DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

TUGAS AKHIR

STUDI PEMBANGUNAN PLTA SKALA PIKO PADA SALURAN IRIGASI UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN LISTRIK RUMAH TANGGA DI JORONG TANJUNG LANGSEK KEC. LINTAU BUO UTARA KAB. TANAH DATAR

O L E H

HAFIZ KURNIAWAN NIM : 040402054

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Salah satu energi alternatif yang telah ditemukan dan sedang banyak diteliti adalah air. Pemanfaatan energi air sebagai sumber tenaga pembangkit listrik telah direspon oleh berbagai negara di dunia, termasuk di Indonesia. Salah satu penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya adalah penelitian tentang pembangkit listrik tenaga air skala piko untuk pemenuhan kebutuhan listrik rumah tangga. Pada tugas akhir ini akan dibahas secara umum komponen-komponen utama yang digunakan dalam pembangunan pembangkit listrik tenaga air skala piko beserta daya yang dibangkitkan dan disalurkan kepada konsumen di Jorong Tanjung Langsek, Kecamatan Lintau Buo Utara, Kabupaten Tanah Datar, Propinsi Sumatera Barat.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur hanya milik Rabb sekalian alam Allah Subhanahuwa Ta’ala yang telah memberikan kemampuan dan kesabaran dalam menyelesaikan tugas akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan alam Nabi Muhammad SAW. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun jutul Tugas Akhir ini adalah : STUDI PEMBANGUNAN PLTA SKALA PIKO PADA SALURAN IRIGASI UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN LISTRIK RUMAH TANGGA DI JORONG TANJUNG LANGSEK KEC. LINTAU BUO UTARA KAB. TANAH DATAR Selama masa perkuliahan sampai menyelesaiakan Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ayahanda dan Ibunda tersayang, adik, uni dan uda serta keponakan tercinta yang senantiasa memberikan semangat, do’a dan dukungannya selama ini. 2. Bapak Ir. Sumantri Zulkarnain, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan ide dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar, selaku dosen wali penulis yang senantiasa memberikan bimbingannya selama perkuliahan. 4. Bapak Prof. DR. Ir. Usman Baafai selaku pelaksana harian Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Om Masri, Oneh, Kak Lia, Bang Roy, Kak Ira dan Rabbani yang telah memberikan doa, motivasi serta pengalaman kepada penulis. 6. Seluruh sanak famili yang ada di Depok, Bandung, Lintau dan Medan yang telah memberikan bantuan dan doa kepada penulis. 7. Om Sahril dan Tante Al dan seluruh keluarga yang telah memberikan bantuan serta motivasi kepada penulis. 8. Asep, Sidik yang sudah menemani penulis selama proses pengambilan data. 9. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh Pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas bantuan administrasinya. 10. Silvia Jesika, SE yang telah menemani dan memberikan dorongan semangat kepada penulis. 11. Sahabat-sahabat terbaikku, Agnini, Rita, Andri, Dodhi, Dayat, Ayib, Mona, Lia, Rona, Rizka, Hendra, Febri, Tosa, Ai, Adi, Zuki, Luthfi, Bismo, Daus, Hans, Muhfi, Aris, Aulia, Raul, Jhoni, Ari, Rozie, Bayu, Wahyu, Ijul, Ijal, Made, Ronal, Fauzan, Ari 06 semua teman-teman ‘04 dan ‘05 serta teman-teman Tripasa yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.

Universitas Sumatera Utara

12. Teman-teman kost pimpinan no. 135 yang selalu berbagi canda dan tawa bersama penulis. 13. Seluruh abang senior dan adik junior yang telah berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis. 14. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan semua pihak yang membutuhkannya.

Medan, 16 Desember 2010 Penulis,

(Hafiz Kurniawan) NIM : 04 0402 054

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ........................................................................................ ii DAFTAR ISI ...................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ vii DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1.

Latar Belakang....................................................................................... 1

1.2.

Tujuan dan Manfaat Penulisan ............................................................... 2

1.3.

Batasan Masalah .................................................................................... 3

1.4.

Metode Penulisan .................................................................................. 3

1.5.

Sistematika Penulisan ............................................................................ 4

BAB II DASAR TEORI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR SKALA PIKO .................................................................................................................. 6 2.1.

Pengertian PLTA Skala Piko .................................................................. 6

2.2.

Prinsip Pembangkitan Tenaga Air .......................................................... 7

2.3.

Prinsip Pembangkitan Listrik Tenaga Air Skala Piko ............................. 8

2.4.

Komponen - komponen PLTA Skala Piko............................................ 10

2.4.1.

Bendungan (Weir) dan Intake ........................................................ 10

2.4.2.

Saluran Pembawa (Head Race) ...................................................... 10

2.4.3.

Pipa Pesat (Penstock) .................................................................... 11

2.4.4.

Pintu Saluran Pembuangan ............................................................ 11

2.4.5.

Kolam Penenang (Forebay Tank) .................................................. 11

2.4.6.

Pintu Pengatur ............................................................................... 11

2.4.7.

Rumah Pembangkit (Power House) ............................................... 12

2.4.8.

Saluran Buang (Tail Race) ............................................................. 12

2.4.9.

Turbin Air ..................................................................................... 12

2.4.10. Generator Sinkron ......................................................................... 22 2.4.11. Jaringan Distribusi......................................................................... 29 BAB III PEMBANGUNAN PLTA SKALA PIKO DI JORONG TANJUNG LANGSEK ....................................................................................................... 32 3.1.

Profil Jorong Tanjung Langsek ............................................................ 32

3.1.1.

Aksesibilitas .................................................................................. 32

Universitas Sumatera Utara

3.1.2.

Potensi Pendukung ........................................................................ 32

3.1.3.

Kondisi Elektrifikasi...................................................................... 33

3.2.

PLTA Skala Piko Di Jorong Tanjung Langsek ..................................... 33

3.2.1.

Spesifikasi Teknis PLTA Skala Piko ............................................. 34

3.2.2.

Pembangunan PLTA Skala Piko .................................................... 36

3.2.3.

Pemasangan Komponen PLTA Skala Piko .................................... 46

3.3.

Pengelolaan PLTA Skala Piko Tanjung Langsek ………………………53

3.3.1.

Pengelola PLTA Skala Piko Tanjung Langsek ......………………..53

3.3.2.

Tarif Listrik PLTA Skala Piko Tanjung Langsek ………………….53

BAB IV ANALISA DAYA LISTRIK PLTA SKALA PIKO DI JORONG TANJUNG LANGSEK .................................................................................... 55 4.1.

Daya Yang Terbangkit Dari PLTA Skala Piko ..................................... 55

4.2.

Beban Yang Terpasang Pada PLTA Skala Piko Jorong Tanjung Langsek ............................................................................................................ 56

4.3.

Analisa Rugi-Rugi Pada Saluran Distribusi PLTA Skala Piko .............. 58

4.3.1. Rugi-Rugi Daya Pada Saluran Distribusi PLTA Skala Piko Tanjung Langsek ...................................................................................................... 60 4.3.2 Tegangan Jatuh Pada Saluran Distribusi PLTA Skala Piko Tanjung Langsek ...................................................................................................... 65 BAB V PENUTUP ........................................................................................... 72 5.1.

Kesimpulan.......................................................................................... 72

5.2.

Saran ................................................................................................... 72

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 73 LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses PLTA skala piko ........................................................... 8 Gambar 2.2 Turbin pelton…...................................................................... .... 14 Gambar 2.3 Turbin turgo............................................................................. 15 Gambar 2.4 Turbin crossflow ...................................................................... 16 Gambar 2.5 Sketsa turbin francis................................................................. 17 Gambar 2.6 Turbin kaplan .......................................................................... 18 Gambar 2.7 Diagram aplikasi berbagai jenis turbin (head vs debit) ............. 22 Gambar 2.8 Rotor kutub menonjol .............................................................. 25 Gambar 2.9 Rotor kutub silinder ................................................................. 26 Gambar 3.1 Bendungan (Weir) dan Intake .................................................. 37 Gambar 3.2 Saluran pembawa (trail race).................................................... 38 Gambar 3.3 Bak penenang (forebay tank) ................................................... 39 Gambar 3.4 Trash rack dan Saluran pelimpah (spill way) ........................... 39 Gambar 3.5 Pondasi draftube ...................................................................... 40 Gambar 3.6 Pipa pesat (penstock) ............................................................... 41 Gambar 3.7 Sketsa rumah pembangkit ........................................................ 42 Gambar 3.8 Rumah pembangkit .................................................................. 43 Gambar 3.9 Saluran pembuangan ................................................................ 44 Gambar 3.10 Tiang jaringan ........................................................................ 45 Gambar 3.11 Konstruksi pipa pesat PLTA skala piko.................................. 46 Gambar 3.12 Runner turbin crossflow ......................................................... 47 Gambar 3.13 Konstruksi turbin ................................................................... 48 Gambar 3.14 Generator dan Turbin ............................................................. 48

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.15 Turbin pada PLTA skala piko ................................................ 49 Gambar 3.16 Generator pada PLTA skala piko ........................................... 50 Gambar 3.17 Panel kontrol PLTA skala piko .............................................. 51 Gambar 3.18 Sistem transmisi pulley .......................................................... 51 Gambar 3.19 Pulley turbin dan generator .................................................... 52 Gambar 4.1 One line diagram pembagian beban pada distribusi…………... 57

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pengelompokan turbin ................................................................. 13 Tabel 2.2 Daerah operasi turbin .................................................................. 19 Tabel 2.3 Kecepatan spesifik beberapa turbin.............................................. 21 Tabel 3.1 Data pipa pesat ............................................................................ 46 Tabel 4.1 Pembagian beban saluran instalasi ............................................... 55

Universitas Sumatera Utara