Tugas Akhir

Studi Optimasi Operasional Waduk Sengguruh untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air

Oleh :Sezar Yudo Pratama3106 100 095

JURUSAN TEKNIK SIPILFakultas Teknik Sipil dan PerencanaanInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya 2010

Studi Optimasi Waduk Sengguruh untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air

Judul :

METODOLOGIPENDAHULUAN

HASIL DAN PEMBAHASAN

KESIMPULAN DAN SARAN

PENDAHULUAN

Latar BelakangRumusanMasalah

Tujuan

Batasan MasalahManfaat

Latar Belakang• Waduk Sengguruh yang terletak di Desa Sengguruh,

Kepanjen, Kabupaten Malang, Propinsi Jawa Timur.• Luas genangan Waduk Sengguruh adalah 2370 km2

• Total volume tampungan Waduk Sengguruh sebanyak21.500.000 m3

* Volume aktif : 2.500.000 m3

* Desain volume sediment : 19.000.000 m3

• Waduk Sengguruh mendapat pasokan air dari SungaiAmprong dan Sungai Lesti.

• Pada awal pembangunan Waduk Sengguruh direncanasebagai PLTA untuk beban puncak dan pengendalisediment.

• Pada awal bekerja, PLTA Sengguruh menghasilkandaya listrik 29 Mega Watt (MW).

• Pertambahan populasi dan aktivitas manusiamengakibatkan perubahan tata guna lahan pada DAS Lesti dan DAS Amprong.

• Terjadi fluktuatif debit inflow yang besar pada musimpenghujan dan musim kemarau.

• Daya listrik yang dihasilkan PLTA Sengguruh saat initurun lebih dari 50% dari 29 MW menjadi 12,5 MW dengan hanya 1 turbin dan generator yang bekerja padamusim kemarau

Rumusan Masalah1. Berapa debit andalan yang dapat digunakan untuk

keperluan PLTA Sengguruh saat ini dan saatoptimalisasi?

2. Bagaimana pengaruh terhadap analisa debit WadukSengguruh bila menggunakan debit harian sebagaidata debit inflow?

3. Optimalisasi apa saja yang harus dikerjakan untukPLTA di Waduk Sengguruh?

4. Berapa daya listrik yang dihasilkan PLTA Sengguruhsetelah dioptimalisasi?

5. Bagaimana perbandingan antara daya listrik yang dihasilkan PLTA sengguruh saat sebelum dansesudah dioptimalisasi?

Tujuan1. Dapat diketahui debit andalan yang dapat dapat

digunakan untuk keperluan PLTA Sengguruh.2. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan data debit

harian terhadap analisa debit inflow WadukSengguruh, yang biasanya menggunakan debit bulanan.

3. Untuk mengetahui optimalisasi yang akan dilakukandalam mengoptimasi PLTA Sengguruh.

4. Untuk mengetahui besar daya listrik yang dapatdihasilkan PLTA Sengguruh.

5. Untuk mengetahui perbandingan antara daya listrikyang dihasilkan PLTA sengguruh saat sebelum dansesudah dioptimalisasi.

Batasan Masalah1. Studi ini hanya mencakup fungsi Bendungan

Sengguruh sebagai PLTA.2. Tidak memperhitungkan keuntungan secara ekonomi

(Rupiah) yang didapat PLTA Sengguruh.3. Tidak memperhitungkan resapan air waduk yang

meresap ke dalam tanah. Tanah pada dasar wadukdiasumsikan jenuh akan air.

4. Karena keterbatasan data, untuk data debit andalanPLTA Sengguruh saat ini (eksis) maka dicari denganmenghitung debit outflow PLTA dari daya listrik yang dihasilkan saat ini.

Manfaat• Membandingkan besar daya listrik yang dihasilkan

PLTA Sengguruh saat perencanaan dengan besardaya listrik yang dihasilkan saat ini, sehingga dapatdiketahui langkah optimasi apa yang paling tepatuntuk dapat diterapkan di Waduk Sengguruh.

• Dengan langkah optimasi yang telah dilakukan dapatmenambah supply daya listrik PLTA Sengguruhdalam memenuhi kebutuhan listrik pada bebanpuncak.

Survey Pendahuluan dan Studi Literatur

METODOLOGIPengumpulan

Data

Analisa Data atauTahap Perhitungan

Bagan Alir Metodologi

Survey Pendahuluan dan Studi Literatur• Meninjau daerah studi di Waduk Sengguruh• Studi literatur mengenai pengoprasian waduk

untuk PLTA

Pengumpulan Data

• Data Debit• Data Curah Hujan• Data Klimatologi (Evaporasi)• Data waduk• Data PLTA

Analisa Data dan Perhitungan

• Mengitung debit andalan• Menghitung evaporasi dan presipitasi• Menghitung kapasitas tampungan waduk dan

Water Balance • Menghitung daya dan energi listrik• Menentukan pola operasi PLTA Sengguruh• Membandingkan pola operasi PLTA

Sengguruh saat ini dan setelah dioptimalisasi

Bagan Alir Metodologi START

END

SURVEY PENDAHULUAN DAN STUDI LITERATUR

DATA DEBIT SUNGAIDATA CURAH HUJANDATA KLIMATOLOGIDATA WADUKDATA PLTA

MENGHITUNG DEBIT ANDALAN

MENGHITUNG EVAPORASI dan PRESIPITASI

MENGHITUNG KAPASITAS TAMPUNGAN dan WATER BALANCE WADUK

MENGHITUNG DAYA dan ENERGI LISTRIK

SIMULASI POLAOPERASI PLTA

Yes

No

HASIL DAN PEMBAHASAN PLTA Sengguruh1

2

•Lokasi studi•Data Debit Inflow•Data Debit Outflow•Data Hujan•Data Temperatur•Data Kelembaban Relatif•Data Kecepatan Angin•Data Kapasitas Tampungan•Data Waduk dan PLTA

Sengguruh

Perhitungan danAnalisa Data

• Umum• Analisa Debit• Perhitungan Debit Andalan• Perhitungan Evaporasi• Analisa Hujan• Perhitungan Mass Curve• Perhitungan Debit PLTA• Perhitungan Water Balance dan

Simulasi Pola Operasional PLTA

PLTA SengguruhLOKASI STUDI• PLTA Sengguruh terletak di desa Sengguruh, Kepanjen, Kabupaten Malang, Jawa Timur.• Jaraknya kurang lebih (±) 27 km ke arah selatan dari pusat kota Malang.

Sumber Google Earth, pencitraan diambil tahun 2006

Bendungan Sengguruh tampak atas

Sumber Google Earth, pencitraan diambil tahun 2006

•Data Debit Inflow•Data Debit OutflowDidapatkan 10 tahun data debit inflow dan outflow, dari tahun 1998 – 2007.

•Data HujanStasiun pengamatan data hujan pada Bendungan Sengguruh berada di Bendungan Sengguruh itu sendiri. Didapatkan data curah hujan dari tahun 1993 – 2005.

Data Temperatur (oC)

Sumber BBWS Brantas

Data Kelembaban Relatif (%)

Sumber BBWS Brantas

Data Kecepatan Angin (km/jam)

Sumber BBWS Brantas

Data Kapasitas Tampungan Waduk

Sumber BBWS Brantas

Data Kapasitas Tampungan WadukGrafik hubungan antara elevasi, luas dan volume Waduk Sengguruh

Data Waduk dan PLTA Sengguruh•Waduk :

•PLTA :

Perhitungan dan AnalisaAnalisa Debit

Data debit inflow dan outflow yang didapatkan merupankan data debit harian. Dalampenyajian debit inflow dan outflow berupa tabel perhitungan rata-rata debit sebagaiberikut :

Tabel hasil perhitungan rata-rata debit inflow

Perhitungan dan AnalisaAnalisa Debit

Tabel hasil perhitungan rata-rata debit outflow

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Debit Andalan

Dalam perhitungan debit andalan digunakan perhitungan Duration Curve.Berikut langkah-langkah dalam perhitungan Duration Curve:Dari data debit inflow didapatkan

Dari perhitungan kelas dan interval diatas didapatkan :• 13 kelas interval • Selisih interval sebesar 28 untuk tiap interval• Nilai terkecil yang diambil adalah 10 (kurang dari a min = 10,71)

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Debit Andalan

Tabel prosentase frekuensi kumulatif debit inflow

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Debit Andalan

Grafik duration curve dari hasil perhitungan pada tabel prosentase frekuensi kumulatifdebit inflow

Duration Curve

050

100150200250300350400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

%

Q (m

3 /s)

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Debit Andalan

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Debit Andalan

Maka debit andalan saat ini (eksis) PLTA Sengguruh sebesar 33,324 m3/det. Debit 84,92 % Duration Curve.

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Evaporasi

Dalam perhitungan evaporasi perumusanyang digunakan adalah :

Berikut adalah langkah-langkah dalamperhitungan evaporasi :

Tabel Tekanan uap jenuh (ea)

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Evaporasi

Berikut tabel hasil perhitungan evaporasi :

Keterangan :

Perhitungan dan AnalisaAnalisa Hujan

Hasil analisa hujan dari data-data hujan yang didapat tertera pada tabel dibawah :

Perhitungan dan Analisa Tabel hasil perhitungan Mass CurvePerhitungan Mass Curve

• Perhitungan Mass Curve dilakukan untuk menyesuaikan besar debit andalan inflow waduk dan outflow PLTA dengan besar volume aktif Waduk Sengguruh yang telah tersedia (eksis), sehingga besar volume debit andalan inflow waduk dan outflow PLTA tidak melebihi volume aktif Waduk Sengguruh.

• Besar debit ditentukan bila pada jam ke 19 volume yang dihasilkan oleh debit tersebut sebesar 2.521.600 m3, sama dengan volume aktif waduk.

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Mass Curve

• Dari perhitungan Mass Curve didapat besar debit andalan inflow sebesar 36,865 m3/det

• Dalam duration curve debit 36,865 m3/det adalah debit andalan 79,12 %

Tabel hasil perhitungan Mass CurvePerhitungan dan AnalisaPerhitungan Mass Curve

• Pada PLTA Sengguruh debit dikeluarkan selama 5 jam, dimulai pada jam ke 19 dan berhenti pada jam ke 24.

• Debit PLTA ditentukan dengan perhitungan dimana pada jam ke 24 dengan debit tersebut volume yang dapat dihasilkan sama dengan volume Mass Curve selama 24 jam yaitu 3,185,178.95 m3.

Perhitungan Debit PLTA

Tabel hasil perhitungan Debit PLTA.

Sama

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Mass CurveTabel Mass Curve

Perhitungan dan AnalisaPerhitungan Water Balance• Studi keseimbangan air (water balance study) • Dengan adanya water balance ini, maka dapat diketahui sampai seberapa jauh volume yang

tersedia dan air yang digunakan.• Dalam proses ini ada beberapa batasan sebagai parameter keberhasilan proses ini.

Batasan-batasan yang dipakai dalam perhitungannya adalah sebagai berikut :

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Daya (K Watt)

Nomor sesuai tabel 4.2.10

Grafik perbandingan daya yang dihasilkan setelah dan sebelum di optimalisasikan

Grafik Prosentase Daya yang dihasilkan terhadapdaya maksimum yang dapat dihasilkan setelah di

Optimalisasi (Bekerja dengan 3 Generator)

0102030405060708090

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Prosentase

Nomor sesuai tabel 4.2.10

Grafik Prosentase Daya yang dihasilkan terhadapdaya maksimum yang dapat dihasilkan saat ini

(Bekerja dengan 2 Generator)

0102030405060708090

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Prosentase

Nomor sesuai tabel 4.2.10

KESIMPULAN

KESIMPULAN1. Dari perhitungan debit andalan dan mass curve didapatkan besar debit andalan saat ini adalah 33,324

m3/det dengan menggunakan debit andalan 84,92 % pada duration curve, serta debit andalan setelahdioptimasi sebesar 36,865 m3/det dengan menggunakan debit andalan 79,12 % pada duration curve.

2. Dalam menganalisa data debit inflow, tugas akhir ini menggunakan data debit inflow harian. Hasil dari analisa ini mendapatkan grafik duration curve yang lebih detail dibanding dengan perhitungan waduk yang biasanya menggunakan data debit bulanan.

3. Dalam optimalisasikan dilakukan perhitungan Water Balance, pada perhitungan Water Balance didapat beberapa kekurangan debit air untuk supply debit PLTA, sehingga besar debit PLTA disesuaikan dengan volume air yang ada pada storage saat itu. Dan hasil dari penyesuaian tersebut didapat pada kolom Kt terdapat nilai 0 (nol).

4. Dalam perhitungan daya listrik baik setelah dioptimalisasi maupun sebelum dioptimalisasi dicantumkan pada tabel water balance dimana debit yang digunakan untuk PLTA sesuai dengan debit outflow PLTA pada tabel water balance. Besar daya listrik yang dapat dihasilkan PLTA Sengguruh setelah dioptimalisasi sebesar 32.081,83 K Watt pada musim hujan dan 14.144,17 K Watt pada musim kering.

5. Besar daya listrik setelah dioptimalisasi dibandingkan dengan daya listrik yang dihasilkan PLTA Sengguruh saat ini 29.000 K Watt pada musim hujan dan 14.144.17 K Watt pada musim kering, Sehingga terjadi peningkatan daya listrik setelah dioptimalisasi. Karena terjadi peningkatan daya hingga melebihi kemampuan generator PLTA Sengguruh, maka perlu ditambah generator sebesar 5 M Watt agar daya sebesar 32.081,83 K Watt dapat terpenuhi dan mampu menambah supply daya listrik yang dibutuhkan.