STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR DIBENDUNGAN PANDANDURI SWANGI LOMBOK TIMUR NUSA TENGGARA

BARAT

Eva Cahyaning Tyas, Suwanto Marsudi2, Ussy Andawayanti2

1Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya2Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

e-mail: evacahyaning@gmail.com

ABSTRAKPengembangan sumber daya air bisa dilakukan dengan memanfaatkan bangunan air

yang dibangun untuk dikembangkan menjadi unit pembangkit listrik berskala kecil (PLTAminihidro). Studi ini diperlukan untuk mengidentifikasi potensi dan keuntungan darisebuah unit pembangkit.

Studi ini dilakukan untuk mengetahui besarnya energi paling efektif yang dapatdilakukan berdasarkan kelayakan teknis maupun ekonomi. Studi ini berlokasi dibendungan pandanduri swangi dengan memanfaatkan debit pada bendungan. PLTAminihidro direncanakan untuk menambah fungsi dari bendungan dengan memanfaatkantinggi jatuh dan debit pada bendungan. Debit yang digunakan sesuai dengan pola operasiwaduk dengan 3 alternatif debit, perencanaan desain turbin menggunakan metode USBR,untuk analisa ekonomi menggunakan parameter yaitu Benefit Cost Ratio (BCR) , NetPresent Value (NPV) , dan Internal Rate of Return (IRR)

Hasil kajian menunjukkan debit terlayak baik secara teknis maupun ekonomi yaitusebesar 2,43 m3/dtk serta dapat membangkitkan energi tahunan 3727 MWh. Pada studi iniPLTA minihidro menggunakan turbin Francis dan generator sebesar 50 Hz. Secaraekonomi biaya total perencanaan sebesar 14,43 milyar rupiah dengan nilai BCR 2,14, NPV17,39 milyar rupiah, IRR 27,03% dan paid back period 5,99 tahun.

Kata kunci: PLTA minihidro, debit, energi, kelayakan ekonomi

ABSTRACTWater resource development can be done by utilizing the water building built to be

developed into a small-scale power generation units (hydropower minihydro). This study isrequired to identify the potential and advantages of a generating unit.

This study was conducted to determine the most effective energy that can be donebased on the technical and economic feasibility. This study is located at the damPandanduri swangi by utilizing head effective of dam. Hydropower minihidro planned toadd functionality by utilizing head dam fall and discharge at the dam. Discharge used inaccordance with the pattern of reservoir operation with 3 alternate discharge, turbinedesign planning using USBR method, for economic analysis using parameters that BenefitCost Ratio (BCR), Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR).

The results show, the most discharge both technicall and economic feasibility, thatis equal to 2.43 m3 / sec and can generate 3727 MWh of annual energy. In this study usinga mini-hydro hydropower Francis turbine and generator at 50 Hz. Economically, theoverall cost of 14.43 billion plan with BCR values of 2.14, 17.39 billion NPV, IRR 27.03%and paid back period of 5.99 years.

Keywords: Hydroelectric mini-hydro, discharge, energy, economic feasibility

1. PendahuluanDalam hal penyediaan listrik,

perluasan jaringan sampai ke daerah-daerah terpencil pada umum tidakekonomis. Begitu juga denganpenggunaan pembangkit berbahanbakar minyak dan batu bara untukdaerah terpencil biasanya tidakekonomis, karena skala pembangkitanyang terlalu kecil dan tingginya biayabahan bakar. Sampai saat inipembangkit listrik dengan tenaga airmerupakan pembangkit yang palingekonomis (Patty, 1995:134).

Energi listrik juga sangat pentingperanannya dalam kehidupan manusia.Namun di beberapa tempat seringterjadi pemadaman listrik secarabergilir, khususnya di KabupatenLombok Timur, hal ini dikarenakankurangnya pasokan listrik yang disuplaiPLN, untuk itu perlu adanya peranandari pemerintah bersama perusahaanlistrik negara dalam memenuhikebutuhan listrik. Oleh karena itu untukmenambah pasokan listrik di pulaulombok kebutuhan akan energi listrikmaka perlu dibangunnya PLTA padaBendungan Pandanduri Swangi dalamrangka menambah pasokan listrikdengan energi yang terbarukan dikabupaten Lombok Timur.

PLTA dipilih sebagai salah satuenergi alternatif dikarenakan memilikibeberapa keunggulan dibanding denganpembangkit listrik lainnya, sepertiramah terhadap lingkungan, lebih awet,serta biaya operasioanal lebih kecil.Selain itu perawatan mekanik untukPLTA lebih mudah.

Dengan demikian sudah sepantasnyapemerintah mulai mengembangkanpotensi PLTA lebih banyak lagi. Akantetapi dalam pembangunan suatu PLTAharus memperhatikan beberapa aspekdiantaranya adalah aspek teknis, aspeklingkungan, dan aspek ketersediaansumber energi.

Keuntungan dari pengembanganPLTA adalah:1. Mengurangi ketergantungan pada

penggunaan bahan bakar fosil,2. Bahan baku yang relatif murah jika

dibandingkan dengan PLTU danPLTG PLTD

3. Peningkatan nilai guna padabendungan yang pada awalnyahanya untuk irigasi menjadi irigasisebagai fungsi primer danpembangkit listrik sebagai fungsisekunder.Sungai Palung mengalirkan debit

yang dapat diandalkan sepanjangtahunnya, dan terdapat bendungan yangdapat dimanfaatkan sebagai PLTA.Dengan kondisi demikian, adakemungkinan air yang akandimanfaatkan sebagai air irigasi, dapatdigunakan untuk membangkitkanlistrik. Listrik yang dihasilkandimaksudkan untuk memenuhikebutuhan energi listrik masyarakat diKecamatan Terara dan sekitarnya.Sebelum mengambil keputusan untukpengembangan dan pemanfaatansumber daya air yang ada2. Pustaka dan MetodologiKlasifikasi pembangkit listrik tenagaair

Klasifikasi dari pembangkit listriktenaga air perlu ditentukan terlebihdulu untuk mengetahui karakteristiktipe pembangkit listrik,mengklasifikasikan sistem pem-bangkitlistrik perlu dilakukan terkait dengansistem distribusi energi listrik, apakahlistrik dapat disalurkan melalui gridterpusat ataukah grid terisolasi.Klasifikasi pembangkit listrik dapat di-tentukan dari beberapa faktor (Penche,2004) yakni:

Tabel 1. Klasifikasi danKarakteristik Pembangkit Air

Sumber : Panche (2004:3)Debit andalan

Debit andalan adalah Debit andalandidefinisikan sebagai debit yangtersedia guna keperluan tertentumisalnya untuk keperluan irigasi,PLTA, air baku dan lain-lain sepanjangtahun, dengan resiko kegagalan yangtelah diperhitungkan (C.D.Soemarto,1986). Setelah itu baruditetapkan frekuensi kejadian yangdidalamnya terdapat paling sedikit satukegagalan. Dengan data cukup panjangdapat digunakan analisis statistikauntuk mengetahui gambaran umumsecara kuantitatif besaran jumlah air.Beberapa debit andalan untuk berbagaitujuan, antara lain: (C.D. Soemarto,1987).1. Penyediaan air minum 99%2. Penyediaan air industri 95%-98%3. Pusat Listrik Tenaga Air 85%-90%Perencanaan Bangunan PLTA

Perencanaan bangunan PLTAmeliputi:Bangunan Pembawa

Bangunan pembawa merupakanbangunan yang berfungsi untukmengantarkan air atau membawa airmulai dari bangunan pengambilanmenuju ke rumah pembangkit.

Terdapat bermacam bentuk daribangunan pembawa tergantung darisistem pembawaan air menuju rumahpembangkit, bangunan pembawa antaralain:1. Pipa Pesat (Penstock)

Pipa pesat adalah saluran yangmenyalurkan dan mengarahkan air dariwaduk ke turbin. Diameter pipa pesatdipilih dengan pertimbangankeamanan, kemudahan prosespembuatan, ketersediaan material dantingkat rugi (friction losses) seminimalmungkin. Pipa pesat biasanyadilengkapi dengan tangki peredam(surge tank) yang berfungsi untukmenyerap pukulan air serta menyimpanair cadangan untuk mengatasipeningkatan beban yang tiba-tiba.Berdasarkan lokasinya pipa pesatdibagi dua, yaitu:a. Pipa pesat tertanam (Burried

penstock)Untuk penanaman batang pipa

dalam tanah, maka topografi tanah dansisa kelebihan dari pipa harusdipikirkan dengan baik. (Dandenkardan Sharma, 1991:273).Tabel 2. Kekurangan dan Kelebihan

Pipa Pesat dalam TanahNo Kelebihan Kekurangan

1Terlindung dari pengaruhsuhu karena tertutup tanah

Akses yang sulit untukinspeksi

2Terlindung dari

pembekuan.

Biaya mahal jikadiameter besar dan

kondisi tanah berbatu

3Tidak membutuhkan

sambungan (Expansionjoints )

Cenderung terjadipergeseran pipa padalembah yang curam

4Landscape tetap tidak bias

diubah

Membutuhkan lapisantertentu terhadap korosi

dan salinitas tanah

5Terlindung dari gempa,

longsoran tanah, danbadai

Sulit dalampemeliharaan dan

perbaikan

6Dapat mengurangi

ketebalan pipa

Sumber : Varshney, 1977:402

b. Pipa pesat tidak tertanam (Exposedpenstock)Pipa diatas tanah didukung oleh

fondasi atau tanggul penunjang.

Menurut USBR, batang pipa yang tidakterlindung termasuk batang pipa yangdidukung diatas tanah dan batang pipayang dilindungi oleh lapisan betontidak diijinkan untuk menahantegangan struktur. (Dandenkar danSharma, 1991:275)Tabel 3. Kelebihan dan Kekurangan

Pipa Pesat Tidak TertanamNo Kelebihan Kekurangan

1 Mudah dalam inspeksiSangat terpengaruh oleh

suhu eksternal

2 Biaya instalasi lebih murahKemungkinan terjadi

pembekuan saat musimdingin

3Terlindung terhadap

longsoran jika dilengkapidengan blok angker

Tekanan longitudinalmungkin timbul karena

blok angker

4Mudah dalam pemeliharaan

dan perbaikanDiperlukan sambungan

(Expansion joints)

Sumber: Varshney, 1977:4032. Kedalaman minimum pipa pesat

Kedalaman minimum akanberpengaruh terhadap gejala vortex,kedalaman mini-mum dapat dihitungdengan persamaan (Penche,2004):Ht > ss = c V √DDimana:c : 0,7245 untuk inlet asimetris

0,5434 untuk inlet simetrisV : kecepatan masuk aliran (m/dt)D : diameter inlet pipa pesat (m)

Gambar 1. Skema Inlet Pipa Pesat2. Sistem Pengambilan Melalui Pipa

Pesat (Inlet)Sistem pengambilan pada mulut

pipa pesat perlu diperhitungkan dengantujuan untuk mengatur sistem regulasidebit air yang masuk ke dalam turbinbaik saat kondisi operasional maupunkondisi perawatan ,intake pipa pesat

biasanya didesain denganmenggunakan sistem katup (valve),Tipe katup yang sering diaplikasikanadalah :a. Gate valveb. Butterfly valvec. Needle valveRumah Pembangkit (Power House)

Rumah pembangkit, merupakanbangunan tempat diletakkannya seluruhperangkat konversi energi, mulai dariturbin air lengkap dengan governornya,sebagai pengatur tekanan air, sistemtransmisi mekanik (jika diperlukan),generator, perangkat pendukung lain,seperti: panel kontrol, panel distribusidaya, beban komplemen, dansebagainya. Bangunan inilah yangmelindungi turbin, generator danperalatan pembangkit lainnya.D. Bangunan Pembuang

Bangunan pembuang digunakanuntuk mengalirkan debit setelahmelalui turbin meuju ke sungai,bangunan pembuang sendiri bisadirencanakan sesuai dengan kondisilapangan, umunya bangunan pembuangdirencanakan dengan tipe sal-uranterbuka (saluran tailrace).

Tinggi Jatuh EfektifTinggi jatuh efektif adalah selisih

antara elevasi muka air pada bangunanpengambilan atau waduk (EMAW)den-gan tail water level (TWL)dikurangi dengan total kehilangantinggi tekan (Ramos, 2000). Persamaantinggi jatuh efektif adalah:Heff = EMAW – TWL – hldimana:Heff : tinggi jatuh efektif (m)EMAW: elevasi muka air waduk atau

hulu bangunan pengambilan(m)

TWL : tail water level (m)hl : total kehilangan tingi tekan

(m)

Gambar 2. Sketsa Tinggi JatuhEffektif

Kehilangan tinggi tekandigolongkan menjadi 2 jenis yaitukehilangan pada saluran terbuka dankehilangan pada saluran tertutup.

Kehilangan tinggi tekan padasaluran terbuka biasanya terjadi padaintake pengambilan, saluran transisidan penya-ring.

Kehilangan tinggi pada salurantertutup dikelompokkan menjadi 2 jenisyaitu kehilangan tinggi mayor(gesekan) dan kehilangan tinggi minor.Kehilangan tinggi mayor dihitungdengan persamaan darcy wisbach(Penche,2004):

hf = f

sedangkan kehilangan minor dihitungdengan persamaan (Ramos, 2000):

hf = ξdengan:hf : kehilangan tinggi tekanV : kecepatan masuk (m/dt)g : percepatan gravitasi (m/dt2)L : panjang saluran tertutup / pipa (m)D : diameter pipa (m)f : koefisien kekasaran

(moody diagram)ξ :keofisien berdasarkan jenis

kontraksi

Gambar 3. Diagram MoodyPerencanaan Peralatan MekanikDan Elektrik

Perencanaan peralatan mekanik danelektrik meliputi:A. Turbin HidraulikTurbin dapat diklasifikasikanberdasarkan tabel berikut(Ramos,2000):

Tabel 4. Klasifikasi Jenis Turbin

Dalam perencanan turbin parameteryang mendasari adalah kecepatanspesifik turbin (Ns) dan kecepatanputar/sinkron (n) dimana keduaparameter tersebut dihitung denganpersamaan (USBR, 1976:):

Ns = n √ /n =

120 f

dengan:Ns: Kecepatan spesifik turbin (mkW)n : kecepatan putar/sinkron (rpm)P : daya (kW)H : tinggi jatuh effektif (m)f : frekuensi generator (Hz)p : jumlah kutub generatornilai n bisa didapatkan denganmelakukan nilai coba-coba denganpersamaan:Untuk turbin francis:

n’ = √ atau n’ = √Untuk turbin propeller:

n’ = √ atau n’ = √setelah didapatkan nilai parametertersebut maka dapat ditentukanparameter lain seperti:1. Titik Pusat Dan Kavitasi PadaTurbin

Titik pusat perlu diletakkan padatitik yang aman sehingga terhindar daribahaya kavitasi kavitasi akan terjadibila nilai σaktual < σkritis, dimanaσdapat dihitung dengan persamaan(USBR, 1976):

σc =.

Hs = Ha – Hv – H.σSedangkan titik pusat turbin dapatdihitung dengan persamaan:Z = twl + Hs + bdengan:Ns: Kecepatan spesifik turbin (mkW)σc : koefisien thoma kritisσ : koefisien thomaHa: tekanan absolut atmosfer (Pa/gρ)Hv: tekanan uap jenuh air (Pw/gρ)H : tinggi jatuh effektif (m)Hs: tinggi hisap turbin (m)Z : titik pusat tubrintwl: elevasi tail water levelb : jarak pusat turbin dengan runner

(m)2. dimensi turbinDimensi turbin reaksi meliputi:Dimensi runner turbin, dimensi wicketgate, dimensi spiral case dan dimensidraft tube.

Gambar 3. Pemilihan Bentuk

Runner berdasarkan Kecepatan

Spesifik

3. Effisiensi TurbinEffisiensi turbin sangat tergantung

pengaruh dari debit aktual dalam turbindengan debit desain turbin (Q/Qd),effisiensi turbin ditunjukkan padagambar berikut (Ramos,2009):

Gambar 5. Grafik Effisiensi TurbinB. Peralatan Elektrik

Peralatan elektrik PLTA minihidroberfungsi sebagai pengaturankelistrikan setelah dilakukan prosespembangkitan listrik, peralatan elektrikmeliputi generator, governor, speedincreaser, transformer, switchgear danauxiliary equipment.

Analisa Pembangkitan EnergiProduksi energi tahunan dihitung

berdasarkan tenaga andalan. Tenagaand-alan dihitung berdasarkan debitandalan yang tersedia untukpembangkitan energi listrik yangberupa debit outflow dengan periode nharian.(Arismunandar,2005)E = 9,8 x H x Q x ηg x ηt x 24 x nDimana:E : Energi tiap satu periode (kWh)H : Tinggi jatuh efektif (m)Q : Debit outflow (m3/dtk)ηg : effisiensi generatorηt : efisiensi turbinn : jumlah hari dalam satu periode.

Analisa Kelayakan EkonomiAnalisa ekonomi dilakukan untuk

mengetahui kelayakan suatu proyekdari segi ekonomi. Dalam melakukananalisa ekonomi dibutuhkan duakomponen utama yaitu:1. cost (komponen biaya)

Meliputi biaya langsung (biayakonstru-ksi) dan biaya tak langsung(O&P, conti-ngencies dan engineering)2. Benefit (komponen manfaat).

Manfaat didapatakan dari hasilpenjualan listrik berdasarkan harga tarifyang berlaku.Parameter kelayakan ekonomimeliputi:a. Benefit Cost Ratio=b. Net Present Value

NPV = PV Benefit – PV Costc. Internal Rate Of ReturnIRR = I′ + NPV′NPV′ − NPV′′

(I′′ − I′)3. Analisa SensitivitasAnalisa sensitivitas dilakukan pada 3kondisi yaitu:Cost naik 20%, benefit tetapCost tetap, benefit turun 20%Cost naik 20%, benefit turun 20%

3. Hasil dan PembahasanKonsep perencanaan PLTA

minihydro adalah denganmemanfaatkan pola operasi wadukyang kemudian menjadi debit operasiPLTA yang ditempatkan pada hulubendungan.

Debit Operasi yang digunakan untukpola operasi PLTA nantinya adalahdebit terbesar, debit terkecil dan debitrerata.1. Alternatif 1 : 4,28 m3/dt2. Alternatif 2 : 1,11 m3/dt3. Alternatif 3 : 2,43 m3/dt

Bangunan Pembawa yangdigunakan yaitu bangunanpengambilan (intake) dan pipa pesat.Bangunan pengambilan dilengkapidengan saringan sampah (trashrack)dengan tipe shaft tegak yang memilikibukaan sebesar 3,5 m. Pipa Pesatdengan panjang 240 m dan berdiameter2 m.

Bangunan Pembuang yangdigunakan yaitu saluran tail race.Saluran ini berfungsi untuk membuangaliran setelah melewati turbin menujusungai yang kemudian digunakan untukirigasi. Dalam perencanaan bangunanpembuang digunakan data teknisrencana sebagai berikut:Debit rencana : 4,28 m3/dtkElv dasar saluran : + 242,500Bentuk ambang : ogee tipe ILebar ambang : 10 meterTinggi ambang : 1 meterElevasi ambang : +243,500Elevasi dasar : +242,500Koefisien debit (C) : 1,8 m1/2/dtDengan menggunakan persamaanQ = C B H1,5 dengan nilai koefisiendebit untuk pengaliran tenggelam (C =1,8) maka akan didapatkan lengkungkapasitas debit (rating curve)berdasarkan debit operasional padaambang tailrace sebagai berikut:

sumber: hasil perhitunganGambar 6. Rating Curve pada

AmbangSehingga elevasi TWL untuk setiapdebit alternative akan ditunjukkan padagambar berikut:

Gambar 7. Desain Ambang PadaSaluran Tail Race

Perhitungan Tinggi Jatuh EffektifDengan menggunakan persamaanempirik berdasarkan potensikehilangan tinggi tekan maka tinggijatuh effektif ditentukan seperti padatabel berikut:

Tabel 5. Perhitungan Tinggi JatuhEffektif

Paremeter tinggi tekan Hf

kehilangan pada bangunan pengambilan

trashrack 0.13

kehilangan pada pipa pesat

Inlet 0.13

Gesekan 7.20

Outlet 0.10

Katup 0.86

Total Kehilangan 8.41

Diasumsikan waduk dalam keadaan penuhElv waduk normal 281.5

Elv muka air di hulu

Debit Alternatif 1 243.88

Debit Alternatif 2 243.66

Debit Alternatif 3 243.76

Paremeter tinggi tekan Hf

head efektif

Debit Alternatif 1 29.20

Debit Alternatif 2 29.43

Debit Alternatif 3 29.32

Sumber: Hasil PerhitunganPerencanaan Peralatan HidromekanikalDan ElektrikalPeralatan hidromekanikal danelektrikal yang direncanakan dalamstudi ini meliputi: turbin hidrolik,peralatan elektrik dan rumahpembangkit.Turbin hidrolikBerdasarkan besarnya debit desain dantinggi jatuh effektif dapat dipilih tipeturbin yang digunakan.Debit desain : 4,28 m3/dtTinggi jatuh effektif : 29,20 mDaya teoritis :1225,33 kW

atau 1053,78 HP

Gambar 8. Pemilihan Turbin ReaksiMaka direncanakan:Tipe turbin : FrancisJumlah turbin : 1 unitDebit : 4,28 m3/dtFrekuensi generator : 50 HzKutub generator : 10 buahKecepatan putar : 600 rpm

DRAFT TUBE

SALURAN TAILRACE

TANAH ASLIQ Alt 1 +243,880

+242,500+243,500

0.8m 0.8m

TAIL WATER LEVEL

200.0m

DINDING HALANGPAS. BETON

+247,500 +251,500

1.2

0 Q Alt 1 +243,660Q Alt 1 +243,760

sumber: hasil perhitunganGambar 6. Rating Curve pada

AmbangSehingga elevasi TWL untuk setiapdebit alternative akan ditunjukkan padagambar berikut:

Gambar 7. Desain Ambang PadaSaluran Tail Race

Perhitungan Tinggi Jatuh EffektifDengan menggunakan persamaanempirik berdasarkan potensikehilangan tinggi tekan maka tinggijatuh effektif ditentukan seperti padatabel berikut:

Tabel 5. Perhitungan Tinggi JatuhEffektif

Paremeter tinggi tekan Hf

kehilangan pada bangunan pengambilan

trashrack 0.13

kehilangan pada pipa pesat

Inlet 0.13

Gesekan 7.20

Outlet 0.10

Katup 0.86

Total Kehilangan 8.41

Diasumsikan waduk dalam keadaan penuhElv waduk normal 281.5

Elv muka air di hulu

Debit Alternatif 1 243.88

Debit Alternatif 2 243.66

Debit Alternatif 3 243.76

Paremeter tinggi tekan Hf

head efektif

Debit Alternatif 1 29.20

Debit Alternatif 2 29.43

Debit Alternatif 3 29.32

Sumber: Hasil PerhitunganPerencanaan Peralatan HidromekanikalDan ElektrikalPeralatan hidromekanikal danelektrikal yang direncanakan dalamstudi ini meliputi: turbin hidrolik,peralatan elektrik dan rumahpembangkit.Turbin hidrolikBerdasarkan besarnya debit desain dantinggi jatuh effektif dapat dipilih tipeturbin yang digunakan.Debit desain : 4,28 m3/dtTinggi jatuh effektif : 29,20 mDaya teoritis :1225,33 kW

atau 1053,78 HP

Gambar 8. Pemilihan Turbin ReaksiMaka direncanakan:Tipe turbin : FrancisJumlah turbin : 1 unitDebit : 4,28 m3/dtFrekuensi generator : 50 HzKutub generator : 10 buahKecepatan putar : 600 rpm

DRAFT TUBE

SALURAN TAILRACE

TANAH ASLIQ Alt 1 +243,880

+242,500+243,500

0.8m 0.8m

TAIL WATER LEVEL

200.0m

DINDING HALANGPAS. BETON

+247,500 +251,500

1.2

0 Q Alt 1 +243,660Q Alt 1 +243,760

sumber: hasil perhitunganGambar 6. Rating Curve pada

AmbangSehingga elevasi TWL untuk setiapdebit alternative akan ditunjukkan padagambar berikut:

Gambar 7. Desain Ambang PadaSaluran Tail Race

Perhitungan Tinggi Jatuh EffektifDengan menggunakan persamaanempirik berdasarkan potensikehilangan tinggi tekan maka tinggijatuh effektif ditentukan seperti padatabel berikut:

Tabel 5. Perhitungan Tinggi JatuhEffektif

Paremeter tinggi tekan Hf

kehilangan pada bangunan pengambilan

trashrack 0.13

kehilangan pada pipa pesat

Inlet 0.13

Gesekan 7.20

Outlet 0.10

Katup 0.86

Total Kehilangan 8.41

Diasumsikan waduk dalam keadaan penuhElv waduk normal 281.5

Elv muka air di hulu

Debit Alternatif 1 243.88

Debit Alternatif 2 243.66

Debit Alternatif 3 243.76

Paremeter tinggi tekan Hf

head efektif

Debit Alternatif 1 29.20

Debit Alternatif 2 29.43

Debit Alternatif 3 29.32

Sumber: Hasil PerhitunganPerencanaan Peralatan HidromekanikalDan ElektrikalPeralatan hidromekanikal danelektrikal yang direncanakan dalamstudi ini meliputi: turbin hidrolik,peralatan elektrik dan rumahpembangkit.Turbin hidrolikBerdasarkan besarnya debit desain dantinggi jatuh effektif dapat dipilih tipeturbin yang digunakan.Debit desain : 4,28 m3/dtTinggi jatuh effektif : 29,20 mDaya teoritis :1225,33 kW

atau 1053,78 HP

Gambar 8. Pemilihan Turbin ReaksiMaka direncanakan:Tipe turbin : FrancisJumlah turbin : 1 unitDebit : 4,28 m3/dtFrekuensi generator : 50 HzKutub generator : 10 buahKecepatan putar : 600 rpm

Kecepatan spesifik : 286,89 mkWDiameter runner : 0,77 mσkritis : 0,21σaktual : 0,35elv pusat turbin : + 243,30tinggi hisap : -0,5 mdan direncanakan sistem intake turbintipe spiral case dan draft tube tipeelbow dengan dimensi:diameter runner : 0.78 mtinggi guide vane : 0,27 mlebar ruang whirl : 0,16 m

Gambar 9. Penjelasan Tiap SectionRumah Siput

Tabel 6. Perhitungan DimensiRumah Siput Turbin

Section PersamaanDimensi

(m)

A = D3 (1,2 – 19.56 / Ns) 0.91

B = D3 (1,1 + 54.8 / Ns) 1.04

C = D3 (1,32 + 49.25 / Ns) 1.2

D = D3 (1,5 + 48.8 / Ns) 1.35

E = D3 (0.98 +63.6 / Ns) 0.97

F = D3 (1+ 131.4 / Ns) 1.18

G = D3 (0.89 +96.5 / Ns) 0.99

H = D3 (0.79 + 81.75 / Ns) 0.87

I = D3 (0,1 + 6.5 x 10-4 Ns) 0.23

L = D3 (0,88 + 4,9 x 10-4 Ns) 0.82

M = D3 (0,6 + 1.5 x 10-5 Ns) 0.49

Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 10. Penjelasan Tiap SectionDraft Tube

Tabel 7. Perhitungan dimensi Drafttube

Section PersamaanDimensi

(m)

N = D3 (1,54 + 203.5 / Ns) 1.81

O = D3 (0.83 +140.7 / Ns) 1.07

P = D3 (1,37 – 5,6 x 10-4 Ns) 0.98

Q = D3 (0,58 + 22,6/ Ns) 0.53

R = D3 (1,6 -0.0013 Ns) 0.99

S = Ns/ (-9,28 + 0.25Ns) 4.6

T = D3 (1.5 + 1,9 x 10-4 Ns) 1.25

Z = D3 (2,63 + 33,8/ Ns) 2.21

Sumber: Hasil Perhitunganperalatan elektrik yang direncanakanmeliputi: generator 3 fasa denganmenggunakam brushless type exciter,governor, speed increaser,transformer, switchgear dan auxiliaryequipment.rumah pembangkit direncanakandengan tipe dalam tanah (undergroundfacility) dengan dimensi:Tinggi : 10 meterLebar : 15 meterPanjang : 50 meterMaterial rumah : betonTebal dinding rumah : 0.3 meterKedalaman pondasi : 1.5 meter

`Analisa Pembangkitan EnergiEnergi yang dihasilkan pada PLTAminihidro Pandanduri tiap satu harioperasi ditabelkan sebagai berikut:Tabel 8. Hasil Pembangkitan Energi

harian Tiap Alternatif

Sumber: Hasil PerhitunganSedangkan hasil pembangkitan tahunan

untuk tiap alternatif adalah:Tabel 9. Hasil Pembangkitan Energi

Tahunan Tiap Alternatif

No.

Unit

Turbin

Debit

Desain

Hari

Operasi-

onal

DayaEnergi

Tahunan

(Unit) (m3/dt) (Hari) (kWh) (MWh)

1 1 4.28 353 1094 9268

2 1 1.11 353 287 2434

3 1 2.43 353 625 5297

Sumber: Hasil PerhitunganAnalisa EkonomiBiaya proyek dan OP dihitung denganmenggunakan persamaan empiriksebagai berikut:

Tabel 10. Estimasi Biaya PLTAMinihidro

No.Item

Pekerjaan

Biaya (Milyar Rupiah)

Alternatif1

Alternatif2

Alternatif3

1Biaya

Engineering1.87 0.91 1.38

2Peralatan

Hidromekanik11.39 4.33 6.83

3Pemasangan

Hidromekanik1.71 4.14 1.03

4 Saluran 0.18 3.17 0.11

5 Lain Lain 2.35 4.25 1.36

6Biaya

Contingencies1.75 1.68 1.07

7 Biaya O & P 0.175 0.17 0.11

8 Capital Cost 19.25 18.48 11.78

9 PPN 10% 1.93 1.85 1.18

10 Total Cost 21.18 20.33 12.96

No.Item

Pekerjaan

Biaya (Milyar Rupiah)

Alternatif1

Alternatif2

Alternatif3

11Rasio

Rp/Kwh4,830 10,845 3,476

Sumber: Hasil PerhitunganSedangkan estimasi manfaat tahunandari penjualan energi listrik adalah:

Tabel 11. Estimasi Manfaat PLTAMinihidro

No Alternatif

Harga

Jual

Listrik

(Rp/kWh)

Pembangkitan

Tahunan

(MWh)

Pendapatan

(Milyar

Rp)

1 1 1075 4384 4,713

2 2 1075 1874 2,014

3 3 1075 3728 4,007

Sumber: Hasil PerhitunganDengan rencana usia proyek adalah 35tahun maka akan didapatkan parameterkelayakan ekonomi sebagai berikut:

Tabel 12. Analisa Ekonomi TiapAlternatif

Sumber: Hasil PerhitunganDan analisa sensitivitas sebagaiberikut:Kondisi 1: benefit turun 20%, costtetap.Kondisi 2: benefit tetap, cost naik 20%Kondisi 3: benefit turun 20%, cost naik20% .Hasil analisa sensitivitas untuk tiapalternatif ditabelkan sebagai berikut:Tabel 13. Hasil Analisa Sensitivitas

Tiap Alternatif

KondisiSukuBunga(%)

TotalCost(PVCost)

TotalBenefit(PVBenefit)

NPV BCR

Alternatif 1

1 12.00% 25.14 30.75 5.61 1.22

2 12.00% 30.17 38.44 8.27 1.27

3 12.00% 30.17 30.75 0.58 1.02

KondisiSukuBunga(%)

TotalCost(PVCost)

TotalBenefit(PVBenefit)

NPV BCR

Alternatif 2

1 12.00% 24.14 13.15 -10.99 0.54

2 12.00% 28.96 16.43 -12.53 0.57

3 12.00% 28.96 13.15 -15.82 0.45

Alternatif 3

1 12.00% 15.39 26.15 10.76 1.70

2 12.00% 18.46 32.69 14.22 1.77

3 12.00% 18.46 26.15 7.69 1.42

Sumber: Hasil PerhitunganSehingga dari analisa ekonomi dipilihalternatif 3 sebagai alternatif yangpaling layak dan mengguntungkan

4. Kesimpulan1. Berdasarkan analisa besar debit

yang akan digunakan dalamperencanaan PLTA mini hydroadalah

No AlternatifQ

(m3/dtk)Head(m)

Power(kW)

1 Alternatif 1 4,28 29,20 1092

2 Alternatif 2 1,11 29,43 286

3 Alternatif 3 2,43 29,32 624

Sumber: Hasil Perhitungan

2. Berdasarkan analisa denganmenggunakan metode USBRmaupun ESHA, denganmengetahui tinggi jatuh efektif ,debit, serta perhitungan didapatkanjenis turbin Francis. Turbin inimerupakan jenis turbin axial.Dimana kecepatan spesifik turbinFrancis berada pada kisaran 0,05 –0,33. Dari hasil tersebut dipilihalternatif 1 dengan 10 kutubgenerator dengan kecepatanspesifik terkoreksi adalah 0,30.

3. Berdasarkan analisa, setiap debityang melalui melalui Pipa Pesat(Penstock) pada bendungan

Pandanduri Swangi dapatdikembangkan untukpembangkitan energi listrik denganmemanfaatkan tinggi jatuhnya.Dengan menggunakan data debitpada bendungan, dapatdibangkitkan energi sebesar:

a. Alternatif 1 : 4384 MWhpertahun dengan rasio Rp/kWh =4,830

b. Alternatif 2:1874 MWh pertahundengan rasio Rp/kWh = 10,845

c. Alternatif 3: 3727 MWh pertahundengan rasio Rp/kWh = 3,476

4. Berdasarkan analisa ekonomiterhadap alternatif debit andalanterpilih (alternatif 3) didapatkanbesar biaya total sebesar 14,51milyar rupiah dengan nilai BCR2,12, NPV 17,30 milyar rupiah,IRR 26,87% dan paid back period6,03 tahun. Dengan hasil analisatersebut dapat disimpulkan bahwaperencanaan PLTA mini hidrodengan alternatif 3 layak secaraekonomi.

5. SaranAgar studi Perencanaan PLTA

mini hydro bisa lebih baik maka perludilakukan studi pendahuluan yang lebihkomprehensif sehingga akandidapatkan data pendukung yang akanmembuat laporan dari studi kelayakanlebih akurat. Hal-hal yang perludiperhatikan dalam studi kelayakanPLTA mini hydro adalah: Melakukan pengukuran topografi

dan survei kondisi lokasi studi. Melakukan tinjauan terhadap

perkembangan perekonomian yangsedang terjadi.

Melakukan tinajauan terhadapteknologi yang sedangberkembang dalam bidangpembangkitan energi.

Daftar Pustaka1. Anonim. 2005. RETScreen®

Engineering & Cases Textbook.Kanada: RETScreen International.

2. Anonim, 1976. EngineeringMonograph No. 20 SelectingReaction Turbines. Amerika:United States Bureau OfReclamation.

3. Arismunandar A. dan Kuwahara S.2004. Buku Pegangan TeknikTenaga Listrik. Jakarta : PTPradnya Paramita.

4. Dandekar, MM dan K.N. Sharma.1991. Pembangkit ListrikTenaga Air. Jakarta : UniversitasIndonesia.

5. Patty, O.F. 1995. Tenaga Air.Erlangga : Surabaya.

6. Penche, Celso. 2004. Guidebookon How to Develop a Small HydroSite. Belgia : ESHA (EuropeanSmall Hydropower Association).

7. Ramos, Helena. 2000. GuidelinesFor Design Small HydropowerPlants. Irlandia : WREAN(Western Regional EnergyAgency & Network) and DED(Department of EconomicDevelopment).

8. Soemarto, C.D. 1987. HidrologiTeknik Edisi 1. Surabaya : UsahaNasional.

9. Varshney,R.S. 1977. Hydro-PowerStructure. India : N.C Jain at theRoorkee Press.