ABSTRAK -...

1

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO

(PLTMH) DI SUNGAI JUJU DESA MUWUN KABUPATEN MURUNG RAYA

PROVINSI KALIMANTAN TENGAH

Yusvika Amalia1, Pitojo Tri Juwono2, Prima Hadi Wicaksono2 1Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya

2Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

e-mail: [email protected]

ABSTRAK Desa Muwun merupakan desa yang belum terjangkau PLN, sehingga masyarakat masih

menggunakan solar sebagai bahan bakar untuk genset. Sedangkan di desa tersebut, terdapat potensi debit

dan tinggi jatuh yang bisa dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).

PLTMH direncanakan menggunakan bangunan pengatur tinggi muka air (bendung) yang mengarahkan

aliran menuju saluran intake dan dialirkan kembali menuju Sungai Juju. Untuk penentuan debit desain

menggunakan kurva durasi aliran dengan probabilitas 90%. Debit tersebut kemudian digunakan untuk

menentukan desain hidrolika dari saluran penghantar. Selain itu, bendung juga dibutuhkan untuk

meninggikan muka air. Penentuan turbin menggunakan grafik perbandingan tinggi jatuh dan debit.

Sedangkan untuk perhitungan kebutuhan listrik menggunakan proyeksi penduduk metode aritmatik.

Untuk analisis ekonominya, menggunakan parameter BCR (Benefit Cost Ratio), NPV (Net Present

Value), dan IRR (Internal Rate of Return). Hasil perhitungan debit Q90 = 0,636 m3/dt. Bendung

direncanakan dengan lebar 17,5 m dan tinggi 2 m. Dengan tinggi jatuh sebesar 25,41 m, maka PLTMH

Muwun menggunakan Turbin Crossflow. Daya yang dihasilkan dari PLTMH Muwun sebesar 102,15 kW.

Dengan nilai BCR = 1,20; NPV = Rp991.841.425,03; dan IRR = 11,122%, maka PLTMH Muwun

memenuhi syarat kelayakan ekonomi untuk dibangun.

Kata kunci: debit, tinggi jatuh efektif, daya, turbin, PLTMH.

ABSTRACT Muwun is a village that is not reached by PLN, so that people are still using diesel as fuel for

generators. While in the village, there is a high potential for discharge and head that can be utilized as

Micro Hydro Power (MHP). MHP is planned to use the water level control structures (dams) which

directs the flow toward the intake and fed back into the Juju River. For the determination of the design

flow using the flow duration curve with a probability of 90%. The discharge is then used to determine the

design of the hydraulics of the channel conductor. In addition, the dam is also needed to raise the water

level. Determination of the turbine using charts of the comparison of head and discharge. As for the

calculation of the electricity needs using the population projection by arithmetic method. For economic

analysis, using the parameter BCR (Benefit Cost Ratio), NPV (Net Present Value), and IRR (Internal Rate

of Return). The calculation results of design disharge Q90 = 0,636 m3/sec. Weir planned with a width of

17,5 m and a height of 2 m. With a head of 25,41 m high, then the MHP Muwun using Crossflow turbine.

The power generated from the MHP Muwun amounted to 102,15 kW. With the value of BCR = 1,20; NPV

= Rp991.841.425,03; and IRR = 11,122%, then the MHP Muwun qualify economic viability to be built.

Keyword: discharge, effective head, power, turbine, MHP.

I. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kebutuhan energi di Indonesia

semakin meningkat seiring dengan

meningkatnya jumlah penduduk. Energi

yang saat ini diunggulkan dan

diproduksi dalam skala besar berasal

dari fosil atau tidak terbarukan, seperti

minyak bumi, gas alam, dan batu bara

yang ketersediannya sangat terbatas.

Adapun untuk mengatasi

keterbatasan energi fosil, pemerintah

mendorong upaya kebijakan

diversifikasi energi, yaitu dengan

memaksimalkan Energi Baru

Terbarukan (EBT) sebagai alternatif

yang sangat berlimpah keberadaannya

di Indonesia, namun pemanfaatannya

masih sangat terbatas seperti biomassa,

surya, angin, panas bumi, dan air.

mailto:[email protected]

2

Dalam pasal 4 ayat 3 UU No. 20

Tahun 2002 tentang Ketenagalistrikan

juga disebutkan, guna menjamin

ketersediaan energi primer untuk

pembangkit tenaga listrik, diprioritaskan

penggunaan sumber energi setempat

dengan kewajiban mengutamakan

pemanfaatan sumber energi terbarukan.

Demikian juga dalam Peraturan

Pemerintah No. 3 tahun 2005 tentang

Ketenagalistrikan. Dalam pasal 2

Peraturan Pemerintah tersebut

disebutkan:

Ayat 3: Penyediaan tenaga listrik

dilakukan dengan memanfaatkan

seoptimal mungkin sumber energi

yang terdapat di wilayah Negara

Kesatuan Republik Indonesia.

Ayat 4: Guna menjamin ketersediaan

energi primer untuk penyediaan

tenaga listrik untuk kepentingan

umum, diprioritaskan penggunaan

sumber energi setempat dengan

kewajiban mengutamakan

pemanfaatan sumber energi

terbarukan.

Hal ini juga ditegaskan dalam

Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006

mengenai Kebijakan Energi Nasional

(KEN) yang menargetkan peningkatan

penggunaan energi terbarukan sampai

15% di tahun 2025 dan mengurangi

peran minyak bumi sampai 20%, batu

bara sampai 33%, dan peningkatan EBT

lainnya hingga 5% atau lebih.

Sistem PLTMH secara umum

sama persis dengan PLTA pada

umumnya. Namun, yang membedakan

adalah daerah kerja sistem pembangkit

listrik tersebut. PLTMH dapat

memanfaatkan sumber air yang tidak

terlalu besar

PLTMH dipilih sebagai salah

satu energi alternatif dikarenakan

memiliki beberapa keunggulan

dibanding dengan pembangkit listrik

lainnya, antara lain adalah tenaga

penggeraknya yang tidak akan habis

atau berubah menjadi bentuk lain, biaya

operasional dan pemeliharaannya lebih

murah, dan pengoperasiannya dapat

dihentikan setiap saat tanpa melalui

prosedur yang rumit. Sistem PLTMH

pun sangat sederhana dan memiliki

ketangguhan yang baik. Terlebih lagi

PLTMH sering dipakai sebagai proyek

energi yang mengusung pembangunan

berkelanjutan, termasuk di dalamnya

adalah pembangunan sosial ekonomi.

Dalam hal ini, tahapannya

adalah air sungai diarahkan ke dalam

saluran pembawa kemudian dialirkan

melalui pipa pesat menuju turbin.

Selepas dari turbin, air dikembalikan

lagi ke aliran semula, sehingga hal ini

tidak banyak mempengaruhi ekologi

sekitarnya. Air akan dialirkan ke dalam

turbin melalui sudu-sudu runner yang

akan memutarkan poros turbin. Putaran

inilah yang akan memutar dan

menggerakkan generator untuk

menghasilkan listrik.

Keuntungan dari pengembangan

PLTMH bagi masyarakat pedesaan dan

desa terpencil adalah:

1. Mengurangi ketergantungan pada

penggunaan bahan bakar fosil,

2. Mendorong kegiatan perekonomian

pedesaan serta meningkatkan

kecerdasan penduduk pedesaan yang

pada akhirnya akan meningkatkan

kesejahteraan penduduk, dan

3. Menyadarkan masyarakat akan

pentingnya menjaga lingkungan

sekitar, terutama air.

Identifikasi Masalah Desa Muwun merupakan desa

yang belum terjangkau PLN, sehingga

masyarakat masih menggunakan

minyak tanah sebagai penerangan.

Sedangkan di desa tersebut, terdapat

potensi debit dan tinggi jatuh yang bisa

dimanfaatkan sebagai PLTMH

Rumusan Masalah Dengan adanya identifikasi

tersebut, maka perumusan masalahnya

adalah:

1. Berapa besar debit andalan yang

digunakan?

3

2. Berapa dimensi bendung dan

bangunan hantar yang dibutuhkan?

3. Berapa tinggi jatuh efektif yang

digunakan?

4. Jenis turbin apa yang digunakan?

5. Berapa besar daya yang dihasilkan

6. Bagaimana kelayakan ekonominya?

Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari studi ini adalah

untuk memanfaatkan potensi air yang

ada di Sungai Juju Desa Muwun

Kecamatan Tanah Siang Kabupaten

Murung Raya, agar dapat menghasilkan

energi listrik guna pemenuhan energi

listrik masyarakat Desa Muwun. Selain

itu, juga sebagai sumber energi

alternatif lain yang dapat menggantikan

energi saat ini yang menggunakan

sumber daya alam yang tidak dapat

diperbaharui. Sedangkan manfaat dari

studi ini adalah untuk memberikan

masukan sebagai bahan pertimbangan

untuk dibangunnya PLTMH di Sungai

Juju Desa Muwun.

II. METODOLOGI PERENCANAAN

A. Analisis Hidrologi

1. Debit Banjir Rencana

Penentuan debit banjir rencana

bertujuan untuk mengetahui tinggi

bendung dan dinding penahannya, agar

aliran air banjir tidak masuk ke saluran

intake. Dalam studi ini akan digunakan

metode hidrograf satuan sintetik

Nakayasu, dengan persamaan sebagai

berikut: (Montarcih, 2009:86)

Qp =

Qp = Qmaks, merupakan debit puncak

banjir (m3/dt)

A = luas DAS (sampai ke outlet)

(km2)

Ro = hujan satuan (mm)

Tp = tenggang waktu dari permulaan

hujan sampai puncak banjir

(jam)

T0,3 = waktu yang diperlukan oleh

penurunan debit, dari debit

puncak sampai menjadi 30%

dari debit puncak (jam)

2. Debit Andalan

Debit perkiraan dan probabilitas

digambarkan dalam flow duration curve

yang menggambarkan probabilitas atau

persentase ketersediaan air pada sumbu

ordinat dan besar debit andalan pada

suatu sumbu aksis. Untuk mengetahui

besarnya aliran yang mengalir pada

sungai dalam satu tahun, maka kurva

durasi aliran (FDC) dibuat dengan

mengurutkan data debit rerata 10 harian

dari terbesar hingga terkecil dan setiap

data debit diberikan probabilitas yang

dihitung menggunakan persamaan

Weibull. (Anonim, 2009a:21)

=

Pw = x 100%

= debit rerata dalam 1

periode (m3/detik)

Pw = nilai probabilitas

m = data ke-

n = jumlah data

B. Analisis Hidrolika

1. Bendung. Bendung digunakan untuk

menaikkan dan mengontrol tinggi

muka air sehingga muka air cukup

untuk dialihkan ke dalam intake.

(Anonim, 2009a:21)

2. Bangunan pengambilan (intake).

Konstruksi intake bertujuan untuk

mengambil air dari sungai untuk

dialirkan ke saluran. (Anonim,

2009b:9)

Gambar 1 Bendung dan intake.

Sumber: Jorde (2009:45)

3. Bak pengendap (settling basin). Bak

pengendap bertujuan untuk

4

mengurangi kecepatan aliran dan

mengendapkan sedimen.

Gambar 2 Dimensi bak pengendap.

Sumber: Anonim (2009d:5-14)

4. Saluran pembawa air (headrace).

Saluran pembawa bertujuan untuk

mengalirkan air dari intake/settling

basin ke bak penenang (forebay) dan

untuk mempertahankan kestabilan

debit. (Anonim, 2009b:12)

5. Bak penenang (forebay). Tujuan

bangunan bak penenang (forebay)

adalah sebagai tempat penenangan

air dan pengendapan akhir,

penyaringan terakhir setelah settling

basin, untuk menyaring benda-benda

yang masih terbawa dalam saluran

air. Forebay merupakan tempat

permulaan pipa pesat (penstock pipe)

yang mengendalikan aliran

minimum, sebagai antisipasi aliran

yang cepat pada turbin, tanpa

menurunkan elevasi muka air yang

berlebihan dan menyebabkan arus

balik pada saluran. (Anonim,

2009b:15)

Kapasitas bak penenang dihitung

menggunakan persamaan berikut:

Vsc = Asc x dsc

Vsc = B x L x dsc

dengan:

Vsc = volume bak penenang (m3),

Jika forebay hanya berfungsi

untuk mengontrol debit, maka

kapasitasnya harus didesain

antara 10 – 20 kali dari debit

desain, Vsc = 10 ¬ 20 x Qd;

Jika forebay berfungsi untuk

mengontrol debit dan

sedimen, maka kapasitasnya

harus didesain antara 30 – 60

kali dari debit desain, Vsc =

30 - 60 x Qd

Asc = luas bak penenang (m2)

B = lebar bak penenang (m)

L = panjang bak penenang (m)

dsc = selisih antara tinggi muka air

normal pada debit desain

(NWL) dengan tinggi muka air

kritis pada bak penenang (hc)

Gambar 3 Dimensi bak penenang.


6. Pipa pesat (penstock). Pipa pesat

adalah sebagai saluran tertutup aliran

air yang menuju turbin yang

ditempatkan di rumah pembangkit.

Diameter pipa pesat dapat dihitung

menggunakan persamaan berikut:

d = 2,69 x

dengan:

d = diameter pipa pesat (mm)

n = nilai kekasaran Manning (untuk

welded steel n = 0,012; PVC =

0,009)

Q = debit pembangkit (m3/dt)

L = panjang pipa pesat (m)

H = tinggi jatuh total/kotor (m)

Sedangkan untuk menentukan

tebal pipa pesat digunakan

persamaan Cylinder formulae):

t =

P = ρ x g x h

5

dengan:

t = tebal pipa pesat (m)

P = gaya (ton/m2)

r = jari-jari pipa pesat (m)

q = tegangan material pipa pesat

yang digunakan (ton/m2)

ρ = massa jenis air (ton/m3)

g = percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)

H = tinggi jatuh total/kotor (m)

7. Saluran pembuang (tailrace).

Digunakan untuk mengalirkan debit

setelah melalui turbin menuju sungai,

umumnya saluran ini direncanakan

dengan tipe saluran terbuka.

Gambar 4 Dimensi saluran pembuang

(Tailrace) untuk Turbin Crossflow


8. Kehilangan tinggi tekan aliran.

Menurunnya besaran energi akibat

gesekan maupun kontraksi yang

terjadi selama proses pengaliran

berpengaruh terhadap besarnya tinggi

jatuh PLTMH.

9. Tinggi jatuh efektif. Tinggi jatuh

efektif merupakan selisih antara

elevasi muka air pada bangunan

pengambilan dengan tail water level

dikurangi dengan kehilangan tinggi

tekan. (Ramos, 2000:57)

C. Analisis Elektrikal Mekanikal

1. Turbin. Turbin air berperan untuk

mengubah energi air (energi

potensial, tekanan, dan energi

kinetik) menjadi energi mekanik

dalam bentuk putaran poros. Dalam

studi ini penentuan tipe turbin

didasarkan pada debit desain dan

tinggi jatuh. Penentuan tipe turbin

berdasarkan tinggi jatuh dapat dilihat

pada tabel berikut ini:

Tabel 1 Klasifikasi Tinggi Jatuh

Jenis Turbin Variasi Head (m)

Kaplan dan Propeller 2 < H < 20

Francis 10 < H < 350

Pelton 50 < H < 1000

Crossflow 6 < H < 100

Turgo 50 < H < 250

Sumber: Anonim, 2009c:12

Perbandingan karakteristik turbin

dapat dilihat pada grafik di bawah

ini:

Gambar 5 Grafik hubungan head dan

flow.

Sumber: Anonim, 2009c:11

2. Generator. Generator merupakan

suatu alat yang dapat mengubah

energi gerak menjadi energi listrik.

Tabel 2 Efisiensi Generator

Rated Power Best Efficiency

(kW)

10 0,910

50 0,940

100 0,950

250 0,955

500 0,960

1000 0,970

Sumber: Anonim, 2009d:187

3. Perhitungan daya dan energi.

Keuntungan PLTMH ditentukan dari

besar daya dan jumlah energi yang

dibangkitkan per tahun, dapat

dihitung dengan persamaan: (Arismunandar, 1988:19) Daya Teoritis = 9,81 x Q x Heff

Daya Turbin = 9,81 x ηt x Q x Heff

6

Daya Generator = 9,81 x ηg x ηt x Q x Heff

dengan:

P = daya yang dihasilkan (kW)

ηt = efisiensi turbin

ηg = efisiensi generator

ρ = massa jenis air

Q = debit pembangkit (m3/dt)

Heff = tinggi jatuh efektif (m)

4. Produksi energi tahunan. Yaitu

banyaknya energi yang dihasilkan

dalam kurun waktu satu tahun.

E = P x 24 x n

dengan:

E = energi yang dihasilkan (kWH)

P = daya yang dihasilkan (kW)

n = jumlah hari

5. Proyeksi penduduk. Perhitungan

proyeksi penduduk dilakukan untuk

mengetahui kebutuhan listrik

penduduk hingga 20 tahun

mendatang.

D. Analisis Ekonomi

1. Cost (komponen biaya). Terdiri dari

biaya modal dan biaya tahunan.

Biaya modal merupakan jumlah

semua biaya yang dibutuhkan dari

pra studi sampai proyek selesai

dibangun, yang dibagi menjadi

biaya langsung dan biaya tak

langsung. Sedangkan biaya tahunan

meliputi biaya yang masih

diperlukan sepanjang umur proyek.

2. Benefit (komponen manfaat).

Manfaat PLTMH didasarkan pada

tenaga listrik yang dihasilkan tiap

tahun dan tarif dasar listrik yang

berlaku.

3. BCR (Benefit Cost Ratio). BCR

adalah perbandingan antara nilai

sekarang (present value) dari

manfaat (benefit) dengan nilai

sekarang (present value) dari biaya

(cost). Secara umum rumus untuk

perhitungan BCR ini adalah:

biaya dari PV

manfaat dari PVBCR

dengan:

PV = Present Value (nilai uang

yang dimiliki pada masa

yang akan datang dengan

nilai uang saat ini)

BCR = Benefit Cost Ratio

Sebagai ukuran dari penilaian

suatu kelayakan proyek dengan

metode BCR ini adalah jika BCR >

1, maka proyek dikatakan layak

dikerjakan dan sebaliknya jika nilai

BCR < 1 proyek tersebut secara

ekonomi tidak layak untuk dibangun.

4. NPV (Net Present Value).

Komponen cost dan benefit dihitung

PV-nya berdasarkan discount

rate/Interest rate yang telah

ditentukan. Harga Net Present Value

diperoleh dari pengurangan Present

Value komponen benefit dengan

Present Value komponen cost.

NPV = PV komponen benefit – PV

komponen cost

dengan:

PV = Present Value

NPV = Net Present Value

Suatu proyek dikatakan

ekonomis dan layak dibangun

apabila NPV bernilai + (positif) atau

NPV > 0.

5. IRR (Internal Rate of Return).

Internal Rate of Return merupakan

nilai suku bunga yang diperoleh jika

BCR bernilai sama dengan, atau

nilai suku bunga jika NPV bernilai

sama dengan 0. IRR dihitung atas

dasar penerimaan bersih dan total

nilai untuk keperluan investasi. Nilai

IRR sangat penting diketahui untuk

melihat sejauh mana kemampuan

proyek ini dapat dibiayai dengan

melihat nilai suku bunga pinjaman

yang berlaku perhitungan nilai IRR

ini dapat diperoleh dengan rumus

sebagai berikut:

)'''('NPV'-NPV'

NPV'' IIIIRR (2-96)

di mana:

I’ = suku bunga memberikan

nilai NPV positif

I’’ = suku bunga memberikan

nilai NPV negatif

7

NPV = selisih antara present

value dari manfaat dan

present value dari biaya

NPV’ = NPV positif

NPV’’ = NPV negatif

6. Payback periode. Merupakan jangka

waktu periode yang diperlukan

untuk membayar kembali semua

biaya-biaya yang telah dikeluarkan

dalam investasi suatu proyek.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembangunan PLTMH Muwun

bertujuan untuk memenuhi kebutuhan

listrik masyarakat desa yang berjumlah

490 jiwa dan terbagi dalam 88 KK.

Untuk mendukung perencanaan

PLTMH Muwun, maka dilakukan

perhitungan sebagai berikut:

A. Analisis Hidrologi

1. Debit Banjir Rancangan

Hasil rekapitulasi debit banjir

rancangan menggunakan metode

hidrograf sintetis Nakayasu bisa dilihat

pada tabel berikut ini:

Tabel 3 Debit Banjir Rancangan Kala Ulang Q Banjir Rancangan

(Tahun) (m3/dt)

Q2th 56,78

Q5th 76,90

Q10th 90,16

Q25th 106,88

Q50th 119,32

Q100th 131,77

Sumber: Hasil Perhitungan

Untuk perencanaan bendung

PLTMH Muwun menggunakan debit

banjir Q50th = 119,32 m3/dt.

2. Debit Andalan

Debit andalan adalah debit yang

masih dimungkinkan untuk keamanan

operasional suatu bangunan air, dalam

hal ini adalah PLTMH. Hasil

rekapitulasi disajikan dalam tabel dan

grafik berikut ini:

Tabel 4 Debit Andalan

Probabilitas

(%)

Debit Sungai

(m3/dt)

26 5,598

51 3,155

75 1,361

80 1,125

90 0,636

97 0,345


Gambar 6 Kurva durasi aliran.


B. Analisis Hidrolika

1. Bendung

Bendung direncanakan dengan

tinggi 2 m dan lebar sungai rencana 20

m, dengan lebar pintu pembilas 1,5 m,

menggunakan 1 pilar sebesar 1 m.

Tabel 5 Spesifikasi Bendung Komponen Spesifikasi

BANGUNAN SIPIL

BENDUNG

Konstruksi Bendung Tetap

Pelimpah Mercu Bulat

Peredam Energi Tipe Bak Tenggelam

Bahan Bangunan Pasangan Beton


Untuk pemilihan lokasi

bendung, dipertimbangkan kondisi

topografinya. Lokasi dipilih yg

memungkinkan agar ketinggian

bendung tidak terlalu tinggi dan

penempatan lokasi intake yang tepat

serta dengan angkutan sedimen yang

rendah. Berikut adalah skema PLTMH

(tampak atas):

Gambar 7 Tampak atas skema PLTMH.


Gambar 8 Desain bendung.


Gambar 9 Desain peredam energi.


2. Bangunan Pengambilan (Intake)

Bangunan pengambilan terletak

pada sisi kiri Sungai Juju. Direncanakan

dengan konstruksi bangunan dari

pasangan beton dilengkapi dengan satu

buah pintu baja tipe sluice gate.

Tabel 6 Spesifikasi Intake Komponen Spesifikasi

BANGUNAN SIPIL

INTAKE

Konstruksi Pasangan Beton

Dimensi

Lebar 1,5 m

Tinggi ambang 0,5 m

Slope 0,001


Gambar 10 Desain pintu intake.


3. Bak Pengendap (Settling Basin)

Bak pengendap berfungsi untuk

mengendapkan sedimen yang ikut

masuk bersama aliran air. Bagian ini

juga dilengkapi dengan pelimpah untuk

membuang kelebihan air.

Tabel 7 Spesifikasi Bak Pengendap Komponen Spesifikasi

BANGUNAN SIPIL

BAK PENGENDAP

Konstruksi Pasangan Batu

Dimensi

Lebar 2,5 m

Panjang 5 m


Gambar 11 Desain Bak Pengendap


8

9

4. Saluran Pembawa (Headrace)

Saluran pembawa air untuk

pembangkit listrik skala kecil

kebanyakan memakai saluran terbuka.

Dalam studi ini dipilih penampang

persegi dengan menggunakan pasangan

batu.

Tabel 8 Spesifikasi Saluran Pembawa Komponen Spesifikasi

BANGUNAN SIPIL

SALURAN PEMBAWA


Dimensi

Lebar 1,5 m

Panjang 16,78 m

Slope 0,001


Gambar 12 Desain Saluran Pembawa

Air


5. Bak Penenang (Forebay)

Bak penenang berfungsi untuk

mengontrol sedimen agar tidak masuk

ke pipa penstock dan untuk mengontrol

debit agar stabil.

Tabel 9 Spesifikasi Bak Penenang Komponen Spesifikasi

BANGUNAN SIPIL

BAK PENENANG


Dimensi

Lebar 5 m

Panjang 10 m

Qdesain 0,636 m3/dt


Gambar 13 Desain bak penenang.


6. Desain Pipa Pesat

Pipa pesat (penstock pipe)

adalah pipa yang direncanakan untuk

dapat menahan tekanan tinggi dan

berfungsi untuk mengalikan air dari bak

penenang menuju turbin.

Tabel 10 Spesifikasi Pipa Pesat

Komponen Spesifikasi

BANGUNAN SIPIL

PIPA PESAT

Konstruksi PVC

Dimensi

Diameter 0,5 m

Panjang 64,77 m

Tebal 0,1 m


Gambar 14 Desain penstock


7. Saluran Pembuang (Tailrace)

Saluran pembuang direncanakan

berbentuk persegi dan menggunakan

pasangan batu. Sebelum merencanakan

saluran pembuang, terlebih dahulu harus

menghitung tinggi muka air banjir Q100.

Dari Tabel 3 didapatkan Q100 = 131,77

m3/detik.

Tabel 11 Spesifikasi Saluran Pembuang


BANGUNAN SIPIL

SALURAN PEMBUANG


Dimensi

Lebar 1,2 m

Panjang 6 m

Slope 0,4 m


Gambar 15 Desain saluran pembuang.


8. Head Loss

Kehilangan tinggi tekan

dipengaruhi oleh besarnya kecepatan

aliran. Sehingga, besarnya head loss

tiap bulan berbeda, dikarenakan jumlah

debit yang masuk tidak sama.

Pada perencanaan PLTMH

Muwun penyebab head loss antara lain

10

intake, pintu, belokan settling basin,

pelebaran settling basin, penyempitan

menuju headrace, belokan headrace,

pelebaran forebay, trashrack, kontraksi,

belokan penstock 1 & 2, serta gesekan

pada penstock.

Berikut adalah rekap total

kehilangan tinggi tekan tiap bulan:

Tabel 12 Rekap Head Loss

Bulan

Head

Loss

(m)

Jan 1.697

Feb 1.697

Mar 1.697

Apr 1.697

May 0.756

Jun 0.934

Jul 1.589

Aug 0.756

Sep 0.580

Oct 1.697

Nov 0.580

Dec 1.697


9. Tinggi Jatuh Efektif

Tinggi jatuh efektif merupakan

selisih antara elevasi muka air pada

bangunan pengambilan atau waduk

(Elevasi Muka Air Waduk) dan tail

water level dikurangi total kehilangan

tinggi tekan aliran.

Tabel 13 Tinggi Jatuh Efektif Per Bulan

Bulan Heff

(m)

Jan 25,02

Feb 24,98

Mar 24,99

Apr 25,06

May 25,91

Jun 25,74

Jul 25,08

Aug 25,91

Sep 26,09

Oct 24,98

Nov 26,09

Dec 25,03


C. Analisis Elektrikal Mekanikal

1. Turbin

Dengan tinggi jatuh rata-rata

sebesar 25,41 m dan debit 0,636

m3/detik, dari Gambar 5 maka dipilih

turbin Crossflow.

Tabel 14 Spesifikasi Turbin


ELEKTRIKAL MEKANIKAL

TURBIN

Tipe Crossflow

Head 25,41 m

Debit Andalan 0,636 m3/detik

Daya 102,15 kW

Efisiensi 80%


2. Generator

Dengan daya yang dihasilkan

PLTMH berkisar 100 kW, maka dari

Tabel 2 didapat efisiensi generator

sebesar 95%.

3. Produksi Energi Tahunan

Rekap dari daya dan energi yang

dihasilkan tiap bulan bisa dilihat pada

Tabel 15.

Tabel 15 Nilai Daya dan Energi

Bulan Daya Energi

(kW) (kWH)

Jan 1.697 88.268,23

Feb 1.697 79.610,49

Mar 1.697 88.173,91

Apr 1.697 85.546,98

May 0.756 60.999,85

Jun 0.934 65.184,27

Jul 1.589 85.604,95

Aug 0.756 60.999,85

Sep 0.58 52.077,15

Oct 1.697 88.129,52

Nov 0.58 52.077,15

Dec 1.697 88.293,51


4. Proyeksi Penduduk

Jumlah penduduk Desa Muwun

(menurut Tanah Siang dalam Angka

2014) tahun 2013 adalah 490 jiwa yang

terbagi dalam 88 KK. Tahun 2016

adalah tahun pertama beroperasinya

PLTMH Muwun. Berikut adalah

proyeksi penduduk Desa Muwun hingga

tahun 2035.

11

Tabel 16 Proyeksi Pertumbuhan

Penduduk Desa Muwun 20 Tahun

Tahun Jumlah Unit

Penduduk Rumah

2013 490 88

2016 533 107

2021 605 121

2026 690 138

2030 765 153

2035 869 174


Dengan asumsi kebutuhan tiap

rumah adalah 450 Watt, maka berikut

adalah grafik perbandingan kebutuhan

energi setiap tahun dan energi yang

dihasilkan:

Gambar 16 Kebutuhan Energi Setiap

Tahun dalam 20 Tahun


D. Analisis Ekonomi

Analisis ekonomi dilakukan

untuk mengetahui kelayakan suatu

proyek dari segi ekonomi.

1. Cost

a. Biaya Modal

Biaya Langsung

Biaya konstruksi PLTMH

sebagai fungsi cost yang

diperhitungkan adalah pekerjaan

persiapan, biaya konstruksi

bendung, intake, bak pengendap,

saluran pembawa, bak penenang,

pipa pesat, rumah pembangkit,

dan biaya peralatan elektrikal

mekanikal, transmisi dan

distribusinya, serta pemasangan

kabel rumah.

Tabel 17 Total Biaya Langsung

Anggaran Biaya Jumlah

Pekerjaan Persiapan Rp 37.625.000

Bangunan Sipil

Bendung Rp 1.367.895.446

Intake Rp 91.159.299

Bak Pengendap Rp 25.967.720

Bak Penenang Rp 51.744.960

Saluran Pembawa Rp 47.429.724

Pipa Pesat Rp 128.072.000

Rumah Pembangkit Rp 72.468.606

Saluran Pembuang Rp 79.426.917

Peralatan Elektrikal Mekanikal Rp 662.115.000

Transmisi dan Distribusi Rp 462.169.511

Pemasangan Kabel Rumah Rp 94.251.894

T o t a l Rp 3.157.951.077

PPn 10% Rp 315.795.108

Jumlah Total Rp 3.473.746.185

Dibulatkan Rp 3.473.700.000


Biaya Tak Langsung

Sedangkan biaya tak langsung

dari proyek pembangunan

PLTMH ini terdiri dari:

- Biaya Contingecies (5% dari

biaya langsung)

- Biaya Engineering (5 % dari

biaya langsung), maka:

Tabel 18 Total Biaya Modal

Biaya Langsung Rp 3.473.700.000

Contingecies Rp 173.685.000

Engineering Rp 173.685.000

Total Rp 3.821.070,00


b. Biaya Tahunan

Dalam studi ini biaya tahunan

berupa biaya O&P (operasi dan

pemeliharaan), untuk PLTMH sebesar

4% dari biaya modal. Biaya O&P = 0,04 x Rp3.821.070.000,00

= Rp152.842.800,00

2. Benefit

Komponen benefit dari studi ini

didasarkan atas harga jual listrik

yang dikeluarkan oleh Peraturan

Menteri Energi dan Sumber Daya

Mineral No. 22 Tahun 2014. Pada

tahun 2014 harga pembelian tenaga

listrik untuk wilayah Kalimantan

ditentukan sebesar Rp1.270 × 1,20 =

12

Rp1.524 pada tahun ke-1 sampai ke-

8, dan untuk tahun ke-9 sampai ke-20

menjadi Rp770 × 1,20 = Rp924.

3. BCR (Benefit Cost Ratio)

Benefit Cost Ratio (BCR) adalah

perbandingan antara nilai sekarang

(present value) dari manfaat (benefit)

dengan nilai sekarang (present value)

dari biaya (cost).

Besarnya benefit-cost ratio

berdasarkan nilai biaya dan manfaat di

atas adalah sebagai berikut:

CB =

PbiayaOalbiaya

manfaat

PVPV

PV

&mod

= 1,20

Karena BCR > 1, maka proyek

dikatakan layak dikerjakan.

4. NPV (Net Present Value)

Besarnya Net Present Value

berdasarkan nilai biaya dan manfaat di

atas adalah sebagai berikut

NPV = PV manfaat – (PV biaya modal

+ PV biaya O&P)

= Rp991.841.425,03

Karena NPV bernilai positif,

maka proyek dikatakan layak

dikerjakan.

5. IRR (Internal Rate of Return)

Internal Rate of Return (Tingkat

Pengembalian Internal) didefinisikan

sebagai tingkat suku bunga yang

membuat manfaat dan biaya

mempunyai nilai yang sama (B – C = 0)

atau tingkat suku bunga yang membuat

B/C = 1. Suatu proyek dikatakan rugi

apabila memiliki nilai IRR lebih kecil

dari tingkat suku bunga yang berlaku.

Namun akan untung apabila memiliki

nilai IRR yang lebih besar dari tingkat

suku bunga yang berlaku.

Suku bunga yang berlaku saat

ini sebesar 7,75% (berdasarkan BI rate

Januari 2015, Sumber: bi.go.id; diakses

20 Januari 2015).

Tabel 8 Tingkat Suku Bunga IRR Tingkat Suku

Bunga Rasio B/C

7,75% 1,185

11,122% 1,000


Karena nilai IRR = 11,122% >

dari tingkat suku bunga yang berlaku =

7,75%, maka proyek dikatakan layak

untuk dibangun.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisa dan

perhitungan yang telah dilakukan, maka

dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Dalam perhitungan debit andalan,

perencanaan PLTMH Muwun

menggunakan debit andalan Q90

sebesar 0,636 m3/dt.

2. Dimensi bendung dan bangunan

hantar yang dibutuhkan untuk

mengalirkan debit rencana adalah

sebagai berikut:

a) Bendung: b = 17,5 m; h = 2 m.

b) Bangunan hantar:

• Bangunan pengambilan:

b = 1,5 m; L = 6 m.

• Bak pengendap:

b = 2,5 m; L = 5,10 m.

• Saluran pembawa air:

b = 1,5 m; L = 16,78 m.

• Bak penenang:

b = 5,0 m; L = 10,0 m.

• Pipa pesat:

d = 0,50 m; L = 64,77 m; t0 =

0,1 m

• Saluran pembuang:

b = 1,2 m; L = 6 m

3. Tinggi jatuh efektif rata-rata yang

digunakan untuk membangkitkan

daya PLTMH adalah 25,41 m.

4. Turbin yang digunakan pada daerah

studi adalah jenis crossflow.

5. Daya listrik rerata yang dihasilkan

pada PLTMH Muwun adalah sebesar

102,15 kW dan dapat memenuhi

kebutuhan Desa Muwun hingga 20

tahun ke depan.

6. Parameter yang digunakan dalam

perhitungan analisa kelayakan

ekonomi pada studi ini adalah BCR,

NPV, IRR, dan Payback Periode.

Besarnya parameter tersebut adalah

sebagai berikut:

- BCR = 1,20; NPV =

Rp991.841.425,03; IRR =

13

11,122%; Payback Periode = 6,50

tahun

Berdasarkan keterangan di atas

dapat disimpulkan bahwa secara

ekonomi PLTMH layak dibangun di

daerah studi.

Daftar Pustaka

1. Anonim. 2009a. Buku 2A Pedoman

Studi Kelayakan Hidrologi. Jakarta:

Direktorat Jenderal Listrik dan

Pemanfaatan Energi, Departemen

Energi dan Sumber Daya Mineral.

2. Anonim. 2009b. Buku 2B Pedoman

Studi Kelayakan Sipil. Jakarta:

Direktorat Jenderal Listrik dan

Pemanfaatan Energi, Departemen

Energi dan Sumber Daya Mineral.

3. Anonim. 2009c. Buku 2C Pedoman

Studi Kelayakan Elektrikal

Mekanikal. Jakarta: Direktorat

Jenderal Listrik dan Pemanfaatan

Energi, Departemen Energi dan

Sumber Daya Mineral.

4. Anonim. 2009d. Manuals

Guidelines for Micro-hydropower

Development in Rural

Electrification Volume I. Japan:

Departement of Energy.

5. Arismunandar, A & Kuwahara, S.

1988. Teknik Tenaga Listrik Jilid I.

Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

6. Jorde, Klaus. 2010. Baik & Buruk

Mini/Mikro Hidro, Jilid I, Cetakan I,

terjemahan Ini Anggraeni. Jakarta:

IMIDAP.

7. Montarcih, Lily. 2009. Hidrologi

Teknik Terapan. Malang: CV.

Asrori.

8. Ramos, Helena. 2000. Guidelines

for Design of Small Hydropower

Plants. Ireland: CEHIDRO.

ABSTRAK -...

Documents

Transcript of ABSTRAK -...