MAKALAH KONVERSI ENERGI LISTrIK

PERENCANAAN PLTA JENIS MIKROHIDRO

disusun oleh :

HERI PRASETYOTEKNIK ELEKTRO / S1

10.620.201.C.254

SEKOLAH TINGGI TEKNIK WIWOROTOMOPROGRAM JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PURWOKERTO2011

PENDAHULUAN

PLTA MikroHidro merupakan salah satu jenis pembangkit listrik skala kecil yang sederhana dan mudah dalam pembuatannya.sehingga PLTA MikroHirdo dapat dijadikan pembangkit energi alternatif yang cocok untuk diterapkan di daerah pedesaan di Indonesia yang memiliki sumber daya air yang cukup besar namun belum memiliki akses ke jaringan distribusi listrik (PLN).PLTA skala kecil didefinisikan sebagai pembangkit listrik tenaga air dengan kapasitas kurang atau sama dengan 10 MW. PLTA skala kecil dibagi lagi menjadi minihidro untuk PLT berkapasitas kurang dari 1000 kW,mikrohidro untuk PLT berkapasitas kurang dari 100 kW dan pikohidro untuk PLT berkapasitas kurang dari 10 kW.Kementrian ESDM dan PLN menggunakan 250 kW sebagai batas atas suatu PLT disebut mikrohidro.

PRINSIP PEMBANGKIT TENAGA AIR

Prinsip pembangkit yang digunakan untuk perencanaan PLTA MikroHidro bekerja dengan prinsip dengan cara mengubah energi potensial ( pada aliran sungai ) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin / kincir ) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik dengan bantuan generator.s

Sebuah skema mikrohidro memerlukan dua hal yaitu,debit air dan ketinggian jatuh (head) untuk menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan.Hal ini adalah sebuah sistem konversi energi dari bentuk ketinggian dan aliran (energi potensial) ke dalam bentuk energi mekanik dan energi listrik. Daya yang masuk (Pgross) merupakan penjumlahan dari daya yang dihasilkan (Pnet) ditambah dengan faktor kehilangan energi (loss) dalam bentuk suara atau panas.Daya yang dihasilkan merupakan perkalian dari daya yang masuk dikalikan dengan efisiensi konversi (Eo).

POTENSI AIR YANG ADA

CURAH HUJAN DAN ALIRAN SUNGAI

PENGKURAN CURAH HUJAN ( SUMBER )

Kabupaten Purbalingga adalah salah satu Kabupaten dalam Propinsi Jawa Tengah yang terletak di

sebelah Barat Daya Ibukota Propinsi dengan wilayah 77.764 hektar yang berada 109o11’ – 109o35’

Bujur Timur dan 7o10’ – 7o29’ Lintang Selatan, terbentang pada altitude ± 40 – 1.500 meter diatas permukaan laut dengan dua musim yaitu musim Hujan antara April – September dan musim Kemarau antara Oktober – Maret. Secara umum Purbalingga termasuk dalam iklim tropis dengan rata-rata curah

hujan 3,739 mm – 4,789 mm per tahun.Suhu udara di wilayah Kabupaten Purbalingga antara  23.20o C

– 32.88o C dengan rata-rata 24.49o C.

PENGUKURAN DEBIT SUNGAI ( SUMBER / dengan rumus )

KAPASITAS SETELAH TERPASANG

PENENTUAN LOKASI

PENENTUAN TINGGI JATUH

PENENTUAN TURBIN ( gambar & bentuk kincir / turbin )

DAYA YANG DIHASILKAN ( rumus )

SISTEM YANG DIGUNAKAN

PLTA skala kecil dapat dikategorikan sebagai pembangkit ramah lingkungan, tidak seperti PLTA skala besar yang menyebabkan dampak lingkungan dan sosial yang juga besar. Teknologi PLTMH sudah terbukti dan beberapa komponennya sudah dapat diproduksi di dalam negeri.

Indonesia masih harus terus mengembangkan PLTMH dengan optimal, mengingat baru sebagian kecil potensi sumber daya air yang sudah dimanfaatkan menjadi tenaga listrik. Menurut Kementrian ESDM (2008), potensi tenaga air di Indonesia (baik skala besar maupun kecil) adalah sekitar 75,67 GW, yang tersebar di  sekitar seribu tiga ratus  lokasi di hampir seluruh daerah di Indonesia. Irian Jaya memiliki potensi sumber tenaga air terbesar, yaitu sebesar 30%, diikuti dengan Kalimantan sebesar 29%. Sumatra mempuyai potensi sebesar 21%, Sulawesi 14% dan Jawa sebesar 6%. Selain itu terdapat pula potensi tenaga air yang dapat dikembangkan menjadi PLTMH di Nusa Tenggara sebesar 1% dan di Maluku juga sekitar 1%.

Dari total 75,67 GW, sekitar 50% dapat digunakan untuk PLTA skala besar dan sekitar 493 MW atau sekitar 0,65% dari potensi total tenaga air. Kapasitas terpasang PLT total adalah sekitar 4,200 MW atau hanya sekitar 5,55% dari total potensi. Kapasitas terpasang PLTMH sampai saat ini adalah sekitar 84 MW atau hanya sekitar 17 % dari potensi eksploitasi PLTMH.

Kecilnya angka kapasitas terpasang dibandingkan dengan potensi yang telah teridentifikasi disebabkan antara lain karena sumber air terletak di daerah terpencil atau di daerah hutan konservasi sehingga menimbulkan masalah pengalih gunaan lahan dan perizinan. Sementara dampak lingkungan dan sosial masih merupakan kendala besar untuk pemanfaatan sumber tenaga air sebagai PLTA skala besar.

PLTMH telah dimasukkan ke dalam program percepatan pembangunan listrik 10,000 MW (dikenal dengan crash program) fase kedua yang direncanakan dimulai tahun 2012. RUPTL (Rencana Umum Penyediaan Tenaga Listrik) PLN tahun 2009-2018 juga telah merencanakan pembangunan pembangkit listrik minihidro (kapasitas kurang dari 10 MW) sebesar 70 MW. Sebagian besar PLTA termasuk minihidro dibangun oleh PLN, hanya sebagian kecil yang dibangun oleh swasta dan komunitas. Pembangunan pembangkit minihidro oleh PLN dibiayai sebagian besar oleh ADB. Antara tahun 2008 dan 2010, PLN telah membangun sekitar 200 pembangkit minihidro yang tersebar di Papua, Nusa Tenggara, Sulawesi dan Kalimantan.

Saatnya Kembangkan PLTA Mikrohidro

Saat ini masyarakat semakin familiar dengan teknologi mikrohidro. Memang mikrohidro bukan teknologi baru.Tapi yang menerapkan teknologi ini juga masih relative sedikit. Padahal dengan teknologi mikrohidro, banyak sekali manfaat yang bisa kita peroleh.

PLT Microhidro adalah pembangkit listrik mini dengan mengunakan energy air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber penghasil listrik adalah yang memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu. Makin besar kapasitas aliran dan ketinggiannya, maka makin besar energy yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energy listrik.

Mikrohidro dibangun berdasarkan fakta di lapangan, bahwa air mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas itu mengacu pada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity), sedangan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah head.

Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources atau “energy putih”. Disebut demikian, karena instalasi pembangkit listrik ini menggunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Kenyataannya, alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi ini, maka energy aliran air beserta energy perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu bisa diubah menjadi energy listrik.

Saat ini, masyarakat mulai mengenal Mikrohidro sebagai upaya penyediaan listrik sederhana. Sayangnya, Mikrohidro hanya dapat menyuplai listrik untuk sebagian wilayah atau penduduk karena produksinya yang terbatas, yaitu berkisar 5 kw-100 kw.

Untuk itu, biasanya Mikrohidro banyak digunakan komunitas kecil di pinggiran kota atau bahkan desa di wilayah pedalaman yang sulit dijangkau oleh infrastruktur konvensional PLN. Jika kebutuhan satu rumah akan listrik dianggap 200 watt per hari, Mikrohidro hanya bisa menyediakan listrik bagi 25-500 rumah.

Komponen Penggerak MikrohidroSecara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air, turbin dan generator. Air sebagai

sumber energy yang mengalir dengan kapasitas dan ketinggian tertentu di salurkan menuju rumah instalasi (rumah turbin). Di rumah turbin, instalasi air itu akan “menumbuk” turbin, dalam hal ini turbin dipastikan akan menerima energy air tersebut dan mengubahnya menjadi energy mekanik, yaitu berputarnya poros turbin.

Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan (baca: dihubungkan) ke generator dengan mengunakan kopling. Dari generator akan dihasilkan energy listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan kerumah-rumah atau keperluan lainnya

Selain Mikrohidro, kita juga mengenal PLTA Minihidro dan Pikohidro. Sekilas memang rada mirip. Namun terdapat perbedaan diantara ketiganya, yakni menyangkut output daya yang dihasilkan. Mikrohidro menghasilkan daya antara 5 Kw - 100 Kw. Minihidro daya yang dihasilkan berkisar antara 100 Kw sampai 5000 Kw. Sedangkan pikohidro hanya bisa menyediakan listrik mulai ratusan watt hingga 5 kw.

Dalam rangka menjalin komunikasi antar pemangku kepentingan (stakeholders) Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi Departemen ESDM selaku National Project Director IMIDAP (Integrited Microhydro Development and Aplication Program) Deputy 2, mengundang para Fabrikan Mikrohydro dan beberapa Penemu (Inventor) Energi Terbarukan di Indonesia, diantaranya Djajusman Hadi, S.Sos., M.AB dan Budiharto, S.Pd dari Universitas Negeri Malang (UM) selaku Penemu Kincir Air Kaki Angsa untuk turut berpartisipasi dalam pameran produk dan sekaligus narasumber .Kegiatan Temu Nasional ke-2 antar anggota Jejaring Mikrohidro Indonesia (JMI) ini difasilitasi oleh IMIDAP berlangsung pada 12 – 14 Juni 2009 di Jakarta, Sumedang, dan hunting lapangan di Tasikmalaya. Sedangkan kegiatan pertemuan ke-1 telah dilaksanakan pada tahun 2008 di Yogyakarta.  Temu Darat anggota JMI ke-2 tersebut mendiskusikan hal-hal yang berkaitan dengan pengembangan mikrohidro, rencana pembentukan pengurus JMI dan kegiatan pameran. Pada kegiatan pameran tersebut, para pabrikan dan bengkel PLTMH memamerkan produk dan pengalaman masing-masing dalam mengembangkan PLTMH.Dengan perkembangan harga BBM yang semakin meningkat, renewable energy menjadi primadona dalam penyediaan energy salah satunya dengan Mikrohydro system. Mikrohydro system merupakan technology pembangkit listrik tenaga air yang berskala kecil karena pembangkit tenaga listrik ini memanfaatkan aliran sungai atau aliran irigasi sebagai sumber tenaga untuk menggerakan turbin dan memutar generator. Jadi pada prinsipnya dimana ada air mengalir dengan ketinggian minimal 2,5 meter dengan debit 250 liter/detik, maka disitu ada energi listrik. Selain daripada itu mikrohydro tidak perlu membuat waduk yang besar seperti PLTA. Menurut Ketua Magister Sistem Teknik Konsentrasi Mikrohidro Universitas Gadjah Mada Dr. Ing Ir. Agus Maryono mengatakan “PLTMH adalah salah satu Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) low head dengan kapasitas kurang dari 500 Kilo Watt (KW)”. (http://www.pln-jatim.co.id). Selain itu Maria Hartiningsih (Energi Tri Mumpuni) mengatakan “Mikrohidro memanfaatkan debit dan ketinggian jatuhnya air pada sungai kecil di desa-desa untuk menghasilkan energi listrik di bawah 100 kilowatt” (http://www.kompas.com).

Keuntungan Mikrohidro:• Bebas Emisi.• Energy yang dihasilkan dapat diperhitungkan.• Tidak memerlukan DAM.• Tidak perlu membuat Waduk.• Minimal akibat langsung.• Pembangkit berumur panjang ( sampai dengan 30 tahun atau lebih)

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis, memutar turbin dan generator untuk menghasilkan daya listrik skala kecil, yaitu sekitar 0-100 kW. Turbin merupakan salah satu mesin fluida yang mengubah energi mekanis fluida menjadi kerja poros. Terdapat dua jenis utama turbin, yaitu turbin aksi/impuls dan turbin reaksi. Pada turbin impuls, pancaran (jet) air bebas mendorong bagian turbin yang berputar yang ditempatkan pada tekanan atmosfir. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin pelton, turgo, dan crossflow. Sedangkan pada turbin reaksi, aliran air terjadi pada tekanan tertutup. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin kaplan, propeller dan turbin francis. Kedua jenis turbin tersebut tergantung pada perubahan momentum dari air, sehingga gaya dinamiklah yang mengenai bagian yang berputar (Runner) dari turbin tersebut.Pada dasarnya pemilihan tipe turbin untuk PLTMH sama seperti pemilihan tipe turbin pada PLTA konvensional yang pernah ada. Dasar pemilihan tipe turbin sebagai penggerak generator pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) terlebih dahulu harus diketahui besaran Head (meter), debit air (m3/detik) , dan besarannya kecepatan putar turbin (n). Kecepatan putaran turbin diperoleh dengan mengetahui kecepatan air yang akan masuk sudut-sudut turbin, dengan merubah kecepatan linear menjadi kecepatan keliling (sentrifugal) pada poros turbin tersebut yang disebut dengan kecepatan keliling (U1 = D x phi x n).Dimana: U1 = Kecepatan Keliling D= Diameter Roda Turbin n = Putaran TurbinDalam pemilihan kecepatan putaran sedapatnya ditentukan setinggi mungkin, karena dengan kecepatan putar yang tinggi akan didapat momen punter (kopel) yang kecil, poros yang kecil, dan diameter roda turbin yang kecil, sehingga akan membuat ukuran generator lebih kecil. Kecepatan keliling U1 meningkat dengan membesarnya n. Selanjutnya yang sangat penting untuk diketahui dalam merencanakan turbin adalah menentukan kecepatan spesifik (nq) yang akan sangat menentukan dalam perencanaan tipe turbin yang akan digunakan dalam PLTMH. Besar kecepatan spesifik (nq) dapat diperoleh dengan rumus:

Dimana: n = Jumlah putaran permenit V = Kapasitas air ( m3/detik) H = Head/ tinggi air jatuh (m)Selain dengan menggunakan rumus diatas, nilai dapat juga diperoleh dengan menggunakan grafik kecepatan spesifik dibawah ini setelah diketahui besar nilai head, putaran turbin, dan kapasitas air. Setelah mengetahui kecepatan spesifik tersebut dapat ditentukan jenis turbin yang akan digunakan. Apakah akan digunakan turbin propeller, pelton, crossflow, caplan, turbulen atau yang lainnya. Penentuan jenis turbin untuk PLTMH juga dapat secara langsung melalui grafik dibawah berikut setelah diketahui nilai kecepatan spesifik dari cara perhitungan diatas.

Dalam Dosa Bergaya India rupanya pak Kusmayanto Kadiman mampir berkuliner  “dosa”  untuk memenuhi lawatan utama yaitu mempelajari  potensi kekayaan alam India  berupa potensi air yang dapat dikonversi menjadi daya listrik sebesar 170 GW. Lebih dari 50 % potensi tersebut telah dikonversi oleh Pemerintah India menjadi energi listrik, baik Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) maupun Pembangkit listrik Tenaga Mikrohidro (PLTM)

Indonesia  memiliki potensi air danau dan sungai yang jika seluruhnya dikonversi menjadi energy listrik akan setara dengan 70 GW, tetapi baru sekitar 6 % atau 4,2 GW yang di kelola sedangkan target bauran energy Indonesia pada tahun 2025 berasal dari energy air hanya sebesar 14.516 MW.

Tapi sebelum mencapai tahun 2025, penyediaan listrik di Indonesia masih tergolong rendah. Secara nasional, rasio elektrifikasi baru mencapai 66 % (ESDM,2009) artinya baru sekitar 66 % penduduk Indonesia menikmati energy listrik dan Jawa Barat yang berpenduduk seperlima dari total penduduk Indonesia baru 64 %nya  menikmati energy listrik.

Salah satu alasan yang sering mengemuka adalah lokasi pedesaan yang tersebar dengan kondisi geografis yang tidak mendukung serta sebaran penduduk yang tidak merata menyebabkan

pembangunan infrastruktur listrik tidak efektif. Dan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTM) bisa menjadi solusi bagi daerah pelosok yang mempunyai sumber daya alam seperti danau,  saluran irigasi, sungai atau air terjun alam. Energi potensial air ini umumnya berskala kecil, menyebar, tidak memenuhi kriteria komersial dan hanya bisa memenuhi kebutuhan tenaga listrik di daerah tersebut.

Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air, turbin, dan generator. Mikrohidro mendapatkan energy dari aliran air yang datang dari perbedaan ketinggian, yaitu memanfaatkan jatuhan air (head) dan debit air. Energi potensial terjunan air diubah menjadi energy listrik ketika air menumbuk turbin dan memutar generator. Semakin tinggi jatuhan air dan atau semakin deras debit air, maka semakin besar energy dari aliran air yang dapat diubah menjadi energy listrik.

Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTM) adalah pada skala tenaga listrik yang dihasilkan, yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan kapasitas  >10 MW, minihidro (kapasitas 1-10 MW) dan mikrohidro (kapasitas <1MW).

Relatif kecilnya daya yang dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA berimplikasi pada relatif murah dan sederhananya perangkat, serta kecilnya tempat yang diperlukan untuk instalansi dan pengoperasian mikrohidro. Beberapa jenis turbin yang umum digunakan masyarakat dunia adalah :

Turbin Francais, cikal bakal turbin modern. Jarang digunakan oleh PLTM karena membutuhkan debit air yang besar dan kecepatan air yang tinggi.

Turbin Pelton, merupakan salah satu jenis turbin yang sangat efisien guna mengkonversi energy mekanik air. Contoh aplikasi turbin Pelton diproduksi di Cimahi, Bandung.

Turbin Kaplan, merupakan evolusi turbin Francais, dapat bekerja pada head yang kecil tapi memerlukan debit air tinggi dalam pengoperasiannya.

Turbin Cross-flow, turbin ini banyak digunakan pembangkit listrik tenaga air skala mikro atau piko. Dapat beroperasi pada head yang kecil namun membutuhkan debit yang besar.

Turbin Zotloeterer, diklaim memiliki efisiensi 70 %, aplikasi turbin ini dapat digunakan pada aliran air dengan head yang kecil (mulai dari 70 cm), energy yang dihasilkan mulai dari 150 kW dan dapat diaplikasikan pada instalasi pengolahan air.

Salah satu pengembangan teknologi turbin diciptakan oleh Ir. Ismun berdasarkan memori di masa kecilnya di Kalimantan yang hidup berdampingan dengan sungai. Solusi yang ditemukannya adalah membuat bilah yang terpasang tidak tetap yaitu bilah yang dapat memotong aliran air tanpa mempengaruhi kecepatan maupun torsi putaran turbin. Hal ini membuat Turbin Ismun memiliki efisiensi 30 % dengan kemungkinan dikembangkan hingga mencapai efisiensi 50 % – 60 %.

Kelebihan Turbin Ismun adalah mampu beroperasi pada aliran air dengan head yang sangat kecil, sehingga dapat digunakan untuk mengkonversi energy aliran air pada aliran sungai terbuka. Sungai-sungai besar di Indonesia seperti di Kalimantan dan Papua mempunyai debit air besar namun berkecepatan rendah. Turbin Ismun sangat tepat diaplikasikan pada sungai-sungai dengan kondisi demikian.

Pendekatan pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro sebaiknya menggunakan dasar ekonomi sebagai suatu alasan. Sehingga ketersediaan energy listrik dapat menciptakan lapangan pekerjaan yang kemudian menjadi penggerak pembangunan suatu daerah secara mandiri. Hiburan pada malam hari hanyalah bonus dari adanya listrik.  ( Jadi ketersediaan listrik jangan menjadikan masyarakat sibuk nonton sinetron dan infotainment ^_^) Contoh ketersediaan listrik yang berdampak positif ditunjukkan penduduk Cimahi yang menggunakan listrik dari PLTM untuk memproduksi tahu.

Sayangnya beberapa kekayaan alam Indonesia yang memungkinkan untuk menjadi PLTM atau sekedar tempat wisata  ditelantarkan begitu saja. Contohnya adalah Danau Tempe di propinsi Sulawesi

Selatandan 13 danau di Kabupaten Bogor , bahkan danau-danau di Kabupaten Bogor tersebut didakwa sebagai penyebab banjir Jakarta.

Kendala selain sungai dan danau yang tidak terawat adalah mahalnya pembiayaan. Sebagai contoh untuk membangun  PLTM Cinta Mekar di Subang yang berkapasitas 120 kW, yayasan IBEKA menghabiskan dana Rp 2,25 milyar. Tetapi keuntungan pembangunan PLTM jauh lebih besar. Karena masyarakat merasakan perekonomian tumbuh dengan adanya pembangkit listrik maka tumbuh juga kesadaran masyarakat untuk pentingnya menjaga lingkungan, menjaga aliran air dan menjaga hutan di hulu sungai. Hal mana merupakan satu paket bimbingan yang merupakan kunci keberhasilan sebelum PLTM dibangun dan dikelola.

Tahun 2011 ini, pemerintah merencanakan membangun  2 PLTM di desa Cicadas, Kecamatan Cisolok, Sukabumi. Masing-masing berkapasitas 3 x 1MW dan 2 x 1,5 MW, dibiayai dari dana APBN sebesar Rp 30  milyar untuk PLTMH Cisono-2 dan sebesar Rp 37,9 milyar untuk PLTM Cisundel. Ditargetkan kedua PLTM bisa beroperasi tahun ini  (dan diharapkan tidak sekedar proyek yang bersifat hit & run, karena kelemahan proyek dengan dana APBN biasanya tidak ada tindakan progresif untuk pelatihan dan bimbingan)

Kiranya patut menjadi renungan bagi pengambil kebijakan ketika akan menjual sumber daya alam berupa gas dan batu bara.  ”Apakah hasilnya setimpal untuk kesejahteraan rakyat ? Apakah cashflow seimbang dengan  pembiayaan infrastruktur listrik bagi masyarakat di daerah terpencil? Karena sungguh tidak adil ketika para pengambil keputusan menjual sumber daya alam dengan harga murah sekali tetapi di lain pihak rakyat harus membayar mahal pembangunan infrastruktur listrik. Pembangunan  yang berasal dari hutang dengan bunga berbunga!” ( ^_^jadi inget kasus apa yaaa…..)

Danau Terlantar di Kabupaten Bogor

Kincir Ismun ; hak paten ID-0-007-984

Sumber data :

http://wisata.kompasiana.com/kuliner/2011/04/08/dosa-bergaya-india/ http://www.pikiran-rakyat.com/node/139659 http://regional.kompasiana.com/2011/04/09/teluk-kendari-dan-danau-tempe-akan-lenyap/ http://gresnews.com/ch/Regional/cl/Sukabumi/id/1891105/Dua-PLTM-Akan-Dibangun-di-Kec.-

Cisolok-Sukabumi Majalah Energi Edisi Januari 2011 http://kincirismun.blogspot.com/2009/01/kincir-ismun-apa-sih-banyak-yang-belum.html

Pembangkit Listrik Tenaga Air (Mikrohidro) Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketiggian tertentu dari instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari istalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air per satuan waktu (flow capacity) sedangan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan terjemahan bebas bisa dikatakan "energi putih". Dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir.

Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat kedalam rumah pembangkit yang pada umumnya dibagun di bagian tepi sungai untuk menggerakkan turbin atau kincir air mikrohidro. Energi mekanik yang berasal

dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.

Mikrohidro bisa memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat dihasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada relatif sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan lingkungan. Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan mikrohidro terutama pada besarnya tenaga listrik yang dihasilkan, PLTA dibawah ukuran 200 KW digolongkan sebagai mikrohidro. Dengan demikian,

sistem pembangkit mikrohidro cocok untuk menjangkau ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan pedesaan.

Prinsip dasar mikrohidro adalah memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh aliran air pada jarak ketinggian tertentu dari tempat instalasi pembangkit listrik. Sebuah skema mikrohidro memerlukan dua hal yaitu, debit air dan ketinggian jatuh (head) untuk menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan. Hal ini adalah sebuah sistem konversi energi dari bentuk ketinggian dan aliran (energi potensial) ke dalam bentuk energi mekanik dan energi listrik. Daya yang masuk (Pgross) merupakan penjumlahan dari daya yang dihasilkan (Pnet) ditambah dengan faktor kehilangan energi (loss) dalam bentuk suara atau panas. Daya yang dihasilkan merupakan perkalian dari daya yang masuk dikalikan dengan efisiensi konversi (Eo).

Pnet = Pgross ×Eo kW

Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan juga dikalikan dengan sebuah faktor gravitasi (g = 9.8), sehingga persamaan dasar dari pembangkit listrik adalah :

Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kW

Dimana head dalam meter (m), dan debit air dalam meter kubik per detik (m/s3).

1. Dam/Bendungan Pengalih (intake). Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap.2. Bak Pengendap (Settling Basin). Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.3. Saluran Pembawa (Headrace). Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

4. Turbin. Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.5. Generator. Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

Purbalingga adalah salah satu Kabupaten dalam Propinsi Jawa Tengah yang terletak di sebelah Barat Daya Ibukota Propinsi dengan wilayah 77.764

hektar yang berada 109o11’ – 109o35’  Bujur Timur

dan 7o10’ – 7o29’ Lintang Selatan, terbentang pada

altitude ± 40 – 1.500 meter diatas permukaan laut dengan dua musim yaitu musim Hujan antara April – September dan musim Kemarau antara Oktober – Maret. Secara umum Purbalingga termasuk dalam iklim tropis dengan rata-rata curah hujan 3,739 mm – 4,789 mm per tahun. Jumlah curah hujan tertinggi berada di Kecamatan Karangmoncol, sedangkan curah hujan terendah di Kecamatan

Kejobong. Suhu udara di wilayah Kabupaten Purbalingga antara  23.20o C – 32.88o C dengan rata-rata

24.49o C.

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan integrasi dari beberapa bagian sistem lainnya, yaitu :

Bendungan Saluran Pipa & Rumah Turbin Mekanik & Elektrik

Perencanaan PLTMH  Pemilihan Lokasi dan Lay out Dasar

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada dasarnya memanfaatkan energi potensial air Gatuhan air). Semakin tinggi jatuhan air ( head ) maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografts yang memungkinkan, tinggi jatuhan air ( head ) dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi.

Secara umum lay-out sistem PLTMH merupakan pembangkit jenis run off river, memanfaatkan aliran air permukaan (sungai). Komponen sistern PLTMH tersebut terdiri dari banaunan intake (penyadap) - bendungan, saluran pembavia, bak pengendap dan penenang, saluran pelimpah, pipa pesat, rumah pembangkit dan saluran pembuangan. Basic lay-out pada perencanaan pengembangan PLTMH dimulai dari penentuan lokasi intake, bagaimana aliran air akan dibawa ke turbin dan penentuan tempat rumah pembangkit untuk rnendapatkan tinggi jatuhan ( head ) optimum dan aman dari banjir.

•  Lokasi bangunan intake

Pada umumnya instalasi PLTMH merupakan pembangkit listrik tenaga air jenis aliran sungai langsung, jarang yang merupakan jenis waduk (bendungan besar). Konstruksi bangunan intake untuk mengambil air langsung dari sungai dapat berupa bendungan (intake dam) yang melintang sepanjang lebar sungai atau langsung membagi aliran air sungai tanpa dilengkapi bangunan bendungan. Lokasi intake harus dipilih secara cermat untuk menghindarkan masalah di kemudian hari.

•  Kondisi dasar sungai

Lokasi intake harus memiliki dasar sungai yang relatif stabil, apalagi bila bangunan intake tersebut tanpa bendungan (intake dam). Dasar sungai yang tidak stabil inudah mengalami erosi sehingga permukaan dasar sungai lebih rendah dibandingkan dasar bangunan intake; hal ini akan menghambat aliran air memasuki intake.

Dasar sungai berupa lapisanllempeng batuan merupakan tempat yang stabil. Tempat di mana kemiringan sungainya kecil, umumnya memiliki dasar sungai yang relatif stabil. Pada kondisi yang tidak memungkinkan diperoleh lokasi intake dengan dasar sungai yang relatif stabil dan erosi pada dasar sungai memungkinkan teladi, maka konstruksi bangunan intake dilengkapi dengan bendungan untuk menjaga ketinggian dasar sungai di sekitar intake.

•  Bentuk aliran sungai

Salah satu permasalahan yang sering terjadi pada instalasi PLTMH adalah kerusakan pada bangunan intake yang disebabkan oleh banjir. Hal tersebut sering terjadi pada intake yang ditempatkan pada sisi luar sungai. Pada bagian sisi luar sungai (b) mudah erosi serta rawan terhadap banjir. Batti-batuan, batang pohon serta berbagai material yang terbawa banjir akan mengarah pada bagian tersebut. Sementara itu bagian sisi dalam sungai (c) merupakan tempat terjadinya pengendapan lumpur dan sedimentasi, schingga tidak cocok untuk lokasi intake. Lokasi intake yang baik terletak sepanjang bagian sungai yang relatif lurus (a), di mana aliran akan terdorong memasuki intake secara alami dengan membawa beban (bed load) yang kecil.

•  Lokasi rumah pembangkit (power house)

Pada dasarnya setiap pembangun an mikrohidro berusaha untuk mendapatkan head yang maksimum. Konsekuensinya lokasi rumah pembangkit (power house) berada pada tempat yang serendah mungkin. Karena alasan keamanan dan 6nstruksi, lantai rumah pembangkit harus selalu lebih tinggi

dibandingkan permukaan air sungai. Data dan informasi ketinggian permukaan sungai pada waktu banjir sangat diperlukan dalam menentukan lokasi rumah pembangkit.

Selain lokasi rumah pembangkit berada pada ketinggian yang aman, saluran pembuangan air ( tail race ) harus terlindung oleh kondisi alam, seperti batu-batuan besar. Disarankan ujung saluran tail race tidak terletak pada bagian sisi luar sungai karena akan mendapat beban yang besar pada saat banjir, serta memungkinkan masuknya aliran air menuju ke rumah pembangkit.

• Lay-out Sistem PLTMH

Lay out sebuah sistem PLTMH merupakan rencana dasar untuk pembangunan PLTMH. Pada lay out dasar digambarkan rencana untuk mengalirkan air dari intake sampai ke saluran pembuangan akhir.

Air dari intake dialirkan ke turbin menggunakan saluran pembawa air berupa kanal dan pipa pesat (penstock). Penggunaan pipa pesat memerlukan biaya yang iebih besar dibandingkan pembuatan kanal terbuka, sehingga dalam membuat lay out perlu diusahakan agar menggunakan pipa pesat sependek mungkin. Pada lokasi. tertentu yang tidak memungkinkan pembuatan saluran pembawa, penggunaan pipa pesat yang panjang tidak dapat dihindari.

Pendekatan dalam membuat lay out sistem PLTMH adalah sebagai berikut:

Air dari intake dialirkan melalui penstok sampai ke turbin. Jalur pemipaan mengikuti aliran air, paralel dengan sungai (gbr 5.3, long penstock following river). Metoda ini dapat dipilih seandainya pada medan yang ada tidak memungkinkan untuk dibuat kanal, seperti sisi sungai berupa tebing batuan. Perlu diperhatikan bahwa penstock harus aman terhadap banjir.

  Pembangkit listrik tenaga air / mikrohidro

Memanfaatkan sungai Petani yang mengalir di desa Sikeben Sibolangit, dapat memutar turbin “cross-flow” dan menggerakkan generator listrik dengan keluaran daya 15 kW atau disebut Pembangkit Listrik Tenaga Lau (Bahasa karo : Lau = sungai).

banyak cara untuk menghasilkan energi yang dapat kita peroleh dari lingkunga secara gratis dan continue,salah satunya adalah dengan menggunakan energi potensial air yang dapat kita konversikan energiny melalui sebuah turbin air (turbin cross flow).pemanfaatan potensial air ini harus dapat digunakan dengan maksimal agar tidak rugi dalam pengadaan pengoperasiannya,

performasi turbin air dan pemilihannya :    1. Model Turbin    2. kecepatan putaran spesifik                   kecepatan putaran spesifik turbin biasanya dipresentasikan dengan n (rpm)   3. Performasi Turbin                  performasi disini adalah karakteristik dari pemakaian turbin tersebut                                               a. Putaran spesifik, n(s)                                               b. Unit daya keluaran p(u)

                                               c. Unit putaran n(u)                                              d. Unit kapasitas aliran Q(u)

Perhitungan daya hidrolis     daya hidrolis atau daya input turbin air dapat dihitung dengan formula sebagai berikut :                        P = p(rho) . g . Q . n(ef)

dimana ;    P : daya input turbin [kW]                Q : Kapasitas aliran air/debit air [m3/detik]                H : head efektif atau tinggi jatuhan air[m]                n(ef)  : efesiensi turbin                         : 0.70-0.80     : unutk turbin crossflow                         : 0.80-0.90     : untuk turbin propeler atau kaplan

Generatormenggunakan generator AC 3 fasa

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis, memutar turbin dan generator untuk menghasilkan daya listrik skala kecil, yaitu sekitar 0-100 kW. Turbin merupakan salah satu mesin fluida yang mengubah energi mekanis fluida menjadi kerja poros. Terdapat dua jenis utama turbin, yaitu turbin aksi/impuls dan turbin reaksi. Pada turbin impuls, pancaran (jet) air bebas mendorong bagian turbin yang berputar yang ditempatkan pada tekanan atmosfir. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin pelton, turgo, dan crossflow. Sedangkan pada turbin reaksi, aliran air terjadi pada tekanan tertutup. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin kaplan, propeller dan turbin francis. Kedua jenis turbin tersebut tergantung pada perubahan momentum dari air, sehingga gaya dinamiklah yang mengenai bagian yang berputar (Runner) dari turbin tersebut.

Pada dasarnya pemilihan tipe turbin untuk PLTMH sama seperti pemilihan tipe turbin pada PLTA konvensional yang pernah ada. Dasar pemilihan tipe turbin sebagai penggerak generator pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) terlebih dahulu harus diketahui besaran Head (meter), debit air (m3/detik) , dan besarannya kecepatan putar turbin (n). Kecepatan putaran turbin diperoleh dengan mengetahui kecepatan air yang akan masuk sudu-sudu turbin, dengan merubah kecepatan linear menjadi kecepatan keliling (sentrifugal) pada poros turbin tersebut yang disebut dengan kecepatan keliling (U1 = D x phi x n).

Dimana: U1 = Kecepatan Keliling D= Diameter Roda Turbin n = Putaran Turbin

Dalam pemilihan kecepatan putaran sedapatnya ditentukan setinggi mungkin, karena dengan kecepatan putar yang tinggi akan didapat momen punter (kopel) yang kecil, poros yang kecil, dan diameter roda turbin yang kecil, sehingga akan membuat ukuran generator lebih kecil. Kecepatan keliling U1 meningkat dengan membesarnya n. Selanjutnya yang sangat penting untuk diketahui dalam merencanakan turbin adalah menentukan kecepatan spesifik (nq ) yang akan sangat menentukan dalam perencanaan tipe turbin yang akan digunakan dalam PLTMH. Besar kecepatan spesifik ( nq) dapat diperoleh dengan rumus:

Dimana: n = Jumlah putaran permenit V = Kapasitas air ( m3/detik) H = Head/ tinggi air jatuh (m)

Selain dengan menggunakan rumus diatas, nilai dapat juga diperoleh dengan menggunakan grafik kecepatan spesifik dibawah ini setelah diketahui besar nilai head, putaran turbin, dan kapasitas air. Setelah mengetahui kecepatan spesifik tersebut dapat ditentukan jenis turbin yang akan digunakan. Apakah akan digunakan turbin propeller, pelton, cross flow atau yang lainnya. Penentuan jenis turbin untuk PLTMH juga dapat secara langsung melalui grafik dibawah berikut setelah diketahui nilai kecepatan spesifik dari cara perhitungan diatas.