Perencanaan pltmh

26
Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4 - 4-1 - Bab 4 PERENCANAAN 4.1 Sistem Layout Terdapat tiga kemungkinan rute saluran air yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.1. Pilihan “penstock pendek” dalam banyak kasus akan menjadi pilihan utama untuk skema yang paling ekonomis, tetapi ini bukan kasus yang dibutuhkan. Perhatikan bahwa saluran dapat menjadi pendek untuk menghindari resiko dan biaya konstruksi melintasi lereng yang curam. Gambar 4.1.1. Beberapa Pilihan Saluran Air dan Penstock Pertimbangan setiap pilihan adalah sebagai berikut: (1) Penstock Pendek Disini penstock pendek tetapi saluran airnya panjang. Saluran air yang panjang akan membuka peluang halangan yang beresiko tinggi, atau akan menyebabkan mudahnya terjadi keruntuhan atau kerusakan sebagai akibat kurangnya pemeliharaan yang baik. Pemasangan saluran air yang melewati lereng yang curam mungkin sulit dan mahal, atau bahkan tidak mungkin. Pipa pesat panjang Saluran air Pipa pesat menengah Pipa pesat pendek

Transcript of Perencanaan pltmh

Page 1: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-1 -

Bab 4 PERENCANAAN 4.1 Sistem Layout Terdapat tiga kemungkinan rute saluran air yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.1. Pilihan “penstock pendek” dalam banyak kasus akan menjadi pilihan utama untuk skema yang paling ekonomis, tetapi ini bukan kasus yang dibutuhkan. Perhatikan bahwa saluran dapat menjadi pendek untuk menghindari resiko dan biaya konstruksi melintasi

lereng yang curam.

Gambar 4.1.1. Beberapa Pilihan Saluran Air dan Penstock Pertimbangan setiap pilihan adalah sebagai berikut:

(1) Penstock Pendek Disini penstock pendek tetapi saluran airnya panjang. Saluran air yang panjang akan membuka peluang halangan yang beresiko tinggi, atau akan menyebabkan mudahnya terjadi keruntuhan atau kerusakan sebagai akibat kurangnya pemeliharaan yang baik. Pemasangan saluran air yang melewati lereng yang curam mungkin sulit dan mahal, atau bahkan tidak mungkin.

Pipa pesat panjang

Saluran air

Pipa pesat menengah

Pipa pesat pendek

Page 2: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-2 -

Resiko dari lereng curam yang longsor membuat penggunaan penstock yang pendek merupakan pilihan yang tidak dapat diterima, karena pengoperasian proyek dan biaya pemeliharaan dari skema menjadi sangat besar, dan lebih besar dari manfaat yang diharapkan pada saat pengadaan awal.

(2) Penstock panjang

Dalam kasus ini penstock mengikuti arus aliran sungai. Tatanan seperti ini diperlukan, karena tidak ada tanah datar untuk membangun saluran air, tentu saja tindakan pencegahan harus diambil. Satu hal yang paling penting adalah memastikan waktu banjir musiman dari sungai yang dipakai, tidak akan merusak penstock. Merupakan suatu hal yang selalu penting untuk diperhitungkan adalah mengkalkulasi diameter yang paling ekonomis dari penstock; pada kasus dari sebuah penstock panjang, mengkalkulasi diameter penstock menjadi hal penting yang sangat utama, karena biaya yang dikeluarkan akan menjadi tinggi. (3) Penstock menengah Penstock menengah akan memerlukan biaya yang lebih besar daripada penstock pendek, tetapi dapat menghemat biaya yang dikeluarkan untuk membangun saluran air yang melewati lereng yang curam dengan aman. Walaupun pembelian awal dan biaya pembangunan lebih besar, tetapi penstock ini merupakan pilihan yang dianjurkan bila ada tanda-tanda ketidakstabilan di lereng yang curam.

Page 3: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-3 -

4.2 Bahan dan Faktor Kunci untuk Perencanaan 4.2.1 Hidrograph dan Kurva Durasi Aliran Hidrograph menunjukkan bagaimana aliran air bervariasi dalam satu tahun, dan juga dari hidrograph kita bisa melihat berapa banyak bulan dalam setahun suatu aliran mengalami kenaikan.

Gambar 4.2.1 Contoh dari Hidrograph

Informasi yang sama dapat diperoleh di “ Kurva Durasi Aliran” untuk arus. Cara mudah mengkonversikan hidrograph menjadi “Kurva Durasi Aliran” adalah dengan mengambil semua data aliran dalam beberapa tahun, kemudian meletakkan grafik yang paling tinggi di sebelah paling kiri kemudian diikuti dengan grafik yang lebih rendah secara terus menerus ke sebelah kanan.

Gambar 4.2.2 Sebuah contoh Kurva Durasi Aliran

0 100 200 300 365

Alir

an

Sung

ai

(m3 /s

)

Hari

Page 4: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-4 -

Kurva durasi aliran sangat berguna karena aliran tenaga pembangkit dapat digambarkan oleh kurva itu, sehingga dapat dibaca dengan mudah jumlah waktu dalam tahun, bahwa jumlah daya tertentu dapat diperoleh. Alat ini merupakan alat yang sangat berguna, yang memberikan beberapa pilihan ukuran turbin yang akan dibuat dan indikasi variable aliran yang akan digunakan untuk turbin dan indikasi faktor batasan yang akan menghasilkan pilihan ukuran turbin 4.2.2 Plant Factor and Load Factor (1) Plant Factor Plant Factor merupakan bagian yang sangat penting dalam perencanaan tenaga hidro. Plant Factor didefinisikan sebagai persamaan dibawah ini:

Plant Factor : %24365××mak

pertahun

PGe

dan

Plant Factor dari aliran :mak

ratarata

QQ − atau

% 4.2.3gambar pada D-C-B- ADaerah

4.2.3gambar pada D-C-c-b- Adari Daerah

Dengan: Gepertahun : Kemungkinan pembangkitan listrik pertahun (kWh) Pmak : Maksimum output (kW) Qrata-rata : Rata-rata debit air yang kurang dari Qmak (m3/s perhari) Qmaks : Maksimum debit air Dalam kasus debit air sungai pada perencanaan tenaga air, plant factor optimal dapat diketahui melalui interval. Untuk mikrohidro : 80 ~ 100 % Untuk skala kecil : 45 ~ 65 %

Page 5: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-5 -

(2) Load Factor Definisi “Load Factor” kadang-kadang diartikan secara salah sebagai plant factor seperti definisi di sini. Produksi listrik tahunan yang diserap fasilitas konsumen Load Factor = (%) Kemungkinan produksi listrik tahunan Suatu aturan kunci dalam perencanaan untuk perencanaan skema mikrohidro adalah “Ambil kemungkinan terbesar pada Load Factor”

Gambar 4.2.3 Qrata-rata dan Qmak untuk Plant Factor pada aliran

0 100 200 300 365

Alir

an S

unga

i (m

3 /s)

Hari

A B

C

b

c

Qmax

D

Page 6: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-6 -

4.3 Pemilihan lokasi untuk struktur sipil utama 4.3.1 Lokasi Intake Pemilihan lokasi dari intake ditentukan dengan pertimbangan dari kondisi yang digambarkan dibawah ini. Perhatian yang sangat besar harus diambil pada seleksi ini untuk pembangunan pembangkit tenaga air skala kecil seperti biaya dari fasilitas intake yang secara signifikan menentukan keekonomisan proyek pembangunan. (1) Jalur saluran air sungai Tidak hanya untuk pembangkitan tenaga air skala kecil, tetapi juga untuk semua tipe aliran sungai, seleksi ini dilakukan pada saluran sungai yang akan dibangun suatu perlindungan yang sebaik mungkin untuk memastikan agar air yang diambil dalam kondisi yang stabil dan terjamin dan juga untuk menjaga dari pengikisan air sungai. (2) Stabilitas pada lereng bukit yang curam Keadaan tanah atau lereng yang tidak stabil dekat dengan daerah tempat dam intake berpengaruh pada fungsi air karena berhubungan dengan sediment yang kurang baik. Pertimbangan yang cukup, bagaimanapun, harus diambil untuk mempertimbangkan kestabilan dari sisi bukit sebagai bagian dari proses pemilihan lokasi intake. (3) Penggunaan konstruksi sipil yang ada seperti jalan di pedesaan dan fasilitas

intake yang dipakai untuk pertanian, dll. Dalam kasus pembangunan pembangkit listrik tenaga air skala kecil, penggunaan konstruksi sipil yang telah tersedia seperti jalan di pedesaan, fasilitas intake yang dipakai untuk pertanian dan saluran irigasi, dll. dapat dipertimbangkan untuk memberikan kontribusi dalam mengurangi biaya pembangunan. Pemikiran yang hati-hati harus dilakukan dalam pemilihan lokasi agar dapat memanfaatkan fasilitas konstruksi sipil yang sudah tersedia.

Page 7: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-7 -

(4) Penggunaan topografi alami seperti kolam dll. Penggunaan kealamian kolam untuk intake air adalah memberikan kefektifan yang cukup tinggi, tidak hanya dalam mengurangi biaya, tetapi juga membantu menjaga kelestarian alam disekitarnya, termasuk tata ruang sisi sungai dan ekosistem sungai. Ketika merencanakan menggunakan topografi yang alami, bagaimanapun, analisis kelayakan dari isue-isue berikut adalah penting: • Keberlanjutan dari kolam, dll. • Metode pergerakan sedimentasi. (5) Level volume yang diambil dan level banjir Pada umumnya dam intake dibangun pada bagian sempit yang dekat dengan sungai untuk mengurangi biaya dari bagian utama dam intake yang digunakan untuk mengambil air. Akan tetapi, perlu menjadi catatan bahwa pemilihan lokasi pada suatu bagian yang sempit tidak terlalu diperlukan untuk pembangkit tenaga air skala kecil, karena beberapa alasan dibawah ini: • Dalam kasus metode intake tipe tyrolean, panjang dari arah bagian melintang harus

sesuai dengan volume yang akan diambil (0.1 m3/s air mengalir per 1 m panjang) • Ketika dam dibangun pada bagian yang sempit, level banjir pada bagian itu menjadi

lebih tinggi tak terelakkan, sehingga diperlukan daerah bagian melintang dari dam diperbesar sesuai dengan perbesaran dari ketinggian dan panjang dari dinding perlindungan untuk memastikan kestabilan dari dam itu sendiri.

(6) Kondisi tempat untuk penempatan bak pengendap dan saluran air, dll. Lokasi intake yang diambil harus sesuai dengan kondisi tempat yang diinginkan untuk intake, bak pengendap, dan lainnya sebagai pertimbangan tambahan untuk kondisi yang diinginkan untuk dam. Banyak struktur saluran air yang dibangun sebagai tipe ground dalam kasus pembangkit tenaga air skala kecil. Merupakan hal yang penting untuk mempertimbangkan dengan hati-hati keadaan topografi dan geologi dari daerah yang dilalui rute saluran air.

Page 8: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-8 -

(7) Keberadaan penggunaan air sungai dalam mengurangi debit air Jika air intake untuk pertanian atau tujuan lain mengambil tempat yang potensial dalam mengurangi debit air, penggunaan air sungai untuk pembangkit listrik akan berpengaruh pada pemakaian yang telah ada dari air sungai. Penggunaan air sungai yang ada, walau bagaimanapun, seharusnya diteliti lebih jauh. (8) Keberadaan penampakkan bagian belakang air Jika terdapat beberapa penampakkan, seperti jalan dan tanah pertanian, dll pada dataran rendah sepanjang hulu ke daerah dam, maka jalan, daerah pertanian, dll akan dipengaruhi oleh kenaikan permukaan air. Oleh karena itu, diperlukan sekali untuk memilih lokasi dari dam intake sehingga menghindari penampakkan ini. Jika lokasi untuk dam intake berada dalam lokasi yang dipengaruhi oleh penampakkan yang ada, maka daerah geografisnya dapat dipengaruhi oleh genangan air tergantung pada konstruksi dari dam intake, sehingga harus diklarifikasi dengan perhitungan yang sesuai. Adalah juga akan diperlukan untuk membangun dinding pelindung untuk melindungi penampakkan yang ada dan fasilitas-fasilitas untuk menyalurkan aliran dalam yang dihasilkan oleh dinding pelindung. 4.3.2 Rute Saluran Air (1) Topografi dari rute Sebagai saluran air untuk sebuah pembangkit skala kecil, cenderung untuk memiliki bangunan yang terbuka, seperti sebuah saluran air terbuka atau tertutup, sebuah survei yang hati-hati dari topografi dari area yang dilalui adalah lebih perlu daripada kasus sebuah saluran air tipe terowongan. Ketika sebuah saluaran terbuka dibangun pada sebuah lereng bukit yang curam, maka hal yang perlu menjadi perhatian adalah gradient kemiringan dari daerah yang dilewati. Jika lembah atau punggung bukit berada di daerah yang dilewati, maka rute di lapangan harus diseleksi setelah meneliti jalan yang sesuai untuk melewatinya (pipa untuk daerah lembah, penggalian terbuka atau gorong-gorong untuk bagian punggung bukit).

Page 9: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-9 -

(2) Kestabilan tanah pada daerah yang dilewati Terdapat banyak kejadian penimbunan saluran karena longsornya lereng bukit pada kasus saluran tipe ground, kestabilan tanah pada area yang dilewati harus diperiksa dengan hati-hati. (3) Penggunaan struktur yang telah tersedia, termasuk jalan dan saluran irigasi. Pemilihan dari rute saluran air sepanjang jalan yang telah tersedia dan saluran irigasi yang telah tersedia mempunyai banyak keuntungan untuk mengurangi biaya, memperbaiki kemampuan kerja dan membuat relatif lebih mudah untuk mengevaluasi kestabilan lereng. Bagaimanapun, hal-hal berikut ini harus diambil dalam pertimbangan untuk penggunaan dari bangunan yang telah ada: • Perawatan fungsi jalan • Pengamanan kuantitas air untuk irigasi dan metode pengalihan air 4.3.3 Lokasi dari bak penenang (1) Keadaan topografi dan geologi Bak penenang sering diletakkan pada bagian punggung yang secara umum terlihat tinggi seperti muncul menonjol dari bagian tanah stabil yang terdiri dari batuan keras, dll. dan kemungkinan mengurangi jumlah dari kerja penggalian, termasuk untuk penstock, adalah tawaran kondisi menguntungkan untuk pemilihan. Lokasi bak penenang pada pembangkit tenaga air skala kecil pada dasarnya cenderung dipertimbangkan pada kondisi ini, tetapi perlu menjadi catatan bahwa penempatan bak penenang pada punggung bukit tidak cukup sesuai pada beberapa kasus dibawah ini: • Pada kasus dimana tingkat konsolidasi secara umum rendah dan kestabilan tanah di

bagian punggung bukit terlihat relatif rendah karena pemotongan/penggalian yang terlalu dalam pada bagian bukit.

• Kurang sensitifnya alat yang digunakan, volume air yang besar, dan tempat air yang kecil pada bak penenang menyebabkan level air pada bak berfluktuasi semakin besar menjadi fluktuasi beban, sehingga mengakibatkan gangguan pada operasi yang sudah berjalan lancar. Pada beberapa kasus, akan menjadi lebih mudah untuk

Page 10: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-10 -

memberikan tempat yang cukup air untuk bak penenang jika bak ditempatkan pada bagian yang relatif datar daripada ditempatkan pada bagian punggung bukit.

(2) Mengurangi hubungan dengan muka air tanah yang lebih tinggi Sebuah saluaran pelimpah untuk sebuah pembangkit listrik skala kecil mungkin dapat dihilangkan. Bagaimanapun, jika sebuah saluran pelimpah untuk bak penenang digunakan, maka metode untuk berhubungan dengan muka air tanah yang lebih tinggi posisinya harus secara hati-hati diperiksa. (Ada beberapa laporan dari tanah yang terkikis karena ketidakberadaan saluran pelimpah pada bak penenang). Pemasangan sebuah saluran pelimpah yang dipararel dengan penstock diharapkan tidak menimbulkan masalah yang besar tetapi keluaran air secara langsung dengan kelebihan air dan sedimen didalam bak penenang dengan air terjun atau kemiringan lereng bukit memerlukan pemeriksaan secara hati-hati pada titik keluaran airnya, profil seperti bagian potongan melintang dan peralatan yang spesifik diperlukan untuk menjaga dari pengikisan tanah karena kelebihan keluaran air atau kesalahan manusia yang disebabkan perubahan level air yang sangat cepat dalam mengurangi bagian keluaran. Pada kasus pembangkit listrik tenaga air skala kecil, fungsi kombinasi dari penempatan bak pengendap dan bak penenang dapat memperbaiki keekonomisan secara keseluruhan dari pembangkit listrik dan, oleh karena itu, penggunaan bak penenang yang diinginkan harus diperiksa secara hati-hati pada tahap perencanaan. 4.3.4. Rute penstock Rute penstock dapat diseleksi berdasarkan hal-hal dibawah ini: (1) Kemiringan hydraulic (2) Topografi daerah yang dilewati (3) Stabilitas tanah dari daerah yang dilewati (4) Penggunaan jalan yang telah tersedia dan lainnya

Page 11: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-11 -

Sebagai catatan untuk pemilihan rute penstock pada dasarnya sama dengan pemilihan untuk rute pada saluran air tetapi hubungan dengan kemiringan hydraulic harus secara hati-hati diperiksa. Rute penstock harus didisain untuk memastikan keamanan internal yang berlawanan secara spesifik seperti tekanan external dan ini merupakan kondisi mutlak bahwa profil dari rute penstock harus berada dibawah minimum garis kemiringan hydraulic, seperti garis tekanan minimum. Garis tekanan minimum ini ditentukan dengan mengambil pertimbangan fluktuasi tekanan internal dari penstock pada waktu pemadaman beban dengan cepat. Interval fluktuasi tekanan lebih besar di hilir karena dipengaruhi oleh perubahan keluaran pada turbin yang cukup lama, oleh karena itu diperlukan perhatian yang lebih pada bagian dimana rute penstock panjang bila dibandingkan dengan ketinggiannya seperti pada Gambar 4.3.1. Pemeriksaan yang teliti juga diperlukan untuk penempatan turbin Francis dengan kecepatan yang spesifik lebih rendah seperti kisaran fluktuasi tekanan yang dapat diperlebar berdasarkan keberadaan fenomena yang sama dengan yang disebabkan operasi kontrol baling-baling karena peningkatan kecepatan putaran walaupun waktu penutupan dari kontrol baling-baling ditentukan dalam jangka waktu yang cukup panjang. Pada jenis-jenis turbin yang lain, kecepatan penutupan kontrol baling-balingnya mempunyai proporsi yang berhubungan dengan pengurangan kecepatan keluran air. Tidak ada masalah khusus yang berhubungan dengan penentuan waktu penutupan.

Page 12: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-12 -

Gambar. 4.3.1. Contoh dari bagian dimana rute panjang penstock lebih panjang dari head-nya

Gambar 4.3.2 Perubahan debit dengan penghentian beban yang cepat pada turbin Francis dengan kecepatan yang lebih rendah

Rumah

pembangkit

Pipa pesat

Garis tekanan minimum

Tekanan negatif akan terjadidi area ini

Bak penenang Garis tekanan maksimum

Perubahan aliran dengan dioperasikan oleh baling-baling control (Waktu penutupan lebih lama)

Waktu 0

Qmax Perubahan aliran akibat perubahan putaran

(waktu penutupan lebih pendek)

Kel

uara

n ai

r

Page 13: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-13 -

4.3.5 Lokasi Rumah Pembangkit Perhatian yang khusus harus diberikan pada beberapa hal dibawah ini untuk pemilihan lokasi rumah turbin. (1) Kondisi jalan mudah Dianjurkan rumah turbin dilokasikan pada daerah yang mudah dicapai agar mendapatkan perawatan setelah dibangun dan berbagai alasan lain. (2) Keadaan pondasi Pondasi dari rumah turbin harus cukup kuat utnuk menahan pemasangan beberapa benda yang berat seperti generator dan turbin. Dalam kasus pembangkit tenaga air, suatu lapisan kerikil yang padat cukup memadai, karena kerelatifan keringanannya (mendekati 2-3 ton/m2) dari peralatan. (3) Level banjir Lokasi dari rumah turbin harus menghindari lokasi yang dapat dihancurkan oleh air sehingga perusakan karena banjir tidak akan terjadi. Pertimbangan lain untuk diperhatikan adalah rumah turbin harus dihindarkan dari lokasi yang akan tergenang bila terjadi banjir. Pada umumnya, pusat tenaga air skala kecil direncanakan untuk sungai yang kecil di daerah pegunungan dan berada pada bagian dimana banjir tidak sering terjadi pada sungai yang bersangkutan. Pada kasus ini, diasumsikan bahwa level banjir didasarkan pada informasi dibawah ini dan untuk menentukan ketinggian permukaan tanah dari rumah turbin yang berhubungan dengan daerah yang sesuai. • Informasi yang diperoleh dari daerah lokal • Ketinggian permukaan tanah yang berada disekitar bangunan terdekat (jalan,tanggul

dan jembatan,dll.) • Teras-teras dari banjir dan batasan tumbuhan.

Page 14: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-14 -

(4) Kondisi instalasi untuk fasilitas pembantu Ruang untuk instalasi dari sub-stasiun luar ruangan dan lainnya diperlukan didekat rumah turbin dan daerah itu harus diseleksi dengan baik, sedangkan arah dari garis transmisi dan bagian yang lain menjadi pertimbangan juga. Bagaimanapun, tegangan transmisi mempunyai persaman dengan tegangan pembangkit, ukuran dari ruang disekitar rumah turbin yang dibutuhkan kecil. Oleh karena itu, ruang yang dibuat dan pondasi dari rumah turbin cukup mengakomodasi fasilitas pembantu untuk rumah turbin. 4.3.6 Lokasi saluran pembuang Pada kasus pembangkit listrik tenaga air skala kecil, proses penentuan lokasi saluran pembuang sama dengan proses penentuan lokasi rumah turbin, karena secara umum lokasi saluran pembuang dekat dengan rumah turbin. Dalam kasus yang lain lokasi saluran pembuang ditentukan dengan pertimbangan beberapa hal berikut. (1) Level banjir Lokasi dari saluran pembuangan ditentukan berdasarkan level banjir yang akan terjadi. Ketika ketinggian dari saluran pembuang direncanakan lebih rendah dari tingkat banjir pada daerah yang bersangkutan, maka lokasi dan dasar ketinggian harus ditentukan dalam pertimbangan yang sesuai dari (i) ukuran yang sesuai untuk mengantisipasi genangan air pada rumah turbin ketika banjir terjadi (ii) metode untuk memindahkan sedimen yang telah mengalir ke dalam saluran pembuang. (2) Keberadaan fluktuasi dasar sungai pada daerah saluran pembuang Ketika fluktuasi dasar sungai diperkirakan mengambil tempat pada masa depan, maka lokasi dari saluran pembuang harus diseleksi dengan baik untuk menghindari beberapa masalah sedimentasi yang mungkin timbul didepan saluran pembuangan.

Page 15: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-15 -

(3) Kemungkinan penggenangan pada bantaran sungai dan permukaan tanah terdekat berdasarkan keluaran air

Seperti aliran air yang tinggi pada saluran pembuang, perhatian yang hati-hati harus diberikan juga untuk menghindari penggenangan pada bantaran sungai dan permukaan tanah terdekat. Karena daerah dari saluran pembuang terdiri dari sedimen dan lapisan batu lunak, maka harus dilindungi dengan batu bronjong atau balok beton, dll. Pemilihan lokasi dimana ukuran yang sesuai dapat diterapkan dengan baik adalah penting. (4) Arah aliran sungai Saluran pembuang harus diarahkan (pada prinsipnya, untuk mengantisipasi aliran bawah) sehingga tidak akan mengganggu aliran air sungai yang berjalan lancar dan oleh karena itu, arah dari aliran saluran pembuang harus diseleksi.

Page 16: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-16 -

4.4 PERENCANAAN SUPLAI DAN PERMINTAAN 4.4.1 Seleksi dari fasilitas-fasilitas permintaan daya listrik Untuk seleksi permintaan fasilitas–fasilitas daya listrik, beberapa hal berikut ini harus dipertimbangkan sebagai tambahan dari kapasitas terpasang. (1) Ciri–ciri bentuk penggunaan daya listrik dan fluktuasi beban Penggunaan daya listrik pada setiap permintaan fasilitas listrik menunjukkan ciri–ciri beban yang spesifik dalam bentuk penggunaannya, seleksi dari fasilitas permintaan daya listrik yang harus dipenuhi harus mendapatkan spesifikasi dari unit pembangkit dan ciri-ciri beban dari masing–masing fasilitas harus dipertimbangkan. Ciri–ciri beban berhubungan dengan bentuk penggunaan daya listrik seperti yang digambarkan sebagai berikut: 1) Penggunaan untuk penerangan Beban penerangan adalah sesuatu yang konstan sementara sedang dalam penggunaan dan menunjukkan fluktuasi yang lebih sedikit dibandingkan bentuk penggunaan daya yang lain. Pada umumnya, penggunaan daya listrik untuk penerangan lebih terkonsentrasi pada malam hari dan fluktuasi waktu penggunaan daya listrik tergantung pada cuaca dan lamanya waktu matahari bersinar. 2) Penggunaan untuk pemanasan listrik Bentuk utama dari penggunaan pemanas adalah, menjaga kehangatan dan pengeringan dengan menggunakan pemanas listrik dan keberlanjutan penggunaan tenaga untuk pemanasan adalah jarang. Pada banyak kasus, penggunaan daya listrik ini digunakan hanya dalam beberapa waktu saja untuk menentukan suhu. Dalam suatu daerah dengan musim hujan dan kemarau yang berbeda dimana produksi pertaniannya cenderung dikeringkan dengan pengering solar, pengering listrik dll, dapat menyebabkan konsumsi daya listrik pada garis yang berfluktuasi musiman dari output pembangkit, yang memberikan masukan yang berarti efektif untuk menyempurnakan penggunaan daya listrik.

Page 17: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-17 -

3) Penggunaan untuk tenaga penggerak Penggunaan daya untuk mengoperasikan suatu motor menunjukkan karakteristik beban sebagai berikut. • Pada saat start-up pertama kali kadangkala lebih tinggi daripada aliran rata–ratanya

(pada umumnya durasinya tidak lebih dari 10 detik) • Fluktuasi beban dalam hubungan untuk daya penggerak dibutuhkan oleh sebuah

mesin. Beban pada dasarnya konstan pada kasus dari sebuah kipas angin (fan) atau pompa, dll. Tetapi fluktuasi dapat dipertimbangkan pada kasus dari pengoperasian mesin gergaji, dll.

• Motor pengontrol otomatis untuk AC (Air Conditioning) sebaik mesin pemanas, mulai bekerja dan berhenti secara otomatis.

Pada kasus dari sebuah pembangkit listrik dengan asumsi beroperasi independen, kesibukan langsung dari mulai start motor secara sementara dapat menyebabkan sebuah beban berlebih yang tetap, mengakibatkan penghentian operasi generator untuk melindungi generator. (2) Biaya transmisi dan distribusi Konstruksi dari pembangkit listrik tenaga air skala kecil dekat dengan fasilitas-fasilitas permintaan adalah yang diinginkan supaya dapat meningkatkan dampak pembangunan. Pada kasus dimana lebih dari satu fasilitas permintaan yang menyebar, bagaimanapun, biaya transmisi dan distribusi dapat secara substansial bervariasi tergantung pada pilihan dari fasilitas permintaan yang akan dilayani. Oleh karena itu, diperlukan seleksi permintaan fasilitas daya listrik ketika merencanakan permintaan yang akan dilayani, mengambil manfaat keduanya dari suplai daya dan biaya transmisi dan distribusi dari suplai daya untuk pertimbangan. (3) Kontribusi pembangunan lokal Tujuan utama pembangunan pembangkit tenaga air skala kecil didiskusikan disini adalah menguatkan kondisi ekonomi masyarakat lokal, dan diinginkan untuk memberikan pilihan kepada tipe-tipe dari permintaan fasilitas daya tertulis dibawah karena mereka memberikan kontribusi yang kuat untuk pembangunan lokal.

1) Mereka mempunyai kemampuan untuk menggunakan sumberdaya lokal. 2) Mampu memunculkan karakter lokal ke luar daerahnya

Page 18: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-18 -

3) Mampu membantu membuka kesempatan kerja 4) Mampu menyumbang kepada kegiatan promosi pertukaran antar masyarakat

lokal.

4.4.2 Pengujian dari skala pembangunan dan keseimbangan suplai dan permintaan

Adalah perlu untuk output dari pembangkit listrik skala kecil dimana tidak memiliki cadangan sumber pembangkit lainnya untuk selalu kelebihan permintaan. Pada kasus pembangkit tipe run-of-river, maka skala optimalnya adalah yang berhubungan dengan permintaan kapasitas maksimum yang mempunyai kisaran pada “maksimum output yang dapat dibangun”1 yang pada dasarnya ditentukan berdasarkan “keluaran minimum yang dapat digunakan untuk pembangkitan”2. Prosedur untuk pemeriksaan ini dijelaskan sebagai berikut: (1) Keputusan pada debit minimum yang dapat digunakan untuk pembangkit

(Qumin) Penggunaan debit minimum untuk pembangkitan (Qumin) diputuskan dengan pertimbangan dari hal-hal berikut. 1) Pembangunan dari debit sungai yang dapat digunakan untuk pembangkitan

(Qu) Qumin ditentukan berdasarkan debit yang dihitung dengan mengurangi debit pemeliharaan pada bagian debit dikurangi dari debit sungai pada saat titik intake (penggunaan debit untuk pembangkitan : Qu)

2) Frekuensi dari penghentian pembangkit listrik yang dapat ditolerir Qumin juga ditentukan berdasarkan frekuensi penghentian pembangkit listrik yang dapat ditolerir (lihat gambar 4.4.1 dan gambar 4.4.2)

1

Output maksimum yang dapat dibangun 2

Debit di musim kering diantara variasi debit sungai yang dapat digunakan untuk pembangkit listrik

Page 19: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-19 -

Frekuensi dari penghentian pembangkit listrik yang dapat ditolerir ditentukan berdasarkan tipe dan tingkat penting tidaknya permintaan / peralatan yang digunakan, tujuan penggunaan, dan alasan lainnya. Pada umumnya debit air di musim kering didasarkan pada durasi aliran Qu yang dihitung berdasarkan metode yang dijelaskan diatas atau sekitar 90 - 95 % rata – rata3 keluaran air dari dasar. Akan tetapi durasi aliran berubah setiap tahunnya, oleh karena itu durasi standar aliran harus diseleksi melalui diskusi yang memadai oleh pengguna. (2) Keputusan pada ouput maksimum dari pembangunan yang mungkin

dilakukan (Pumin) Output maksimum dari pembangunan yang mungkin dilakukan (Pumin) diputuskan berdasarkan syarat–syarat dibawah ini yang bergantung pada cuaca atau bukan berdasarkan keberadaan fluktuasi permintaan musiman. 1) Kasus dari permintaan konstan selama setahun

Ketika pembangkit diasumsikan merupakan tipe run-of-river, Pumak adalah potensial pembangkit listrik dibawah Qumin seperti yang dijelaskan diawal.

Gambar 4.4.1 Skala maksimum dari pembangunan yang mungkin dilakukan dalam kasus yang diasumsikan permintaannya yang konstan.

3

nilai debit (pensentase) jika 365 hari adalah 100 % pada diagram durasi aliran

Permissible break power generation

Qumin

m3/s kW

:Power generation potential :Max output of possible development

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Permissible break power generation

Pumax

Page 20: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-20 -

mak

uumak

QQ

QQmin

min≤

Q pada rata- rata Efisiensi

Q pada potensial PembangkitP

mak

min min

uminumak

=

ηη

2) Kasus dari fluktuasi permintaan musiman Ketika permintaan pada musim penghujan diharapkan untuk lebih daripada saat pengoperasian dilakukan pada musim kemarau, operasi pembangkitan pada prinsipnya didasarkan pada beban maksimum pada musim penghujan atau beban yang ringan pada saat musim kemarau. Ketika debit pada musim kemarau berada dibawah “debit minimum untuk pembangkitan (Qmin) 4 maka pengoperasian pembangkit tidak bisa dilakukan lagi. Oleh karena itu Qumin harus diposisikan diatas Qmin. Dalam kasus ini, Pumak dapat dihitung sebagai berikut :

Gambar 4.4.2 Skala maksimum dari pembangunan yang mungkin dilakukan dalam kasus fluktuasi musiman permintaan

4 Qmin berarti tidak mungkin debit minimum ditentukan dengan karakteristik efisiensi dari turbin dan pembangkit listrik dibawah

level ini.

Qumin ≧

m3/s kW

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Qmax

:Power generation potential :Max output of possible development

Permissible break power generation

Pumax

Page 21: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-21 -

Tabel 4.4.1 Minimum discharge untuk pembangkitan (Qmin) untuk berbagai jenis turbin

Jenis Turbin Aliran / Maksimum

Aliran

(Qmin / Qmax)

Eficiensi Turbin /

Maksimum Eficiensi

Turbin

(ηmin / ηmax)

Kondisi

Horizontal Shaft Francis 30% 0.70 Runner berbeban ringan

Horizontal Shaft Pelton 15% 0.75 2 nozzle

Horizontal Shaft Pelton 30% 0.90 1 nozzle

Cross-Flow 15% 0.75 Kontrol vane kembar

Cross-Flow 40% 0.75 Kontrol vane tunggal

Turgo Impulse 10% 0.75 2 nozzle

Turgo Impulse 20% 0.75 1 nozzle

Reverse Pumps Operasi pembangkit sulit selain daripada pada nilai debit air

(3) Pengambilan keputusan pada skala pembangunan dan permintaan

1) Kasus dimana terjadi kesulitan pada perubahan rencana permintaan

Ketika terjadi kesulitan untuk mengubah permintaan dan kapasitasnya pada rencana

permintaan, maka kapasitas permintaan maksimum diasumsikan berada pada interval Pmak dan menjadi skala optimal pada pembangunan

Gambar 4.4.3. Skala optimal dari pembangunan untuk kasus permintaan konstan

selama setahun

Qumin

m3/s kW

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Optimum development

scale

:Power generation potential :Max. output of possible development

:Max. demand capacity

Page 22: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-22 -

Gambar 4.4.4. Skala optimal pada pembangunan untuk fluktuasi permintaan musiman 2) Kasus dimana perubahan rencana permintaan mungkin terjadi

Ketika perubahan rencana permintaan mungkin terjadi, maka kapasitas permintaan berubah pada interval Pumak untuk menyeleksi kasus yang paling efektif.

Kriteria – kriteria berikut ini dapat digunakan untuk menentukan kasus terbaik permintaan. Prioritas umumnya dapat menjadi sulit, akan tetapi hal ini tergantung pada masing – masing pembangunannya. • Ekonomi • Keuntungan sosial (membuka lapangan kerja baru, promosi untuk kepariwisataan /

industri dan lainnya) • Tujuan dari pelaku usaha (developer) • Lainnya Ketika ekonomi menjadi prioritas, maka rencana permintaan harus diformulasikan untuk memaksimalkan rata – rata pemanfaatan yang efektif untuk pembangkit potensial dalam hal membangkitkan energi listrik diatas permintaan yang ada dengan sistem yang independen seperti pembangkit tenaga air skala kecil, yang tidak didasarkan untuk mengambil banyak keuntungan.

Produksi listrik tahunan yang diserap fasilitas konsumen Load Factor = Kemungkinan produksi listrik tahunan

Qumin ≧Qmin

m3/s kW

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Qmax

:Power generation potential :Max. output of possible development

: Estimated power

Optimum development

scale

Page 23: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-23 -

Proses kongkret untuk menentukan skala optimal pembangunan dijelaskan di bawah ini: a. Penempatan dari permintaan

Beberapa kasus dari rencana permintaan diformulasikan berdasarkan prediksi permintaan dari hasil survei yang dilakukan pada waktu distribusi. Pada saat ini prioritas dari masing–masing permintaan harus diperiksa secara teliti, dengan menggunakan beberapa hal berikut sebagai pertimbangan: • Tingkat pentingnya fasilitas (peralatan) • Keuntungan dari setiap permintaan

Gambar 4.4.5 Contoh dari rencana permintaan

b. Perhitungan penggunaan efektif energi listrik5

5 Energi listrik yang dapat digunakan oleh fasilitas permintaan listrik tertentu diluar pembangkit energi listrik.

Penggunaan energi listrik pertahun yang dihitung dengan membandingkan pembangkit potensial yang tidak lebih dari Pumak dengan penempatan permintaan di “a” diatas untuk setiap musim.

kW

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

:Demand ‘Case 1’:Demand ‘Case 2’:Demand ‘Case 3’

Page 24: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-24 -

Gambar 4.4.6 Contoh dari keseimbangan supply dan permintaan pertahun

c. Pengambilan keputusan pada skala optimal dari pembangunan Dengan menggunakan perbandingan satuan biaya konstruksi atau perbandingan keuntungan–biaya per kWh untuk penggunaan energi listrik yang efektif, maka skala optimal dari pembangunan diputuskan untuk meminimalkan perbandingan unit biaya atau perbandingan biaya–keuntungannya. • Formula 3 – 1a : Kasus dari unit biaya konstruksi

Unit biaya konstruksi per kWh = pertahun efektif listrik Energi

konstruksi Biaya

• Formula 3 – 1b : Kasus dari perbandingan Biaya – Keuntungan

Biaya pertahun (C) = Biaya pertahun dari pembangkit = Perbandingan biaya konstruksi × pengeluaran

pertahun (penggunaan metode kalkulasi standar untuk kasus umum/biasa)

Keuntungan = ∑ (Charge listrik untuk setiap permintaan)

∑ (permintaan (kW) × charge dasar × bulan

+ energi listrik efektif (kWh) × charge per meter ) C/V = Biaya pertahun (C) / keuntungan (V)

kW

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Efficient use of energy

In case of demand ‘Case

:Demand ‘Case 1’

:Power Generation Potential:Max. Scale of Possible Development

Page 25: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-25 -

forHouseholds

LampT.V

Radioetc.

forHouseholds

LampT.V

Radioetc.

Night Time Night TimeDay Time

Outp

ut

and

Dem

and

(kW

)

No Demands

Time

Dai

ly O

utu

t (k

W)

forHouseholds

LampT.V

Radioetc.

forHouseholds

LampT.V

Radioetc.

Night Time Night TimeDay Time

Outp

ut

and

Dem

and

(kW

)

No Demands

Time

Local Industry

Rice millCoffee millIce plant

etc.

Dai

ly O

utu

t (k

W)

Gambar 4.4.7 Penggunaan efektif listrik di siang hari

Page 26: Perencanaan pltmh

Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro Hidro Bab 4

- 4-26 -

Gambar 4.4.7 Penggunaan efektif listrik di siang hari