Download - Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Transcript
Page 1: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

TUGAS TERSTRUKTURENERGI DAN ELEKTRIFIKASI PERTANIAN

PLTMH UNTUK PEDESAAN

Oleh :Frisda Fitriani A1H012012Laesya Sayekti A1H012015Farah Abidah A1H012024

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PERGURUAN TINGGIUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2015

Page 2: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

I. PENDAHULUAN

A. Ringkasan

Pembangkit Lisrik Tenaga Mikrohidro adalah istilah yang digunakan

untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi air. Kondisi air yang

bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah yang

memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi. Pembangkit listrik

kecil yang dapat menggunakan tenaga air dengan cara memanfaatkan tinggi

terjunan/head (dalam meter) dan jumlah debit airnya (m3/detik). Semakin besar

kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi

yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. PLTMH umumnya

merupakan pembangkit listrik jenis run of river dimana head diperoleh tidak

dengan cara membangun bendungan besar, melainkan dengan mengalihkan aliran

air sungai ke satu sisi dari sungai tersebut selanjutnya mengalirkannya lagi ke

sungai pada suatu tempat dimana beda tinggi yang diperlukan sudah diperoleh.

Pembangkit listrik tenaga air dibawah 200 kW digolongkan sebagai PLTMH.

Prinsip kerja dari PLTMH sendiri pada dasarnya sama dengan PLTA

hanya saja berbeda kapasitasnya atau besarnya. PLTMH pada prinsipnya

memanfaatkan beda ketinggian atau sudut kemiringan dan jumlah debit air per

detik yang ada pada saluran irigasi, sungai, maupun air terjun. Aliran air akan

memutar turbin sehingga akan menghasilkan energi mekanik.

1

Page 3: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

B. Latar Belakang

Di zaman sekarang di era abad 21, perkembangan dan kemajuan teknologi

sangat pessat yang begitu membutuhkan sumber energy atau tenaga untuk

menggerakkan kemajuan tersebut.Salah satu kebutuhan yang sudah dianggap

menjadi kebutuhan pokok setiap masyarakat di dunia adalah energy listrik.

Listrik sangat mempengaruhi kemajuan suatu bangsa atau listrik bisa

menjadi titik tolak ukur kemajuan suatu bangsa, semakin besar penggunaan

energy listrik di suatu negara maka semakin maju pula negara tersebut. Salah satu

penggunaan listrik yang paling utama adalah pada sektor penerangan. Kebutuhan

akan penerangan semakin lama akan berkembang semakin banyak seiring

pertumbuhan penduduk di dunia terutama di negara kita Indonesia.

Di Indonesia masih banyak terdapat desa-desa atau perkampungan yang

belum dialiri listrik terutama di daerah-daerah terpencil. Hal itu terjadi karena

beberapa hal diantaranya sulitnya akses untuk mencapai perkampungan tersebut

dan biaya untuk instalasi listrik menjadi sangat besar. Dengan kemajuan

teknologi yang ada saat ini dan juga adanya potensi pembangkit listrik di daerah

terpencil terutama dari potensi air yang begitu melimpah oleh karena itu

dikembangkanlah pembangkit listrik skala kecil yang disebut Pembangkit Listrik

Tenaga mikrohidro (PLTMH) yang diharapkan mampu mensuplai energi listrik ke

rumah warga dan dengan itu dijadikan sebagai kampung yang mandiri dengan

pembangkit listriknya sendiri.

Dengan PLTMH ini diharapkan masyarakat mampu meningkatkan

kesejahteraan hidupnya, melaksanakan beberapa aktifitasnya dengan mudah baik

2

Page 4: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

itu untuk kebutuhan pertanian, Ekonomi, Sosial dan sebagainya. Agar tidak lagi

tertinggal dari daerah lain.Peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah

pedesaan di sejumlah negara, sebagian untuk mendukung industri-industri dan

sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari.Kemampuan pemerintah

yang terhalang oleh biaya yang tinggi untuk perluasan jaringan listrik, dapat

membuat mikrohidro memberikan sebuah sebuah alternatif ekonomi ke dalam

jaringan. Hal ini dikarenakan skema mikrohidro yang mandiri dapat menghemat

dari jaringan transmisi, karena skema perluasan jaringan tersebut biasanya

memerlukan biaya peralatan dan pegawai yang mahal.

Dalam kontrak, Skema mikrohidro dapat didisain dan dibangun oleh

pegawai lokal, dan organisasi yang lebih kecil, dengan mengikuti peraturan yang

lebih longgar dan menggunakan teknologi lokal, seperti untuk pekerjaan irigasi

tradisional atau mesin-mesin buatan lokal. Pendekatan ini dikenal sebagai

Pendekatan Lokal.

Potensi sumber daya air yang melimpah di Indonesia karena banyak

terdapatnya hutan hujan tropis, membuat kita harus bisa mengembangkan potensi

ini, karena air adalah sebagai sumber energi yang dapat terbarukan dan alami. 

Bila hal ini dapat terus dieksplorasi, konversi air menjadi energi listrik sangat

menguntungkan bagi negeri ini. Di Indonesia telah terdapat banyak sekali

PLTMH dan waduk untuk menampung air, tinggal bagaimana kita dapat

mengembangkan PLTMH menjadi lebih baik lagi dan lebih efisien.

3

Page 5: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. PENGERTIAN PLTMH

Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro artinya kecil sedangkan hidro

artinya air. Dalam prakteknya istilah ini tidak merupakan sesuatu yang baku

namun Mikrohidro, pasti menggunakan air sebagai sumber energinya.

Pembangkit Lisrik Tenaga Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk

instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi air. Kondisi air yang bisa

dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah yang

memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi. Pembangkit listrik

kecil yang dapat menggunakan tenaga air dengan cara memanfaatkan tinggi

terjunan/head (dalam meter) dan jumlah debit airnya (m3/detik). Semakin besar

kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi

yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

PLTMH umumnya merupakan pembangkit listrik jenis run of river dimana

head diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, melainkan

dengan mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai tersebut selanjutnya

mengalirkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana beda tinggi yang

diperlukan sudah diperoleh. Pembangkit listrik tenaga air dibawah 200 kW

digolongkan sebagai PLTMH.

Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan adanya air yang mengalir di

suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas

4

Page 6: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity)

sedangan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan

istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan terjemahan

bebasnya yaitu ”energi putih”. Sebab instalasi pembangkit listrik seperti ini

mengunakan sumber daya yang disediakan oleh alam dan ramah lingkungan.

Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang

menjadi tempat air mengalir. Dengan perkembangan teknologi sekarang maka

energi aliran air beserta energi dari pengaruh perbedaan ketinggian dengan daerah

tertentu (tempat instalasi yang akan dibangun) akan dapat diubah menjadi energi

listrik.

Gambar bagian dalam power house PLTMH

2.2. TEKNOLOGI PLTMH

Sebuah skema hidro memerlukan dua hal yaitu debit air dan ketinggian

jatuh biasa disebut ‘Head’ untuk menghasilkan tenaga yang bermanfaat. Ini

adalah sebuah sistem konversi tenaga, menyerap tenaga dari bentuk ketinggian

dan aliran, dan menyalurkan tenaga dalam bentuk daya listrik atau daya gagang

5

Page 7: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

mekanik. Tidak ada sistem konversi daya yang dapat mengirim sebanyak yang

diserap dikurangi sebagian daya hilang oleh sistem itu sendiri dalam bentuk

gesekan, panas, suara dan sebagainya.

Persamaan konversinya adalah:

Daya yang masuk = Daya yang keluar + Kehilangan (Loss) atau Daya yang

keluar = Daya yang masuk × Efisiensi konversi.

Persamaan tersebut biasanya digunakan untuk menggambarkan

perbedaan yang kecil.Daya yang masuk, atau total daya yang diserapoleh skema

hidro, adalah daya kotor (Pgross).Daya yang manfaatnya dikirim adalah daya

bersih (Pnet). Semua efisiensi dari konstruksi dan instalasi dari PLTMHdisebut

Eo.

Pnet = Pgross ×Eo kWatt

Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan

juga dikalikan dengan sebuah faktor percepatan grafitasi (g = 9.8), sehingga

persamaan dasar dari pembangkit listrik adalah :

Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kWatt

Dimana:

- Head dalam meter

- Debit air dalam m3/s.

Dan Eo terbagi sebagai berikut :

6

Page 8: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

Eo = Ekonstruksi sipil × Epenstock × Eturbin × Egenerator × Esistem

kontrol × Ejaringan × Etrafo

Biasanya :

- Ekonstruksi sipil : 1.0 - (panjang saluran × 0.002 ~ 0.005)/ Hgross

- Epenstock : 0.90 ~ 0.95 (tergantung pada panjangnya)

- Eturbin : 0.70 ~ 0.85 (tergantung pada tipe turbin)

- Egenerator : 0.80 ~ 0.95 (tergantung pada kapasisitas generator)

- Esistem control : > 0.97

- Ejaringan : 0.90 ~ 0.98 (tergantung pada panjang jaringan)

- Etrafo : 0.98

Gambar skematik perhitungan efisiensi PLTMH

Ekonstruksi sipil dan Epenstock biasa diperhitungkan sebagai ‘Head Loss

(Hloss)/kehilangan ketinggian’. Dalam kasus ini, persamaan diatas dirubah ke

persamaan berikut.

Pnet= g ×(Hgross-Hloss) ×Q ×(Eo – Ekonstruksi sipil - Epenstock ) kW

Persamaan sederhana ini adalah inti dari semua desain pekerjaan pembangkit

listrik.Ini penting untuk menggunakan unit-unit yang benar.

7

Page 9: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

2.3. PRINSIP KERJA PLTMH

Secara teknis PLTMH memiliki tiga komponen utama yaitu air (hydro),

turbin, dan generator. Prinsip kerja dari PLTMH sendiri pada dasarnya sama

dengan PLTA hanya saja berbeda kapasitasnya atau besarnya. PLTMH pada

prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian atau sudut kemiringan dan jumlah

debit air per detik yang ada pada saluran irigasi, sungai, maupun air terjun. Aliran

air akan memutar turbin sehingga akan menghasilkan energi mekanik. Energi

mekanik turbin akan memutar generator dan generator menghasilkan listrik.

Skema prinsip kerja PLTMH dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar prinsip kerja PLTMH

Pembangunan PLTMH perlu diawali dengan pembangunan bendungan

untuk mengatur aliran air yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak

PLTMH. Bendungan ini perlu dilengkapi dengan pintu air dan penyaring sampah

8

Page 10: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

(filter) untuk mencegah masuknya kotoran maupun endapan lumpur. Bendungan

sebaiknya dibangun pada dasar sungai yang stabil dan aman terhadap banjir. Di

dekat bendungan dibangun bangunan pengambil (intake), kemudian dilanjutkan

dengan pembuatan saluran pembawa yang berfungsi mengalirkan air dari

intake.Saluran ini dilengkapi dengan saluran pelimpah pada setiap jarak tertentu

untuk mengeluarkan air yang berlebih.Saluran ini dapat berupa saluran terbuka

atau tertutup.Di ujung saluran pelimpah dibangun kolam pengendap.Kolam ini

berfungsi untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran sehingga air yang

masuk ke turbin relatif bersih. Saluran ini dibangun dengan cara memperdalam

dan memperlebar saluran pembawa dan menambahnya dengan saluran penguras.

Bak penenang / bak penampungan juga dibangun untuk menenangkan aliran

air yang akan masuk ke turbin dan mengarahkannya masuk ke pipa pesat. Bak ini

dibuat dengan konstruksi beton dan berjarak sedekat mungkin ke rumah turbin

untuk menghemat pipa pesat.Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk

ke turbin. Dalam pipa ini, energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi

energi kinetik yang akan memutar roda turbin. Biasany a terbuat dari pipa baja

yang dirol, lalu dilas.Untuk sambungan antar pipa digunakan flens.Pipa ini harus

didukung oleh pondasi yang mampu menahan beban statis dan

dinamisnya.Pondasi dan dudukan ini diusahakan selurus mungkin, karena itu

perlu dirancang sesuai dengan kondisi tanah.

Turbin, generator dan sistem kontrol masing-masing diletakkan dalam

sebuah rumah yang terpisah.Pondasi turbin-generator juga harus dipisahkan dari

pondasi rumahnya.Tujuannya adalah untuk menghindari masalah akibat

9

Page 11: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

getaran.Rumah turbin harus dirancang sedemikian agar memudahkan perawatan

dan pemeriksaan. Setelah keluar dari pipa pesat, air akan memasuki turbin pada

bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided vane untuk mengatur pembukaan dan

penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang masuk ke runner/blade

(komponen utama turbin). Runner terbuat  dari  baja dengan  kekuatan  tarik 

tinggi yang dilas pada dua buah piringan sejajar. Aliran air akan memutar runner

dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin. Energi yang 

timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Seluruh sistem

ini harus balance, turbin harus dilengkapi casing yang berfungsi  mengarahkan air

ke runner. Pada bagian bawah casing terdapat pengunci turbin. Bantalan (bearing)

terdapat pada sebelah kiri dan kanan poros dan berfungsi untuk menyangga poros

agar dapat berputar dengan lancar.

Daya poros dari turbin ini harus ditransmisikan ke generator agar dapat

diubah menjadi energi listrik. Generator yang dapat digunakan pada mikrohidro

adalah generator sinkron dan generator induksi. Sistem transmisi daya ini dapat

berupa sistem transmisi langsung (daya poros langsung dihubungkan dengan

poros generator dengan bantuan kopling), atau sistem transmisi daya tidak

langsung, yaitu   menggunakan  sabuk  atau belt  untuk memindahkan daya antara

dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung adalah lebih kompak,

mudah dirawat, dan efisiensinya lebih tinggi. Tetapi sumbu poros harus benar-

benar lurus dan putaran poros generator harus sama dengan kecepatan  putar poros

turbin. Masalah ketidaklurusan sumbu dapat diatasi dengan bantuan kopling

fleksibel. Gearbox dapat digunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan  putaran.

10

Page 12: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

Sistem  transmisi tidak  langsung  memungkinkan  adanya variasi dalam

penggunaan generator secara lebih luas karena kecepatan putar poros generator

tidak perlu sama dengan kecepatan putar poros turbin. Jenis sabuk yang biasa

digunakan untuk PLTMH skala besar adalah jenis flat belt, sedang V-belt

digunakan untuk skala di bawah 20 kW. Komponen pendukung yang diperlukan

pada sistem ini adalah pulley,   bantalan dan kopling.Listrik yang dihasilkan oleh

generator dapat langsung ditransmisikan lewat kabel pada tiang-tiang listrik

menuju rumah konsumen. 

Untuk menghitung potensi daya yang dimiliki oleh suatu sungai atau

sumber aliran air yang akan dijadikan PLTMH digunakan rumus persamaan

berikut :

P = g .Q .Hn .η

Dimana :

P = daya (Watt)

Q = debit aliran (m3/s)

Hn = beda ketinggian (m)

g = percepatan gravitasi ( 9.8 m/s2)

η  = efisiensi keseluruhan

2.4. BAGIAN-BAGIAN PLTMH

1. Diversion Weir dan Intake (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake)

Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah

pembuka di bagian sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah bak

pengendap (Settling Basin).

11

Page 13: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

Gambar intake

2. Settling Basin (Bak Pengendap)

Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel

pasir dari air. Bak pengendap sangat penting untuk melindungi

komponen-komponen berikutnya dari pasir atau kotoran lain.

3. Headrace (Saluran Pembawa)

Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga

elevasi dari air yang disalurkan.

Gambar headrace

4. Headtank (Bak Penenang)

Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan

keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, juga berfungsi untuk

12

Page 14: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

menengkan air sebelum masuk penstok serta untuk pemisahan akhir

kotoran dalam air seperti pasir, kayu kayuan.

Gambar headtank

5. Penstock (Pipa Pesat/Penstock)

Penstock atau pipa pesat adalah pipa yang menyalurkan air

kemudian dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah

roda air, sehingga menimbulkan air berkecepatan tinggiuntuk memutar

turbin.

Gambar pipa penstock

6. Turbin

Turbin merupakan sebuah konstruksi mekanik yang akan berputar

ketika terkena air dengan kecepatan tinggi. Turbin inilah yang akan

13

Page 15: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

dikopel dengan generator sehingga ketika turbin berputar maka generator

akan berputar dan menghasilakan energy listrik.Ada beberapa jenis turbin

yang biasa digunakan Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan

berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenisjenis turbin, khususnya

untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan

jenisturbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan

parameter-parameter khususyang mempengaruhi sistem operasi turbin

terutama ketinggian head.

Jenis Turbin Variasi Head

Kaplan 2 < H < 20

Propeller 2 < H < 20

Francis 10 < H < 350

Crossflow 6 < H < 100

Pelton 50 < H < 1000

Turgo 50 < H < 250

7. Generator

Generator adalah suatu peralatan yang berfungsi mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik. Jenis generator yang digunakan pada

pembangkit listrik yaitu:

14

Page 16: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

1. Generator sinkron, system eksitasi tanpa sikat (brushless excitation)

dengan penggunaan dua tumpuan bantalan (two bearing). Generator

sinkron merupakan mesin listrik bolak balik yang engubah energy

mekanik menjadi energy listrik arus bolak balik. Energy mekanik

diperoleh dari penggerak mula (prime mover) yag terkopel dengan

rotor generator, sedangkan energy listrik diperoleh diperoleh dari

proses induksi elektromagnetik yang melibatkan kumparan rotor dan

kumparan stator. Mesin listrik AC ini disebut sinkron karena rotor

berputar secara sinkron atau berputar dengan kecepatan yang sama

dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan medan magnet putar.

2. Induction motor sebagai generator (IMAG) sumbu vertical, pada

perencanaan turbin propeller open flume.Generator induksi

merupakan salah satujenis generator AC yang menerapkan prinsip

motor induksi untuk menghasilkan daya. Generator induksi

dioperasikan dengan menggerakkan rotornya secara mekanis lebih

cepat daripada kecepatan sinkron sehingga menghasilkan slip negatif.

Motor induksi biasa umumnya dapat digunakan sebagai sebuah

generator tanpa ada modifikasi internal. Generator induksi sangat

berguna pada aplikasi-aplikasi seperti pembangkit listrik mikrohidro,

turbin angin, atau untuk menurunkan aliran gas bertekanan tinggi ke

tekanan rendah, karena dapat memanfaatkan energi

denganpengontrolan yang relatif sederhana. Generator induksi adalah

generator yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik dalam

15

Page 17: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

pengoperasiannya. Generator ini dapat bekerja pada putaran rendah

serta tidak tetap kecepatannya, sehingga generator induksi banyak

digunakan pada pembangkit listrik dengan daya yang rendah seperti

pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro atau pembangkit listrik

tenaga baru.

Gambar generator sinkron Gambar generator induksi

8. Rumah pembangkit/ Power house

Rumah pembangkit adalah rumah tempat semua peralatan mekanik

dan elektrik PLTMH. Peralatan  Mekanik seperti Turbin dan Generator

berada dalam Rumah Pembangkit, demikian pula peralatan elektrik

seperti kontroler dan panel.

2.5. PERENCANAAN DALAM MEMBANGUN PLTMH

1. Masyarakat berunding untuk membuat kesepakatan bersama.

2.    Mengajak ahli untuk melakukan survey lapangan tentang potensi aliran

air untuk PLTMH, termasuk mengukur debit dan ketinggian air (sering

disebut head).

16

Page 18: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

3. Menilai dampak lingkungan yang akan diakibatkan oleh pembangunan

PLTMH.

4. Menghitung kebutuhan listrik masyarakat yang akan memanfaatkan.

Hal ini penting dilakukan karena kapasitas PLTMH tak terlalu besar,

sehingga perlu perhitungan yang cermat untuk menghindari konflik

masyarakat.

5. Menghitung biaya yang diperlukan (pembelian seperangkat

turbin,pembangunan sipil, jaringan, dan sebagainya).

6. Berunding untuk memikirkan dari mana biaya akan didapat, apakah

swadaya, bantuan, atau semi-swadaya.

7. Setelah pembangunan fisik PLTMH, maka pengelolaan dan perawatan

merupakan hal yang sangat penting. Perangkat PLTMH (turbin,

generator) dan bangunan fisik pendukungnya (bendungan, saluran air,

bak penampung, jaringan listrik dan rumah turbin) memerlukan

perawatan. Disamping maanfaatnya yang besar, listrik juga berbahaya

sehingga perlu kehati-hatian menggunakannya. Perlu dipertimbangkan

bagaimana cara merawatnya dan jika ada kerusakan.

8. Perancangan sistem PLT Mikrohidro.

Pemilihan lokasi dan layout dasar merupakan hal yang paling utama

dalam perencanaan PLTMH.Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

(PLTMH) pada dasarnya memanfaatkan energy potensial air Gatuhan

air). Semakin tinggi jatuhan air (head) maka semakin besar energi

potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping

17

Page 19: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

faktor geografis yang memungkinkan, tinggi jatuhan air ( head ) dapat

pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan

air menjadi tinggi.

Secara umum lay-out sistem PLTMH merupakan pembangkit

jenis run off river, memanfaatkan aliran air permukaan (sungai).

Komponen sistem PLTMH tersebut terdiri dari bangunan intake

(penyadap) – bendungan, bak pengendap dan penenang, saluran

pelimpah, pipa pesat, rumah pembangkit dan saluran pembuangan.

Basic lay-out pada perencanaan pengembangan PLTMH dimulai dari

penentuan lokasi intake, bagaimana aliran air akan dibawa ke turbin dan

penentuan tempat rumah pembangkit untuk rnendapatkan tinggi jatuhan

(head ) optimum dan aman dari banjir.

Lokasi bangunan intake

Pada umumnya instalasi PLTMH merupakan pembangkit

listrik tenaga air jenis aliran sungai langsung, jarang yang

merupakan jenis waduk (bendungan besar). Konstruksi bangunan

intake untuk mengambil air langsung dari sungai dapat berupa

bendungan (intake dam) yang melintang sepanjang lebar sungai

atau langsung membagi aliran air sungai tanpa dilengkapi

bangunan bendungan. Lokasi intake harus dipilih secara cermat

untuk menghindarkan masalah di kemudian hari.

Kondisi dasar sungai

18

Page 20: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

Lokasi intake harus memiliki dasar sungai yang relatif

stabil, apalagi bila bangunan intake tersebut tanpa bendungan

(intake dam). Dasar sungai yang tidak stabil mudah mengalami

erosi sehingga permukaan dasar sungai lebih rendah dibandingkan

dasar bangunan intake. Hal ini akan menghambat aliran air

memasuki intake. Dasar sungai berupa lapisanllempeng batuan

merupakan tempat yang stabil.Tempat di mana kemiringan

sungainya kecil, umumnya memiliki dasar sungai yang relatif

stabil.Pada kondisi yang tidak memungkinkan diperoleh lokasi

intake dengan dasar sungai yang relatif stabil dan erosi pada dasar

sungai memungkinkan teladi, maka konstruksi bangunan intake

dilengkapi dengan bendungan untuk menjaga ketinggian dasar

sungai di sekitar intake.

Bentuk aliran sungai

Salah satu permasalahan yang sering terjadi pada instalasi

PLTMH adalah kerusakan pada bangunan intake yang disebabkan

oleh banjir. Hal tersebut sering terjadi pada intake yang

ditempatkan pada sisi luar sungai. Pada bagian sisi luar sungai

mudah erosi serta rawan terhadap banjir. Batu-batuan, batang

pohon serta berbagai material yang terbawa banjir akan mengarah

pada bagian tersebut. Sementara itu bagian sisi dalam sungai

merupakan tempat terjadinya pengendapan lumpur dan

sedimentasi, sehingga tidak cocok untuk lokasi intake. Lokasi

19

Page 21: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

intake yang baik terletak sepanjang bagian sungai yang relatif

lurus di mana aliran akan terdorong memasuki intake secara alami

dengan membawa beban (bed load) yang kecil.

Lokasi rumah pembangkit (power house)

Pada dasarnya setiap pembangun an mikrohidro berusaha

untuk mendapatkan head yang maksimum. Konsekuensinya

lokasi rumah pembangkit (power house) berada pada tempat yang

serendah mungkin. Karena alasan keamanan dan 6nstruksi,

lantai rumah pembangkit har us selalu lebih tinggi dibandingkan

permukaan air sungai. Data dan informasi ketinggian permukaan

sungai pada waktu banjir sangat diperlukan dalam menentukan

lokasi rumah pembangkit. Selain lokasi rumah pembangkit berada

padaketinggian yang aman, saluran pembuangan air ( tail race )

harus terlindung oleh kondisi alam, seperti batu-batuan besar.

Disarankan ujung saluran tail race tidak terletak pada bagian sisi

luar sungai karena akan mendapat beban yang besar pada saat

banjir, serta memungkinkan masuknya aliran air menuju ke

rumah pembangkit.

20

Page 22: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

Gambar lay-out PLTMH

2.6. PERHITUNGAN TEKNIS DAN EKONOMIS PLTMH

2.6.1. PERHITUNGAN TEKNIS

Perhitungan teknis potensi daya mikrohidro dapat dihitung dengan

persamaan:

P = g .Q .Hn .η

Misalnya dalam sebuah perencanaan PLTMH di suatu desa

didapatkan data sebagai berikut : Debit air yang bisa dialirkan sebesar 500

m3/dtk, dengan ketinggian head net 20 meter, jika besarnya efisiensi

keseluruhan sebesar 0.5, maka daya (P) yang mampu dihasilkan adalah :

P = g .Q .Hn .η

P = 9.8 m/s2 x 500 m3/s x 20 m x 0.5

P = 49000 watt = 49 kW

21

Page 23: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

Daya teoritis PLTMH tersebut di atas,  akan berkurang setelah melalui turbin dan

generator, yang diformulasikan  sebagai berikut :

Dimana :

            effT      : Efisiensi Turbin  antara ( 0,8 s/d 0,95)

            effG     : Efisiensi Generator ( 0,8 s/d 0,95)             

- Perkiraan beban tersambung :

Dimana : n = banyaknya pelanggan

                P = Daya listrik pada tiap pelanggan ( Watt)

- Kecepatan medan putar di dalam generator sinkron dinyatakan oleh persamaan :

Dimana :

ns     =      Kecepatan medan putar (rpm)

f       =       Frekuensi (Hz)

p      =       Jumlah kutub motor induksi

- Kecepatan putar rotor tidak sama dengan kecepatan medan putar, perbedaan

tersebut dinyatakan dengan slip :

22

Page 24: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

Dimana :

s      =      slip

ns    =       kecepatan medan putar stator (rpm)

nr     =      kecepatan putar rotor (rpm)

- Daya maksimum yang di hasilkan dirumuskan :

- Dan efisiensi  dituliskan :

2.6.2. PERHITUNGAN EKONOMIS

Pembangunan PLTMH memerlukan investasi . Perhitungan harga

listrik per- KWH nya dapat dihitung berdasarkan biaya awal, dan biaya

operasional yaitu penggantian suku cadang , biaya perawatan, biaya tenaga

kerja, serta biaya yang lain selama pemakaian. Contoh perhitungan harga

listrik/ kWH dari PLTMH dengan kapasitas terpasang 1 kWH dibutuhkan

biaya Rp. 5 juta , umur pakai PLTMH dirancang selama 10 tahun dengan

biaya operasional Rp. 2 juta/tahun, sehingga total biayanya menjadi Rp. 20

juta/tahun. Maka rata-rata biaya/hari adalah :

Rp/hari = (biaya awal + biaya operasional) : (umur pakai x jumlah

hari/tahun)

= (Rp 5 juta + Rp 20 juta) : (10 tahun x 365hari/tahun)

23

Page 25: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

= Rp 6850/hari

2.7. KELEBIHAN PLTMH

Pembangkit listrik tenaga mikrohidro memiliki berbagai kelebihan

sebagai pembangkit listrik berskala kecil, diantaranya yaitu :

1. Energi yang tersedia tidak akan habis selagi siklus dapat kita jaga

dengan baik,seperti daerah tangkapan atau catchment area, vegetasi

sungai dan sebagainya.

2. Proses yang dilakukan mudah dan murah, harga turbin, generator,

panel kontrol, hingga pembangunan sipilnya kira-kira Rp 5 juta per

KW (kondisional).

3. Tidak menimbulkan polutan yang berbahaya.

4. Dapat diproduksi di Indonesia, sehingga jika terjadi kerusakan tidak

akan sulit untuk mendapatkan sparepart-nya.

5. Jika menerapkan mikrohidro sebagai pembangkit listrik secara tidak

langsung kita ditutuntut untuk mengelola dan menata lingkungan agar

tetap seimbang, sehingga sudah barang tentu tidak akan menimbulkan

kerusakan lingkungan seperti banjir,tanah longsor atau erosi. Dan

padagilirannya ekosistem sungai atau daerahtangkapan akan tetap

terjaga, dengan cara ini pula pemanasan global dapat lebih

teredam.

6. Mengurangi tingkat konsumsi energi fosil, langkah ini akan berperan

dalam mengendalikan laju harga minyak di pasar internasional.

Dengan kata lain, jika akan membangun PLTMH dengan daya 100

24

Page 26: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

KW (100.000 Watt) dibutuhkan biaya Rp 500 juta. Biaya tersebut

relatif murah dibandingkan dengan menggunakan sumber listrik dari

berbahan bakar fosil (BBM). Keuntungan lain yang didapat dengan

mengembangkan PLTMH,salah satunya adalah karena teknologi

PLTMH andal dan kokoh hingga mampu beroperasi lebih dari 15

tahun.

2.8. KEKURANGAN PLTMH

1. Sumber pembangkit berupa air, besarnya listrik yang dihasilkan

PLTMH bergntung pada tinggi jatuhnya air dan volume air. Pada

musim kemarau kemampuan PLTMH akan menurun karena jumlah air

biasanya berkurang.

2. Ukuran generator tidak menunjukkan kemampuan produksi listriknya

karena semuanya tergantung pada jumlah air dan ketinggian jatuh air

sehingga ukuran generator bukan penentu utama kapasitas PLTMH.

3. Jika jumlah pelanggan melebihi kemampuan PLTMH, maka kualitas

listrik akan menurun. Jika pelanggan sudah berlebih, maka penggunaan

listrik harus diatur. Aturan umum adalah 1 pelanggan paling sedikit

mengkonsumsi 50 Watt listrik (3 buah lampu neon/ 3 buah lampu

bohlam 10-15 Watt).

4. Semakin dekat jarak Pelanggan ke Pembangkit, maka kualitas listrik

juga lebih baik. Semakin jauh jarak pelanggan, maka listrik yang

hilang juga semakin banyak. Jarakpelanggan terjauh yang dianjurkan

adalah antara 1-2 km dari PLTMH.

25

Page 27: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

5. Jika pelanggan menggunakan listrik secara berlebih, maka kualitas

listrik menurun dan membahayakan peralatan. Satu pelanggan

melanggar, maka yang rugi adalah seluruh pelanggan.

2.9. PEMANFAATAN PLTMH

Hampir semua aktivitas manusia zaman sekarang membutuhkan listrik. Hal

ini terbukti dengan banyaknya komplain kepada pihak PLN jika terjadinya

pemadaman listrik. Namun hal ini terlihat ironis dengan kenyataan bahwa ternyata

di “jaman listrik” saat ini masih banyak masyarakat yang belum menikmati listrik,

terutama mereka yang bertempat tinggal di daerah pedesaan. Kalaupun bisa

memperoleh listrik mereka harus membayar dengan harga yang mahal. Kenyataan

yang ada saat ini masyarakat pedesaan lebih memilih menggunakan genset

(generator set ) untuk memenuhi kebutuhan mereka akan listrik.

Padahal sebenarnya disekitar merekaadasumber daya alam yang potensial

untuk dijadikansebagai sumber pembangkit listrik yaitu air. Sumber-sumber air

yang melimpah di daerah pedesaan dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi

listrik. Penggunaan air sebagai sumber energi listrik lebih menguntungkan

daripada menggunakan genset. Bayangkan saja, jika setiap malam genset

menghabiskan 3 liter bensin ( Rp. 19.500;) maka dalam sebulan mereka harus

merogoh kocek sekurang-kurangnya Rp. 585.000 itupun listrik yang diperoleh

hanya untuk beberapa jama saja. Belum lagi biaya modal untuk membeli genset

dan biaya perawatannya. Nah dengan menggunakan PLTMH, kita hanya

memerlukan modal untuk investasi awal saja, selanjutnya kita akan mendapatkan

26

Page 28: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

listrik secara gratis selama 24 jam non-stop. Selain itu penggunaan PLTMH di

wilayah pedesaan secara tidak langsung juga akan membuat masyarakat aktif

untuk menjaga hutan, karena jika hutan tidak terjaga maka sumber air akan

mengering sehingga mereka tidak bisa memperoleh listrik.

Pembangunan mikrohidro ditujukan untuk daerah-daerah terpencil yang

belum dilalui oleh jaringan listrik PLN. Masalah yang berkembang saat ini yaitu

ditinjau dari faktor ekonominya. Pemakaian energi listrik oleh masyarakat

pedesaan umumnya hanya berkisar antara 4 - 5 jam perhari atau 14 - 16 % dari

daya yang terpasang. Rendahnya pemakaian energi (faktor beban) tersebut

disebabkan oleh pemakaian yang hanya sebagai lampu penerangan semata.

Nilai ekonomis dari pembangkit listrik tenaga mikrohidro dapat dicapai

dengan suatu rencana yang matang dengan melibatkan peran serta masyarakat

setempat secara aktif mulai sejak awal pembangunan dan terintegrasi dari aparat

dengan warga desanya. Selain itu pembangkit listrik tenaga mikrohidro memiliki

jaringan transmisi dan distribusi sendiri yang pengoperasian dan pengelolaannya

dapat diserahkan langsung kepada pengurus Desa setempat melalui badan

tertentu.

27

Page 29: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

III. PENUTUP

A. Kesimpulan

Pembangkit listrik tenaga mikrohidro merupakan salah satu sumber energy

terbarukan yang memiliki potensi begitu besar untuk dikembangkan di Negara

kita Indonesia.Karena Negara kita memiliki begitu banyak suangai dan hutan

hujan tropis sebagai penyedia sumber energy tersebut.Tergantung kita lagi untuk

seberapa besar upaya kita untuk memaksialkannya terutama di kawasan pedesaan

yang belum tersentuh aliran listrik. Dengan adanya PLTMH diharapkan suatu

desa mampu menjadi desa yang mandiri akan sumber listriknya sendiri. Dengan

adanaya sumber listrik di desa tersebut diharapakan akan mendongkrak kemajuan

desa tersebut di berbagai sektor kehidupan.

B. Saran

Dengan pembangkit listrik tenaga mikrohidro di harapkan menjadi solusi

bagi Negara kita untuk memenuhi sebagian atau seluruh masyarakat Indoesia

akan kebutuhan listrik terutama di daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh

sumber listrik agar semua masyarakat bia menikmati adanya listrik.

28

Page 30: Tugas Terstruktur Eep Pltmh Untuk Pedesaan

Energy and Electrification Lecture

DAFTAR PUSTAKA

Jack, Fritz.1 9 8 4 ,Small and Mini Hydropower System, McGraw-Hill, New York.

Dandekar ,M.M. Sharma. Pembangkit Listrik Tenaga Air.UIP. Jakarta.

PUIL.  2000.  Peraturan Umum Instalasi Listrik. PLN.  Jakarta.

http://www.litbang.esdm.go.id/ di akses pada tanggal 26 Desember 2014

http://udai08.blogspot.com/ di akses pada tanggal 26 Desember 2014

http://ezkhelenergy.blogspot.com/ di akses pada tanggal 26 Desember 2014

29