Konferensi Nasional Teknik Sipil 12 Batam, 18-19 September 2018

ISBN: 978-602-60286-1-7 AR - 179

PENGEMBANGAN MIKRO HIDRO UNTUK

INSTALASI PENGOLAHAN AIR DI INDONESIA

Tri Suyono1 dan Lita Asyriati Latif 2

1Jurusan Teknik Mesin, Universitas Khairun, Jl. Pertamina, Ternate Selatan, Maluku Utara

Email: bayu_sigma@yahoo.com 2Jurusan Teknik Mesin, Universitas Khairun, Jl. Pertamina, Ternate Selatan, Maluku Utara

Email: lithalatif@yahoo.com

ABSTRAK

Pelayanan air minum harus memenuhi 4K yaitu kuantitas, kontinyutas, kualitas dan keterjangkauan,

yang paling sering terjadi adalah masalah kualitas yang mana untuk mengatasi masalah kualitas

pemerintah banyak membangun instalasi pengolahan air (IPA). Pengoperasian IPA memerlukan energi

listrik untuk menggerakkan sistem kimia yaitu pompa dossing dan mixer (pengaduk) bahan kimia serta

lampu penerangan. Pada IPA sitem gravitasi kebanyakan lokasinya berada jauh dari permukiman dan

akses jalannya kebanyakan cukup sulit, dan tidak tersedia jaringan listrik dari PLN, sedangkan jika

menggunakan genset penyediaan dan pengangkutan bahan bakar minyak (BBM) tidak mudah, hal

tersebut banyak mengakibatkan IPA yang dibangun hanya berfungsi sebagai bak prasedimentasi saja,

sehingga kualitas air yang dialirkan kepalanggan terutama dimusim hujan masih keruh. Hal tersebut

memerlukan solusi pengadaan energi yang tidak tergantung bahan bakar, mudah dan murah agar harga

produksi air juga menurun dan kontinyutas kualitas air terjaga dengan baik. Sisa tekan air yang mengalir

dari intake ke IPA rata-rata diatas 3 bar, atau setara dengan 30 mka. sehingga masih memiliki potensi

untuk dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik dengan memasang mikro hidro, sehingga energi

air yang masuk dimanfaatkan untuk menggerakkan mikro hidro sebelum dimasukkan ke IPA untuk

proses pengolahan/penjernihan sampai mencapai standar baku mutu air minum yang disyaratkan.

Intinya energi air digunakan untuk menghasilkan energi listrik untuk mengolah air itu sendiri (dari air

untuk air). Prinsip kerja dari mikro hidro ini sama dengan mikro hidro pada umumnya, namun karena

pipa pesat yang digunakan adalah pipa transmisi dengan sistem pemasangan tidak selalu lurus dan jarak

yang rata-rata cukup jauh maka perlu dilakukan kajian hirolis untuk menentukan kapasitas mikro hidro

yang akan dipasang. Pemasangan mikro hidro pada instalasi pengolahan air (water treatment plant)

harus memiliki head minimum 30 meter (sudah dikurangi head losses). Mikro Hidro untuk IPA didesain

dengan kapasitas daya yang sesuai dengan keperluan energi listrik di IPA saja yaitu 3 kW, 5 kW, 7,5

kW dan 10 kW, 12,5 kW, 30 kW, 50 kW dan bisa lebih jika hasil perhitungan secara teknis dapat

menghasilkan daya listrik lebih dari itu. Sedangkan kapasitas IPA yang dapat dipasang mikro hidro

yaitu antara 5 liter/detik – 200 liter/detik, namun juga bisa untuk kapasitas diatas 200 liter/detik dengan

spesifikasi dan perlakuan khusus.

Kata kunci: Pengolahan Air, Energi, Mikro Hidro

1. PENDAHULUAN

Sistem Penyediaan Air Minum (SPAM) yang dibangun kebanyakan adalah sistem gravitasi dengan debit air antara 5

L/det (0,05 m3/det) sampai 200 L/det (0,1 m3/det) dengan beda tinggi (head) antara 25 sampai 100 meter, serta

panjang pipa transmisi atau pipa pesat antara 700 meter sampai 12.000 meter. (DITPSPAM PU, 2015). Dari gambaran

kondisi di atas maka ada potensi pemanfaatan sisa tekan air dari bendungan (intake) ke Instalasi Pengolahan Air (IPA)

untuk menggerakkan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro sebagai sumber energi listrik untuk keperluan IPA dan

jika memungkinkan untuk masyarakat sekitarnya. Untuk itu perlu dilakukan analisa hidrolis pada pipa transmisi untuk

mengetahui sisa tekan air atau head sebenarnya setelah melewati pipa transmisi pada jarak tertentu. Mikro Hidro untuk

IPA ini perlu dikembangkan sebagai upaya untuk menjamin keberlangsungan operasional IPA yang sering terkendala

dengan mahal dan sulitnya penyediaan energi lstrik. Pengembngan Mikro Hidro ini dapat dilakukan diseluruh IPA

terutama untuk sistem gravitasi dan masih memungkinkan untuk IPA sistem pompanisasi. Pemasangan Mikro Hidro

pada IPA juga dapat berfungsi ganda, karena selain menghasilkan listrik juga dapat berfungsi sebagai mixer atau

pengaduk bahan kimia pada saat pembubuhan. Kebutuhan energi listrik untuk sistem kiamia dan ssitem penerangan

serta perlatan pendukung lainnya mulai dari 3 kW sampai dengan 15 kW, tergantung kapasitas dan sistem IPA yang

dibangun.

AR - 180

ISBN: 978-602-60286-1-7

Pada kajian ini diambil salah satu lokasi IPA yang sudah terpasang mikro hidro, yaitu Instalasi Pengolahan Air

Kapasitas 40 liter/det pada Sistem Penyediaan Air Minum Ibu Kota Kecamatan (SPAM IKK) Bacan, Kabupaten

Halmahera Selatan, Propinsi Maluku Utara, yang lokasinya cukup jauh dari pemukiman dan jangkauan instalasi listrik

dari PLN, sehingga dipasang Mikro Hidro sebagai sumber energi listrik, terutama untuk sistem pompa kimia dan

penerangan. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro yang terdapat pada lokasi SPAM IKK Bacan, memiliki jarak

dari intake dengan lokasi IPA yang cukup jauh yaitu 1.200 meter dengan beda tinggi (head) 70 meter.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Mikro hidro

Mikro hidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro adalah suatu pembangkit listrik

skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun

alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikro hidro merupakan sebuah istilah

yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air.

Mikro hidro adalah Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) skala kecil dengan batasan kapasitas antara 5 kW (Kilo

Watt) – 1 MW (Mega Watt) per unit (Badan Litbang ESDM, 2012). Terdapat beberapa batasan daya lain untuk

kategori Mikro hidro selain yang dinyatakan oleh Badan litbang ESDM, yaitu kapasitas maksimal 120 kW dan kurang

dari 200 kW (Damastuti, A.P., 1997). Ada juga penggolongan lain yang memilah sistem PLTA skala kecil menjadi

tiga, yaitu Minihidro dengan kapasitas antara 100 kW sampai dengan 1 MW, Mikro hidro dengan kapasitas antara 1

– 100 kW, dan Pikohidro dengan kapasitas dari beberapa Watt (W) sampai dengan 1.000 Watt.

Beberapa komponen yang digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro baik komponen utama maupun

bangunan penunjang, antara lain :

1. Dam atau 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 penghantar (headrace). Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air

yang disalurkan.

4. Bak penenang (forebay). Bak penenang berada di ujung saluran pembawa yang berfungsi untuk mecegah

turbulensi air sebelum diterjunkan melalui pipa pesat.

5. Pipa pesat (penstock). Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal

sebagai sebuah turbin.

6. Turbin. Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.

7. Pipa hisap (draft tube). Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan tekanan aliran yang masih tinggi

ke tekanan atmosfer.

8. Generator. Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

9. Panel kontrol. Panel kontrol berfungsi mengatur dan mengendalikan beban listrik yang mengunakan motor listrik

sebagai penggeraknya.

10. Pengalih beban (ballast load). Pengalih beban berfungsi sebagai beban sekunder (dummy) ketika beban konsumen

mengalami penurunan. Kinerja pengalih beban ini diatur oleh panel kontrol.

Penggunaan beberapa komponen disesuaikan dengan tempat instalasi (kondisi geografis, baik potensi aliran air serta

ketinggian tempat) serta budaya masyarakat. Sehingga terdapat kemungkinan terjadi perbedaan desain MIKRO

HIDRO serta komponen yang digunakan antara satu daerah dengan daerah yang lain.

AR - 181

ISBN: 978-602-60286-1-7

Gambar 1. Skema pembangkit listrik tenaga mikrohidro (MIKRO HIDRO)

Prinsip Kerja Mikro Hidro

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (MIKRO HIDRO) pada prinsipnya memanfaatkan beda tinggi (head) dan

jumlah debit air yang ada pada aliran air saluran irigasi, sungai atau air terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin

sehingga menghasilkan energi mekanik. Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan listrik.

Pembangunan MIKRO HIDRO perlu diawali dengan pembangunan bendungan untuk mengatur aliran air yang akan

dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak MIKRO HIDRO. Bendungan ini dapat berupa bendungan beton atau

bendungan beronjong. Bendungan perlu dilengkapi dengan pintu air dan saringan sampah untuk mencegah masuknya

kotoran atau endapan lumpur. Bendungan sebaiknya dibangun pada dasar sungai yang stabil dan aman terhadap banjir.

Di dekat bendungan dibangun bangunan pengalih (intake). Kemudian dilanjutkan dengan pembuatan bak pengendap

(settling basin) yang berfungsi untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran sehingga air yang masuk ke turbin

relatif bersih. Setelah itu dibangun saluran penghantar (headrace) yang berfungsi mengalirkan air dari intake. Saluran

ini dilengkapi dengan saluran pelimpah pada setiap jarak tertentu untuk mengeluarkan air yang berlebih. Saluran ini

dapat berupa saluran terbuka atau tertutup.

Bak penenang (forebay) juga dibangun untuk menenangkan aliran air dan mencegah turbulensi air sebelum

diterjunkan ke pipa pesat (penstok). Saluran ini dibuat dengan konstruksi beton dan berjarak sedekat mungkin ke

rumah turbin untuk menghemat pipa pesat.

Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke turbin. Dalam pipa ini, energi potensial air di bak penenang

diubah menjadi energi kinetik yang akan memutar roda turbin. Biasanya terbuat dari pipa baja yang dirol, lalu dilas.

Untuk sambungan antar pipa digunakan flens. Pipa ini harus didukung oleh pondasi yang mampu menahan beban

statis dan dinamisnya. Pondasi dan dudukan ini diusahakan selurus mungkin, karena itu perlu dirancang sesuai dengan

kondisi tanah.

Setelah keluar dari pipa pesat, air akan memasuki turbin pada bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided vane untuk

mengatur pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang masuk ke runner blade atau bilah

(komponen utama turbin). Runner terbuat dari baja dengan kekuatan tarik tinggi yang dilas pada dua buah piringan

sejajar. Aliran air akan memutar runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin.

Energi yang timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Seluruh sistem ini harus seimbang.

Turbin perlu dilengkapi casing yang berfungsi mengarahkan air ke runner. Pada bagian bawah casing terdapat

pengunci turbin. Bantalan (bearing) terdapat pada sebelah kiri dan kanan poros dan berfungsi untuk menyangga poros

agar dapat berputar dengan lancar.

Turbin, generator dan sistem kontrol masing-masing diletakkan dalam sebuah rumah yang terpisah. Pondasi turbin-

generator juga harus dipisahkan dari pondasi rumahnya. Tujuannya adalah untuk menghindari masalah akibat getaran.

Rumah turbin harus dirancang sedemikian agar memudahkan perawatan dan pemeriksaan.

Pendapat pertama yang dikemukakan oleh Pudjanarsa menyatakan bahwa turbin air secara luas, sedangkan pendapat

keduanya menyatakan secara spesifik tentang cara kerja turbin hidrolis, untuk pernyataan ketiga lebih spesifik dengan

membagi prinsip kerja impuls dan reaksi.

AR - 182

ISBN: 978-602-60286-1-7

Daya Yang Dibangkitkan Turbin

Dari kapasitas air Q dan tinggi air jatuh H diperoleh daya keluaran turbin. Daya keluaran turbin dihitung menggunakan

persamaan:

𝑃𝒂 = 𝑄 . 𝜌 . 𝑔 . 𝐻 (1)

Dimana:

Pa = Daya air (kW)

Q = Kapasitas air (m3/s)

ρ = Massa jenis air (kg/m3)

g = Gaya gravitasi (m/s2)

H = Head / Tinggi air jatuh (m)

dan efisiensi turbin :

𝜂𝑡 = 𝑃𝑡

𝑃𝑎 (2)

Maka daya turbin diperoleh :

𝑃𝑡 = 𝑃𝑎. 𝜂𝑡 (3)

𝑃𝑡 = 𝑄 . 𝜌 . 𝑔 . 𝐻 . 𝜂𝑡 (4) Perhitungan daya generator :

𝑃𝑔 = 𝜂𝑔 . 𝑃𝑡 (𝑘𝑊) (5)

Dimana:

Pt = Daya turbin (kW)

ηt = Efisiensi turbin

Secara sederhana dapat dinyatakan bahwa semakin tinggi jatuh air, dengan kapasitas aliran sama, akan mempuyai

energi potensial yang lebih besar dibandingkan dengan tinggi jatuh air yang lebih rendah.

Tabel 1. Pengaruh beban terhadap posisi pipa (terapung atau tenggelam)

Jenis Turbin Nilai Efisiensi (ηt)

Pelton 0,8 – 0,85

Francis 0,8 – 0,9

Cross-Flow 0,7 – 0,8

Kaplan/Propeller 0,8 – 0,9

Dalam tahap analisis dan perhitungan data menggunakan rumus-rumus sebagai berikut:

1. Perhitungan kecepatan aliran

𝑉 = 𝑄

14⁄ . 𝜋 . 𝐷2 (𝑚

𝑠⁄ ) (6)

2. Perhitungan reynolds number

𝑅𝑒 = 𝑉 . 𝐷 . 𝜌

𝜇=

𝑉 . 𝐷

𝜈 (7)

3. Perhitungan major losses

𝐻𝑓 = 𝑓𝐿 . 𝑉2

𝐷 . 2 . 𝑔 (𝑚) (8)

4. Perhitungan minor losses

𝐻𝑓𝑚 = 𝐾𝑉2

2 . 𝑔 (𝑚) (9)

5. Perhitungan total head bersih

𝐻𝑛𝑒𝑡 = 𝐻𝑔𝑟𝑜𝑠𝑠 − 𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠 (𝑚) (10)

AR - 183

ISBN: 978-602-60286-1-7

3. METODOLOGI PENELITIAN

Tempat Pelaksanaan Penelitian

Lokasi penelitian dilaksanakan di Instalasi Pengolahan Air (IPA) pada Sumber Penyediaan Air Minum Ibu Kota

Kecamatan (SPAM IKK) Bacan, Kabupaten Halmahera Selatan, Propinsi Maluku Utara.

Alat

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini, diantaranya :

1. Mikro hidro

Mikro hidro memiliki 3 komponen utama, yaitu :

- Air sebagai sumber energi

- Turbin yang digunakan pada penelitian ini adalah Turbin Cros-Flow

- Generator berkapasitas 12,5 kW, 230/389 Volt, 50/60 Hz, 3 Phase

Lokasi penelitian dilaksanakan di Instalasi Pengolahan Air (IPA) pada Sumber Penyediaan Air Minum Ibu Kota

Kecamatan (SPAM IKK) Bacan, Kabupaten Halmahera Selatan, Propinsi Maluku Utara.

Gambar 2. Mikro hidro yang terdapat pada Instalasi Pengolahan Air (IPA) SPAM IKK Bacan

Gambar 3. Panel kontrol yang terpasang pada mikro hidro di Instalasi Pengolahan Air (IPA) SPAM IKK Bacan

2. Tachometer

Tachometer berfungsi untuk mengukur putaran dari sebuah objek, khususnya jumlah putaran yang dilakukan oleh

sebuah poros dalam satu satuan waktu.

Gambar 4. Tachometer

AR - 184

ISBN: 978-602-60286-1-7

Teknik Analisis

Jenis analisis data menggunakan pendekatan kuantitatif, dimana peneliti akan bekerja dengan angka-angka sebagai

perwujudan gejala yang diamati.

Tahapan Penelitian

Adapun tahapan-tahapan penelitian yang dilaksanakan yaitu sebagai berikut:

1. Survei lokasi tempat pelaksanaan penelitian

Survei lokasi tempat pelaksanaan penelitian dilakukan terlebih dahulu agar mempermudah proses penelitian.

2. Persiapan alat-alat yang akan digunakan

Menyiapkan dan melengkapi alat sebelum penelitian dilakukan agar mempermudah dalam pengambilan data pada

saat penelitian, alat yang digunakan yaitu Tachometer untuk mengukur putaran turbin

3. Pengujian dan pengambilan data di lokasi penelitian

Data-data yang diambil yaitu meliputi data pengukuran variasi debit, daya, kapasitas dan peta/gambar jaringan

instalasi pipa dari intake sampai ke MIKRO HIDRO

4. Tahap analisis dan perhitungan data penelitian

4. KAJIAN

Kajian Teori dan Eksperimen

Kajian Teori Pengaruh Debit (Q) Terhadap Daya Output (P)

Grafik pengaruh debit (Q) terhadap daya (P) pada data hasil perhitungan menjelaskan bahwa semakin besar debit air

semakin besar pula daya yang dihasilkan. Hal ini dapat dilihat pada gambar 5 dimana debit (0,01) m3/s daya yang

dihasilakan sebesar (5,02) kW, debit (0,0125) m3/s daya yang dihasilkan sebesar (6,15) kW, debit (0,015) m3/s daya

yang dihasilkan sebesar (7,19) kW, debit (0,0175) m3/s daya yang dihasilkan sebesar (8,13) kW, dan pada debit (0,02)

m3/s daya yang dihasilkan sebesar (8,97) kW.

Gambar 5. Grafik pengaruh debit (Q) terhadap daya (P) pada data hasil perhitungan teoritik

Hasil Eksperimen

Grafik pengaruh debit (Q) terhadap daya (P) pada data hasil penelitian menjelaskan bahwa semakin besar debit air

semakin besar pula daya yang dihasilkan. Hal ini dapat dilihat pada gambar 6 dimana debit (0,01) m3/s daya berada

pada (4,80) kW, debit dinaikan menjadi (0,0125) m3/s daya pun naik menjadi (5,90) kW, lalu debit dinaikan menjadi

(0,015) m3/s daya pun naik menjadi (7,08) kW, kemudian debit dinaikan lagi menjadi (0,0175) m3/s daya pun naik

menjadi (8,12) kW, samapai pada debit (0,02) m3/s daya pun naik menjadi (8,94) kW.

5.026.15

7.198.13

8.97

0

2

4

6

8

10

0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022

P (

kW)

Q (m3/s)

AR - 185

ISBN: 978-602-60286-1-7

Gambar 6. Grafik pengaruh debit (Q) terhadap daya (P) pada data hasil perhitungan data eksperimen

Perbandingan Antara Data Hasil Perhitungan Teoritik Dengan Data Hasil Pengujian Atau

Eksperimen

Perbandingan pengaruh debit (Q) terhadap daya (P) antara data hasil perhitungan secara teoritik dengan data hasil

perhitungan hasil eksperimen dapat dilihat pada gambar 7. Diketahui bahwa hasil perhitungan memiliki nilai lebih

tinggi dibandingkan dengan data penelitian namun tidak terlalu jauh. Hal ini menggambarkan bahwa effesiensi turbin

pada sistem yang dipasang mikro hidro ini cukup tinggi, atau mendekati effesiensi teoritik.

Gambar 7. Grafik perbandingan pengaruh debit (Q) terhadap daya (P) antara data hasil penelitian dengan data hasil

perhitungan

Pengaruh Debit (Q) Terhadap Efisiensi Total (ηT) Pada Data Hasil Eksperimen

Grafik pengaruh debit (Q) terhadap efisiensi total (ηT) pada data hasil penelitian menjelaskan bahwa semakin besar

debit air efisiensi total pun cenderung naik. Hal ini dapat dilihat pada gambar 8 dimana debit (0,01) m3/s efisiensi total

(0,727), debit (0,0125) m3/s efisiensi total naik menjadi (0,729), debit (0,015) m3/s efisiensi total naik lagi menjadi

(0,748), debit (0,0175) m3/s efisiensi total naik menjadi (0,759), namun pada debit (0,02) m3/s efisiensi total sedikit

turun menjadi (0,758).

Gambar 8. Grafik pengaruh debit (Q) terhadap efisiensi total (ηT) pada data hasil penelitian

4.85.9

7.088.12 8.94

0

5

10

0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022

P (

kW)

Q (m3/s)

4.85.9

7.088.12

8.945.026.15

7.198.13 8.97

0

2

4

6

8

10

0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022

P (

kW)

Q (m3/s)

Hasil…

0.727 0.729

0.748

0.759 0.758

0.72

0.73

0.74

0.75

0.76

0.77

0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022

efi

sie

nsi

to

tal (

ηT)

Q (m3/s)

AR - 186

ISBN: 978-602-60286-1-7

Sistem Pemasangan dan Pemilihan Mikro Hidro

Pemilihan mirko hiro yang akan dipasang harus memperhatikan beberapa hal sebagai bahan pertimbangan, yaitu:

a. Kebutuhan daya listrik

b. Kapasitas IPA

c. Head (beda tinggi antara Intake/bak pelepas tekan (BPT) dengan ketinggian IPA

d. Model atau jenis IPA yang akan dipasang Mikro Hidro.

Pada prinsipnya letak pemasangan Mikro Hidro pada Instalasi pengolahan Air (IPA) itu disesuaikan dengan kondisi

lapangan dan beberapa pertimbangan teknis maupun non-teknis (estetika dll), bisa diatas IPA atau dibuatkan bangunan

tersendiri diluar struktur bangunan IPA, namun tentunya masing-masing sistem pemasangan akan memiliki pengaruh

terhadap daya outpot yang dihasilkan oleh Mikro Hidro. Beberapa contoh pemasangan mikro hidro dapat dilihat pada

gambar 9, 10 dan 11.

Cara memilih daya mikro hidro dapat menggunakan contoh perhitungan sebagai berikut:

Jika sumber air pada elevasi 92 m.dpl. ketinggian pada V note IPA 54 m.dpl. jarak 2,4 km, maka dengan estimasi

head loss 8 meter maka sisa head adalah:

H = 92 m – (54+8 m) = 30 meter

dan jika debit/kapasitas air masuk adalah 40 liter/detik = 0,04 m3/detik, maka:

P = 0,04 x 30 x 9,81 x 0,85

= 10 kW

Gambar 9. Model pemasangan mikro hidro pada beberapa jenis IPA

Gambar 10. Pemasangan mikro hidro di atas tanki V-Note IPA

Gambar 11. Pemasangan mikro hidro terpisah dari bangunan IPA

AR - 187

ISBN: 978-602-60286-1-7

Pengaruh Pemasangan Mikro Hidro Terhadap Debit Keluaran di IPA

Pemasangan Mikro Hidro pada ujung pipa inlet IPA akan berpengaruh terhadap debit (Q) output yang keluar dari

mikro hidro yang disebabkan oleh resisten dari runner blade dimana Effesiensi Ratio (η_r) debit in-out ke dan dari

turbin antara 0,52 – 0,925, maka Q out = (Q in x η_r) yang nilainya tergantung head, jika head makin tinggi maka

effesiensi ratio akan semakin tinggi. Sebagai acuan pemilihan Mikro Hidro untuk Instalasi Pengolahan Air (IPA) dan

pengaruhnya terhadap debit output dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Pemilihan mikro hidro dan pengaruhnya terhadap debit air output

5. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Memperhatikan hasil kajian dan pengujian maka dapat disimpulkan bahwa:

a. Pemasangan Mikro Hidro pada instalasi pengolahan air (IPA) sangat efektif untuk memenuhi kebutuhan energi

listrik di IPA, yang kebanyakan jauh dari permukiman dan akses jaringan listrik PLN, bahkan beberapa

diantaranya tidak terdapat jalan akses yang layak untuk mengangkut BBM. Kebutuhan listrik di IPA adalah untuk

sistem kimia, sitem penerangan atau peralatan pendukung lainnya. Teknologi ini cocok dikembangkan untuk

mengoptimalkan operasional IPA, terutama yang sistem pengalirannya gravitasi, sehingga tidak memerlukan biaya

operasional tambahan untuk memproduksi air.

b. Kapasitas daya Mikro hidro untuk IPA antara 3 kW sampai dengan 50 kW dan bisa lebih untuk kapasitas yang

besar (diatas 100 liter/detik) dengan head yang lebih tinggi (diatas 70 meter).

c. Pemilihan Mikro Hidro harus mempertimbangankan tingkat kebutuhan energi, kapasitas IPA, beda tinggi dan juga

tipe IPA yang akan dipasang Mikro hidro, sehingga pemasangan Mikro Hidro benar-benar efektif dan tidak

mengganggu sistem kerja IPA.

d. Mikro Hidro yang dipasang harus memiliki sisa tekan setelah melewati Turbin atau runner balde, sehingga

memungkinkan untuk dipasang di bagian yang dikehendaki baik bawah maupun di atas pada semua model/jenis

IPA.

e. Pada data hasil penelitian terlihat semakin besar debit air maka semakin besar pula efisiensi total yang didapatkan.

Dalam salah satu contoh kajian diketahui bahwa dengan debit air (Q) = (0,01 – 0,02) m3/s, efisiensi total (ηT)

yang didapatkan sebesar (0,727 – 0,759).

f. Kapasitas output air dari mikro hidro sangat ditentukan oleh beda tinggi atau head, diameter pipa dan panjang pipa

transmisi atau pipa pesat, yang effesiensi Ratio debit in-out ke dan dari turbin antara 0,52 – 0,925. Semakin tinggi

bada tingga dan semakin dekat jaraknya, maka penurunan kapasitas output akan semakin kecil.

Saran

Mengingat efektifnya teknologi ini, sebaiknya pihak yang berkepentingan (PDAM, Kemeterian PU-PR dan

pemerintah daerah serta Swasta) untuk menggunakan teknologi ini (Mikro Hidro) untuk instalasi pengolahan air yang

sering tidak berfungsi secara optimal sebagai akibat dari terbatasnya penyediaan energy listrik. Selain itu secara

ekonomi, teknologi ini dapat menurunkan biaya produksi air, yang secara otomatis dapat meningkatkan keuntungan

dalam pengusahaan air minum.

Head

(m)

Q Water In

(L/DET)

Q Water Out

(L/DET)

Daya MH

(kW)

Q Water In

(L/DET)

Q Water Out

(L/DET)

Daya MH

(kW)

Q Water In

(L/DET)

Q Water Out

(L/DET)

Daya MH

(kW)

Q Water In

(L/DET)

Q Water Out

(L/DET)

Daya MH

(kW)

20 20 10.4 3.3 30 15.6 5.0 50 29 8.3 80 48 13.3

25 20 11.6 4.2 30 16.8 6.3 50 31 10.4 80 51.2 16.7

30 20 12.2 5.0 30 17.4 7.5 50 32 12.5 80 52.8 20.0

35 20 12.6 5.8 30 18.3 8.8 50 33 14.6 80 54.4 23.3

40 20 13.2 6.7 30 19.2 10.0 50 34 16.7 80 57.6 26.7

45 20 13.7 7.5 30 20.4 11.3 50 36 18.8 80 60.8 30.0

50 20 14.6 8.3 30 21.3 12.5 50 37 20.8 80 62.4 33.4

55 20 14.9 9.2 30 22.5 13.8 50 38 22.9 80 63.6 36.7

60 20 15.6 10.0 30 23.4 15.0 50 39.5 25.0 80 65.6 40.0

65 20 16.2 10.8 30 24.3 16.3 50 41 27.1 80 67.6 43.4

70 20 16.6 11.7 30 24.9 17.5 50 42.5 29.2 80 70.4 46.7

75 20 16.9 12.5 30 25.5 18.8 50 44 31.3 80 72.8 50.0

80 20 17.6 13.3 30 25.8 20.0 50 45.5 33.4 80 74 53.4

AR - 188

ISBN: 978-602-60286-1-7

DAFTAR PUSTAKA

Badan Litbang Energi dan Sumberdaya Mineral. (2012). Mikrohidro. (Online).

(http://www.litbang.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=79:mikrohidro&catid=80:k

etenagalistrikan-dan-ebtke&ltemid=93)

Barlian M., Made Mara., dan Yesung A.P. (2013). “Perancangan Pipa Pesat, Dan Daya Keluaran Pembangkit Listrik

Tenaga Air Kokok Putih Desa Bilok Petung Kecamatan Sembalun Kabupaten Lombok Timur”. Dinamika

Teknik Mesin, Vol. 3, No. 2

Damastuti, A.P. (1997). “Teknologi: Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro”. Wacana, Vol. 8.

Hunggul Y. S. H. N., Sallata, M. K. (2015). MIKRO HIDRO (Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro). Penerbit

Andi. Yogyakarta

Umar, K. (2012). Penuntun Praktikum Fenomena Dasar Mesin. Universitas Khairun, Ternate

Pudjanarsa, A., Nursuhud, D. (2006). Mesin Konversi Energi. Penerbit Andi, Yogyakarta

PT. Kusuma Wardana Group. (2016). Buku Panduan Instalasi, Operasi dan Pemeliharaan Mikro Hidro (Radial-Flow

Hydroelectric Generator). Surabaya