTMH tersebut hanya sebagai support listrik (diambil potensi daya untuk dijual secara komersial) dan terdapat sumber listrik lain, maka persentase debitnya dapat dikurangi sehingga didapatnya debit yang lebih besar agar keuntungan penjualannya meningkat. 3.4 Metodologi Penelitian Suatu sungai yang terdapat air terjun akan sangat bervariasi alirannya di sepanjang tahun, pengukuran dilakukan pada saat aliran terendah (musim kemarau) .Rata-rata aliran terendah digunakan sebagai dasar dalam perencanaa PLTMH. Pengukuran debit dapat dilakukan dengan mengambil data sekunder yang diperoleh dari Dinas permukiman dan pengairan provinsi gorontalo atau dengan pengukuran debit aliran secara langsung ketempat penelitian (pengukuran primer). Pengukuran debit sungai primer digunakan metode benda apung. Adapun langkah-langkahnya sebagai berikut : 23 a) memilih bagian sungai yang relatif lurus dan penampangnya seragam,dan tentukan panjangnya. b) mengukur luas penampang bagian sungai tersebut dengan membagi dalam beberapa segmen, minimal 3 segmen. Kemudian mengitung luas dari masing-masing segmen tersebut, dan menghitung luas penampang secara keseluruhan Gambar 3.1 Membagi menjadi 3 segmen c) menjatuhkan benda apung tersebut beberapa meter sebelum garis start yang telah ditentukan. d) mengukur waktu yang perlukan benda apung tersebut untuk melewati jarak yang telah ditentukan. e) .menghitung kecepatannya dengan rumus : 24 f) Kecepatan benda apung tersebut merupakan kecepatan dari aliran permukaan, nilai perkiraan untuk kecepatan rata-rata aliran sungai tersebut dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan aliran permukaan yang mendekati bagian tengah aliran. g) Menghitung kecepatan dari rata-rata kecepatan aliran sungai tersebut dengan menmggunakan rumus : H) menghitung debit air sungai tersebut dengan rumus : I) Menentukan debit andalan ( debit yang dipakai) menggunakan rumus : Dimana : Vf = kecepatan (m/s) Va = kecepatan rata- rata (m/s) A = luas penampang basah ( m2 ) C = factor koreksi, 25 3.4 Diagram alir penelitian Gambar 3. 1 diagram alir penelitian 26 27
