BAB I

1

2013 Bangunan Tenaga Air | Garis Massa Debit

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perencanaan PLTA perlu dilakukan kajian pustaka untuk mengetahui

besarnya debit yang ada di sungai yang bersangkutan dan dapat ditampung dalam

kolam tando harian buatan tersebut. Oleh karena itu perlu adanya perhitungan

yang cermat mengenai berapa besarnya debit sungai yang terjadi dan berapa

kapasitas kolam tando harian buatan yang ditinjau. PLTA dimana dalam

perencanaan dan pelaksanaannya melibatkan berbagai disiplin ilmu yang

mendukung.

Pembangkit listrik tenaga air memanfaatkan energi yang dimiliki oleh air

(debit dan tinggi jatuh) dimana air itu digunakan untuk menggerakkan bilah

turbin sehingga dapat berputar, kemudian turbin tersebut menggerakkan

generator untuk merubah tenaga gerak menjadi tenaga listrik.

Dalam mendesain suatu waduk atau tampungan maka diperlukan analisis

dan perhitungan perencanaan PLTA. Analisis dan perhitungan perencanaan

PLTA ini antara lain meliputi perhitungan dan penentuan debit (Q) desain dan

debit (Q) rata-rata, perhitungan debit banjir sungai dan debit andalan. Dalam

mencari debit desain ini digunakan garis massa debit.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang muncul yaitu :

1.2.1 Bagaimana perhitungan debit air dari bendungan?

1.2.2 Bagaimana perhitungan debit andalan dari bendungan?

1.2.3 Bagaimana perhitungan debit desain dan debit rata-rata pada bendungan

serta bagaimana hubungannya dengan garis massa debit?

1.3 Tujuan Penulisan

Melihat dari rumusan masalah yang telah dikemukakan, maka tujuan dari

penulisan ini yaitu untuk mengetahui :

Siti Ai Nurhayati 1005315 | Teknik Sipil S-1

2


1.3.1 Perhitungan debit air dari suatu bendungan.

1.3.2 Perhitungan debit andalan dari suatu bendungan.

1.3.3 Perhitungan debit desain dan debit rata-rata pada bendungan serta

hubungannya dengan garis massa debit.


3


BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Perhitungan Kolam Tando

Pemakaian listrik selama sehari atau 24 jam tidak tetap. Umumnya di

Indonesia dapat disimpulkan bahwa pemakaian listrik pada malam hari jauh

lebih besar daripada pemakaian pada siang hari. Misal pada siang hari debit

yang diambil dari sungai lebih besar atau melebihi kebutuhan sedangkan pada

malam hari lebih kecil dari pada kebutuhan. Karena itu pada siang hari debit

disimpan pada reservoir harian untuk dipakai malam hari ketika terdapat

kekurangan air untuk memenuhi kebutuhan ataupun sebaliknya. Dengan

demikian grafik unit load curve selama sehari merupakan dasar dalam

perencanaan reservoir harian.

Volume storage kolam adalah besarnya volume penyimpanan di dalam

kolam tando untuk memenuhi keperluan PLTA. Volume kolam berfungsi

untuk dapat menjamin air tetap cukup untuk memenuhi kebutuhan setiap saat

baik untuk debit rendah maupun debit puncak.

Volume Kolam Tando adalah selisih antara debit Ketersediaan dan

Kebutuhan pada total waktu yang sama. Dalam hal ini juga diperlukan grafik

unit load curve sebagai faktor penentu besar kecilnya volume kolam tando

harian.

2.2 Analisis Hidrologi

Hidrologi adalah bidang pengetahuan yang mempelajari kejadian -

kejadian penyebaran air alamiah di bumi. Faktor hidrologi yang sangat

berpengaruh adalah curah hujan (presipitasi). Curah hujan pada suatu daerah

merupakan salah satu faktor yang menentukan besarnya debit yang terjadi,

pada daerah yang menerimanya.

Tujuan analisa hidrologi adalah mendapatkan debit maksimum sungai

pada lokasi pengukuran pada saat survei lapangan. Biasanya pengukuran

debit dilakukan dekat stasiun AWLR atau staff gauge di mana tinggi muka air


4


sungai diamati dan dicatat secara teratur. Staff gauge diperlukan untuk

menghubungkan debit yang diukur dengan suatu ketinggian yang diketahui

sehingga data debit dapat dipakai dalam analisa.

Analisis hidrologi dalam perencanaan ini terdiri atas dua pembahasan

yaitu debit banjir sungai. Debit banjir sungai diperlukan dalam perhitungan

pendimensian struktur, dan penentuan Q desain PLTA.

Adapun langkah-langkah dalam analisa hidrologi adalah :

1. Menentukan DAS beserta luasnya.

2. Menentukan luas pengaruh daerah stasiun-stasiun penakar hujan

sungai.

3. Menentukan curah hujan maksimum tiap tahunnya dari data curah

hujan yang ada.

4. Menganalisa curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun.

5. Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan

rencana di atas pada periode ulang T tahun.

A. Hujan Wilayah

Data hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan merupakan hujan

yang terjadi pada satu titik atau satu tempat saja. Mengingat hujan yang

bervariasi terhadap suatu lokasi penelitian, maka untuk kawasan yang

luas satu alat penakar hujan tidaklah cukup untuk menggambarkan curah

hujan wilayah tersebut, oleh karena itu di berbagai tempat pada daerah

aliran sungai tersebut dipasang alat penakar hujan.

Beberapa metode untuk mendapatkan curah hujan rata–rata daerah

adalah dengan cara rata–rata aritmatik, cara poligon Thiessen dan cara

Isohyet.

B. Uji Konsistensi Data Curah Hujan

Adanya perubahan atau pindah lokasi, penggantian alat serta

penggantian orang (pengamat) dapat menyebabkan data hujan tidak

konsisten. Agar data hujan menjadi konsisten diperlukan pengujian. Pada


5


dasarnya metode-metode pengujian tersebut merupakan perbandingan

data stasiun yang bersangkutan dengan data stasiun lain di sekitarnya.

Bagi stasiun yang terletak dengan meteorologi homogen, perubahan

meteorologi tidak akan menyebabkan perubahan kemiringan garis

hubungan antara data stasiun tersebut dengan data stasiun disekitarnya,

karena stasiun-stasiun lainnya pun akan ikut terpengaruh kondisi yang

sama. Konsistensi data-data hujan bagi masing-masing stasiun dasar

(stasiun yang akan digunakan untuk menguji) harus diuji terlebih dahulu

dan yang menunjukkan catatan yang tidak konsisten tidak bisa digunakan

dalam penelitian.

Jika tidak ada stasiun yang bisa dijadikan stasiun dasar atau tidak

terdapat catatan historis mengenai perubahan data, maka analisa awal

terhadap data adalah menghapus data-data yang dianggap meragukan.

Untuk memeriksa konsistensi data hujan, bisa digunakan metode analisa

kurva massa ganda (double mass curve technique).

Analisa kurva massa ganda dilakukan dengan cara membandingkan

data hujan tahunan kumulatif di suatu pos hujan tertentu dengan data

hujan tahunan kumulatif dari pos-pos terdekat. Analisa kurva massa

ganda dapat dituliskan sebagai berikut :

Pcx=PxM C

M A

Dimana :

Pcx = data curah hujan tahunan yang terkoreksi pada tahun t di pos x

Px = data awal hujan tahunan pada tahun t di pos x

Mc = slope terkoreksi kurva

MA = slope awal kurva


6


C. Distribusi Frekuensi

Distribusi frekuensi yang dipakai harus dapat mewakili data histories

yang ada. Berdasarkan karakteristik data hujan, distribusi yang cocok

dapat ditentukan.

Jenis distribusi yang sering digunakan di Indonesia dengan

persyaratannya adalah sebagai berikut (Zulfikar, 2007).

Normal : Cs = 0 dan Ck = 3

Log Normal : Cs > 0, Cs 3 Cv

Gumbel Type I : Cs = 1,1396 dan Ck = 5,4002

Log Pearson Type III : tidak ada persyaratan

Dengan : Cs = koefisien skewness

Ck = kurtosis

Cv = koefisien variation

D. Analisa Frekuensi

Tujuan analisa frekuensi adalah memperkirakan besarnya hujan

rencana dengan periode ulang tertentu dari data hujan maksimum harian

dengan menggunakan distribusi frekuensi yang dipilih dari tahap

sebelumnya (Sutarto, 2006).

E. Uji Kecocokan

Tiap distribusi akan memberikan hasil yang berbeda, karena itu

diperlukan uji kecocokan untuk menetukan distribusi mana yang

memiliki deviasi terkecil dari data yang ada. Terdapat dua metoda yang

lazim digunakan yaitu Uji Chi-squared (c2) dan Uji Kolmogorov-

Smirnov.

2.3 Waduk


7


Untuk keperluan sumber daya air, pengambilan air secara langsung dari

sungai kemungkinan besar tidak akan dapat memenuhi kebutuhan penyediaan

air bagi pemakainya pada saat air rendah atau di musim kering/ kemarau,

maka dibuatlah suatu waduk yang gunanya menampung kelebihan air dalam

periode pengaliran air tinggi (kelebihan air) yang akan digunakan selama

musim kering berikutnya. Disamping sebagai penyimpan air pada musim

hujan, waduk dapat pula dijadikan tempat menampung air banjir untuk

sementara waktu dan dilepas/ dibuang ke hilir pada waktu banjir mulai surut

(pengendalian banjir).

A. Analisis Perencanaan Waduk

Sebuah proyek air bersih, irigasi atau tenaga air yang mengambil air

dari sebuah sungai mungkin tidak dapat memenuhi kebutuhan

pelanggannya selama aliran sungai rendah (low flows) atau musim

kemarau. Sungai ini mungkin saja membawa sedikit air atau tidak ada air

sama sekali pada saat tertentu. Tetapi, sungai ini sering pula menjadi

sumber bencana pada saat musim hujan.

Sebuah waduk cadangan (storage) atau waduk konservasi

(conservation) atau waduk penyimpanan (reservoir) dapat

mengendalikan aliran sungai tersebut pada saat aliran tinggi (high flow)

untuk digunakan pada saat musim kekeringan. Karena kebutuhan air

bervariasi, kadang-kadang perlu membuat waduk-waduk pembagi

(distribution reservoirs) di dalam sistem penyedia air (watersupply

system). Waduk seperti ini dapat menjaga keseragaman debit air, dan

ketika kebutuhan akan air tinggi, air dapat diambilkan dari waduk

cadangan.

Berapapun ukuran waduk tersebut, fungsi utama waduk adalah untuk

menstabilkan aliran air, baik mengatur pasokan air dari sungai alami

(natural stream) atau memenuhi variasi kebutuhan air (Linsley, 1979).

B. Produksi dan Kapasitas Waduk


8


Aspek yang paling penting dari perencanaan waduk adalah analisis

hubungan antara produksi (yield) dengan kapasitas waduk. Yield adalah

jumlah air yang dapat disuplai dari waduk pada interval waktu tertentu.

Yield ini bergantung pada inflow dan nilainya akan bervariasi dari tahun

ke tahun.

Produksi aman (safe yield atau firm yield) adalah jumlah maksimum

air yang dapat dijamin selama musim kering kritis. Penentuan kebutuhan

kapasitas suatu waduk pada aliran sungai biasanya disebut studi

pengoperasian waduk (operation study).

2.4 Debit Air

A. Analisis Debit Aliran Sungai

Debit sungai adalah volume air yang mengalir melalui suatu

penampang melintang pada titik tertentu persatuan waktu pada umumnya

dinyatakan dengan m3/s (Suryono, 1994). Dari elevasielevasi muka air

dan hubungan antara elevasi dan debit yang diturunkan/ dijabarkan dari

pengukuran-pengukuran velocity area kemudian diproses dan diperiksa

kualitasnya, maka data-data dasar yang diperoleh merupakan data rata-

rata harian (daily mean discharge) dan data-data aliran puncak sesaat

(instaneus peak discharge). Dalam menganalisis hasil pengukuran

tersebut harus diperhitungkan pengaruh-pengaruh pengambilan di bagian

upstream dari stasiun pengukuran aliran sungai yang mungkin secara total

dikontrol oleh operasi sebuah waduk (reservoir).

B. Ketersediaan Data Hujan dan Debit Air

Data hujan dan data debit yang digunakan dalam Pra Studi Kelayakan

ini menggunakan data dari stasiun terdekat yang dianggap dapat

mewakili. Data yang diperlukan untuk analisis hidrologi adalah data

hujan dan data debit.


9


C. Pengukuran Debit Air

Pengukuran debit air dengan current meter disebut juga pengukuran

dengan metoda kecepatan dan luas penampang aliran, karena yang diukur

dalam metoda ini adalah kecepatan dan luas penampang aliran air. Rumus

debit air adalah :

Q=A∗V

Dengan :

Q = debit air (m3/det)

A = luas penampang aliran air (m2)

v = kecepatan aliran air (m/det)

Data kecepatan aliran air dapat diperoleh dengan melakukan

pengukuran menggunakan current meter. Pengukuran kecepatan aliran air

dengan metoda current meter adalah dengan cara membaca langsung pada

display ketika bagian propeller dari current meter dimasukkan ke dalam

air.

Data luas penampang aliran air diperoleh dengan melakukan

pengukuran kedalaman sungai atau saluran air pada beberapa titik dengan

interval jarak sama sepanjang arah melintang sungai.

Flow Duration Curve (FCD)

Untuk menentukan karakteristik suatu sungai dapat diperhatikan

susunan garis massa debit yang waktunya dinyatakan dengan

persentase. Untuk keperluan itu data debit dari Hidrograf disusun

mulai dari yang terendah sampai dengan yang tertinggi dan tiap debit

diberikan probabilitas yang dihitung dengan persamaan Weibull

berikut ini :

p= in+1

∗100 %


10


Dimana :

p = probabilitas terlampaui (%)

i = nomor urut debit

n = jumlah data debit

Kemudian dicari berapa kali debit yang bersangkutan terjadi di sungai.

Untuk perhitungan penggunaan air apabila diambil debit rata-rata penuh,

pada tahun kering akan mengalami kekurangan air. Sebaliknya apabila

diambil di bawah debit rata-rata, pada musim penghujan akan banyak air

yang melimpah melewati bangunan pelimpah. Oleh karena itu untuk

keamanan, di dalam perhitungan biasanya diambil kira-kira 80% x debit

rata-rata. Untuk perhitungan PLTA, energi yang dihasilkan dengan

pengambilan 80% x debit rata-rata ini disebut energi pasti (firm energi).

2.5 Debit Andalan

Debit andalan adalah debit dengan periode ulang tertentu yang

diperkirakan akan melalui suatu sungai atau bangunan air. Periode ulang

adalah waktu hipotetik dimana suatu kejadian dengan nilai tertentu, debit

rencana misalnya, akan disamai atau dilampaui 1 kali dalam jangka waktu

hipotetik tersebut.

Hal ini tidak berarti bahwa kejadian tersebut akan berulang secara teratur

setiap periode ulang tertentu (Kamiana, 2011). Prawirakusuma (2008)

menggunakan metode NRECA dan Mock pada penelitiannya untuk

menghitung ketersediaan air sungai Cipunagara di Jawa Barat. Pada

penulisan ini, akan digunakan metode NRECA dan metode Mock.

A. Model NRECA

Banyak model hidrologi untuk mensimulasikan hujan-limpasan yang

tujuannya adalah untuk pengisian atau memperpanjang data debit, antara

lain model Tank, model Mock, model SSARR dan model NRECA. Model

NRECA yang dikembangkan oleh Norman H. Crawfort yang merupakan


11


penyederhanaan dari Stanford Watershed Model IV yang memiliki 34

parameter.

Model ini juga digunakan Rumere (2008) yang menghitung potensi

sumber daya air di Danau Sentani di Provinsi Papua. Model ini telah

banyak diterapkan oleh Puslitbang Pengairan pada berbagai daerah

pengaliran di Indonesia, selain parameter model relatif sedikit dan mudah

dalam pelaksanaannya serta memberikan hasil yang cukup handal.

Secara umum persamaan dasar dari model ini dirumuskan sebagai

berikut :

Q = P - E + S

Dengan :

Q = limpasan (mm)

P = hujan rata-rata DAS (mm)

E = evapotranspirasi aktual (mm)

S = perubahan kandungan (simpanan) air dalam tanah (mm)

Persamaan keseimbangan air diatas merupakan dasar dari model

NRECA untuk suatu daerah aliran sungai pada setiap langkah waktu,

dimana hujan, aktual evapotranspirasi dan limpasan adalah volume yang

masuk kedalam dan keluar pada suatu DAS untuk setiap langkah waktu

tertentu.

Dalam model NRECA terdapat dua tampungan yaitu simpanan

kelengasan (moisture storage) dan simpanan air tanah (groundwater

storage). Simpanan kelengasan ditentukan oleh hujan dan actual

evapotranspirasi. Simpanan air tanah ditentukan oleh kelebihan

kelengasan (excess moisture). Secara skematis struktur dari model

NRECA.

B. Metode F. J. Mock

Untuk mengetahui besarnya limpasan permukaan (surface run off)

akibat curah hujan andalan digunakan metode model F. J. Mock. Dari


12


analisa model ini akan diperoleh informasi besarnya aliran debit andalan

pada setiap sumber air. (Prawirakusuma, 2008).

Dasar asumsi dari analisa ketersediaan air dengan metode F. J. Mock

yaitu bahwa curah hujan yang jatuh pada watershed sebagian akan jatuh

pada permukaan tanah dan sebagian lagi akan mengalami

evapotranspirasi.

Surplus hujan terjadi bila kelembaban tanah telah mencapai harga

maksimum. Dari air surplus, sebagian akan menjadi direct run off dan

sebagian lagi akan meresap ke dalam tanah sebagai infiltrasi.

Dari air yang mengalami proses infiltrasi sebagian akan mengalir

sebagai aliran dasar (base flow) dan sebagian lagi akan mengubah

tampungan air tanah sehingga menaikkan penampungan air tanah.

Selanjutnya air tanah yang mengalir sebagai base flow akan bergabung

dengan direct run off.

C. Kurva Durasi Debit

Debit andalan adalah besarnya aliran sungai maksimum yang akan

digunakan sebagai acuan untuk membangkitkan energi dan

merencanakan bangunan-bangunan utama. Penentuan besarnya debit

andalan ini yang menggunakan data AWLR, ditentukan menggunakan

dua cara, yaitu metode resesi dan kurva durasi debit (duration curve).

Metode resesi digunakan untuk melihat kecenderungan penurunan

debit air sungai, sehingga debit minimum bisa ditentukan. Untuk

analisa debit sungai dengan metode resesi ini digunakan model

regresi eksponensial karena lebih dapat mewakili penurunan debit

yang terjadi.

Metode Kurva Durasi Debit merupakan penggambaran besarnya

aliran dengan kemungkinan kejadiannya. Kurva durasi juga

menunjukkan karakteristik aliran suatu sungai yang diperoleh dari

rangkaian data pada periode yang panjang. Untuk membentuk kurva


13


durasi debit dapat digunakan 2 cara yaitu dengan mengurutkan

langsung dan dengan membuat kelas interval.

D. Debit Andalan Berdasarkan Data Debit

Prosedur analisa debit andalan sangat dipengaruhi oleh ketersediaan

data. Apabila terdapat data debit dalam jumlah cukup panjang, maka

analisa ketersediaan air dapat dilakukan dengan melakukan analisa

frekuensi terhadap data debit tersebut.

Untuk mendapatkan ketersediaan air di suatu stasiun diperlukan debit

aliran yang bersifat runtut waktu (time series), misalnya data debit harian

sepanjang tahun selama beberapa tahun. Data tersebut menjadi masukan

utama dalam model simulasi wilayah sungai, yang menggambarkan

secara lengkap variabilitas data debit aliran.

Debit andalan dapat ditentukan dengan menggunakan kurva massa

debit yang dibentuk dengan menyusun data debit, dari debit maksimum

sampai debit minimum. Susunan data dapat dinyatakan dalam bentuk

gambar kurva massa atau dalam bentuk tabel. Pada kurva massa debit,

ordinat adalah debit aliran sedang waktu (hari) atau persentase waktu

sebagai absis. Kurva menunjukkan besarnya debit disamai atau dilampaui

untuk beberapa persen waktu yang diinginkan. Untuk bentuk tabel, data

debit harian diurutkan dari nilai terbesar sampai terkecil, persen

keandalan diperoleh dari nilai m/n yang dinyatakan dalam % di mana m

adalah nomor urut dan n adalah jumlah data. Kurva massa debit dapat

juga digambarkan dengan menggunakan nilai debit rerata dua mingguan

atau rerata bulanan yang diperoeh dari debit harian runtut waktu.

2.6 Dasar Perhitungan Power dan Energi

A. Debit Desain

PLTA tidak mungkin menggunakan lebih dari debit sungai rata-rata

(Qmean) secara signifikan karena akan lebih baik secara ekonomis. Oleh

karena itu desain aliran turbin untuk skema run-of river (skema yang


14


beroperasi tanpa water storage yang cukup) biasanya tidak akan lebih

besar dari Qmean.

B. Perhitungan Debit Desain (Q Desain)

Data debit sungai harian yang didapat dari dinas terkait bagian

operasional dianalisis untuk membuat keputusan dan menarik

kesimpulan mengenai debit desain untuk perencanaan PLTA

berdasarkan metode penetuan debit desain yang ada.

Untuk perencanaan ini debit banjir harian yang didapat sangat

penting bagi penentuan debit desain. Cara menghitung Q desain PLTA

yaitu :

1. Menggunakan cara lama (sebelum perang dunia II)

Pengambilan tahun yang digunakan untuk

perencanaan Q desain cara lama adalah tahun 80%

kering. 80% dalam perencanaan ini adalah selama 20

% kekurangan air dan 80% kelebihan air.

Gambar 1 Garis massa debit dalam kurun waktu 10 tahun

Kelemahan cara lama yaitu :

a. Misal jika kita ambil periode 20 tahun maka akan

terjadi perbedaan antara pengambilan Q desain


15


dengan periode 20 tahun dengan Q desain dengan

periode 10 tahun. Sehingga cara lama ini merugikan

apabila jangka watu yang diambil lebih panjang,

dimana periode berikutnya adalah kering.

b. Apabila ada pengambilan koordinat Q desain kelirun

atau tidak sesuai pada periode dalam kurun waktu

tersebut maka Q desain yang diambil akan meleset

sehingga tidak singkron.

2. Menggunakan cara baru (setelah perang dunia II)

Ada 2 (dua) cara yang digunakan dalam perhitungan debit desain

cara baru ini, yaitu :

a. Mengambil rata – rata debit dari garis masa debit

(Q).

o Dibuat garis potong secara vertikal dari garis

masa debit misal kita namai dengan garis I-I dan

garis II-II dan seterusnya. Makin banyak garis

masa debit maka makin teliti.

o Pada periode 10 tahun maka akan ada 10 garis

masa debit.

o Perpotongan garis masa debit I dan garis I-I kita

sebut dengan Q1.

o Perpotongan garis masa debit I dan garis II-II

kita sebut dengan Q2.

o Hasil rata-rata :

Hasil rata−rata=Q 1+Q 2+…+Qn

n

o Q rata-rata :

Q rata−rata=∑

1

n

Q

n


16


o Pada potongan I-I maka akan didapat Qrata-rata

I.

o Pada potongan II-I maka akan didapat Qrata-rata

II, sehingga akan didapat garis masa debit

dalam kurun waktu 10 tahun.

o Pada cara baru ini ada tendensi untuk

memperbesar Q desain. Misal dari Q150-Q200

hari, dari garis masa debit rata-rata dalam satu

periode (dalam hal ini 10 tahun) maka dapat

didapat Q desain.

o Di Amerika Q120 hari dianggap sebagai Q

desain karena tenaga air merupakan bantuan.

b. Mengambil rata – rata waktu dari garis masa debit

(T).

o Misal terdapat garis masa debit 10 tahun, maka

akan terdapat 10 garis.

o Dimana sumbu X menunjukkan hari dan Sumbu

Y menunjukkan besarnya debit.

o Kemudian kalau dipotong secara horizontal

misal di I-I yang terpotong melalui 10 tempat di

garis masa debit tersebut.

o Pada potongan I-I yang tersinggung di 10

tempat didapat T1,T2,T3,…., dan seterusnya.

o Kemudian didapat T rata-rata :

o Dari bermacam macam potongan, dapat

dihitung Trata-ratanya karena grafik dari harga

Trata-rata dari berbagai macam potongan

menuju Q minimum,maka cara kedua ini lebih

teliti dari pada cara pertama.


17


Dimana perencanaan debit desain akan lebih baik apabila

dilakukan pengukuran debit sungai dimana periode pengukuran yang

sangat lama, misal periode pengukuran sampai dengan 20 tahun.

Pengukuran debit sungai dengan periode yang sangat lama akan

menghasilkan Q desain yang sangat baik dimana tingkat ketelitian Q

akan tinggi.

C. Contoh metode Q Desain :

Diketahui data pengukuran selama 10 tahun. Kemudian membuat

garis debitnya (membuat garis rata-rata tahunan).

Misal jika mendapati pengukuran dalam periode 10 tahun

maka kita akan mempunyai 10 ordinat. Ordinat tidak

harus dipasang urut berdasarkan tahunnya, tetapi bias

berdasarkan mana yang besar , di depan dan yang kecil di

belakang.

Gambar 2. Garis massa debit dalam kurun waktu 10 tahun

Pengambilan perencanaan Q desain yaitu dipilih koordinat

dari grafik masa debit dimana terjadi 80% kering. Dari Q


18


tersebut maka dpat diketahui Q desain yaitu Q270 hari

pada tahun 80 % kering tersebut dalam suatu periode.

D. Potensi Energi

Kapasitas terpasang dan energi listrik yang dihasilkan tiap tahunnya

dihitung sebagai berikut :

P = t . g . g . Qd . Hn

E = P . 8760

Dimana :

P = Kapasitas (KW)

t = Effisiensi Turbine

g = Effisiensi Generator

Qd = Debit perencanaan (m3/det)

Hn = Tinggi efektif = Hg - H

Hg = Tinggi jatuh kotor (m)

H = Jumlah kehilangan tinggi (m)

E = Jumlah energi setahun (KWH)

2.7 Perhitungan Daya yang Dihasilkan

PLTM yang menghasilkan daya listrik bergantung sekali pada jumlah

debit air sungai yang digunakan serta tinggi jatuh air yang didapatkan. Dalam

perhitungan daya, nilai H dapat ditaksir dari peta topografi yang ada atau

untuk secara lebih akurat dapat diukur dengan alat ukur survei langsung ke

lapangan. Alat ukur survei tersebut dapat berupa Total Station atau GPS

Geodetik. H adalah perbedaan muka air, yang pada keadaan banjir muka

airnya dapat lebih tinggi. Tetapi perbedaan tinggi dapat diambil tidak berubah

karena pada daerah yang lebih rendah muka air juga naik (Patty, 1995).

Perbedaan tinggi dalam PLTA yang menggunakan run off river adalah

selisih dari tinggi bendung yang direncanakan dengan elevasi power house.

Tinggi bendung biasanya direncanakan dengan tinggi 2 hingga 3 meter dari

permukaan air sungai.


19


Daya yang dihasilkan oleh turbin diperoleh dengan persamaan berikut :

Pt = g × H × Q × Dimana :

Pt = daya turbin (kW),

g = percepatan gravitasi (m/detik2),

H = jatuh efektif (m),

Q = debit (m3/detik)

= efisiensi.

Daya keluaran turbin yang merupakan daya mekanik selanjutnya diubah

menjadi daya listrik oleh generator pada tegangan rendah. Pada perubahan

tersebut terjadi kehilangan daya sehingga generator juga memiliki efisiensi,

yaitu g. Tegangan yang keluar dari generator perlu diubah menjadi

tegangan transmisi melalui trafo. Perubahan tegangan ini juga terjadi

kehilangan daya sehingga trafo memiliki efisiensi juga, yaitu s.

2.8 Optimasi Skala Pembangkit

Optimisasi skala dimaksudkan untuk menentukan skala pembangkit yang

berupa besarnya kapasitas terpasang untuk tata letak yang telah ditentukan.

Optimisasi ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

a. Menyiapkan kurva durasi aliran (flow duration curve) untuk aliran di

lokasi PLTM. Dalam hal ini, kurva durasi debit diperoleh dari analisa

hidrologi.

b. Melakukan desain awal untuk menentukan ukuran komponen-komponen

pembangkit untuk setiap tingkat kehandalan berdasarkan debit primer,

tinggi jatuh dan kehilangan tinggi jatuh, termasuk penentuan kapasitas

terpasangnya.

c. Melakukan analisis perkiraan pembangkitan tenaga untuk setiap tingkat

kehandalan berdasarkan kurva durasi debit. Dalam hal ini dianggap

PLTM akan berfungsi sebagai penyedia beban dasar. Hasil yang


20


diperoleh dari analisa ini adalah jumlah energi yang dikeluarkan oleh

pembangkit selama rangkaian waktu tersebut.

d. Menghitung perkiraan biaya proyek untuk masing-masing tingkat

kehandalah, termasuk biaya engineering, administrasi, pajak pertambahan

nilai dan kontingensi.

e. Menghitung nilai indeks energi dalam US$/ KWh untuk setiap tingkat

kehandalan.

2.9 Potensi Tenaga Air Indonesia

Potensi tenaga air di Indonesia secara teoritis menurut hasil studi yang

dilakukan pemerintah sekitar 77.854,8 MW yang tersebar di seluruh

Indonesia terutama di lima pulau besar, dengan perincian sebagai berikut

(Patty, 1995) :

Pulau Jawa: 5 % sebesar 4.421,6 MW,

Pulau Sumatra: 20 % sebesar 15.803,5 MW,

Pulau Kalimantan: 30 % sebesar 23.052,8 MW,

Pulau Sulawesi: 15 % sebesar 11.378,5 MW,

Pulau Irian: 28 % sebesar 22.157,4 MW,

Lain-lain: 2 %.


21


BAB III

PENUTUP

3.1 Simpulan

Dari penulisan tersebut dapat diketahui bahwa kebutuhan akan listrik bagi

masyarakat luas yang dihasilkan dari PLTA ini sangat berkaitan dengan debit

air yang masuk ke bendungan itu sendiri. Debit yang dihitung yaitu debit air

banjir, debit andalah serta debit desain untuk mendesain suatu tampungan atau

waduk dalam memenuhi kebituhan masyarakat akan tenaga listrik.

Data debit sungai harian yang didapat dari dinas terkait bagian operasional

dianalisis untuk membuat keputusan dan menarik kesimpulan mengenai debit

desain untuk perencanaan PLTA berdasarkan metode penetuan debit desain

yang ada.

Dalam pembahasan ini, terdapat dua cara untuk menghitung debit desain,

yaitu cara lama dan cara baru. Cara lama ini ditemukan sebelum Perang Dunia


22


II dan cara baru yang ditemukan setelah Perang Dunia II. Cara baru merupakan

cara yang lebih teliti dibandingkan dengan cara lama.

DAFTAR PUSTAKA

www. eprints.undip.ac.id

www.google.com

www.s ipil.ft.unand.ac.id


http://www.sipil.ft.unand.ac.id/

http://www.google.com/

http://www.eprints.undip.ac.id/

BAB I

Documents

Transcript of BAB I