1

1. PENDAHULUAN

Tahapan Studi dan Perencanaan sebelum dilakukan Pelaksanaan Pembangunan, meliputi:

1. Studi Potensi

2. Studi Kelayakan

3. Detail Engineering Design

4. Analisis Dampak Lingkungan (UKL/UPL atau AMDAL jika lokasi PLTM

berada di lokasi atau di perbatasan hutan lindung)

Studi dan Perencanaan PLTM sebagaimana tahapan tersebut di atas umumnya dilakukan

oleh Konsultan Profesional yang memiliki kemampuan dalam beberapa bidang berikut

ini:

Survey dan analisis hidrologi & hidrolika

Survey dan analisis topografi

Soil investigation

Analisis dampak lingkungan

Desain sipil, desain mekanikal/ elektrikal, desain sistem kontrol, dan

desain sistem jaringan

2. TUJUAN

Tujuan dari proyek ini adalah menghasilkan dokumen-dokumen sebagai acuan kelayakan

PLTM dan acuan pembangunan PLTM, yang terdiri dari:

1. Dokumen Studi Hidrologi

2. Dokumen Studi Topografi

3. Dokumen Soil Investigation

4. Dokumen Analisis Dampak lingkungan

5. Dokumen Studi Kelayakan

6. Dokumen Detail Engineering Design

2

3. RUANG LINGKUP PROYEK

3.1 Studi Hidrologi

Studi Hidrologi meliputi :

1. Pengukuran debit aliran air sesaat

2. Pengumpulan data curah hujan wilayah setempat selama 10 tahun terakhir

3. Analisis debit andalan PLTM

4. Analisis debit banjir sungai

5. Penghitungan head netto

3.2 Studi Topografi

Studi Topografi dilakukan untuk mendapatkan peta kontur tanah sesuai skala yang

diinginkan. Pengukuran topografi dibagi dalam 2 tahap, yaitu:

1. Pengukuran Polygon

Bertujuan untuk menentukan head total sistem PLTM. Apabila sudah dilakukan

studi potensi dan telah diketahui head sebelumnya, maka pengukuran ini dapat

berfungsi sebagai review.

2. Pengukuran Situasi Detail

Pengukuran pada arah memanjang dan melintang yang akan menghasilkan peta

situasi pada daerah-daerah pengukuran sebagai berikut:

1) Bagian hulu & hilir daerah rencana bendung

2) Sepanjang rencana saluran terbuka dan penstock

3) Daerah rencana power house dan tailrace

4) Sepanjang rencana jalan masuk dan trafo

3.3 Soil Investigation

Hasil soil invetigation akan digunakan dalam perancangan struktur sipil berikut prediksi

biaya konstruksi & perawatannya.

Kegiatan soil investigation meliputi survey lapangan dan tes laboratorium. Survey

lapangan meliputi:

1. Pekerjaan bor tangan Kedalaman 5 m

2. Pekerjaan sondir Kedalaman 10 - 20 m

3

3.4 Analisis Dampak lingkungan

Lingkup kegiatan meliputi :

1. Pelaksanaan pembangunan PLTM di kawasan hutan lindung dengan mengunakan

analisis mengenai dampak lingkungan (AMDAL).

2. Pelaksanaan pembangunan PLTM di luar kawasan lindung berdasarkan

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup no. 86 tahun 2002.

Lingkup kegiatan akan diutamakan sesuai Keputusan Menteri Lingkungan Hidup no. 86

tahun 2002 yang memberikan kemudahan dalam pembangunan PLTM kapasitas < 10

MW dimana kajian detail hanya melakukan upaya pengelolaan lingkungan (UKL) dan

upaya pemantauan lingkungan (UPL) dengan kegiatan studi meliputi :

1. Menginventarisasi tentang kondisi lingkungan fisik dan pemanfaatannya oleh

masyarakat.

2. Identifikasi dampak rencana pembangunan pembangkit tenaga listrik tenaga

minihidro.

3. Analisis parameter yang dikelola berdasarkan aspek fisika, biologi dan kimia

dengan metode sederhana.

4. Pembobotan dan tolok ukur dampak kepentingan yang bersifat kuantitatif dan

kualitatif.

3.5 Studi Kelayakan

Laporan studi kelayakan merupakan akumulasi dari data dan informasi yang telah

diperoleh pada studi semua aspek PLTM yang meliputi topografi, hidrologi, geologi, dan

analisis dampak lingkungan. Laporan ini memberikan kesimpulan berupa rekomendasi

opsi pembangunan yang dinilai layak berdasarkan hasil studi tersebut.

Lingkup Studi Kelayakan meliputi:

1. Rekomendasi akhir yang merupakan hasil pembandingan antar opsi: kelebihan &

kekurangan serta kekuatan & kelemahan dari sistem PLTM yang akan

direalisasikan

2. Membuat estimasi biaya pekerjaan konstruksi sipil, mekanikal/elektrikal, dan

jaringan

3. Evaluasi/analisis ekonomi

4

Hasil kajian studi kelayakan disusun dalam suatu pelaporan studi kelayakan yang

memuat:

1. Ringkasan hasil studi kelayakan hidrologi, meliputi :

Debit aliran di sungai atau saluran dimana lokasi PLTM direncanakan

akan dibangun.

Pengukuran dan survei data aliran secara langsung dengan penentuan head,

debit, kondisi aliran dan pengambilan contoh sedimen.

Hasil pencatatan data curah hujan dan sebaran curah hujan di sekitar

daerah tangkapan air.

Analisis debit banjir, debit minimum dan penempatan posisi atau elevasi

bangunan utama, saluran dan bangunan lainnya serta rumah pembangkit

yang aman terhadap debit banjir.

2. Ringkasan hasil analisis dan perencanaan awal kelayakan sipil, meliputi:

Perencanaan bangunan inti sistem pembangkit tenaga listrik minihidro

(PLTM) yang terdiri atas bendung, intake, bak pengendap, saluran

pembawa, bak utama, saluran pembuang, penstock, rumah turbin, tailrace

dan lain-lain.

Data geologi meliputi pengumpulan informasi tentang:

Pergerakan permukaan tanah yang mungkin terjadi, seperti

batuan dan permukaan tanah yang dapat bergerak bila turun hujan

lebat, pergerakan air dan lumpur.

Pergerakan tanah di bawah permukaan yang mungkin terjadi

seperti gempa atau tanah longsor.

Tipe batuan, tanah dan pasir.

Data dan analisis topografi meliputi pengumpulan peta dan informasi

tentang:

Keadaan kontur tanah yang digambarkan dalam peta topografi.

Tingkat kemiringan berdasarkan topografi lokasi-lokasi sistem

PLTM.

Letak terbaik untuk mendapatkan tinggi jatuhan air (head) yang

memadai.

5

3. Ringkasan mengenai analisis kelayakan Mekanikal/Elektrikal, meliputi :

Desk study referensi pemilihan turbin dan peralatan elektrikal & kontrol

berdasarkan spesifikasi teknis yang telah direncanakan.

Informasi dan bantuan teknis dari pabrikan penyedia peralatan mekanikal

elektrikal PLTM.

Informasi dari PLTM lain sebagai acuan perbandingan (benchmarking).

4. Ringkasan mengenai analisis kelayakan Ekonomi/Finansial

5. Ringkasan mengenai analisis kelayakan Sosial Budaya, memuat: kajian kondisi

sosial masyarakat untuk mengkaji dampak keberadaan program pengembangan

potensi PLTM terhadap kondisi kehidupan masyarakat setempat.

6. Ringkasan mengenai analisis kelayakan Lingkungan sesuai Keputusan Menteri

Lingkungan Hidup no. 86 tahun 2002 yang memberikan kemudahan dalam

pembangunan PLTM kapasitas < 10 MW dimana kajian detail hanya melakukan

upaya pengelolaan lingkungan (UKL) dan upaya pemantauan lingkungan (UPL)

dengan hasil studi meliputi:

Hasil inventarisasi kondisi lingkungan fisik dan pemanfaatannya oleh

masyarakat.

Identifikasi dampak rencana pembangunan pembangkit tenaga listrik

tenaga minihidro.

Analisis parameter yang dikelola berdasarkan aspek fisika, biologi dan

kimia dengan metode sederhana.

Pembobotan dan tolok ukur dampak kepentingan yang bersifat kuantitatif

dan kualitatif.

6

3.6 Detail Engineering Design

Tahapan ini meliputi rangkaian pekerjaan sebagai berikut:

1. Persiapan Layout skema pembangkit secara detail, gambar saluran dan struktur

sipil, desain

2. Spesifikasi & Layout instlasi peralatan elektro mekanik, sistem transmisi dan

distribusi listrik.

3. Penyusunan RAB Proyek Pembangunan PLTM

4. Persiapan dokumen tender yang mencakup ruang lingkup pekerjaan dan rencana

anggaran biaya (BOQ).

3.6.1 Perencanaan Bangunan Sipil

Dalam suatu lokasi potensi pembangkit energi minihidro dapat dipetakan sebagai suatu

sistem yang terdiri dari beberapa komponen bangunan sipil seperti bendung (weir),

bangunan pengambil (intake), saluran pembawa (headrace), bak pengendap (settling

basin), bak penenang (forebay), bangunan dan saluran pelimpah (spillway), pipa pesat

(penstock tunnel), rumah pembangkit (power house) dan saluran pembuang (tail race).

Gambar 3.1a Skema Pembangkit Listrik Minihidro

7

Gambar 3.1b Skema PLTM head tinggi (1- lake, 2- dam, 3- canal, 4- tunnel, 5- intake, 6- penstock, 7- powerhouse, 8- outlet, 9- river)

Bendung (Weir) dan Intake

Bendung (weir) didefinisikan sebagai bangunan yang berada melintang sungai yang

berfungsi untuk membelokkan arah aliran air. Konstruksi bendung (weir) bertujuan untuk

menaikkan dan mengontrol tinggi air dalam sungai secara signifikan sehingga elevasi

muka air cukup untuk dialihkan ke dalam intake pembangkit minihidro.

Konstruksi bendung dilengkapi dengan bangunan pengambilan (intake) yang berfungsi

mengarahkan air dari sungai masuk ke dalam saluran pembawa (headrace channel).

Perencanaan lengkap tentang bangunan air, baik bendung maupun bendungan kecil

(embung), menggunakan referensi

1) Perencanaan bendung menggunakan Standar Perencanaan – Buku Kriteria

Perencanaan 2 Bagian Bangunan Utama (Ditjen. Pengairan, Departemen

Pekerjaan Umum, 1986).

2) Perencanaan Embung Kecil Untuk Daerah Semi Kering di Indonesia (Ibnu

Kasiro, Ditjen. Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1995).

8

3) Panduan Perencanaan Bendungan Urugan (Direktorat Bina Teknik, Ditjen.

Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1999).

4) Pedoman Perencanaan Bendungan Bangunan Sipil (SKSNI 03–1731–1989).

5) Pedoman Perencanaan Hidrologi dan Hidrolika Bangunan Sungai (SKSNI 03–

1724–1989).

6) Pedoman Keamanan Desain Bendung (SKSNI 03–2401–1991).

Gambar 3.2 Konstruksi Bendung

Saluran Pembawa Air

Bangunan saluran pembawa air (headrace channel) adalah untuk mengalirkan air dari

intake/settling basin ke bak penenang (forebay) dan untuk mempertahankan kestabilan

debit air.

Gambar 3.3 Konstruksi Saluran Pembawa (Headrace Channel)

Saluran air untuk sebuah pembangkit skala kecil, cenderung untuk memiliki bangunan

yang terbuka.

9

Bak Pengendap (Settling Basin)

Fungsi dan karakteristik bangunan ini adalah :

1) Bangunan yang menghubungkan intake dengan bak pengendap sehingga

panjangnya harus dibatasi.

2) Pengatur aliran air dari saluran penyalur sehingga harus mencegah terjadinya

aliran turbulen serta mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak pengendap

sehingga perlu bagian yang melebar.

3) Bangunan untuk mengendapkan sedimen dimana untuk desainnya perlu dihitung

dengan formulasi hubungan panjang bak, kedalaman bak, antara kecepatan

pengendapan, dan kecepatan aliran.

4) Tempat penimbun sedimen, sehingga harus didesain mudah dalam pembuangan

sedimen.

5) Sebagai bangunan pelimpah (spillway) yang mengalirkan aliran masuk ke

bagian bawah dimana mengalir dari .

Bak Penenang (Forebay) dan Fasilitas Pendukung

Tujuan bangunan bak penenang (forebay) adalah sebagai tempat penenangan air dan

pengendapan akhir, penyaringan terakhir setelah settling basin, untuk menyaring benda-

benda yang masih terbawa dalam saluran air. Forebay merupakan tempat permulaan pipa

pesat (penstock) yang mengendalikan aliran minimum, sebagai antisipasi aliran yang

cepat pada turbin, tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan

arus balik pada saluran.

Pipa Pesat (Penstock Pipe)

Pipa pesat (penstock pipe) adalah sebagai saluran tertutup (pipa) aliran air yang menuju

turbin yang ditempatkan di rumah pembangkit. Saluran ini yang akan berhubungan

dengan peralatan mekanik seperti turbin.

Kondisi topografi dan pemilihan sistem PLTM mempengaruhi tipe pipa pesat (penstock

pipe). Umumnya sebagai saluran ini harus dirancang secara benar sesuai ketinggian

(head) sistem PLTM.

10

Gambar 3.4 Pipa Pesat (Penstock Pipe)

Bangunan rumah pembangkit (power house) adalah sebagai bangunan yang berfungsi

untuk melindungi peralatan elektrikal mekanikal seperti turbin, generator, panel kontrol

dan lainnya dari segala gangguan. Gangguan yang dimaksud adalah cuaca, pencegahan

dari pihak-pihak yang tidak berkepentingan dan pencurian peralatan barang tersebut.

Saluran Pembuang

Saluran pembuang (tailrace) bertujuan sebagai saluran pembuang aliran air dari rumah

pembangkit dan menggerakkan turbin. Saluran ini bersatu dengan rumah pembangkit dan

aliran sungai. Beberapa hal yang harus dipertimbangkan dalam penetapan rute saluran

pembuang antara lain :

1) Perkiraan tinggi genangan air pada rumah pembangkit ketika terjadi banjir

besar.

2) Menghindari penggenangan bantaran sungai dan permukaan tanah di sekitar

rumah pembangkit.

3) Fluktuasi dasar sungai pada daerah saluran pembuang.

4) Saluran pembuang harus diarahkan sesuai arah aliran sungai.

11

3.6.2 Perencanaan Sistem Mekanikal/Elektrikal

Secara teknis, minihidro memiliki 3 komponen utama air sebagai sumber energi, turbin

dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dan ketinggian

tertentu menuju rumah instalasi (rumah turbin) yang akan menumbuk turbin dimana

turbin sendiri dipastikan akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi

energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian

ditransmisikan ke generator dengan menggunakan kopling. Generator tersebut akan

menghasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum

dialirkan ke rumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses

minihidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik.

Pemilihan Turbin

Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan dan energi

kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Putaran poros turbin ini

akan diubah oleh generator menjadi tenaga listrik.

Berdasarkan prinsip kerjanya, turbin air dibagi menjadi kelompok yang ditunjukkan tabel

3.1.

Tabel 3.1 Jenis Turbin

Hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan turbin adalah putaran kecepatan generator

yang tersedia Hal ini berpengaruh terhadap usia guna generator tersebut Kecepatan putar

turbin (rotation per minute – rpm) sama dengan kemampuan kecepatan putar generator.

12

Tabel. 3.2 Daerah Operasi Turbin

Gambar 3.5 Turbin francis poros horisontal

Sistem Transmisi

Transmisi adalah komponen yang menghubungkan antara turbin dan generator. Sistem

ini hanya memiliki dua sistem yaitu menggunakan belt atau langsung dikopel (biasanya

menggunakan gearbox)

Sistem Transmisi Daya Langsung

Sistem transmisi daya langsung ini (direct drives), daya dari poros turbin rotor langsung

ditransmisikan ke poros generator yang bersatu dengan sebuah kopling. Konstruksi

sistem transmisi ini menjadi lebih kompak mudah untuk melakukan perawatan efisiensi

tinggi dan tidak memerlukan elemen mesin lain seperti belt dan pulley kecuali sebuah

kopling.

13

Sistem transmisi daya langsung (direct drives) menyebabkan generator yang digunakan

harus memiliki kecepatan putaran optimum yang hampir sama dengan kecepatan putaran

poros turbin (rotor) atau sekitar 15 % perbedaannya.

Sistem Trasmisi Tidak Langsung

Sabuk dipakai untuk memindahkan daya antara dua poros yang sejajar Pemilihan jenis

sabuk bergantung pada besar kecilnya daya yang akan ditransmisikan. Sabuk merupakan

peran penting dalam menyerap beban kejut dan meredam pengaruh getaran Sabuk yang

digunakan umumnya jenis flat belt dan V-belt . Penggunaan sistem transmisi sabuk ini

memerlukan komponen pendukung seperti bantalan beserta asesorisnya dan kopling

Gambar 3.6 Instalasi sistem turbin-generator dengan transmisi daya langsung

Generator

Pemilihan Generator Sinkron Kapasitas sebuah generator dinyatakan dalam Volt Ampere.

Sebuah generator harus memiliki kapasitas yang cukup untuk memenuhi kebutuhan pada

saat beban maksimum . Dengan memperhatikan rugi rugi (losses) generator serta untuk

menjamin kinerja generator maka perlu adanya faktor keamanan biasanya ditentukan

25%.

14

Tabel 3.3 Kecepatan Standar Generator Sinkron

Sistem on grid yang disebut juga dengan generation with grid conections digunakan jika

energi yang dibangkitkan disalurkan melalui sistem jaringan transmisi yang tersedia

dengan tujuan komersialisasi. Komersialisasi ini sebaiknya menggunakan generator

sinkron sistem 3 fasa 4 kawat.

Sistem Kontrol

Sistem kontrol berfungsi untuk menyeimbangkan energi input dan energi output dengan

cara mengatur input (flow) atau mengatur output (listrik) sehingga sistem akan

seimbang. Perubahan beban terhadap waktu peran sistem kontrol sangat penting untuk

menjaga stabilitas sistem terutama kualitas listrik yang dihasilkan pembangkit (tegangan

dan frekuensi). Tujuan pengontrolan pada PLTM adalah untuk menjaga sistem elektrik

dan mesin agar selalu berada pada daerah kerja yang diperbolehkan.

Flow control dapat diartikan sebagai pengaturan besarnya daya hidrolik berupa debit air

yang masuk ke turbin dengan mengatur katup turbin (guide vane).

15

Gambar 3.7 Typical sistem flow control

3.6.3 Perencanaan Jalur Transmisi

Perencanaan jalur transmisi pendistribusian daya listrik yang terbangkitkan

menggunakan beberapa hal yang dapat dijadikan dasar antara lain :

1) Mudah untuk akses dan perawatan.

2) Kondisi tanah untuk tiang kuat dan stabil.

3) Diharapkan tidak ada masalah dalam pengalihan/penggunaan lahan.

4) Tidak ada masalah pada jarak dengan rumah dan pohon.

5) Dipilih jalur distribusi paling pendek.

6) Jika tiang dipasang di sekitar slope curam atau pada dasar jurang, hindarkan dari

potensi longsong.

7) Ketinggian konduktor dari atas tanah harus lebih dari 4 m.

Selain hal-hal di atas yang dapat dijadikan referensi untuk mendesain jaringan transmisi

dan distribusi harus mengacu pada standar dan petunjuk PT. PLN (Persero).

16

Penempatan lokasi trafo, dimana trafo step up harus diletakkan dekat rumah pembangkit

(power house) dan trafo step down harus diletakkan dalam atau dekat area pusat beban.

Penempatan tersebut harus diuji dan dipertimbangkan beberapa hal sebagai berikut :

1) Mudah untuk akses dan pekerjaan-pekerjaan pergantian.

2) Dipisahkan dari bangunan-bangunan lain atau pepohonan dengan jarak yang

cukup.

3) Tipe yang terpasang pada tiang harus tidak rumit pelaksanaan dan komponen

pendukungnya.

4) Tipe di atas tanah harus dibangun tanpa menimbulkan masalah umum.

4. METODOLOGI PELAKSANAAN

4.1 Mekanisme Pelaksanaan

Apabila Studi Potensi telah dilakukan, tahapan selanjutnya adalah Studi kelayakan dan

detail engineering design.

Pelaksanaan proyek mengikuti arah diagram alir yang menunjukkan tahapan proses

berdasarkan level kelayakan studi.

17

18

Gambar 4.1 diagram alir tahapan proyek