BAB I PENDAHULUAN 1.1
Umum Saat ini, listrik merupakan salah satu kebutuhan yang sangat penting bagi
kehidupan manusia. Listrik dibutuhkan tidak hanya untuk penerangan, melainkan juga untuk melakukan aktivitas kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan kegiatan sosial dan ekonomi masyarakat. Tak jarang, keberadaan jaringan listrik pada suatu daerah menentukan kemajuan dan perkembangan daerah tersebut. Permasalahan yang ada saat ini adalah terbatasnya suplai tenaga listrik yang mengakibatkan krisis energi listrik, terutama di daerah-daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh jaringan listrik PLN. Salah satu solusi untuk pengadaan energi listrik di daerah terpencil tersebut adalah dengan pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mini/Mikro Hidro (PLTMH). Mikro hidro merupakan istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dan instalasi yang mendukungnya berupa bangunan sipil. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Saat isu pemanasan global (global warming) semakin gencar didengungkan, energi listrik yang dibangkitkan dari tenaga air menjadi alternatif energi yang dapat menjadi bahagian dari solusi untuk mengurangi dampak pemanasan global tersebut. Dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini menggunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu
1
2
kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik. Seperti dikatakan di atas, mikro hidro hanyalah sebuah istilah. Mikro artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam prakteknya, istilah ini tidak merupakan sesuatu yang baku namun bisa dibayangkan bahwa mikro hidro pasti mengunakan air sebagai sumber energinya. Yang membedakan antara istilah mikro hidro dengan mini hidro adalah output daya yang dihasilkan. Mikro hidro menghasilkan daya lebih rendah dari 100 KW, sedangkan untuk mini hidro daya keluarannya berkisar antara 100 KW sampai 2 MW (Khairul Amri, 2008). PLTMH harus memiliki komponen-komponen struktur pembangkit untuk menghasilkan energi listrik. Komponen-komponen tersebut antara lain: 1) Dam atau bendungan pengalih dan bangunan pengambil (diversion weir and intake). Pada banyak kasus, PLTMH lebih banyak menggunakan bendung (weir) untuk meninggikan muka air, daripada penggunaan bendungan (dam) yang dalam hal ini fungsinya untuk storage dan peninggi muka air. 2) Saluran pembawa (headrace) 3) Bak pengendap (settling basin) 4) Bak penenang (forebay) 5) Pipa pesat (penstock) 6) Turbin dan generator (turbine dan generator)
3
7) Rumah pembangkit (power house) 8) Saluran pembuang (tail race). Dalam pemanfaatannya, jaringan PLTMH yang menghasilkan energi listrik disambungkan melalui tiang-tiang listrik dan kabel seperti yang digunakan PLN, untuk kemudian aliran energi listrik disalurkan ke rumah-rumah. Dengan sumber bahan baku yang melimpah dan terbarukan, PLTMH sangat cocok diterapkan di desa-desa terpencil yang mempunyai jaringan irigasi/sungai atau pun air terjun. 1.2
Latar Belakang Sumatera Utara, termasuk Kabupaten Deli Serdang, memiliki potensi sumber
energi terbarukan dalam jumlah besar, di antaranya mikro hidro. Secara morfologi, Kabupaten Deli Serdang terdiri dari berbagai satuan morfologi seperti pegunungan, dataran, dan perlipatan. Sebagai daerah tangkapan air (catchment area), morfologi pegunungan merupakan daerah yang banyak terdapat sungai-sungai yang mengalir pada suatu ketinggian atau elevasi tertentu. Adanya perbedaan ketinggian dengan didukung debit air yang besar dan neraca air yang relatif stabil pada suatu sungai, merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik. Bila potensi air kecil dapat dibangun Pembangkit Listrik Mikro Hidro (PLTMH). Pertambahan jumlah penduduk dan meningkatnya industrialisasi di daerah Sumatera Utara akan diikuti dengan peningkatan kebutuhan energi listrik. Energi listrik merupakan energi sekunder yang sangat populer digunakan di masyarakat yang secara umum menggunakan bahan bakar minyak. Minyak bumi merupakan sumber energi yang bersifat tidak dapat diperbaharui dan akan habis baik jumlah dan
4
cadangannya. Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai operator energi listrik di negara ini dalam usaha menggerakkan tenaga listrik tersebut masih berpaku pada sumber daya energi minyak bumi. Kondisi tersebut menyebabkan di daerah ini terjadi krisis energi listrik yang ditandai dengan sering terjadinya pemadaman listrik secara bergantian. Sumber daya alam Sumatera Utara memiliki berbagai potensi sumber daya energi yang dapat dikembangkan sebagai energi alternatif dalam penyediaan energi bagi masyarakat. Energi panas bumi, energi sumber daya air (PLTA dan PLTMH), dan energi biomas merupakan sumber daya energi yang bersifat ramah lingkungan dan bersifat dapat diperbaharui sehingga suplai energi yang diberikan akan bersifat kontinu. Teknologi konversi tersebut sampai sekarang ini belum dimanfaatkan secara baik dan optimal. Diversivikasi energi yang bersumber pada potensi sumber daya alam (SDA) di daerah merupakan strategi kebijakan dalam upaya mengatasi krisis energi di daerah Sumatera Utara, termasuk di lokasi studi Kabupaten Deli Serdang, Kecamatan Sibolangit, Desa Buluh Awar. Untuk menunjang pembangunan dan sebagai hasil pembangunan itu sendiri, maka kebutuhan energi dari suatu wilayah akan semakin meningkat. Peningkatan ini diakibatkan oleh tumbuhnya berbagai kegiatan ekonomi dan industri serta bertambahnya kemakmuran masyarakat itu sendiri. Sebagai konsekuensinya dibutuhkan suatu perencanaan energi yang mempertimbangkan sifat, situasi, dan infrastruktur daerah bersangkutan. Penerapan PLTMH merupakan upaya positif untuk mengurangi laju perubahan iklim global yang sedang menjadi isu penting dewasa ini. Pembangunan PLTMH membuat masyarakat semakin giat menjaga lingkungan, termasuk hutan demi terus melestarikan potensi-potensi ketersedian air untuk keberlajutan PLMTH.
5
Sejalan dengan kebijaksanaan pemerintah dalam rangka pemanfaatan energi alternatif untuk penghematan energi konvensional dan meningkatkan taraf hidup masyarakat pedesaaan dan mengingat keterbatasan PLN sebagai BUMN untuk menambah produksi listrik beserta jaringannya di wilayah Sumatera Utara, maka penggunaan PLTMH di tempat-tempat terpencil khususnya di daerah pedesaan yang terisolasi merupakan pilihan yang tepat. Di daerah Sumatera Utara masih banyak terdapat desa-desa terpencil dan tertinggal, salah satunya di Desa Buluh Awar, sehingga dalam rangka pemerataan pembangunan dan hasil pembangunan, maka keterisolasian desa-desa tersebut secara bertahap harus dihilangkan. Salah satu sarana pokok untuk menumbuhkan ekonomi dan kesejahteraan masyarakat adalah tenaga listrik, karena tenaga listrik dapat memberikan manfaat besar bagi masyarakat, baik untuk menunjang produksi dan kehidupan sehari-hari maupun menunjang pengembangan energi dan sektor industri kecil atau industri rumah tangga. Dalam usaha meningkatkan mutu kehidupan dan pertumbuhan ekonomi masyarakat pedesaan, energi memiliki peranan yang besar. Ketersediaan listrik di pedesaan sebagai salah satu bentuk energi yang siap pakai akan mendorong: a.
Meningkatkan kecerdasan masyarakat
b.
Meningkatkan sarana pendidikan dan kesehatan
c.
Meningkatkan produktivitas kegiatan ekonomi baru serta munculnya industri rumah tangga
d.
Meningkatkan lapangan kerja baru
Daerah Sumatera Utara banyak terdapat sungai-sungai yang mengalir melalui suatu terjunan, sebagaimana diketahui bahwa aliran sungai ataupun air terjun
6
merupakan salah satu sumber energi yang dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik. Pada daerah-daerah terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik PLN ataupun yang belum memiliki sarana ketenagalistrikan lainnya, pemanfaatan sumber energi air untuk PLTMH merupakan pilihan yang tepat mengingat sumber energi tersebut tersedia secara terus menerus dan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan. Untuk mengembangkan sumber energi air menjadi pusat pembangkit listrik harus terlebih dahulu dilakukan studi terhdap lokasi dan potensi yang ada, baik secara teknis maupun social engineering guna memperoleh hasil pembangunan pusat pembangkit yang efisien dan ekonomis. Pembangunan PLTMH dan kegiatan survei energi air beranjak dari konsep: a.
Memanfaatkan energi air yang tersedia di daerah setempat agar diperoleh sumber energi murah dan dapat dilakukan penghematan sumber energi lain seperti minyak dan kayu bakar.
b.
Pembangunan listrik yang dihasilkan diarahkan untuk pemakaian yang bersifat produktif agar dapat mendorong aktivitas ekonomi pedesaan.
c.
Penggunaan dan pengelolaan PLTMH oleh masyarakat pedesaan merupakan media bagi usaha pengembangan masyarakat.
Energi yang digunakan sebagai sarana produksi telah berhasil mendorong dan mempercepat laju pertumbuhan dan pembangunan di berbagai sektor yang telah menciptakan pertumbuhan ekonomi dan meningkatkan pendapatan masyarakat. Dalam perkembangan selanjutnya konsep perencanaan dan pembangunan energi pedesaan tidak terbatas hanya pada analisis penyediaan energi di daerah pedesaan
7
semata, namun telah berkembang menjadi bagian dari pembangunan energi pedesaan dalam rangka peningkatan kesejahteraan penduduk pedesaan. Mengingat bahwa perencanaan dan pembangunan energi pedesaan merupakan bagian dari perencanaan pembangunan daerah, maka penyusunan perencanaan pembangunan energi pedesaan termasuk PLTMH akan mempertimbangkan beberapa aspek sebagai berikut: a.
Sosial ekonomi
b.
Potensi energi setempat
c.
Penyediaan energi komersial
d.
Teknologi energi tepat guna dan lingkungan hidup
Dalam rangka pengembangan potensi energi setempat di wilayah pedesaan, khususnya pembangunan PLTMH harus juga memperhatikan sosial ekonomi dan kelembagaan terutama tingkat peran serta masyarakat. Hal ini karena bidang keenergian di pedesaan akan banyak melibatkan penanganan langsung oleh masyarakat itu sendiri khususnya dalam pengoperasian dan perawatannya. Di samping itu bahwa pembangunan dan pengembangan PLTMH di pedesaan mempunyai keterkaitan langsung dengan aspek kelestarian lingkungan hidup. Energi air skala kecil (mikro hidro) merupakan pilihan energi baru dan terbarukan yang memiliki harapan yang paling baik untuk pembangkitan listrik di daerah pedesaan terutama bagi darah-daerah terpencil dan tertinggal. Suatu daerah dianggap mempunyai potensi mikro hidro jika sekurang-kurangnya memenuhi tiga kriteria yaitu: a.
Mempunyai debit air yang cukup.
b.
Mempunyai beda ketinggian (tinggi terjun air).
8
c.
Mempunyai penduduk dan potensi daerah yang dapat dikembangkan.
Sumber energi air memiliki sifat-sifat khusus yang berlainan dengan sumber daya alam lainnya, oleh sebab itu diperlukan pendekatan yang khusus pula. Sumber daya yang terbarukan pemanfaatannya seoptimal mungkin khususnya untuk menggantikan peranan sumber daya energi yang tidak terbarukan. 1.3
Maksud dan Tujuan Maksud dari tugas akhir ini adalah mengevaluasi kinerja dari PLTMH di
Desa Buluh Awar, Kecamatan Sibolangit, Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatera Utara. Hasil evaluasi kinerja yang diperoleh dapat menjadi rekomendasi apabila daya yang dihasilkan selama ini di lokasi studi masih dapat ditingkatkan. Untuk mencapai maksud tersebut di atas, secara khusus tugas akhir ini bertujuan sebagai berikut: 1. Mengevaluasi debit sungai, saluran pengantar, tinggi jatuh (head) di lokasi studi. 2. Mengevaluasi jenis dan kondisi bangunan-bangunan sipil atau komponenkomponen PLTMH pada lokasi studi. 3. Mengevaluasi produksi energi listrik yang dihasilkan pada PLTMH di lokasi studi. 1.4
Ruang Lingkup Kegiatan Adapun ruang lingkup kegiatan yang akan dilakukan dalam survei lokasi
tenaga air ini antara lain:
9
a. Melakukan studi literatur dari berbagai referensi serta publikasi yang berkaitan dengan sumber energi air termasuk gambaran umum daerah penyelidikan. b. Melakukan koordinasi dengan instansi terkait. c. Melakukan pengamatan di lapangan untuk memperoleh gambaran tentang kondisi fisik desa-desa yang menjadi alternatif program pengembangan ketenagalistrikan, seperti pengumpulan data topografi dan data hidrologi. d. Melakukan pengukuran beberapa parameter yang dibutuhkan untuk mengetahui besar potensi pembangkit listrik yang tersedia di masing-masing lokasi atau desa, yang meliputi: •
Pengukuran debit air
•
Pengukuran ketinggian jatuh air yang mungkin bisa dimanfaatkan
•
Pengukuran jarak antara letak pusat pembangkit listrik yang direncanakan dengan desa setempat
•
Perkiraan jarak jaringan listrik PLN terdekat dengan desa setempat
e. Pengumpulan data sosial ekonomi desa dan data pendukung lainnya, meliputi: •
Keadaan demografi
•
Keadaan rumah penduduk
•
Keadaan sarana dan prasarana jalan menuju desa
f. Melaksanakan analisis terhadap data dan informasi dengan didukung berbagai diskusi untuk menghasilkan laporan yang diinginkan.
10
1.5
Pembatasan Masalah Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis ingin mengkaji dan mengevaluasi
potensi ketersediaan dan keberlangsungan sumberdaya air yang digunakan secara terus-menerus sebagai elemen utama penyelenggaraan PLTMH. Penulis membatasi permasalahannya dalam hal penentuan debit air serta potensi keberlanjutannya dan besarnya energi listrik yang mampu dibangkitkan. Dalam hal ini, penulis tidak mengkaji dan memperhitungkan besarnya nilai investasi yang dibutuhkan untuk meningkatkan kapasitas dan kinerja PLTMH, apabila ternyata dari penelitian ini hal itu memungkinkan untuk dilakukan. 1.6
Lokasi Penelitian Adapun lokasi studi dalam tugas akhir ini adalah di Desa Buluh Awar
Kecamatan Sibolangit. Lokasi studi dari Medan dapat dilalui dengan kendaraan roda 4 (empat) dengan kondisi jalan relatif baik hingga ke kota kecamatan di Kecamatan Sibolangit. Jarak tempuh dari Medan ±43 km. Sketsa pencapaian lokasi dapat dilihat pada Gambar 1. 1 Dari Simpang Buluh Awar, perjalanan dilanjutkan ke Desa Buluh Awar, yang berjarak ±4 km dengan kondisi jalan berbatu dan mendaki.
11
Gambar 1. 1 Peta Lokasi Studi di Desa Buluh Awar Kecamatan Sibolangit.
1.7
Metodologi Penelitian Studi dalam tugas akhir ini tentang penelaahan teori-teori dan konsep-konsep
yang mempunyai relevansi dengan PLTMH. Ini dilakukan dengan mempelajari buku-buku, diktat-diktat, jurnal-jurnal ilimiah dan literatur lainnya, serta sumber-
12
sumber yang dapat membantu studi ini. Di mana mikro hidro pada prinsipnya memanfaatkan kapasitas aliran air (debit) dan tinggi jatuh (head). 1.7.1 Kapasitas Aliran Air (debit) dan Tinggi Jatuh (head) Debit merupakan salah satu parameter penting dalam perencanaan PLTMH. Ukuran debit air akan menentukan besarnya energi yang mampu dihasilkan. Debit juga akan menentukan ukuran dan jenis turbin yang akan digunakan. Pengukuran debit sesaat untuk kalibrasi, dilakukan di beberapa penampang melintang sungai. Dan bisa dihitung menggunakan rumus sebagai berikut: = .
Pers. 1.1
di mana Q = debit aliran (m³/s) V = kecepatan aliran (m/s), dan A = luas penampang (m²). Head adalah ketinggian vertikal di mana air jatuh. Pengukuran head dapat di lakukan dengan berbagai macam metode yang disesuaikan dengan kondisi yang dihadapi pada saat pengukuran di lapangan. 1.7.2 Energi Lisrik Data hasil survei potensi air diolah untuk mengetahui besarnya daya yang dapat dibangkitkan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: = . . . eff
Pers. 1. 2
di mana P = daya terbangkitkan (Watt), percepatan gravitasi = 9,81
= massa jenis air = 1000
/ , Q = debit (
/
,g=
/ ), Heff = tinggi efektif (m).
Sedangkan energi listrik yang dapat dihasilkan dari potensi daya yang ada harus dikalikan dengan efisiensi total (ηtot), sehingga rumusnya menjadi:
13
P= ρ.g.Q.Heff. ηtot
Pers. 1. 3
di mana P = daya terbangkitkan (Watt), ρ = massa jenis air = 1000 percepatan gravitasi = 9,81
/ , Q = debit (
/
, g =
/ ), Heff = tinggi efektif (m), dan
ηtot = efisiensi total. 1.7.3 Bangunan Sipil Bangunan sipil adalah bagian penting dalam suatu skema PLTMH. Pada umumnya bangunan sipil terdiri dari banguan intake dan pengalih aliran, saluran pembawa head race, bak penenang (headtank), pipa pesat (penstock), rumah pembangkit (power house) dan saluran pembuang (tailrace). Aksesoris bangunan sipil seperti peralatan hidromekanik juga merupakan bagian tak terlepaskan dari komponen sipil suatu PLTMH. 1.8
Sistematika Penulisan Untuk memperjelas tahapan yang dilakukan dalam tugas akhir ini, penulisan
tugas akhir ini dikelompokkan ke dalam 5 (lima) bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut: Bab I
Pendahuluan Menguraikan tinjauan umum, latar belakang penyusunan laporan, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, metodologi penelitian, lokasi survey tenaga air, ruang lingkup kegiatan, serta sistematika penulisan.
Bab II
Tinjauan Pustaka Pada bab ini dijabarkan uraian teoritis tentang PLTMH, yang meliputi penjelasan bagian-bagian PLTMH, pekerjaan sipil serta mekanikal
14
dan elektrikal, serta standar yang digunakan dalam membangun PLTMH. Bab III
Gambaran Umum Lokasi Studi Bab ini menjelaskan gambaran lokasi studi di mana survei tenaga air dilakukan yaitu di Desa Buluh Awar, Kecamatan Sibolangit. Gambaran lokasi meliputi letak geografis, topografi, keadaan alam, dan kondisi hidroklimatologi.
Bab IV
Metodologi Penelitian Pada bab ini dijelaskan metodologi mencakup konsep berpikir, pengambilan data, analisa data, dan berbagai pendekatan yang dipakai dalam pelaksanaan pekerjaan.
Bab V
Analisis dan Pembahasan Berisikan tentang pengolahan dan perhitungan terhadap data-data yang dikumpulkan, dan kemudian dilakukan analisis secara komprehensif terhadap hasil-hasil yang diperoleh.
Bab VI
Kesimpulan Dan Saran Merupakan penutup yang berisikan tentang kesimpulan dan saran yang diperoleh dari pembahasan bab-bab sebelumnya, dan saran-saran yang berkaitan dengan studi ini dan rekomendasi untuk diterapkan di lokasi studi.
