1

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI SOKO DESA OLUNG SIRON

KECAMATAN TANAH SIANG KABUPATEN MURUNG RAYA

PROVINSI KALIMANTAN TENGAH Ari Wibisono

1, Pitojo Tri Juwono

2, Prima Hadi Wicaksono

2

1Mahasiswa S-1 Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang

2Dosen Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang

E-mail: ariwibisono88@yahoo.com

ABSTRAK

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) mempunyai kelebihan dalam

hal biaya operasi yang rendah jika dibandingkan dengan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

(PLTD), karena mikrohidro memanfaatkan energi sumber daya alam yang dapat

diperbarui, yaitu sumber daya air. Dalam perencanaan PLTMH di Desa Olung Siron ini,

meliputi Bendung, Intake, Bak penenang (Forebay), Pipa pesat (Penstock), dan pemilihan

turbin. Debit andalan sungai Soko yang digunakan untuk perencanaan PLTMH Olung

Siron sebesar 0,64 m3/dt. Klasifikasi turbin berdasarkan tinggi jatuh, debit, dan kecepatan

spesifik (Ns), maka PLTMH Olung Siron menggunakan turbin Fixed Blade Propeller.

Daya yang dihasilkan dari tinggi jatuh efektif sebesar 3,83 m dan debit sebesar 0,64 m3/dt

adalah 16,35 kW. Sedangkan kebutuhan listrik yang akan digunakan masyarakat Desa

Olung Siron sebesar 11,88 kW.

Kata kunci: Debit, Daya, tinggi jatuh efektif, turbin, PLTMH.

ABSTRACT

Micro Hydro Power Plant (MHP) has advantages in terms of lower operating costs

when compared to the Diesel Power Plant (diesel), as micro-hydro energy utilizing natural

resources that can be renewable, ie water resources. For design Micro Hydro Power Plant

in the Olung Siron Village includes, Weir, Intake, Forebay, Penstock, and the selection of

the turbine. Soko low river flows discharge is used for planning Olung Siron Micro Hydro

Power Plant of 0.64 m3/sec. Turbine classification based on nettHead, discharge, and

specific speed (Ns), the Olung Siron Micro Hydro Power Plant using Fixed Blade

Propeller turbines. The power generated from the effective fall height of 3,83 m and a

discharge of 0,64 m3/sec is 16,35 kW. While the demand for electricity to be used by the

villagers Olung Siron 11,88 kW.

Keyword: Discharge, Power, NettHead, Turbine, MHP.

I. PENDAHULUAN Sumber Daya Air adalah sumber

daya dengan beragam kegunaan yang

sangat dibutuhkan dalam kehidupan

manusia sehari-hari. Kegunaan air juga

meliputi penggunaan air dalam upaya

pengadaan energi listrik yang juga

merupakan kebutuhan utama dalam

masyarakat. Keterbatasan tenaga listrik

merupakan salah satu permasalahan yang

harus segera diatasi sehingga tidak

mengakibatkan krisis yang dapat

berdampak lebih besar.

Dalam hal penyediaan listrik,

perluasan jaringan sampai ke daerah-

daerah terpencil pada umumnya tidak

ekonomis. Begitu juga dengan penggunaan

pembangkit berbahan bakar fosil untuk

daerah terpencil biasanya tidak ekonomis,

karena skala pembangkitan yang terlalu

2

kecil dan tingginya biaya bahan bakar.

Meskipun demikian, penyediaan listrik

tetap harus dilakukan karena merupakan

investasi sosial yang tak terhindarkan

dalam rangka peningkatan kesejah-

teraan masyarakat.

Oleh karena itu, untuk memenuhi

kebutuhan akan penerangan listrik pada

daerah terpencil perlu diciptakan alat

yang dapat menjangkau tempat terpencil

yang murah dan ramah lingkungan, yaitu

Pembangkit Listri Tenaga Mikrohidro

(PLTMH). Pemasangan pembangkit

listrik tenaga air atau Pembangkit Listrik

Tenaga Mikrohidro (PLTMH) khususnya

didaerah terpencil masih perlu

dikembangkan melihat daerah di

Indonesia yang banyak sekali air yang

belum dimafaatkan secara optimal, dan

masih banyak pula daerah terpencil di

Indonesia yang belum terjangkau oleh

aliran listrik (PLN). Sebagai alternatif

pembangkit listrik dengan menggunakan

diesel (PLTD) yang menggunakan bahan

bakar minyak khususnya solar yang biaya

operationalnya lebih besar dibanding

PLTMH, disamping itu PLTMH juga

ramah lingkungan.

Pemerintah telah pula membuat

peraturan perundangan yang menunjang

investasi dalam bidang PLTMH yaitu :

Peraturan Pemerintah No. 03

tahun 2005 tentang Ketenagalistrikan

menyatakan bahwa guna menjamin

ketersediaan energi primer untuk

pembangkit tenaga listrik, diprioritaskan

penggunaan sumber energi setempat

dengan kewajiban mengutamakan

pemanfaatan sumber energi terbarukan.

Dalam Pasal 2 Peraturan Pemerintah

tersebut disebutkan :

Ayat 1: Penyediaan dan pemanfaatan

tenaga listrik dilaksanakan

berdasarkan Rencana Umum

Ketenagalistrikan Nasional.

Ayat 2: Menteri menetapkan Rencana

Umum Ketenagalistrikan

Nasional dengan

mempertimbangkan masukan

dari Pemerintah Daerah dan

masyarakat.

Ayat 3: Penyediaan tenaga listrik

dilakukan dengan memanfaatkan

seoptimal mungkin sumber

energi yang terdapat diwilayah

Negara Kesatuan Republik

Indonesia.

Ayat 4: Guna menjamin ketersediaan

energi primer untuk penyediaan

tenaga listrik untuk kepentingan

umum, diprioritaskan

penggunaan sumber energi

setempat dengan kewajiban

mengutamakan pemanfaatan

sumber energi.

Dengan melihat keadaan daerah

Tanah Siang dan sekitarnya yang belum

terjangkau jaringan listrik, merupakan

alasan mendasar untuk memberdayakan

potensi air sungai Soko menjadi sumber

pembangkit tenaga listrik yang

diharapakan dapat membantu masyarakat

Tanah Siang, khusunya desa Olung Siron

dalam meningkatkan keadaan ekonomi

dan memenuhi kebutuhan kelistrikan di

daerah tersebut. Untuk itulah akan

direncanakan PLTMH yang sistem

pengalirannya menggunakan saluran

tertutup (pipa). Sungai Soko mempunyai

ketersediaan air yang cukup sepanjang

tahun (kontinuitas), debit yang dapat

diandalkan, dan memiliki kontur yang

sesuai dengan teknis perencanaan untuk

dibangun PLTMH didaerah ini. Dengan

kenyataan dan kondisi yang demikian,

ada kemungkinan air yang belum

dimanfaatkan itu digunakan untuk

membangkitkan listrik. Listrik yang

dihasilkan dimaksudkan untuk memenuhi

kebutuhan masyarakat desa Olung Siron

Kecamatan Tanah Siang. Dengan

demikian indikasi listrik yang dihasilkan

adalah listrik dengan daya kecil.

II. METODOLOGI PERENCANAAN A. Hydropower

Pembangkit energi air skala mikro

atau pembangkit tenaga mikrohidro

semakin populer sebagai alternatif

3

sumber energi, terutama di wilayah yang

terpencil. Sistem pembangkit tenaga

mikrohidro dapat dipasang di sungai kecil

dan tidak memerlukan dam yang besar

sehingga dampaknya terhadap

lingkungan sangat kecil.

Pembangkit tenaga mikrohidro

dapat digunakan langsung sebagai

penggerak mesin atau digunakan untuk

menggerakan generator listrik. Instalasi

pembangkit listrik dengan tenaga

mikrohidro biasa disebut sebagai

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro,

disingkat PLTMH. Daya yang

dibangkitkan anatara 5 kW sampai

dengan 100 kW

Besarnya tenaga air yang tersedia

dari suatu sumber tenaga air bergantung

pada besarnya head dan debit air. Dalam

hubungan dengan reservoir air maka head

adalah beda tinggi antara muka air pada

reservoir dengan muka air keluar pada

turbin. Total daya yang terbangkitkan

dari suatu turbin air adalah merupakan

reaksi antara head dan debit air seperti di

tunjukan pada persamaan berikut:

P = Q x g x h x turbin x generator Dengan:

P = daya (watt)

Q = Debit (m3/s)

g = gaya gravitasi

h = tinggi jatuh efektif (m)

= efisiensi

B. Perencanaan PLTMH 1. Debit Banjir Rencana

Metode penentuan debit banjir

rencana akan dilakukan dengan metode

hidrograf satuan sintetik Nakayasu.

Persamaan umum hidrograf satuan

sintetik adalah sebagai berikut:

)T(0.30T 3.60

RoAQ

0.30p

p

A : Luas daerah aliran sungai

L : Panjang sungai utama

: Koefisien karakteristik DAS

Ro : Hujan netto satuan

2. Debit Andalan Lengkung duarasi aliran (flow

duration curve) adalah suatu grafik yang

memperlihatkan debit sungai dan selama

beberapa waktu tertentu dalam satu

tahun. Pada gambar berikut jelas bahwa

debit minimum terdapat selama setahun

penuh, sedangkan debit maksimum hanya

terdapat selama beberapa jam. Lengkung

durasi aliran digambarkan dari data-data

debit, sekurang-kurangnya selama 10

tahun.

Tabel 1. Klasifikasi Kondisi hidrologi

Flow Duration

Interval

Hydrologic Condition

Class

0 - 10% High flows

10 - 40% Moist Conditions

40 - 60% Mid-Range Conditions

60 - 90% Dry Conditions

90 - 100% Low Flows Sumber: Cleland 2003.

3. Bak Penenang (Forebay) Bak penenang berfungsi untuk

mengontrol perbedaan debit dalam pipa

pesat (penstock) dan saluran pembawa

karena fluktuasi beban, disamping itu

juga sebagai pemindah sampah terakhir

(tanah, pasir, kayu yang mengapung)

dalam air yang mengalir. Bak penenang

dilengkapi saringan (trashrack) dan

pelimpas (spillway).

Vf = Af x hf

= Bf x L x (hs + z) Dengan:

Vf = Volume desain bak penenang

Af = Luas bak penenang

hf = Tinggi muka air pada bak

penenang

L = Panjang bak penenang

z = Beda tinggi

4. Penstock Pipa pesat dalam perencanaan

mikrohidro biasanya juga disebut dengan

Penstock. Penstock adalah saluran

penghubung antara bak penenang

(forebay) menuju turbin. Pipa ini

direncanakan untuk dapat menahan

4

tekanan tinggi dan berfungsi untuk

mengalirkan air dari pengambilan

(intake) menuju bak penenang. Untuk

mendapatkan diameter pipa dapat

dihitung dengan persamaan sebagai

berikut:

D =

0.187522

H

LQn2.69

V = Q/A

Dengan:

D = Diameter pipa pesat (m)

Q = Debit pembangkit (m3/dt)

V = Kecepatan aliran pada pipa

pesat (m/dt)

H = Tinggi pipa pesat (m)

5. Pemilihan Turbin

Turbin Air adalah turbin dengan

air sebagai fluida kerja. Air yang

mengalir dari tempat yang lebih tinggi

menuju tempat yang lebih rendah, hal ini

air memiliki energi potensial. Dalam

proses aliran didalam pipa, energi

potensial tersebut berangsur-berangsur

berubah menjadi energi mekanis, dimana

air memutar roda turbin. Roda turbin

dihubungkan dengan generator yang

mengubah energi mekanis (gerak)

menjadi energi listrik

Gambar 1. Grafik Pemilihan Turbin

Sumber: Fraenkel 1991

Adapun tipe penggunaan head

yang berlaku pada beberapa macam

turbin diantaranya:

Kaplan 2 < H < 40

Francis 10 < H < 350

Pelton 50 < H

5

Tabel 2. Debit Banjir Rancangan

Kala Ulang

(Tahun)

Debit Banjir

Rancangan (m3/dt)

Q5th 73.70

Q10th 86.37

Q20th 96.68

Q50th 114.10

Q100th 125.83 Sumber: perhitungan

Untuk perencanaan bendung pada

PLTMH Olung Siron digunakan dengan

kala ulang Q50th sebesar 114.10 m3/dt.

2. Debit Andalan Guna mendapatkan kapasitas

PLTMH, tidak terlepas dari perhitungan

berapa banyak air yang dapat diandalkan

untuk membangkitkan PLTMH. Debit

andalan adalah debit yang masih

dimungkinkan untuk keamanan

operasional suatu bangunan air, dalam hal

ini adalah PLTMH. hasil rekapitulasi

disajikan dalam tabel dan grafik berikut:

Tabel 3. Rekapitulasi Debit Sungai

Probabilitas

(%)

Debit Sungai Soko

(m3/dt)

10 2.4

26 1.91

51 1.34

75 0.83

90 0.64 Sumber: perhitungan

Gambar 2. Kurva Durasi Aliran

Sumber: perhitungan

3. Desain Bendung Bangunan bendung direncanakan

dengan tinggi mercu 2.0 m dan lebar

sungai rencana 20 m, dengan lebar pintu

pembilas 1 m sebanyak satu buah dan

tebal pilar 1 m.

Tabel 4. Spesifikasi Bendung Komponen Spesifikasi

Konstruksi Bendung Tetap

Pelimpah OGEE Type III

Pintu Pembilas Plat Baja

Bahan Bangunan Pasangan Batu

BANGUNAN SIPIL

BENDUNG

Sumber: perhitungan

Gambar 3. Desain Bendung

4. Desain Bak Penenang Tujuan bangunan bak penenang

adalah sebagai tempat penenang air dan

pengendapan akhir. Forebay merupakan

tempat permulaan pipa pesat (penstock)

yang mengendalikan aliran minimum,

sebagai antisipasi aliran yang cepat pada

turbin, tanpa menurunkan elevasi yang

berlebihan dan menyebabkan arus balik

pada saluran. Bak penenang dilengkapi

saringan (trashrack) dan pelimpas

(spillway).

Tabel 5. Spesifikasi Bak Penenang Komponen Spesifikasi

Konstruksi Pasangan Batu

Lebar 1,5 m

Panjang 2,84 m

Qdesain 0,64 m3/s

Dimensi

BANGUNAN SIPIL

BAK PENENANG

Sumber: perhitungan

6

Gambar 4. Desain Bak Penenang

5. Desain Penstock Saluran pipa pesat (penstock)

berfungsi sebagai saluran pembawa debit

dari bak penenang menuju ke turbin.Pipa

pesat direncanakan dengan menggunakan

pipa PVC.

Tabel 6. Spesifikasi Pipa pesat Komponen Spesifikasi

Konstruksi PVC

Diameter 0,6 m

Panjang 23,8 m

Qdesain 0,64 m3/s

BANGUNAN SIPIL

Pipa Pesat

Dimensi

Sumber: perhitungan

Gambar 5. Desain Bak Penenang

6. Pemilihan Turbin Klasifikasi turbin berdasarkan

tinggi jatuh efektif, debit dan kecepatan

spesifik (Ns), maka PLTMH Olung Siron

menggunakan turbin Kaplan (Fixed Blade

Propeller).

Tabel 7. Spesifikasi Turbin Komponen Spesifikasi

Tipe Fixed Blade Propeller

Diameter Runner 0,48 m

Head 3,83 m

Debit Andalan 0,64 m3/s

Daya 16,35 kW

Kecepatan Spesifik 509 rpm

Efisiensi 0,85%

PERALATAN ELEKTRIKAL-MEKANIKAL

TURBIN

Sumber: perhitungan

Gambar 6. Fixed Blade Propeller Turbine

IV. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan

perhitungan yang telah dilakukan dengan

memperhatikan rumusan masalah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Dalam perhitungan debit andalan menggunakan metode Dr. F.J. Mock,

perencanaan PLTMH Olung Siron

menggunakan debit andalan Q90

sebesar 0,64 m3/dt.

2. Klasifikasi turbin berdasarkan tinggi jatuh efektif, debit dan kecepatan

spesifik (Ns), maka PLTMH Olung

Siron menggunakan turbin Kaplan

(Fixed Blade Propeller).

3. Besarnya daya yang dihasilkan dengan debit 0,64 m

3/dt dan tinggi

jatuh efektif setinggi 3,83 m adalah

16,35 kW.

4. Besarnya energi listrik yang dihasilkan dalam satu hari dengan

debit 0,64 m3/dt, sebesar 392,40 kWh.

7

Untuk kemajuan masyarakt desa

Olung Siron diharapkan kepada PEMDA

dan PLN setempat agar dapat

memperhatikan masyarakat untuk

membantu pelaksanaan pembanguan

Pembangit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH).

Kelebihan daya yang dihasikan

PLTMH dapat digunakan untuk

keperluan rekreasi, pendidikan dan

industri kecil seperti; mesin pemotong

rotan, mesin penggiling padi. Dalam

artian PLTMH tersebut tidak hanya untuk

keperluan konsumtif tapi bisa juga untuk

keperluan produktif

V. DAFTAR PUSTAKA 1. Anonim (2008). Buku Utama

Pedoman Studi Kelayakan PLTMH.

Jakarta: Departemen Energi dan

Sumber Daya Mineral.

2. Arismunandar A, dan Kuwahara S (2004). Teknik Tenaga Listrik Jilid I.

Jakarta: PT Pradnya Paramita.

3. Cleland, B.R .November 2003. TMDL Development From the

Bottom Up -- Part III: Duration Curves and Wet-Weather

Assessments. National TMDL

Science and Policy 2003 -- WEF

Specialty Conference. Chicago, IL.

4. Dake, J.M. (1985). Hidrolika Teknik. Jakarta: Erlangga.

5. Dandekar, M.M., dan Sharma, K.N. (1991). Pembangkit Listrik Tenaga

Air. Jakarta: Universitas Indonesia.

6. Fraenkel, Paish, Bokalders, Harvey, Brown, Edwards. (1991). Micro-

hydro power, A guide for

development workers. Intermediate

Technology Publications

7. Hadisusanto, Nugroho (2011). Aplikasi Hidrologi. Yogyakarta: Jogja

Mediautama.

8. http://en.wikipedia.org/wiki/Propeller_turbine. Propeller Turbine. diakses

2012.

9. Liu, Henry (2003). Pipeline Engineering. United States of

America: Lewis Publishers.

10. Patty, O.F. (1995). Tenaga Air. Jakarta: Erlangga.

11. Ray K, Linsley (1991). Teknik Sumber Daya Air. Jakarta: Erlangga.

12. Soemarto, C.D. (1987). Hidrologi Teknik. Surabaya: Usaha Nasional.

13. Sosrodarsono, Suyono (1989). Bendungan Type Urugan. Jakarta:

PT. Pradnya Paramita.

14. Sosrodarsono, Suyono (1993). Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta:

PT. Pradnya Paramita.

15. Sri Harto Br (1993). Analisis Hidrologi. Jakarta: PT. Gramedia

Pustaka Utama.

16. Triatmodjo, Bambang (2010). Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta

Offset.

17. Varshney (1977). Hidro Power

Structures: India.