3. PEMODELAN SISTEM. Data yang diperoleh pada saat survey di lokasi potensi tersebut adalah sebagai berikut :

3. PEMODELAN SISTEM

3.1. Kondisi Daerah Studi Kabupaten Solok Selatan terletak di bagian selatan Propinsi Sumatera Barat pada posisi 0’43” – 1’43” Lintang Selatan 101’01” – 101’30” Bujur Timur dengan luas wilayah 3.346,20 km2. Rencana PLTM Lubuk Gadang terletak di Kecamatan Sangir, Kabupaten Solok Selatan, Sumatera Barat. Di rencana lokasi studi ini mengalir Batang Sangir yang berpotensi untuk dijadikan sumber pembangkit listrik tenaga air skala kecil (PLTM). Kondisi DAS (Daerah Aliran Sungai) berupa hutan yang sudah diolah oleh penduduk menjadi lahan pertanian dan perkebunan kayu manis, sungai ini memberikan debit aliran dan head yang cukup tinggi.

Data yang diperoleh pada saat survey di lokasi potensi tersebut adalah sebagai berikut : a.

Nama sungai

:

Batang Sangir

b.

Desa

:

Teluak Aia Putiah

c.

Kecamatan

:

Sangir

d.

Kabupaten

:

Solok Selatan

e.

Propinsi

:

Sumatera Barat

f.

PLN Ranting

:

Muara Labuh

Tampak atas lokasi pembangunan PLTM Lubuk Gadang dapat dilihat pada peta berikut :

23 Studi kelayakan ..., Fidiarta Andika, FT UI, 2008

Universitas Indonesia

24 Gambar 3.1 Lokasi instalasi PLTM Lubuk Gadang

Sumber : Google Earth

Dari data Badan Meteorologi & Geofisika Batang Sangir-Sampu, diperoleh data debit Sungai Batang Sangir dari tahun 1989-2005. Jika diresumekan, rata-rata debit sungai dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 3.1 Data debit rata-rata per bulan Sungai Batang Sangir

Sumber : Laporan Dinas Kimpraswil Kabupaten Solok. (1989 – 2005).

Studi kelayakan ..., Fidiarta Andika, FT UI, 2008


25

3.1.1. Analisis Flow Duration Curve (FDC) Analisis FDC adalah sebuah teknik plot yang menunjukkan hubungan antara nilai dari sebuah besaran dengan frekuensi terjadinya. Dalam kasus ini, FDC menunjukkan persentasi frekuensi dari debit air yang melalui Sungai Batang Sangir. Kurva FDC penting sebagai faktor yang akan dimasukkan dalam simulasi dengan Powersim Studio. Teknik membuat kurva FDC dapat dijelaskan secara urut sebagai berikut : a. Urutkan n data rata-rata debit air Sungai Batang Sangir selama periode waktu tertentu mulai dari nilai tertinggi hingga terendah. b. Tetapkan m nomor rangking yang unik, dimulai dari angka 1 untuk debit terbesar hingga angka m untuk data n. c. Probabilitas dari debit air untuk setiap persentasi waktu dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

⎡ M ⎤ P = 100 x ⎢ ⎥ …………………………………………...(3.1) ⎣ (n +1)⎦ P = probabilitas dari debit air M = posisi rangking dari data debit n = total data Informasi penting yang diberikan oleh FDC adalah debit aliran yang melewati lokasi tertentu dan dalam rentang waktu tertentu akan bermanfaat untuk merancang struktur PLTM yang dibutuhkan. Sebagai contoh, struktur dapat dirancang untuk beroperasi dengan optimal pada rentang debit tertentu, misalnya antara 20 – 80% frekuensi waktu. Analisis FDC dari data pada debit rata-rata Sungai Batang Sangir penulis jelaskan secara detil pada lampiran A, dan jika kita konversi dalam bentuk grafik, akan terlihat pada gambar di bawah :



26 Gambar 3.2 Profil FDC Sungai Batang Sangir

3.1.2. Kondisi Topografi Daerah Lubuk Gadang Observasi kondisi topografi diperlukan untuk mengenali kondisi permukaan dari lokasi

pembangunan

PLTM.

Dengan

hasil

observasi

ini,

kita

dapat

mengidentifikasi kebutuhan dan estimasi biaya untuk konstruksi PLTM, melakukan tindakan preventif terhadap kesalahan/musibah yang mungkin terjadi di masa depan, dan mendesain PLTM secara optimal agar bisa memberikan benefit optimal bagi stakeholders. Hasil observasi dari proses adalah peta topografi. Peta ini menunjukkan elevesi dari permukaan tanah di setiap titik. Seperti dilihat pada gambar 15 di bawah, garis-garis kuning adalah garis kontur yang menghubungkan titik-titik dengan permukaan elevasi yang sama. Dari peta topografi skala 1:1000 di atas yang diperbesar, terlihat bahwa Sungai Batang Sangir dari hulu ke hilir dimulai dari arah selatan terus mengalir ke utara. Di lokasi yang menjadi area instalasi PLTM, tidak ditemukan terjunan. Hanya terdapat anak sungai yang bermuara di Sungai Batang Sangir. Anak Sungai tersebut adalah Sungai Teluk Air Putih. Di sebelah kanan Sungai Batang Sangir ditenukan lahan lokasi yang cukup datar untuk rencana Gedung Sentral/Power House kurang lebih pada elevasi ± 550m.



27 Gambar 3.3 Peta topografi daerah Lubuk Gadang

Dari analisa terhadap peta topografi yang penulis lakukan, ada tiga alternatif scheme yang dapat diimplementasikan dalam pembangunan PLTM, yaitu : a. Alternatif 1 direncanakan dengan elevasi dasar bendung ± 595 m, dengan tinggi bendung 3 m, maka tinggi mercu berada pada elevasi ± 598 m. Saluran penghantar direncanakan sepanjang ± 1320 m, dengan pipa pesat sepanjang ± 675 m. Alternatif ini memiliki tinggi jatuh sebesar 43 m. b. Alternatif 2 direncanakan dengan elevasi dasar bendung ± 591 m dengan tinggi bendung direncanakan 3 m di atas elevasi muka tanah sekitar, sehingga puncak mercu berada pada elevasi ± 594 m. Saluran penghantar direncanakan sepanjang ± 1000 m, dengan pipa pesat sepanjang ± 565 m. Alternatif ini memiliki tinggi jatuh sebesar 33m. Sebagai catatan, di lokasi ini kedalaman air sungai sangat dalam. c. Alternatif 3 direncanakan dengan elevasi dasar bendung ± 595 m dengan tinggi bendung direncanakan 3 m, sehingga puncak mercu berada pada elevasi ± 598 m. Saluran penghantar direncanakan sepanjang ± 1320 m, dengan pipa pesat sepanjang ± 555 m. Alternatif ini memiliki tinggi jatuh sebesar 48 m. Dari ketiga alternatif ini akan dianalisis untuk menentukan alternatif mana yang akan dipilih dengan parameter utama adalah biaya pembangkitan/kwh yang paling rendah.



28

3.2. Pemodelan Sistem Pemodelan sistem PLTM terdiri atas tiga submodel yang saling terkait, yaitu submodel pembangkit, submodel biaya, dan submodel finansial. Faktor-faktor utama yang mempengaruhi ketiga submodel ini akan dijadikan variabel dan dibuat relasinya. Dengan analisis menggunakan simulasi akan terlihat perubahan nilai dari setiap variabel untuk debit air yang berbeda, sehingga nilai optimum dari setiap variabel ini dapat kita tentukan.

3.2.1. Submodel Pembangkit Output yang ingin dilihat dari submodel ini adalah daya listrik yang bisa dihasilkan oleh generator. Perhitungan daya listrik untuk PLTM mengikuti persamaan :

P=

ρ x g x hef x Q xηT xη G 1000

kW ……………………...…………(3.2)

Dimana : ρ = Massa jenis air = 1000 kg/m3 g = Percepatan gravitasi = 9,8 m/s2 hef = Tinggi jatuh efektif Q = Debit air ηT = Effisiensi turbin ηG = Effisiensi generator Submodel pembangkit dengan menggunakan Powersim Studio dapat dilihat pada gambar di bawah :



29 Gambar 3.4 Submodel pembangkit

gravitasi

e le va si be ndung

tinggi jatuh

m assa je nis air

fak tor k onstan

e le va si ge dung se ntral e ffisie nsi ge ne rator

da ya output flow duration curve

e ffisie nsi turbin

3.2.2. Submodel Biaya Submodel ini terdiri atas biaya konstruksi dan elektrikal yang diperlukan dalam pembangunan PLTM. Untuk biaya konstruksi terdiri atas biaya-biaya : a. Pekerjaan persiapan, terdiri atas

Jalan proyek

Fasilitas konstruksi

b. Pekerjaan sipil, terdiri atas

Bendung

Bangunan pengambilan

Kolam pengendap pasir

Saluran pembawa

Bak penenang

Pipa pesat

Saluran pelimpah

Gedung sentral

Saluran pembuang

c. Mekanikal-Elektrikal d. Pekerjaan (pintu) metal e. Jaringan 20 kV (26km)



30

f. Pembebasan tanah g. Overheads & Engineering Pemodelan untuk submodel biaya dijelaskan dengan gambar-gambar di bawah : Gambar 3.5 Submodel bendung

bia ya galian pe rm 3 tinggi be ndung

vol galia n be ndung

biaya ga lian be ndung le bar m e rcu

volum e be ton be ndung

tin bia ya be ton pe rm 3

biaya be ton be ndung be rat ba ja tulangan total biaya bendung biaya pe nulanga n biaya pe nulangan pe rm 3

Persamaan yang digunakan dalam pemodelan biaya bendung ini adalah :

Ve = 8,69 x ( H d x L)1,14

(

Vc =16,1 x H d x L 2

Wr = 0,0274 xVc

)

0 , 695

……………………………………………...(3.3)

0 , 63

Dimana : Ve

= Volume galian (m3)

Vc

= Volume beton (m3)

Wr

= Berat baja tulangan (ton)

Hd

= Tinggi bendung (m)

L

= Lebar mercu (m)



31 Gambar 3.6 Submodel bangunan pengambil

biaya ga lia n pe rm 3

bia ya galian bang pe ngam bil

dia m e te r da lam sa lura n

volum e ga lia n ba ng pe nga m bil jari2 sa lura n

be rat baja tula ngan bang pe ngam bil

flow duration curve

volum e be ton bang pe ngam bil

biaya pe nula nga n pe rm 3

biaya pe nulangan bang pe ngam bil bia ya be ton pe rm 3 biaya be ton bang pe ngam bil

biaya galia n ba ng pe ngam bil total biaya bangunan pengambil

Persamaan yang digunakan dalam pemodelan bangunan pengambil air adalah :

Ve =171 x (R x Q )

0 , 666

Vc =147 x ( R x Q) 0 , 47 ………………………………………………...(3.4) Wr = 0,0145 xVc Dimana : Ve


Vc

= Volume beton (m3)

Wr




32

D

= Diameter dalam saluran (m)

R

= Jari-jari saluran = D/2 (m)

Q

= Debit (m3/s)

Gambar 3.7 Submodel kolam pengendap pasir

biaya galian perm 3

bia ya ga lia n k ola m pe nge nda p pa sir

flow duration curve

volum e ga lian k ola m pe nge ndap pasir

biaya be ton pe rm 3

volum e be ton k ola m pe nge ndap pasir biaya pe nulangan pe rm 3

bia ya be ton k ola m pe nge ndap pasir

be rat baja tulangan k olam penge ndap pasir bia ya pe nula nga n k olam pe nge ndap pa sir

total biaya kolam pengendap pasir

bia ya ga lia n k ola m pe nge ndap pasir

Persamaan yang digunakan dalam pemodelan kolam pengendap pasir adalah :

Ve = 515 x Q1, 07 Vc =169 x Q 0 ,936 Wr =0,12 xVc

……………………………………………………(3.5)

0 , 847

Dimana : Ve


Vc

= Volume beton (m3)

Wr


Q

= Debit (m3/s)



33 Gambar 3.8 Submodel saluran pembawa

bia ya galia n pe rm 3 volum e ga lia n sa lura n pe m ba wa tinggi sa lura n te rbuk a

bia ya ga lia n sa lura n pe m ba wa lua s ga lia n

pa njang sa lura n te rbuk a sa lura n pe m ba wa

le ba r sa lura n te rbuk a

bia ya ba tu k a li pe rm 3 volum e ba tuka li sa lura n pe m ba wa

lua s ba tu k a li

te ba l dinding sa lura n

bia ya batuk a li salura n pe m ba wa

te ba l fondasi

total biaya saluran pembawa

bia ya ga lia n sa lura n pe m ba wa

Persamaan yang digunakan dalam pemodelan saluran pembawa adalah :

BH =1,09 x Q 0 , 379 V e = Agalian x L Vbk = Abatukali x L

(

)

…...…...(3.6)

Agalian = ( H x B ) + 2 1 x H x B 2 Abatukali = 2(t1 x (H − t1 )) + 2 1 x t1 x t + (t 2 x B) + (t 3 x B ) 2

(

)

Dimana : Ve


Vbk

= Volume batukali (m3)

Q

= Debit (m3/s)

L

= Panjang saluran terbuka (m)

B

= Lebar saluran terbuka (m)

H

= Tinggi saluran terbuka (m)

t

= Tebal batu kali (m)

t1

= Tebal dinding saluran (m)

t2

= Tebal lantai muka (m)

t3

= Tebal fondasi (m)



34 Gambar 3.9 Submodel bak penenang

biaya galian pe rm 3

volum e galian bak pe ne nang

biaya galian bak pe ne nang bia ya pe nulangan bak pe ne na ng

flow duration curve

total biaya bak penenang

be rat baja tulangan bak pe ne nang biaya pe nulangan pe rm 3 volum e be ton bak pe ne nang biaya be ton bak pe ne nang

biaya be ton pe rm 3

Persamaan yang digunakan dalam pemodelan bak penenang adalah :

Ve = 808 x Q 0 , 697 Vc =197 x Q 0 , 716 ………………………………………………………(3.7) Wr = 0,051 xVc Dimana : Ve


Vc

= Volume beton (m3)

Wr


Q

= Debit (m3/s)



35 Gambar 3.10 Submodel pipa pesat

biaya galian perm 3 biaya galian pipa pe sa t volum e galian pipa pesat

diam e te r dalam pipa

be rat baja tulangan pipa pesat panjang pipa pesat

biaya penulangan perm 3

volum e beton pipa pesat

bia ya penulangan pipa pesat biaya beton perm 3 biaya beton pipa pe sa t biaya galian pipa pe sat

total biaya pipa pesat

Persamaan yang digunakan dalam pemodelan pipa pesat adalah :

Ve =10,9 x Dm1,33 x L Vc = 2,14 x Dm1, 68 x L …………………………………………….….(3.8) Wr = 0,018 xVc Dimana : Ve


Vc

= Volume beton (m3)

Wr


Dm

= Diameter dalam pipa (m)



36 Gambar 3.11 Submodel saluran pelimpah

volum e galian sa lura n pelim pa h

bia ya ga lia n pe rm 3

bia ya ga lia n sa lura n pe lim pah

dia m ete r da la m sa lura n

be ra t ba ja tula ngan sa lura n pe lim pa h

bia ya penula nga n pe rm 3

bia ya pe nulangan sa lura n pe lim pa h

volum e be ton sa lura n pe lim pa h bia ya be ton saluran pe lim pah

biaya be ton perm 3

total biaya saluran pelimpah

biaya ga lia n sa lura n pe lim pa h

Persamaan yang digunakan dalam saluran pelimpah adalah :

Ve = 9,87 x D1, 69 Vc = 2,78 x D1, 70 ……………………………………………………..(3.9) Wr = 0,029 xVc Dimana : Ve


Vc

= Volume beton (m3)

Wr


D

= Diameter dalam saluran pelimpah (m)



37 Gambar 3.12 Submodel gedung sentral

biaya galian pe rm 3 he a d_e fe k tif volum e ga lian ge dung se ntral

bia ya ga lian ge dung se ntral

jum lah unit be ra t ba ja tula nga n ge dung se ntral volum e be ton ge dung se ntral

flow duration curve

bia ya pe nulangan ge dung se ntral

biaya pe nula nga n pe rm 3

bia ya be ton pe rm 3

biaya be ton ge dung se ntral

bia ya ga lian ge dung se ntral total biaya powerhouse

Persamaan yang digunakan dalam gedung sentral adalah : 2

1

2

1

Ve = 97,8 x (Q x H e 3 x n 2 ) 0 , 727 Vc = 28,1 x (Q x H e 3 x n 2 ) 0 , 795 …………………..………………..(3.10) Wr =0,046 xVc

1, 05

Dimana : Ve


Vc

= Volume beton (m3)

Wr


Q

= Debit (m3/s)

He

= Head efektif (m)

n

= Jumlah komponen



38 Gambar 3.13 Submodel saluran pembuang

le bar saluran te rbuk a flow duratio n curve

te bal_be ton

tinggi sa luran te rbuk a

biaya be ton saluran pe m buang

BH_fa ctor biaya be ton pe rm 3

volum e be ton saluran pe m buang

be rat baja tulangan saluran pe m buang

volum e galian sa luran pe m buang biaya galian pe rm 3

panjang saluran te rbuk a saluran pe m bua ng

biaya galian salura n pe m buang

biaya pe nula ngan pe rm 3

biaya pe nulangan saluran pe m bua ng

total biaya saluran pembuang

biaya be ton saluran pe m buang

Persamaan yang digunakan dalam gedung sentral adalah :

BH =1,09 x Q 0, 379 Ve = 6,22 x (BH )

1, 04

2

V Wr = 0,577 x ⎛⎜ c ⎞⎟ ⎝ L⎠

…………….………………………….(3.11)

xL 0 , 888

xL

Dimana : Ve


Vc

= Volume beton (m3)

Wr


Q

= Debit (m3/s)

L

= Panjang saluran terbuka (m)

H

= Tinggi saluran terbuka

t

= Tebal beton (m)



39 Gambar 3.14 Submodel pintu, pipa & saringan

biaya pintu pe rton

de bit ba njir re ncana

biaya pintu bangunan pengambil berat pintu bendungan ja ri2 sa luran berat pintu bangunan penga m bil biaya pintu perton

berat saringan bangunan pengam bil

flow duration curve

biaya pintu bendungan

bia ya sa ringan pe rton biaya saringan bangunan pengambil

biaya saringan pe rton biaya saringan kolam pengendap pasir biaya pintu perton

bera t saringan k olam pe nge ndap pasir biaya pintu kolam pengendap bera t pintu k ola m pengenda p pasir flow duration curve

pa njang pipa pe sat be rat pe rm ete r pipa

be rat pipa pipa pe sat

biaya pipa penstock

panjang saluran pelim pah

diam eter dalam saluran

be rat pipa saluran pe lim pah

biaya pipa perton biaya pipa saluran pelimpah

bia ya pipa perton

Persamaan yang digunakan dalam pembuatan pintu, pipa & saringan adalah adalah :



40

a. Pintu pengambil bendung

Wg = 0,145 x Q f Dimana :

0 , 692

…………………………………………(3.12)

Wg

= Berat pintu (ton)

Qf

= Debit banjir rencana = 269,42 m3/s

b. Pintu & saringan bangunan pengambilan

Wg =1,27 x (R x Q )

0 , 533

Ws = 0,701 x (R x Q )

0 , 582

Dimana :

…………………………………….(3.13)

Wg

= Berat pintu (ton)

Ws

= Berat saringan (ton)

R

= Jari-jari saluran (m)

Q

= Debit (m3/s)

c. Pintu & saringan kolam pengendap pasir

Wg = 0,910 x Q 0 , 613 Ws = 0,879 x Q 0 , 785 Dimana :

………………………………………….(3.13)

Wg

= Berat pintu (ton)

Ws

= Berat saringan (ton)

Q

= Debit (m3/s)

d. Pipa pesat

W p =W p x L …………………………………………………(3.13) '

Dimana :

Wp

= Berat pipa (ton)

Wp ’

= Berat pipa per meter = 2 ton

L

= Panjang pipa pesat

e. Saluran pelimpah

W p = 0,165 x D1, 25 x L ………………………………………(3.14) Dimana :

Wp

= Berat saluran (ton)

D

= Diameter dalam saluran (m)

L

= Panjang saluran pelimpah (m)



41

Dari pemodelan di atas, maka dapat kite resumekan bahwa total biaya pembangunan sipil sipil dan total biaya pembangunan pintu, pipa & saringan adalah penjumlahan dari setiap biaya elemen-elemen penyusunnya. Dalam bentuk model dapat dilihat sbb :

Gambar 3.15 Submodel total biaya pekerjaan sipil

tota l bia ya bangunan penga m bil

total biaya be ndung

tota l bia ya bak pe ne na ng

total biaya k olam pe nge ndap pasir

total biaya pipa pe sa t total biaya salura n pe lim pa h

total biaya pekerjaan sipil total biaya salura n pe m ba wa

total biaya powerhouse

total biaya salura n pe m buang

Gambar 3.16 Submodel total biaya pekerjaan pintu, pipa & saringan

biaya saringan ba nguna n pe nga m bil

bia ya saringan k olam pe nge ndap pasir biaya pintu k olam pe nge ndap

biaya pintu bangunan pe ngam bil

total biaya pengerjaan pintu& pipa bia ya pintu be ndungan

biaya pipa saluran pe lim pa h


biaya pipa pe nstock


42

Total biaya keseluruhan pembangunan sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dapat dimodelkan sebagai berikut :

Gambar 3.17 Total biaya pembangunan PLTM Lubuk Gadang

luas area pe m ba ngunan jalan biaya pe m bebasan lahan pe rm 2 total biaya pe k e rjaan sipil

lua s a re a proye k biaya pe m bebasan lahan

biaya fasilitas k onstruk si

biaya pe m banguna n jalan pe rm 2

biaya jala n proyek

fa k tor pe ngali

biaya transm isi pe rk m

biaya transm isi

biaya _langsung

biaya m e k anik al e le k trik a l

daya output

panjang transm isi

biaya tak te rduga biaya overhe ads e ngine e ring

e ne rgi dihasilk a n pe r tahun total biaya pembangunan

biaya pe m ba ngk itan pe r k wh

Persamaan yang dipakai dalam submodel total biaya pembangunan PLTM : Biaya langsung = Biaya transmisi + Biaya pembebasan lahan +Biaya mekanikal elektrikal + Biaya fasilitas konstruksi + Biaya pekerjaan sipil + Biaya jalan proyek Biaya pembebasan lahan = Biaya pembebasan perm2 x Luas area proyek. Biaya transmisi = Biaya transmisi perkm x Panjang transmisi Biaya jalan proyek = Biaya pembangunan jalan perm2 x Luas area jalan Biaya fasilitas konstruksi =Ttotal biaya pekerjaan sipil x 0,05 Biaya mekanikal elektrikal = Biaya mekanikal elektrikal/kW x Daya output



43

Total biaya pembangunan = Biaya overheads engineering + Biaya langsung + Biaya tak terduga Biaya overheads engineering = Biaya langsung x 0,015 Biaya tak terduga = Biaya langsung x 0,1………….………………………..(3.15)



3. PEMODELAN SISTEM. Data yang diperoleh pada saat survey di lokasi potensi tersebut adalah sebagai berikut :

Recommend Documents