1

ANALISA ENERGI PLTA DARI BENDUNG WAWOTOBI KABUPATEN KONAWE PROPINSI SULAWESI TENGGARA

Wa Ode Zulkaida

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Haluoleo Kendari

ABSTRAK Dalam usaha mengatasi krisis energi terutama energi listrik khususnya kabupaten Konawe Propinsi Sulawesi Tenggara dengan cara menganalisa kemampuan potensi air dari bendung Wawotobi yang berada pada sungai Konaweha kabupaten Konawe Propinsi Sulawesi Tenggara. Potensi air ini dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik, yaitu dengan cara konversi energi potensial air menjadi energi kinetik, dari energi kinetik di konversi menjadi energi mekanik dengan menggunakan mesin turbin dan kemudian dari energi mekanik di konversi menjadi energi listrik dengan menggunakan generator. Berdasarkan perhitungan potensi persediaan airnya dengan menggunakan analisa frekwensi Log Pearson tipe III pada keandalan 90%, didapatkan potensi air sebesar 14,74 m3/dt dan berdasarkan ketinggian efektif daya listrik bisa dibangkitkan sebesar 422,29 KW. Berdasarkan data , potensi daya listrik dibutuhkan masyarakat kabupaten Konawe sebesar 8904 KW. Dalam arti potensi air yang tersedia lebih kecil dari potensi air yang dibutuhkan masyarakatnya. Dari hasil analisa daya, tinggi efektif bendung dan debit, didapatkan bahwa daya yang bisa dihasilkan termaksud jenis PLTA kapasitas rendah, dan jenis PLTA tekanan rendah, sehingga kemampuan air bendung Wawotobi sesuai untuk PLTMH. Kata kunci : debit, log Pearson , tinggi efektif , energi.

ABSTRACT In the effort of overcoming energy crisis especially electrical energy, at Konawe Sub- Province, South-East Sulawesi Province by analyzing the water potential ability of Wawotobi Dam located at Konaweha River in Konawe sub-province-South-East Sulawesi province. The water potential can be used to generate elctrical energy, which is by converting water potential energy into kinetic energy, then kinetic energy is converted to mechanical energy by using a turbine engine and after that mechanical energy is converted to electrical energy by using a generator. Based on the calculation of water availability potential by using Pearson Logarithm frequency analysis type III at reliability 90%, it results the recharge is 14,74 m3/s and based on the effective height of is equal to 422,29 KW. Based on the data, electricity potential that is requered by the society of Konawe Sub-Province equal to 8904 KW. It means that available water potential is smaller than the required water potential of its society. From the power analysis result of energy, the effective high of the weir and recharge, it is concluded that energy which can be resulted is in the type of PLTA low capacities, and PLTA low pressure, so that the ability of Wawotobi water weir is appropriate to PLTMH. Keywords : recharge,log Pearson ,efectif high, energy

2

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Mengingat air merupakan salah

satu sumber daya yang dapat

menghasilkan energi terutama energi

listik yaitu dengan cara merubah energi

potensial menjadi energi kinetik dan dari

energi kinetik dirubah menjadi energi

listrik.

Bendung Wawotobi yang terletak

di kabupaten Konawe yang sekarang ini

hanya difungsikan untuk irigasi, sedang

masyarakatnya kekurangan energi

listrik. Tenaga listrik yang diproduksi

oleh pembangkit yang berada di

Kabupaten Konawe sebesar 18.969.129

KWH sedangkan tenaga listrik yang

terjual sebesar 27.110.248 KWH.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam studi

analisa ini adalah :

1. Bagaimana potensi ketersediaan air

bendung Wawotobi untuk

melayani kebutuhan irigasi?

2. Bagaimana potensi ketersediaan air

bendung Wawotobi bila hanya

digunakan untuk PLTA dalam

melayani kebutuhan energi listrik di

kabupaten Konawe?

3. Bagaimana kemampuan energi

listrik yang dapat dibangkitkan dari

bendung Wawotobi bila dijadikan

PLTA?

1.3. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dan manfaat dari

penyusunan studi ini adalah :

1. Untuk mengetahui potensi

ketersediaan air bendung Wawotobi

dalam melayani kebutuhan air irigasi

dan kebutuhan air untuk PLTA .

2. Untuk mengetahui energi listrik yang

dapat dibangkitkan dari bendung

Wawotobi.

3. Dapat dijadikan bahan referensi

untuk para peneliti lain.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

2.1.1 Analisa Hidrologi

Analisa hidrologi diperlukan

untuk mengetahui potensi air sepanjang

tahun sehingga dapat disesuaikan

dengan kebutuhan.

2.1.2 Definisi Umum Bendung

Bendung secara umum

didefinisikan sebagai bangunan air yang

dibangun agar airnya lebih tinggi dan

diklasifikasikan berdasarkan fungsinya,

konstruksinya dan sifatnya.

2.2 Konsep Dasar Sisa Air

Konsep penentuan sisa air pada

dasarnya menunjukkan selisih antara

jumlah air yang masuk ke sistem atau

3

yang tersedia, dan yang keluar dari

sistem tertentu:

Qin Qout

Gambar . Skema Penentuan Sisa Air

Secara umum untuk menentukan sisa

air dengan persamaan :

∆S = I - O .............(1)

2.2.1 Kebutuhan Air Irigasi

Kebutuhan air irigasi ini

meliputi pemenuhan kebutuhan air

untuk keperluan pertanian secara umum.

Dengan demikian kebutuhan air irigasi

bisa dinyatakan dengan rumus :

IR = (ET + Pd + P & I ) - R ....(2)

2.2.2 Curah Hujan Efektif

Biasanya irigasi tanaman padi

curah hujan efektif diambil 70% dari

curah hujan probabilitas 80%

15

%70 80xRReff = ......(3)

Cara perhitungannya :

1. Mengurutkan data curah hujan

tahunan dari kecil ke besar

2. Menentukan tahun dasar perencanaan

(basic year) dengan probabilitas

80% yang dirumuskan :

15%80 += N

R .....(4)

2.2.3. Kebutuhan Penyiapan Lahan

(LP)

Metode yang digunakan untuk

menghitung kebutuhan air selama

penyiapan lahan menggunakan metode

Van de goor dan Zijstra dengan

persamaan :

1−

=k

k

Pe

eML ....... (5)

PEM o += .......(6)

S

TMK

.= .......(7)

2.2.4 Perkolasi (P)

Besarnya Perkolasi ditentukan

sebesar 2mm/hr (sesuai KP)

2.2.5 Kebutuhan Air Tanaman

Besar kebutuhan air tanaman

dapat dinyatakan dengan pesamaan :

EToxkcET = .......(8)

2.2.6 Pola Tanam Dan Jadwal Tanam

Berdasarkan pola tanam ,

perkiraan kebutuhan air irigasi dihitung :

1. Kebutuhan air selama

penyiapan lahan

2. Kebutuhan bersih air disawah untuk

padi

NFR = IR+ Etc + P- Re + WLR..( 9)

3. Kebutuhan air pengambilan

DR = ......(10)

2.3 Debit Andalan Daerah Aliran

Sungai

SISTEM

4

Debit andalan adalah debit yang

tersedia sepanjang tahun dengan

besarnya resiko kegagalan tertentu .

Dalam studi ini perhitungan

debit andalan menggunakan Metode

distribusi Log Pearson Type III.

Langkah-langkah perhitungan debit

andalan yaitu merangking data mulai

dari kecil ke besar kemudian

menggunakan metode frekwensi Log

Pearson Tipe III adalah sebagai berikut :

1. Ubah data debit sebanyak n

buah X1 , X2 , X3 ............, Xn

menjadi loq X1, loq X2 , loq X3

..............., loq Xn .

2. Hitung rata-ratanya dengan

rumus :

n

XLog

LogX

n

ii∑

== 1

. ..(11)

3. Menghitung harga simpangan

bakunya an :

1

)(1

2

−

−=∑

=

n

LogXLogXS

n

ii ... .(12)

4. Menghitung koefisien kemiringan

Skewness dengan persamaan :

3

1

3

).2)(1(

)(

Snn

LogXLogXnCs

n

ii

−−

−=∑

= ..(13)

5. Menghitung logaritma debit

keandalan menggunakan persamaan

SGLogXLogX .+= .... (14)

Harga-harga G dapat diambil dari

Tabel tabel koofisien skewnes

frekwensi log person type III .

6. Cari antilog dari X untuk

mendapatkan debit andalan dari

peluang yang sesuai.

7. Kemudian dilakukan uji apa sesuai

dengan distribusi.

2.4 Kebutuhan Air PLTA

Dilakukan dengan tiga cara yaitu

1.Menentukan selisih air yang

digunakan untuk seluruh daerah irigasi

dengan ketersediaan air

2.Menentukan selisih air yang

digunakan hanya pada daerah irigasi

Unaasi dengan ketersediaan air

3.Menggunakan debit ketersediaan

artinya kebutuhan irigasi dianggap nol.

2.5 Energi PLTA

Pembangkit tenaga air adalah

suatu bentuk perubahan tenaga air

karena ketinggian dan debit tertentu

dirubah menjadi tenaga listrik dengan

menggunakan turbin dan generator.

P = 9,8. Hef. Q Ƞ .......(15)

Hef = H - Hf ........(16)

Hf = kehilangan total head

Hef = tinggi efektif

H = tinggi air dari posisi turbin

2.6 Analisa Energi Listrik

5

Sistem terjadinya energi

disajikan pada gambar 2.7 dibawa ini :

Ga

mbar 2.7 Proses Terjadinya E.L

2.6.1 Klasifikasi Turbin Air

Turbin air dapat dibedakan

diantaranya : T.Francis, T.Pelton,

T.Kaplan dan T. Deriaz .

2.6.2 Karakteristik Dari Turbin

Karakteristik utama dari turbin

dapat dilihat pada gambar 2.8.

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian

Metode penelitian yang

digunakan dalam tesis ini adalah

dengan cara survey, yaitu dengan

mengumpulkan data-data yang sesuai

untuk kemudian dianalisis. Beberapa

data yang menunjang sesuai judul

adalah sebagai berikut : hidrologi,

bendung,klimatologi,irigasi, dan keb.

E.L

3.2 Analisa Data

Analisa data dalam menganalisa

Energi PLTA dari Bendung Wawotobi

adalah berupa

1. Analisa Debit sungai Konaweha

untuk mengetahui debit andalan.

2. Data ukuran Bendung , hal ini

dilakukan untuk mengetahui

seberapa besar energi yang akan

dihasilkan .

3. Inflou dan outflou untuk mengetahui

sisa ketersediaan airnya.

PEMBAHASAN

4.1.. Perhitungan Debit Andalan

Untuk perhitungan diambil salah

satu contoh bulan Januarii.

• Jumlah data n = 9

• Kemudian dirangkin dari kecil ke

besar dapat dilihat pada tabel 4.1.

6

Harga rata-rata : [ ] 602,4=LogQ

Harga simpangan baku :

(S) = 19

1086,0

− = 0,1165

Koefisien Skewness :

( Cs) = 3

3

)1165,0)(29)(19(

)00127,0(9

−−X

= 1,387

Untuk peluang 80% dengan cara

interpolasi G = - 0,833

• Harga G tersebut dimasukkan

dalam persamaan :

Log Q = LogQ + G. S

Q = 31985,7 lt/dt

= 31,99 m3/s

4.2 Uji kesesuaian distribusi

1. Smirnov Kolmogorof Test

Untuk tahun 1993 ;

Q = 31176 lt/dt

Log Q rerata = 4,602

Simpangan baku S = 0,1165

Skewness Cs = 1,3877

Menentukan G :

Log X = + G. S

G = -0,929

Berdasarkan tabel Log Pearson

tipe III didapat Pr = 85 % =

0,85 berarti Pt untuk tahun

1993 sebesar 1- 0,85 = 0,15

Dengan cara yang sama bisa

dicari harga Pt untuk tahun-tahun yang

lain hasilnya seperti pada tabel 4.2.

Tabel di atas didapat ( �maks = 0,2)

Dengan jumlah data n = 9 dan

α = 5 % dari tabel Smirnof-

Kolmogorof didapat �CR = 0,432.

Karen nilai �max < �Cr berarti data

sesuai dengan Distribusi Log Pearson

III.

2. Uji Chi Square

Menentukan jumlah kelas :

k = 1 + 3,322 Log 9 = 5 kelas

Menentukan interval kelas :

100%/5 = 20 %

P = 20% G = 0,708 Q= 48359,5

7

P = 40% G = 0,1 Q = 41081,9

P = 60% G = -0,4 Q = 35925,3

P = 80% G = -0,83 Q = 31985,7

Menentukan derajat bebas

v = k -1 –h

= 5 -1 – 2 = 2

Fteoritis k = 9/5 = 1,8

Perhitungan X2 ht dapat dilihat

pada tabel 4.3

Dik : X2 hitung = 1,56

X2 tabel =11,07

Karena X2 ht < X2 tb

Berarti data diterima.

Dengan cara yang sama, seperti

contoh hasil perhitungan debit andalan

dengan peluang 80% untuk bulan-

bulan yang lain dapa dapat dihitung dan

model grafiknya dapat dilihat pada

gambar 4.1

Gambar 4.1 Grafik Debit Andalan 80 %

dan Debit Rata-rata

Perhitungan Curah Hujan Efektif

Analisa dengan menggunakan

Metode Tahun Dasar perencanaan pada

keandalan 80 % Sehingga untuk

menentukan tahun dasar perencanaan

digunakan persamaan :

R80 = n/5 + 1

Dimana n = banyaknya data =13

R80 = 13/5 + 1 = ~ 4

Berarti yang dipakai sebagai

dasar perencanaan adalah data hujan

tahunan urutan ke 4, yaitu tahun 1989. .

Khusus untuk Padi diambil

berdasarkan probabilitas 70 % dari

curah hujan ½ bulanan Untuk

perhitungan curah hujan efektif Padi

Ref (PADI) = 15

%70.80R

• Contoh Untuk Bulan Juni I

(pertama)

473,2

15

%70.53.

=

= xR PADIef

8

• Dengan cara yang sama hasil

perhitungan bulan-bulan lain dapat

dilihat pada tabel 4.6

4.3 Kebutuhan Air Untuk

Penyiapan Lahan

Contoh perhitungan penyiapan

lahan untuk bulan juni

Dik : T = 30 hari dan S = 250 mm

ETo = 3,23 (untuk bulan juni)

• Menentukan Evaporasi Eo = 1,1

ETo = 3,533

• Menentukan M = Eo + P

= 3,553 + 2 = 5,553

• Menentukan K=S

TM .

= 250

30553,5 x = 0,67

Maka Ke = 67,0e = 1,955

• Menentukan

Lp = 1−k

k

e

eM = 11,37 mm/hr

Dengan cara yang sama hasil

perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.7.

4.4 Kebutuhan Air Untuk

Irigasi

Perhitungan kebutuhan air

Irigasi dengan menentukan masa

tanam kebutuhan air maksimum

yaitu padi padi padi.dalam setahun.

Masa tanam pertama Contoh

Perhitungan untuk Masa Tanam I

adalah sebagai berikut :

• Masa Tanam I dimulai periode

Juni tengah bulan I

• Evapotranspirasi 3,23 mm/hr

• Perkolasi dianggap

konstan P = 2 mm/hr

9

• besarnya curah hujan efektif Re

= 2,473 mm/hr

• Penggatian lapisan air , belum

ada karena masih tahap

penyiapan lahan

• Koefisien tanaman rata-rata C =

Lp

• Kebutuahan air selama

penyiapan lahan T = 30 hr

yaitu Lp = 11,411 mm

• Kebutuhan air bersih disawah

menggunakan persamaan 2.10

NFR = Lp + P - Re +Wlr

= 11,411 + 2 - 2,473 + 0

= 10,938 mm/hr

• Kebutuhan air pengambilan

DR = 64,8.ef

NFR

= 64,8.65,0

938,10 = 1,9477 lt/dt/ha

Untuk bulan-bulan lain

dapat dihitung dengan cara yang

sama.

4.5 Perhitungan Sisa Air

4.5.1.Pelayanan D.I Wawotobi

(13217 ha)

Perhitungan Ketesediaan (Input)

Contoh perhitungan pada bulan Juni

Q Andalan untuk daerah irigasi

wawotobi Bulan Juni = 35156,04

lt/dt

Curah hujan efektif Juni bulan I

= 0,286 lt/dt

Maka Q And + C. Hujan Efektif

= 35156,326 lt/dt

Perhitungan Kebutuhan (Output)

DR Juni pada bulan I

= 1,94 lt/dt/ha

Luas total fungsional daerah Irigasi

= 13217 ha

Maka kebutuhan air disawah

= 25640,94 lt/dt

Faktor efisiensi 1,11

Kehilangan air disaluran diambil

10 %

Maka jumlah kebutuhan air irigasi

= 1,11*1,1*25640,94

= 31307,59 lt/dt

Sehingga selisih antara input dan

output pada bulan Juni I yaitu :

Input = 35156,326 lt/dt

Output = 31307,59 lt/dt

In - Out = 3848,74 lt/dt

4.5.2 Untuk Pelayanan D.I Unaasi

Bendung digunakan untuk

melayani D.I Unaasi

• In Put dianggap tetapLuas

areal D.I Unaasi = 556 ha

• Hitung kebutuhan dengan

perbandingan luas.

10

4.6 Perhitungan Debit

Kebutuhan

Dengan persamaan

GTH

PQ

efL ηη ...8,9

=

Untuk menyelesaikan

persamaan di atas digunakan data-

data sebagai berikut

1. Daya Listrik Yang Dibutuhkan

Berdasarkan data sumber dari

PT.PLN

• Daya listrik yang ter pasang

(PLN) P = 8.904 KW

• Produksi Listrik WP =

18.969.129 KWh

• Tenaga listrik yang terjual =

27.110.248 KWh

• Sisa Produksi Ws =

8.141.119 KWh

2. Heff (Bendung Wawotobi)

Berdasarkan data gambar desain

struktur bendung Wawotobi :

• Tinggi.mercu Hm = 3 m

• Lebar efektif Bef = 80 m

3. Menentukan Tinggi Efektif

Untuk menentukan tinggi

efektif menggunakan persamaan

Hef = H - Hf

Hf = Jumlah kehilangan = 0,69 m

H = Ketinggian dari muka air ke

turbin = 5,2 m

Hef = 4,581

Sehingga perhitungan debit

yang dibutuhkan yaitu :

1. Berdasarkan daya yang

terpasang

GTxxxH

PQ

efL ηη8,9

=

85,085,0.581,48,9

8904

xxxQL =

= 310,8 m3/dt

2 Berdasarkan produksi energi

GxTTxxxH

WQ

ef

pL ηη8,9

=

852085,085,0581,48,9

129.969.18

xxxxQt =

= 77,76 m3/dt

4.7. Analisa Debit Tersedia

Dan Debit Dibutuhkan

1. Bendung difungsikan seluruh

daerah perencanaan irigasi maka

sisa debit yang tersedia yaitu :

QMax = 38800 lt/dt = 38,8 m3/dt

Qmin = -14900 lt/dt = 0 m3/dt

2. Bendung difungsikan D.I Unaasi

, maka sisa debit yang tersedia

QMax = 38,8 m3/dt

QMin = 17,5 m3/dt

3. Bendung untuk PLTA hasil

perhitungan debit andalan dihitung

Menggunakan Q andalan 90%

11

Dari tabel 4.11 terlihat bahwa:

QMax = 35049,5 lt/dt

QMin = 14744,5 lt/dt

4.7.1 Grafik Sisa Air dan

Dibutuhkan

Gambar 4.3 Analisa Sisa Air

Sisa I setelah pelayanan seluruh

daerah irigasi

Sisa II adalah pelayanan D.I Unaasi

90 % Andalan adalah debit andalan

untuk PLTA.

4.7.2 Grafk Debit Andalan dan

Debit Dibutuhkan

Gambar 4.4 Grafik Debit Andalan

Dan Dibutuhkan

4.8 Perhitungan

Energi

4.8.1 Daya Turbin

- Tinggi terjun bersih

Hef = 4,581 m

- Debit rencana Qr

= 14,74 m3/dt

- Ef Turbin ȠT =

0,75

- Ef Generator ȠG = 0,85

- Daya yang dihasilkan

Pk = 9,81 x Qr x Hef x

ȠT x ȠG KW

= 422,29 KW

4.9 Perhitungan Sisa Daya

Dari data yang diketahui :

Wp = 18.969.129 Kwh

Wj = 27.110.248 Kwh

Kekurangan tenaga

12

Ws = Wj - Wp

= 8.141.119 Kwh

Sisa daya = 2.261,42 KW

4.10 Penentuan Kapasitas

Pembangkit

Berdasarkan keadaan bendung

dan ketersediaan air yaitu :

- Debit = 14,74 m3/dt

- Tinggi efektif bersih = 4,581 m

- Daya dihasilkan = 422,29 KW

Termaksud jenis PLTA

kapasitas rendah dan jenis PLTA

tekanan rendah .

5.1. Kesimpulan

1. Potensi ketersediaan air

bendung Wawotobi berdasarkan

perhitungan analisa frekwensi

Log Pearson tipe III dengan

andalan 80% sebesar 18,15 m3/dt

2. Potensi ketersediaan air

bendung Wawotobi bila hanya

difungsikan untuk PLTA maka

perhitungan menggunakan

keandalan 90% , dengan nilai

potensi air sebesar 14,75 m3/dt .

3. Berdasarkan perhitungan

energi daya listrik yang bisa

dihasilkan sebesar 422,29 KW.

Potensi air dan headnya tidak

dapat dijadikan PLTA dalam

kapasitas besar.

5.2. Saran

1 Kepada pemerintah diharapkan

dapat menigkatkan fungsi

bendung dengan cara

memanfaatkan bendung

Wawotobi bukan hanya untuk

irigasi tetapi juga digunakan

untuk Pembangkit Listrik

Tenaga Mikro Hidro.

2 Kepada pemerintah kabupaten

Konawe diharapkan

mengeluarkan regulasi yang

berkaitan dengan pengelolaan

DAS Konaweha dan bendung

Wawotobi agar bisa berdaya

guna dan berkelanjutan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim A; 1987, Direktorat Tata

Kota dan Tata Daerah, Direktorat

Cipta Karya, Departemen Pekerjaan

Umum.

Arismunandar, A. dan Kuwahara,A,

1991, Teknik Tenaga Listrik, Jilit I,

Cetakan ke enam , PT. Pradya

Paramitha, Jakarta.

Asdack, C, 2002. Hidrologi dan

Pengelolaan Daerah Aliran Sungai,

Gadjah Mada University Press,

yogiakarta.

13

Chow, Ven Te, 1985, Hidrolika

Saluran Terbuka, Penerbit Erlangga,

Jakarta.

Departemen P.U , Dirjen Pengairan,

Standar Perencanaan Irigasi bagian

Perencanaan Jaringan Irigasi KP-01

dan KP-04, CV Galang Persada,

Bandung 1986.

Lily Montarcih L., 2008, Hidrologi

Dasar. Malang : Tirta Media.

Patty, O.F, 1985, Tenaga Air,

Cetakan Pertama, Penerbit Erlangga.

Jakarta.

Subarkah, Imam, Ir. 1980, Hidrologi

Untuk Perencanaan Bangunan

Air.Bandung Idea Dharma.

Trihatmodjo, bambang, 1993,

Hidrolika II, Penerbit Fakultas

Teknik , UGM.