ANALISIS KEHILANGAN TINGGI TEKAN PIPA TRANSMISI PDAM KOTA BANDUNG UNTUK PENGEMBANGAN POTENSI ENERGI LISTRIK
advertisement
Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 P-ISSN 1978 - 2365 E-ISSN 2528 - 1917 ANALISIS KEHILANGAN TINGGI TEKAN PIPA TRANSMISI PDAM KOTA BANDUNG UNTUK PENGEMBANGAN POTENSI ENERGI LISTRIK HEAD LOSS ANALYSIS OF THE TRANSMISSION PIPELINE OWNED BY BANDUNG WATER SUPPLY COMPANY FOR ELECTRICITY PROSPECTS Ridwan Arief Subekti, Anjar Susatyo Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Jl. Sangkuriang – Komplek LIPI, Gedung 20, Bandung, Jawa Barat, Indonesia [email protected] Abstrak Makalah ini membahas tentang analisis kehilangan tinggi tekan hidraulik pada pipa transmisi PDAM Kota Bandung dan kajian tekno ekonominya sebagai dasar untuk mengembangkan potensi energi listrik yang ada. Perhitungan kehilangan tinggi tekan dilakukan untuk mengetahui besarnya head efektif yang tersedia yang akan digunakan dalam perancangan pembangkit listrik. Perhitungan biaya investasi menggunakan metode yang dikembangkan oleh Singal sedangkan analisis kelayakan proyek pengembangan pembangkit listrik ini menggunakan metode NPV dan IRR. Jalur pipa transmisi PDAM Kota Bandung memiliki panjang lebih dari 31 km, dimulai dari daerah Cikalong, Bandung Selatan dan bermuara di area instalasi pengolahan air minum di Jalan Badak Singa, Kota Bandung. Hasil analisis kehilangan tinggi tekan pada pipa tersebut menunjukkan bahwa terjadi losses yang sangat besar pada pipa yaitu sekitar 96 m. Hal ini terjadi karena adanya korosi pada pipa akibat faktor usia pemakaian yang menyebabkan kekasaran permukaan menjadi lebih besar sehingga faktor koefisien gesek pipa juga menjadi lebih besar. Dengan head efektif yang dapat dimanfaatkan adalah 4 meter, maka daya listrik yang dapat terbangkitkan adalah 41,20 kW. Hasil analisis ekonomi memperlihatkan bahwa dengan biaya investasi Rp. 811.858.813,00 maka di peroleh NPV bernilai positif dan IRR lebih besar dari suku bunga pasar sehingga proyek ini layak untuk direalisasikan. Kata kunci: Kehilangan Tinggi Tekan; Pipa Transmisi; PDAM; PLTMH; Analisis Ekonomi Abstract Head loss analysis of the transmission pipeline owned by Bandung water supply company and technoeconomic analysis for electricity development are presented. Head loss calculation was carried out to obtain the most favorable head necessary for constructing power plant. Meanwhile, cost of investment was calculated using a method developed by Singal while expediency of the power plant construction was assessed through NPV and IRR. Bandung water supply company has a length of over 31 km transmission pipeline, starting from Cikalong, South Bandung and empties into the drinking water treatment plant in Badak Singa street, Bandung. The calculation shows that there is a considerable head loss on the transmission pipeline owned by Bandung water supply company is approximately 96 m. It is caused of corrosion of pipes due to age factor causing surface roughness becomes larger so that the coefficient of friction factor of pipe also becomes larger. It indicates that the most effective head is 4 meter which is able to generate 41.20 kW of electricity. Furthermore, techno-economic analysis reveals that 811,858,813.00 IDR of investment cost is needed for the power plant construction to be considered feasible. Keywords: Head Loss; Transmission Pipeline; Water Supply Company; MHPP; Techno-Economic Analysis Diterima : 27 September 2016, direvisi : 12 Januari 2017, disetujui terbit : 6 November 2017 1 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 PLTMH secara umum sama persis dengan PENDAHULUAN Saat ini pembangunan pembangkit listrik pembangkit listrik tenaga air pada umumnya tenaga mikrohidro (PLTMH) dan pembangkit namun daya yang terbangkitkan lebih kecil. listrik sedang PLTMH dapat memanfaatkan sumber air yang berkembang pesat di Indonesia. Perkembangan tidak terlalu besar dengan kapasitas daya tersebut tak lepas karena adanya dukungan dari terbangkitkan maksimal 120 kW. Batasan ini pemerintah pusat melalui Peraturan Menteri disesuaikan ESDM Nomor 19 tahun 2015 tentang ‘Pembelian kemampuan memproduksi PLTMH di dalam Tenaga Listrik dari Pembangkit Listrik Tenaga negeri [4]. tenaga minihidro (PLTM) dengan mempertimbangkan Air oleh PT PLN’, dimana harga jual listrik ke Di Indonesia terdapat beberapa lokasi yang PLN adalah mulai dari US$ 6,75 cent - US$ 14,4 sebenarnya cukup potensial untuk dikembangkan cent / kWh. Besaran harga jual listrik tersebut menjadi tergantung wilayah, jenis aliran sungai (terjunan / termanfaatkan dengan baik. Contoh lokasi yang waduk / bendungan / saluran irigasi), dan jenis potensial tersebut antara lain adalah pada jaringan PLTMH namun masih belum . pipa transmisi Perusahaan Daerah Air Minum Harga beli listrik oleh PLN ini lebih tinggi bila (PDAM) dan salah satunya adalah PDAM Kota dibandingkan ESDM Bandung. Jalur pipa transmisi PDAM Kota sebelumnya yaitu Permen ESDM Nomor 22 tahun Bandung mengalirkan air baku dari sumber air di 2014 [2]. daerah tegangan rendah atau tegangan menengah dengan Peraturan [1] Bandung Selatan menuju instalasi Namun dalam kenyataannya, harga jual pengolahan air minum PDAM Kota Bandung. listrik seperti yang terdapat pada Permen ESDM Sebelum air baku masuk ke unit pengolahan, nomor 19 tahun 2015 belum diberlakukan oleh maka dapat dimanfaatkan terlebih dahulu untuk PLN. Harga beli listrik oleh PLN saat ini masih pembangkit listrik. menggunakan acuan harga yang terdapat pada Untuk mengetahui besarnya potensi energi nomor listrik yang dapat dikembangkan sebagai PLTMH 0497/REN.01.01/DITREN/2016 tentang Harga dengan memanfaatkan pipa transmisi PDAM Listrik PLTA yaitu berkisar US$ 7 cent – US$ 8 tersebut, perlu dilakukan kajian dan perhitungan Surat Edaran Direksi PLN . Namun demikian, terlepas dari guna mengetahui head efektif yang ada melalui perbedaan harga tersebut, diharapkan dapat analisis kehilangan tinggi tekan pipa. Hal ini menggugah minat para investor untuk terus sangat penting karena head efektif pada suatu mengembangkan PLTMH. jalur pipa sangat dipengaruhi oleh kondisi real cent /kWh [3] Pembangkit listrik tenaga mikrohidro pipa tersebut. adalah suatu sistem pembangkit listrik yang dapat Pada sistem jaringan pipa air PDAM, faktor mengubah potensi air dengan ketinggian dan debit kehilangan tinggi tekanan perlu diperhatikan tertentu sehingga analisis jaringan pipa cukup komplek menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin air dan generator. Sistem 2 dan memerlukan perhitungan yang matang [5] . Analisis Kehilangan Tinggi Tekan Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung untuk Pengembangan Potensi Energi Listrik Terdapat hubungan antara laju aliran massa dan dapat menjadi rujukan dalam mengembangkan losses pada pipa, dimana semakin besar laju aliran potensi energi listrik dengan memanfaatkan massa, maka losses semakin besar dengan jaringan pipa transmisi PDAM di daerah lain. hubungan kedua parameter tersebut cenderung linier [6] . Selain itu, kehilangan tinggi tekan juga dipengaruhi oleh adanya interaksi antara tekanan METODOLOGI Pada studi ini dilakukan kegiatan akibat water hammer, perubahan penampang pipa pengumpulan data primer dan data sekunder. yang mendadak, dan akumulasi udara yang Kegiatan survei lapangan dilakukan di area terjebak dalam sebuah sistem pemipaan [7] [8] . PDAM Kota Bandung dan jalur pipa transmisi air Beberapa kajian dan optimalisasi tentang baku dari Cikalong, Pangalengan, Bandung analisis hidraulik pada jaringan pipa air dan faktor Selatan. Data sekunder yang didapat adalah profil gesekan yang terjadi pada pipa lurus maupun pipa transmisi Cikalong - PDAM Kota Bandung, belokan pernah dilakukan sebelumnya. Kajian tekanan pipa transmisi, dan denah layout area tersebut untuk mengetahui hubungan antara PDAM Kota Bandung. Sedangkan data primer penurunan tekanan, pengaruh kekasaran dinding yang didapat adalah data debit air, data pipa, dan pengurangan permukaan gesek di dalam pengukuran tekanan real pada beberapa titik pipa untuk memperoleh debit air yang optimum [10] [11] [12] [13] [9] . acuan, dan pengecekan kondisi real lapangan. Setelah didapat data primer dan sekunder, Dengan latar belakang seperti yang telah diuraikan di atas, maka diperlukan suatu kajian awal melalui survei lapangan, perhitungan, dan analisis pada jaringan pipa transmisi PDAM Kota Bandung. Hal ini sangat penting dilakukan untuk mendapatkan data yang lebih terukur mengenai potensi energi yang dapat dimanfaatkan sebagai PLTMH. Pada tulisan ini akan dibahas tentang selanjutnya dilakukan analisis dan pengolahan data. Adapun pengolahan data tersebut meliputi: 1) perhitungan head losses mayor dan minor pada pipa transmisi 2) perhitugan potensi daya listrik yang dapat terbangkitkan 3) perhitungan biaya investasi dan analisis ekonomi pengembangan PLTMH. perhitungan kehilangan tinggi tekan pada jalur Denah layout pipa transmisi PDAM Kota pipa transmisi PDAM Kota Bandung yang Bandung mulai dari Cikalong, Bandung Selatan selanjutnya akan digunakan sebagai dasar untuk sampai instalasi pengolahan air minum di Jalan menghitung besarnya potensi energi listrik yang Badak Singa Kota Bandung seperti yang terdapat dapat dilakukan pada Gambar 1. Air baku PDAM yang berasal investasi dari Cikalong dialirkan melalui pipa transmisi pembangunan pembangkit listrik serta analisis yang selanjutnya ditampung pada sebuah bak kelayakan ekonominya. Dengan adanya salah satu penampungan yang berada di area PDAM Kota contoh hasil kajian pengembangan PLTMH pada Bandung Jalan Badak Singa. dibangkitkan. perhitungan Selanjutnya besarnya biaya jaringan pipa transmisi PDAM ini, diharapkan 3 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 Gambar 1. Layout Jaringan Instalasi Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung [14] Sebelum air keluar dari pipa transmisi, energi yang terdapat pada aliran air tersebut terbangkitkan. Head losses terbagi menjadi dua yaitu losses mayor dan losses minor. dapat dimanfaatkan untuk menggerakan Losses mayor adalah kehilangan tinggi sebuah turbin air sebagai pembangkit listrik tekan yang diakibatkan oleh faktor gesekan yang tenaga air. Air keluaran dari turbin akan masuk ke bak penampungan yang selanjutnya baru dialirkan ke instalasi pengolahan untuk diproses sederhana, menjadi skema air minum. rencana Secara penempatan PLTMH pada outlet pipa transmisi PDAM Kota Bandung dapat digambarkan seperti pada Gambar 2. terjadi di dalam pipa. Beberapa faktor yang berpengaruh pada losses mayor adalah panjang pipa, ukuran pipa, dan material pipa. Losses mayor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 1. πΏ π2 βπ = π. . π· 2π ………………(1) dimana hf adalah kehilangan tinggi tekan (m), f = koefisien gesek (dapat dilihat pada diagram Moody terlampir), L = panjang pipa (m), V = kecepatan aliran di dalam pipa (m/s), D = diameter pipa (m), dan g = gravitasi (m/s2)[15]. Besarnya koefisien gesek (f) dipengaruhi oleh dua hal yaitu besarnya bilangan Reynolds, Gambar 2. Skema Rencana Pengembangan PLTMH pada Sistem Aliran Air di PDAM Kota Bandung dan kekasaran relatif pipa (Ρ/D) dimana Ρ adalah kekasaran dinding pipa. Bilangan Reynolds (Re) dihitung menggunakan persamaan 2 berikut. Perhitungan Head Losses Pada Pipa Transmisi Head losses sangat berpengaruh pada performa instalasi pipa dan tentunya akan menentukan besarnya energi listrik yang dapat 4 π π = π.π· π ……………… (2) dimana π adalah viskositas kinematik = 0,804 x 10-6 m2/s (air pada suhu 30°C) [15]. Analisis Kehilangan Tinggi Tekan Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung untuk Pengembangan Potensi Energi Listrik Selain losses mayor, perlu juga menghitung biaya investasi. Beberapa infrastruktur yang telah losses minor yaitu kehilangan tinggi tekan yang ada antara lain adalah bendung, bak penenang, terjadi di dalam pipa karena adanya perubahan pipa pesat (penstock), dan rumah pembangkit. bentuk geometri dan adanya aksesoris penunjang Sedangkan infrastruktur yang perlu dibuat antara pada jaringan pipa. Losses minor (h) dipengaruhi lain adalah bak penampung, bangunan penguras, oleh koefisien tahanan (K), kecepatan aliran, dan dan saluran pembuangan (tail race). gravitasi. Losses minor yang terjadi pada pipa Dalam melakukan perhitungan transmisi PDAM Kota Bandung dapat dihitung pembangunan dengan menggunakan persamaan 3. mekanikal elektrikal yang dibutuhkan, menjadi h = K. V2 2g ……………… (3) dimana nilai K adalah 0,5 pada saluran masuk pipa, 0,9 pada sambungan tikungan tajam, 0,75 pada sambungan tikungan tidak tajam, 2,5 pada katup satu arah, 1,8 pada aksesoris (sambungan ’T’ standar) dan 1 pada lubang keluar [15]. Pipa trasmisi PDAM ini memiliki dimensi yang sama mulai dari hulu sampai hilir sehingga tidak terdapat perbesaran atau pengecilan penampang pipa [14]. infrastruktur dan biaya peralatan tantangan tersendiri dalam tulisan ini. Para pengembang PLTMH biasanya melakukan pendekatan perkiraan biaya global berdasarkan pengalaman. Pada kajian ini, perhitungan biaya infrastruktur dan komponen mekanikal elektrikal yang dibutuhkan, dihitung menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh Singal, dkk [17] . Perkiraan perhitungan biaya investasi pembangunan PLTMH yang dikembangkan oleh Singal, dkk [17] dapat diaplikasikan untuk wilayah Indonesia karena dari beberapa hasil studi Perhitungan Potensi Daya Listrik Terbangkitkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya Setelah losses pada pipa diketahui, maka menyatakan bahwa biaya investasi PLTMH atau head efektif yang dapat dimanfaatkan juga dapat PLTM di Indonesia umumnya berkisar antara diketahui. Selanjutnya daya listrik yang dapat US$ 950 – 4,500/kWh [18] [19] [20] [21] [22]. dibangkitkan oleh PLTMH (P) dihitung menggunakan persamaan 4 berikut. Dengan dasar hasil studi tersebut di atas, maka dapat dikatakan bahwa persamaan empiris π = π. π. π. π». π (π€ππ‘π‘) ……………… (4) dimana P dalam watt, ρ = massa jenis air (kg/m ), 3 3 yang dikembangkan oleh Singal, dkk [17] cukup relevan untuk digunakan sebagai pendekatan Q = debit air (m /s), H = tinggi jatuh air efektif dalam menghitung estimasi biaya investasi (m), dan η = effisensi sistem (%) PLTMH [16] . Perhitungan Biaya Investasi dan Analisis Ekonomi Rencana pengembangan PLTMH di areal pembuatan di Indonesia. bangunan Perhitungan sipil dan biaya peralatan mekanikal elektrikal PLTMH yang dibutuhkan dapat dilihat pada Tabel 1. PDAM Kota Bandung ini akan memanfaatkan infrastruktur yang ada sehingga dapat menekan 5 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 Tabel 1. Perhitungan Biaya Investasi PLTMH [17] HASIL DAN PEMBAHASAN No. Komponen Pembangkit Persamaan Empiris 1 Bak penampung dan bangunan penguras = 25.402 P -0,2356 H -0,0589 Salah satu data sekunder yang didapat 2 Tail race adalah data bulanan tekanan pipa transmisi baru 3 Turbin dan governor Generator dan sistem eksitasi Perlengkapan elektrikal dan mekanikal = 28.164 P -0,376 H -0,624 = 63.346 P -0,1913 H -0,2127 4 5 Analisis = 78.661 P -0,1855 H Tekanan Pipa Transmisi dan lama. Selain itu juga terdapat data gambar -0,2083 teknik dan kontur tanah pada jaringan pipa transmisi PDAM Kota Bandung. Dari data = 40.860 P -0,1892 H -0,2118 tekanan pipa tersebut, selanjutnya dihitung kelayakan ekonomi yang digunakan pada tulisan ini menggunakan analisis yang telah umum dipakai yaitu dengan melakukan perhitungan NPV (Net Present Value) dan IRR (Internal Rate of Return). Apabila NPV bernilai positif dan IRR lebih besar dari discount factor maka suatu proyek layak untuk dijalankan [23] . NPV dapat dihitung menggunakan persamaan 5. π΄π‘ πππ = ∑ππ‘=0 (1+π)π‘ ……………… (5) tekanan rata-rata tahunan. Tekanan rata-rata dan elevasi pada masing-masing pipa transmisi ditampilkan dalam bentuk grafik seperti yang terdapat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Jalur pipa transmisi PDAM dari Cikalong menuju Kota Bandung dibangun mengikuti kontur muka bumi dimana ketinggian di sisi inlet Cikalong adalah sekitar 851 mdpl. Elevasi pipa transmisi akan turun sampai titik terendah yang berada di sekitar Dayeuh Kolot (+ 650 mdpl) dan dimana k adalah discount rate yang digunakan, At akan kembali naik hingga sampai Kota Bandung adalah net cash flow pada periode ‘t’, dan n adalah dengan elevasi 751 mdpl (lihat Gambar 1, 3 dan periode flow Gambar 4). Dari Gambar 3 dan 4 dapat terlihat diharapkan. Sedangkan untuk menghitung IRR, bahwa tekanan pipa meningkat seiring penurunan kita dapat menggunakan persamaan 6, dimana r elevasi dan tekanan akan menurun kembali sesuai adalah tingkat bunga yang akan dijadikan PV dari dengan peningkatan elevasi dari daerah Dayeuh yang terakhir dimana cash proses sama dengan PV dari capital outlays πΌπ π = π΄π‘ ∑ππ‘=0 [ ] (1+π)π‘ [23] . Kolot menuju Kota Bandung. = 0 …………… (6) Gambar 3. Grafik Tekanan dan Elevasi pada Pipa Transmisi Baru 6 Analisis Kehilangan Tinggi Tekan Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung untuk Pengembangan Potensi Energi Listrik Gambar 4. Grafik Tekanan dan Elevasi pada Pipa Transmisi Lama Perhitungan Head Losses diketahui besarnya bilangan Reynolds (Re) = Sumber air baku PDAM Kota Bandung 1.304.828. Dari nilai kekasaran pipa (Ρ) = 0,015 berasal dari keluaran Pembangkit Listrik Tenaga dan diagram Moody, maka besarnya koefisien Air (PLTA) Cikalong, Pangalengan, Kabupaten gesek (f) dapat diketahui yaitu 0,014 Bandung yang berada di selatan Kota Bandung. Selanjutnya dilakukan perhitungan head losses Dari daerah Cikalong tersebut, air baku dialirkan (mayor dan minor) yang terjadi pada pipa dengan melalui dua buah pipa transmisi menuju PDAM menggunakan Kota Bandung. Data dan spesifikasi pipa perhitungan head losses ditampilkan dalam transmisi PDAM terdapat pada Tabel 2. bentuk tabel seperti pada Tabel 3. Tabel 2. Spesifikasi Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung [14] No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Uraian Diameter pipa Debit air Panjang pipa Material pipa Elevasi inlet Cikalong Elevasi outlet PDAM Kota Bandung Head gross Jumlah check valve Jumlah tikungan tajam Jumlah tikungan tidak tajam Asesoris lainnya (air valve, wash out, dan manhole/drain) Nilai Satuan 0,85 m 2 x 0,7 m3/s 31.135 m Steel 851 mdpl 751 mdpl 100 3 168 m buah buah 164 buah 98 buah persamaan 1 dan 3. [15] . Hasil Tabel 3. Hasil Perhitungan Head Losses pada Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung No. Uraian Nilai A. B. 1 Losses mayor Losses minor Losses pada saluran masuk pipa Losses pada sambungan tikungan tajam dan tidak tajam Losses pada katup Losses pada aksesoris lainnya Losses pada lubang keluar Total Losses = 39,81 m 0,04 m 21,29 m 0,58 m 13,70 m 0,08 75,50 m m 2 3 4 5 Satuan Tekanan pada Outlet Pipa Dari data seperti yang terdapat pada Tabel Pada kegiatan ini dilakukan pengukuran 2, dapat dihitung besarnya kecepatan air yang tekanan pipa transmisi baru dan lama secara mengalir di dalam pipa (V) = 1,23 m/s. Viskositas langsung yang terdekat dengan areal lokasi -6 2 kinematik air pada suhu 30°C = 0,804.10 m /s PDAM Kota Bandung. Pengukuran dilakukan [15] sebagai validasi data untuk memperoleh potensi . Dengan menggunakan persamaan 2 dapat 7 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 head yang akan dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga air. pipa adalah sekitar 4 m. Dengan mengalikan Pengukuran tekanan pipa transmisi baru dilakukan di Jalan tinggi muka air bak penampungan dengan outlet Supratman, sedangkan massa jenis air dan gravitasi, maka tekanan air pada outlet pipa dapat diketahui yaitu sekitar 0,4 lama bar [15]. Bila dilihat dari perhitungan nilai tekanan dilakukan di Jalan Surapati. Dari tekanan pipa pada pipa outlet PDAM (pout) seperti yang yang diketahui tersebut selanjutnya dilakukan terdapat pada Tabel 4, maka nilainya hampir sama perhitungan head losses dari titik acuan sampai dengan pembacaan real level air pada bak PDAM Kota Bandung yang berada di Jalan Badak penampungan yaitu sekitar 0,4 bar. pengukuran tekanan pipa transmisi Singa dengan elevasi 751 mdpl, sehingga dapat Namun demikian terdapat perbedaan pada diketahui tekanan pada outlet pipa transmisi. Data hasil perhitungan head losses pipa. Tabel 3 panjang pipa, jumlah tikungan, dan elevasi menunjukkan head losses total sebesar 75,50 m. didapat dari gambar layout jalur pipa transmisi [14] . Dengan beda head statis antara sisi inlet dan outlet Hasil pengukuran tekanan pada titik acuan, pipa 100 m (Tabel 2), maka seharusnya head pada perhitungan head losses dari titik acuan sampai outlet pipa transmisi adalah 100 m – 75,75 m = outlet, dan tekanan output pipa PDAM Kota 24,50 m. Nilai ini berbeda dengan ketinggian real Bandung ditampilkan pada Tabel 4. permukaan air pada bak penampungan yang hanya sekitar 4 m dari outlet pipa. Hal ini dapat Tabel 4. Tekanan pada Titik Acuan dan Hasil Perhitungan pada outlet Pipa Uraian Lokasi titik pengukuran (titik acuan) Elavasi (mdpl) Tekanan (bar) Tinggi tekan (m) Panjang pipa dari titik acuan ke outlet (m) Beda elavasi titik acuan dengan outlet (Δ H) (m) Head losses mayor dari titik acuan ke outlet (hf ) (m) Head losses minor dari titik acuan ke outlet (hf ) (m) Beda tekanan titik acuan dengan outlet (Δ p) (bar) Tekanan pada outlet pipa transmisi (p out) (bar) terjadi karena beberapa faktor, diantaranya adalah Pipa Transmisi Pipa Pipa Lama Baru adanya korosi (karat) pada jaringan pipa akibat Jl. Surapati 738 1,8 18 Jl. Supratman 697 6,5 65 menyebabkan kekasaran permukaan meningkat 614,5 3.280 13 54 0,79 4,19 0,32 3,06 Adanya perbedaan hasil perhitungan head 1,41 6,13 losses secara teroritis seperti yang terdapat pada 0,39 0,38 Tabel 3 dengan pengukuran real kondisi muka air faktor usia pemakaian. Karat pada pipa sehingga faktor koefisien gesek (f) pipa menjadi lebih besar. Ini yang menyebabkan head losses yang real terjadi lebih tinggi dari pada head losses yang dihitung secara teoritis, dimana pada perhitungan secara teoritis, kondisi pipa dianggap dalam kondisi baru/ideal dan belum berkarat. pada bak penampungan di area PDAM Kota Kondisi saat ini, outlet pipa transmisi Bandung sejalan dengan apa yang diutarakan oleh keluar pada sebuah bak penampungan yang Gloss dan Herwig [12] dan Meniconi, dkk [7]. Pada berada di areal PDAM Kota Bandung dengan kondisi real pipa yang panjang dan sangat outlet pipa berada pada sisi bawah bak. Beda komplek, pengaruh kekasaran dinding pipa sering 8 Analisis Kehilangan Tinggi Tekan Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung untuk Pengembangan Potensi Energi Listrik terabaikan dalam perhitungan. Herwig[12] mengungkapkan Gloss dan Turbin Propeller atau Turbin Kaplan. Kedua jenis elemen turbin tersebut cocok digunakan untuk head kekasaran pipa ketika dindingnya tidak lagi antara 3-20 m bahkan bisa mencapai head 60 m mulus, diidentifikasi sebagai mekanisme fisik [24] yang menyebabkan meningkatnya head loss, PLTMH ini bisa juga menggunakan turbin meskipun dalam aliran laminar. Pola aliran yang Propeller tipe submersible, dimana turbin jenis ini terjadi di dalam pipa transmisi PDAM Kota merupakan rangkaian turbin dan generator yang Bandung adalah aliran yang sangat turbulen dirakit dalam satu poros dan tercelup di dalam dengan bilangan Reynolds (Re) lebih dari 1,3 juta. aliran air [25]. bahwa . Selain itu pada rencana pengembangan Ini jauh lebih tinggi dari ambang batas aliran laminar dengan Re = 2000 [15]. Oleh karena itu, pada aliran yang sangat turbulen tersebut, kekasaran permukaan pipa menjadi sangat berpengaruh terhadap head losses real yang terjadi. Meniconi, dkk [7] mengutarakan bahwa untuk mengetahui besarnya head loss dalam pipa yang komplek tersebut, perlu suatu pengujian yang melibatkan interaksi banyak variabel. Ini Tabel 5. Potensi Daya Listrik PLTMH PDAM Kota Bandung Uraian Simbol Head kotor Head bersih Debit terukur Debit desain Potensi daya hidrolik Efisiensi turbin Efisiensi transmisi mekanik Efisiensi generator Efisiensi total Daya listrik terbangkitkan di rumah pembangkit Hg Hnet Qm Qd Ph ηT Nilai Satuan 100 4 2 x 0,7 2 x 0,7 54,936 85 m m m3/s m3/s kW % ηM 95 % ηG ηtotal 93 75 % % P 41,20 kW yang menyebabkan terjadinya perbedaan head losses hasil perhitungan dengan head losses yang sebenarnya terjadi pada instalasi jaringan pipa transmisi PDAM Kota Bandung. Perhitungan Potensi Daya Listrik Terbangkitkan Berdasarkan perhitungan seperti yang Biaya Investasi Perhitungan besarnya biaya investasi pembangunan PLTMH yang meliputi biaya engineering, procurement, and construction (EPC) mengacu pada persamaan empiris yang dikembangkan oleh Singal, dkk [17] seperti yang terdapat pada Tabel 4 dan kondisi real tinggi muka terdapat pada Tabel 1. Biaya pengembangan atau air pada bak penampungan di areal PDAM Kota development cost ditentukan sebesar 10% dari Bandung, maka untuk perhitungan potensi energi biaya EPC listrik yang dapat dibangkitkan digunakan head biaya studi potensi, pra studi kelayakan, studi efektif 4 m. Dengan menggunakan persamaan 4, kelayakan, detail desain, dan perijinan. Besarnya selanjutnya daya listrik yang dapat terbangkitkan biaya pengembangan PLTMH PDAM Kota dapat dihitung dan ditampilkan pada Tabel 5. Bandung seperti yang terdapat pada Tabel 6. [26] . Biaya pengembangan meliputi Dengan head efektif 4 meter maka turbin air yang dapat digunakan pada PLTMH PDAM Kota Bandung ini adalah turbin aksial seperti 9 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 Tabel 6. Perhitungan Biaya Investasi Pengembangan PLTMH No Komponen Biaya (Rp) Tabel 7. Hasil Analisis Keekonomian Pengembangan PLTMH Item Nilai terlebih dahulu beberapa parameter dasar seperti Kapasitas kotor Kapasitas bersih CF Produksi energi listrik Harga beli listrik industri oleh PDAM Total cost project Umur pakai alat Depresiasi Biaya operasional dan maintenance (tiap tahun meningkat sesuai nilai eskalasi) Pajak air Income tax Discount factor Pembiayaan perusahaan Revenue (pendapatan) NPV IRR Benefit–cost ratio (BCR) biaya operasional dan maintenance (O&M), umur Payback periode A. 1 2 3 4 5 Biaya Engineering, Procerement, and Construction (EPC) Bak penenang dan bangunan 81.973.193 penguras Tail race 24.634.267 Turbin dengan governor Generator dengan sistem eksitasi Perlengkapan elektrikal dan mekanikal Sub Total A B. 1. 2. Development cost (10% x EPC) Biaya overhead dan teknis (10% x EPC) Total Project Cost 194.745.392 248.612.549 126.583.610 676.549.010 67.654.901 67.654.901 811.858.813 Analisis Kelayakan Proyek Sebelum menghitung analisis kelayakan proyek, maka perlu diketahui dan ditentukan Satuan 41,20 37,08 80 246.880 kW kW % kWh/tahun 1.112 Rp/kWh 811.858.813 20 40.592.941 Rp tahun Rp/tahun 33.827.451 Rp/tahun nihil 0 14 Rp % % 100 % 274.525.880 Rp/tahun 607.790.685 28,53 Rp % 4,31 5 tahun (dari awal proyek) pakai alat, probabilitas jalannya pembangkit (CF), dan harga beli listrik industri. Untuk pembangkit Tabel listrik tenaga air skala mini dan mikrohidro, biaya perhitungan O&M adalah berkisar antara 2-5% dari biaya EPC PLTMH [26] . Pada analisis kelayakan ekonomi ini besarnya perhitungan NPV dan IRR dapat dilihat pada biaya operasional dan maintenance tahunan Lampiran. Pada perhitungan analisis kelayakan ditentukan sebesar 5% dari EPC. ekonomi ini, pendapatan atau revenue adalah nilai 7 menunjukkan keekonomian PDAM Kota hasil analisis pengembangan Bandung. Rincian Listrik yang dihasilkan oleh PLTMH ini penghematan yang akan diperoleh oleh PDAM dapat digunakan untuk mensubstitusi kebutuhan Kota Bandung apabila listrik yang dihasilkan oleh energi listrik di internal lingkungan areal PDAM PLTMH Kota Bandung seperti untuk pompa air, lampu kebutuhan listrik beberapa peralatan selama ini penerangan, atau untuk pemakaian lainnya. Tarif menggunakan listrik dari PLN. Dengan total cost listrik PDAM Kota Bandung termasuk pada project Rp811.858.813,-, melalui pendanaan dari golongan tarif industri menengah pada tegangan perusahaan 100%, dan umur pakai alat 20 tahun, menengah dengan daya di atas 200 kVA (I-3/TM) maka di peroleh IRR 28,53%. Dengan nilai NPV dengan harga beli listrik dari PLN adalah yang bernilai positif dan nilai IRR lebih besar dari Rp1.112,-/kWh 10 [27] . digunakan untuk menggantikan suku bunga pasaran saat ini yaitu 14%, dapat Analisis Kehilangan Tinggi Tekan Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung untuk Pengembangan Potensi Energi Listrik dikatakan bahwa proyek PLTMH PDAM Kota Nomor Bandung secara ekonomi layak dilaksanakan. ‘Pembelian 19 tahun 2015 Tenaga tentang Listrik dari Pembangkit Listrik Tenaga Air oleh PT KESIMPULAN PLN' [Online]. http://jdih.esdm.go.id/ Analisis kehilangan tinggi tekan pada pipa transmisi PDAM Kota Bandung peraturan/(Permen%20ESDM%2019%2 untuk pengembangan potensi energi listrik beserta 0Th%202015).pdf [2] Kementerian Energi dan Sumber Daya analisis tekno ekonominya telah dibahas pada Mineral, 2014. Peraturan Menteri Energi makalah ini. Dari hasil perhitungan head losses dan Sumber Daya Mineral Nomor 22 pada lokasi titik acuan terdekat dengan lokasi Tahun 2014 Tentang Harga Pembelian PDAM Kota Bandung dan kondisi muka air bak Tenaga Listrik oleh PT PLN (Persero) penampungan pipa, diketahui bahwa potensi head dari Pembangkit Tenaga Listrik yang pada instalasi pipa transmisi PDAM Kota Menggunakan Energi Terbarukan Skala Bandung adalah 4 m. Hasil perhitungan potensi Kecil dan Menengah atau Kelebihan daya listrik yang dapat terbangkitkan pada Tenaga Listrik [Online]. http://prokum. instalasi pipa transmisi PDAM Kota Bandung esdm.go.id/permen/2014/Permen%20ES adalah 41,20 kW. Sementara itu, berdasarkan DM%2022%202014.pdf hasil analisis kelayakan ekonomi pengembangan [3] PLTMH PDAM Kota Bandung dengan investasi Edaran yang dibiayai oleh perusahaan, didapat NPV PLN Nomor 'Harga Listrik PLTA'. Hasil wawancara besar dari suku bunga pasar membuat proyek ini dengan PLN Wilayah Distribusi Banten layak untuk dilaksanakan. Jawa Barat. [4] UCAPAN TERIMA KASIH Kusdiana, 2008. Buku Pedoman Teknis Standardisasi Peralatan dan Komponen Terima kasih penulis sampaikan kepada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Bapak Indra Adhiwidjaja yang telah memfasilitasi (PLTMH). Jakarta: IMIDAP - Direktorat kegiatan survei potensi PLTMH ini. Terima kasih Jenderal juga kepada pimpinan dan karyawan PDAM Kota ini. Direksi 0497/REN.01.01/DITREN/2016 tentang bernilai positif. Begitupun nilai IRR yang lebih Bandung yang telah membantu selama kegiatan Perusahaan Listrik Negara, 2016. Surat Listrik dan Pemanfaatan, Kemeterian ESDM [5] Aida Nurfadilah and Terunajaya, 2013. "Analisa Perhitungan Debit dan Kehilangan Tinggi Tekanan (Head Loss) DAFTAR PUSTAKA [1] Kementerian Energi dan Sumber Daya pada Sistem Jaringan Pipa Daerah Layanan PDAM Tirtanadi Cabang Mineral, 2015. Peraturan Menteri ESDM 11 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 [6] Sunggal," Jurnal Teknik Sipil USU, vol. Bundle, Tube Bundle 0,25 Inchi, dan 2, no. 2. Tube Ahmad Jamaludin Fitroh, 2011. [Online]. http://repository.unej.ac.id/bitstream/han 40 Wibowo%20-%20091910101065.pdf? cm pada Terowongan Angin sequence=1 [12] D. Gloss and H. Herwig, 2010. "Wall S. Meniconi, B. Brunone, and M. Roughness Effects in Laminar Flows: an Ferrante, 2012. "Water-hammer Pressure Often Ignored Though Significant Issue," Waves Exp Fluids, vol. 49, pp. 461–470. Interaction at Cross-section Changes in Series in Viscoelastic Pipes," [13] Bong Hyun Kwon et al., 2014. Jornal of Fluids and Structures, vol. 33, "Experimental Study on The Reduction pp. 44-58. of Skin Frictional Drag in Pipe Flow by I.W.M. Pothof and F.H.L.R. Clemens, Using Convex Air Bubbles," Exp Fluids, 2011. "Experimental Study of Air–water vol. 55, p. 1722. Flow in Downward Sloping Pipes," International Journal of Multiphase Flow, vol. 37, pp. 278-292. [9] Inchi. dle/123456789/9184/Priyo%20Ari%20 vol. 9, no. 1, pp. 53-60. [8] 0,5 "Analisis Losses Pipa Lurus Berdiameter LAPAN," Jurnal Teknologi Dirgantara, [7] Bundle [14] PDAM Kota Bandung, 2015. Tekanan pada Pipa Transmisi. [15] Victor L. Streeter and E. Benyamin Juhari Malau and Tekad Sitepu, 2012. Wylie, 1986. Mekanika Fluida. Jilid 1, "Analisa Pressure Drop pada Sistem Delapan ed. Jakarta, Jakarta, Indonesia: Perpipaan Fuel Oil Boiler pada PT. PLN Erlangga. Pembangkitan Sumatera Bagian Utara Sicanang – Belawan dengan Menggunakan Pipe Flow Expert," Jurnal e-Dinamis, vol. 3, no. 3, pp. 164-171. [16] Fritz Dietzel, 1990. Turbin Pompa dan Kompresor edisi Kedua, Jakarta, Indonesia: Erlangga. [17] S.K Singal, R.P Saini, and C.S [10] Bagus Shellan Affan, 2010. Skripsi: Kaji Raghuvanshi, 2010. "Analysis for cost Eksperimental Rugi Tekan (Head Loss) estimation of low head run-of-river small dan Faktor Gesekan yang Terjadi pada hydropower Pipa Lurus dan Belokan Pipa (Bend). Sustainable Development, vol. 14, pp. [Online]. http://eprints.undip.ac.id/24810 117-126. /1/L2E307010_BAGUS_SHELLAN_A FFAN.pdf schemes," Energy for [18] Ridwan Arief Subekti and Pudji Irasari, 2014. "Techno-economic Comparative [11] Priyo Ari Wibowo, 2013. Analisis Study of Very Low Head Hydro Power: Penurunan Head Losses pada Belokan Case Study in Bintar Village, Nunukan, Pipa 180β° dengan Variasi Non Tube 12 Analisis Kehilangan Tinggi Tekan Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung untuk Pengembangan Potensi Energi Listrik East Kalimantan," Teknologi Indonesia, vol. 37, no. 2, pp. 90-99. [24] 3Helix Power, 2014. Types of Turbines. [Online]. http://www.3helixpower.com/ [19] Rita Kristiyani, 2010. Overview PLTMH – Peluang dan Tantangan. hydropower/types-of-turbines/ [25] Ridwan A. Subekti, Anjar Susatyo, and [20] PT. Semesta Energi Makmur, 2016. Pudji Irasari, 2012. "Design and Analysis dan of the Prototype of Pico Hydro Scale Revitalisasi PLTM Di Lingkungan PTPN Submersible Type Turbine-Generator for VIII, Dokumen Penawaran dan Hasil Flat Flow River Application," Teknologi Wawancara. Indonesia, vol. 35, no. 3, pp. 1-8. Penawaran Pembangunan [21] PT. Wilwatikta Persada Energi, 2016. Penawaran Pembangunan dan [26] Santosa Gitosusastro, 2010. Analisa Ekonomi dan Finansial, Pelatihan Revitalisasi PLTM Di Lingkungan PTPN Analisisa Kelayakan Proyek Pembangkit VIII, Dokumen Penawaran dan Hasil Tenaga Listrik Mini Hydro. Wawancara. [27] Kementerian Energi dan Sumber Daya 2016. Mineral, 2014. Peraturan Menteri ESDM dan No.31 Tahun 2014 Tentang 'Tarif Tenaga Revitalisasi PLTM Di Lingkungan PTPN Listrik yang Disediakan Oleh PLN'. VIII, Dokumen Penawaran dan Hasil [Online]. Wawancara. permen/2014/Permen%20ESDM%2031 [22] PT. Tansaya Penawaran Olah Pakarti, Pembangunan [23] Suliyanto, 2010. Studi Kelayakan Bisnis: http://prokum.esdm.go.id/ %202014.pdf Pendekatan Praktis, 1st ed., Oktaviani HS, Ed. Yogyakarta, Yogyakarta: ANDI. 13 Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 LAMPIRAN Grafik Diagram Moody Tabel Analisis Finansial Pengembangan PLTMH PDAM Kota Bandung Tahun 0-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Total: NPV: IRR: 14 Eskalasi 1,00 1,06 1,11 1,17 1,24 1,31 1,38 1,45 1,53 1,62 1,71 1,80 1,90 2,01 2,12 2,23 2,36 2,48 2,62 2,77 Pendapatan Depresiasi Biaya O & M (1) (2) (3) (811.858.813) 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 274.525.880 5.490.517.607 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 40.592.941 811.858.813 33.827.451 35.687.960 37.650.798 39.721.592 41.906.280 44.211.125 46.642.737 49.208.087 51.914.532 54.769.831 57.782.172 60.960.192 64.313.002 67.850.217 71.581.979 75.518.988 79.672.532 84.054.522 88.677.520 93.554.784 1.179.506.302 Pendapatan Bersih untuk IRR (4)=1-3 Arus Kas Keseluruhan (5) (811.858.813) 240.698.430 238.837.920 236.875.082 234.804.288 232.619.601 230.314.755 227.883.144 225.317.793 222.611.348 219.756.049 216.743.708 213.565.689 210.212.878 206.675.663 202.943.901 199.006.892 194.853.348 190.471.359 185.848.360 180.971.096 3.499.152.492 607.790.685 28,53% (811.858.813) (571.160.383) (332.322.463) (95.447.380) 139.356.908 371.976.509 602.291.264 830.174.408 1.055.492.201 1.278.103.549 1.497.859.598 1.714.603.306 1.928.168.995 2.138.381.873 2.345.057.536 2.548.001.437 2.747.008.329 2.941.861.677 3.132.333.036 3.318.181.396 3.499.152.492
