PERENCANAAN PEMBUATAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO MUHAMMAD ASY ARI PERANGIN-ANGIN

PERENCANAAN PEMBUATAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO

TUGAS AKHIR

MUHAMMAD ASY’ARI PERANGIN-ANGIN 02 0404 024

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2008 Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

PERENCANAAN PEMBUATAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil

MUHAMMAD ASY’ARI PERANGIN-ANGIN 02 0404 024 Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, MSc NIP:132010748

Enni Lisda Lubis, ST.MT.

Diketahui: Ketua Departemen Teknik Sipil

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP: 130 905 362

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2008 Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

ABSTRAK Perkembangan listrik pedesaan yang belum terjangkau oleh jaringan listrik PLN masih tergantung pada pemakaian mesin diesel. Minat terhadap mesin diesel telah mengalami penurunan akhir-akhir ini, karena biaya operasional terutama harga bahan bakar yang terus meningkat dan kekurangan – kekurangan lainnya yang tidak dapat diabaikan, misalnya, pemadaman berkala, biaya kebutuhan pemeliharaan dan kesulitan yang dialami oleh para staf dalam melakukan pengiriman bahan bakar yang disebabkan oleh keadaan jalan desa yang belum memadai dan jarak yang cukup jauh dari agen penyuplai. Stasiun pembangkit listrik tenaga mikro hikdro (PLTMH) merupakan salah satu bentuk energi alternatif yang sangat mungkin untuk dikembangkan di negara negara dengan sumber air yang tersebar luas, misalnya Indonesia. Untuk melaksanakan pembangunan PLTMH diperlukan suatu perencanaan yang matang sehingga perlu disurvey tentang potensi sungai dan kondisi desa tersebut. Di daerah pedesaan umumnya terdapat saluran irigasi yang utama berfungsi untuk mengairi sawah dan juga berpotensi untuk digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Studi awal perencanaan bagian – bagian PLTMH dari segi disain dasar peekerjaan sipil meliputi bendung, bangunan pengambilan, kantong lumpur, saluran pembawa dan pipa pesat dari PLTMH yang direncanakan. Berdasarkan hasil pembahasan potensi tenaga air sungai Aek Silang di Desa Hutaraja, Kecamatan Dolok Sanggul Kabupaten Humbang Hansundutan memiliki potensi energi listrik sebesar 2.525,1 kW.

Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Tugas akhir yang telah di selesaikan oleh penulis berjudul “Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro", disusun untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan teima kasih yang sebesar – besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan Ketua Departemen Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan dan sebagai pembimbing yang sangat membantu penulis, baik dalam meluangkan waktu, tenaga, pikiran serta ide– idenya demi terselesainya tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Alferido Malik sebagai pembimbing yang sangat membantu penulis, baik dalam meluangkan waktu, tenaga, pikiran serta ide–idenya demi terselesainya tugas akhir ini. 3. Ibu Nursyamsi, ST, MT, sebagai co-pembimbing yang turut memberikan masukan yang membangun demi terselesainya tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Teruna Jaya Sekretaris Departemen Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak dan Ibu Dosen, serta seluruh staff pengajar Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis selama masa perkuliahan. 6. Teristimewa untuk kedua orang tua yang penulis hormati dan sayangi, Ayahanda Drs. Bustami Hs dan Ibunda Salmiati, yang telah membesarkan, mendidik, memberikan dorongan baik material, spiritual serta semangat dengan sabar dan penuh kasih sayang yang tidak dapat dibalas jasa dan pengorbanannya. Hanya Allah SWT yang dapat membalasnya. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

7. Cut Bang Fauzan dan kedua adikku Anhar dan Irhamna Putri, yang telah memberikan dorongan dan inspirasi bagi penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Asisten Laboratorium Beton USU, Khususnya Bang

Arlin,

makasih

banyak....kali ya jon.. dan Fakhrul, yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan penelitian ini. 9. Teman–temanku Fahmi ”lemot”, makasi untuk komputernya ya bro, Saipul ”kibo mekek”, kau gak ada duanya bro selalu buat aku ketawa, Verry ”kopkop”, thanks buat semangat,kamera n semuanya lek, Rudi alias rudrik, jangan patah semangat bro, Heru ”bulu”, kau sobatku yang paling unik lek, jangan pernah balik lagi ke ’kampungmu’ itu ya..hehe.., Eral my komting, thanks for spiritnya, jadi kan siap wisuda kita Sabang?? Ha?ha?ha??, Surya ”HMK”, gimana dagangan es dinetnya laris lek?? Wakakakaka.. makanya, ngomong pelan2.. Teman-teman senasib seperjuangan yang di Lab Hidrolika, bona, ai, memed, iput, mas yud, n awen. Makasih jg buat sohib2 seperjuanganku di Meulaboh dulu, T.Rengga felamona, Fitra, Dede, julian, munawar, fahmeul, zulfahmi, hadi, mamby, apit, deni, hery bg den, n ongket. aku yang aku sayang kalian bro..hiks, serta teman-teman angkatan ’02 lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu pelaksanaan penelitian ini. Semoga persahabatan kita abadi selamanya. 10. Terakhir, makasih buat sabrina yang gada bosen2nya ngingatin aku untuk ngerjain TA ini walaupun kadang gak pernah aku dengerin,hehe. Thanks berat ya dah ada untuk itu n ngibur aku wkt aku bener2 butuh dihibur wlaupun kadang ujung2nya berantem yg gak jelas kenapa ;) Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih belum sempurna karena keterbatasan pengetahuan dn pengalaman, serta referensi yang Penulis miliki. Oleh karena itu sangat diharapkan saran-saran serta kritikan untuk perbaikan di masa yang akan datang. Medan,

Februari 2009

M.Asy’ari P. 02 0404 024 Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

DAFTAR ISI

ABSTRAK ……………………………………………………………………

i

KATA PENGANTAR…………………………………………………………

ii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………..

iv

DAFTAR TABEL……………………………………………………………..

vii

DAFTAR GRAFIK……………………………………………………………

ix

BAB I. PENDAHULUAN I.1

Latar Belakang…………………………………………………………

1

I.2

Permasalahan…………………………………………………………..

3

I.3

Tujuan Penelitian………………………………………………………

3

I.4

Batasan Masalah……………………………………………………….

4

I.5

Metodologi Penelitian…………………...……………………………..

4

I.6

Sistematika Penulisan………………………………………………….

5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA II.1

Bahan Dasar Beton…………………………………………………….

7

II.1.1 Semen………………………………………………………….

7

II.1.1.1

Umum……………………………………………….

7

II.1.1.2

Semen Portland……………………………………..

8

II.1.1.3

Jenis-jenis semen portland…………………………..

8

II.1.1.4

Pengerasan dan pengikatan semen………………….

11

II.1.2 Agregat………………………………………………………..

12

II.1.2.1

Umum……………………………………………….

12

II.1.2.2

Jenis Agregat………………………………………..

13

II.1.2.2.1

Jenis agregat berdasarkan bentuk………

14

II.1.2.2.2

Jenis agregat berdasarkan tekstur….......

16

II.1.2.2.3

Jenis agregat berdasarkan ukuran butir..

18

II.1.2.2.4

Jenis agregat berdasarkan berat………..

22


II.1.2.3

Sifat dan karakteristik agregat halus………………..

23

II.1.2.3.1

Gradasi dan modulus kehalusan……….

23

II.1.2.3.2

Kandungan air dan rongga udara………

25

II.1.2.3.3

Berat jenis agregat……………………..

26

II.1.2.3.4

Berat isi agregat………………………..

28

II.1.2.3.5

Kandungan organik……………………

29

II.1.2.3.6

Kandungan lumpur dan kadar liat……..

30

II.1.2.3.7

Kontaminasi garam-garaman……….....

31

II.1.3 Air……………………………………………………………..

32

II.1.3.1 II.2

II.3

Umum……………………………………………….

32

Sifat-sifat Beton……………………………………………………….

33

II.2.1 Sifat-sifat beton segar………………………………………….

33

II.2.2 Kuat tekan beton ………………………………………………

35

II.2.2.1

Ukuran dan bentuk agregat…………….

35

II.2.2.2

Faktor-faktor air semen………………..

36

II.2.2.3

Rongga udara (voids)………………….

37

II.2.2.4

Perawata beton (curing)……………….

37

II.2.3 Modulus elastisitas beton……………………….......................

38

Faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Beton…………………………

40

II.3.1 Faktor air semen……………………………………………….

40

II.3.2 Kualitas agregat halus…………………………………………

40

II.3.3 Kualitas agregat kasar………………………………………….

41

II.3.4 Nilai Ekonomis…………………………………………………

42

BAB III. METODE PENELITIAN III.1

Bahan Penyusun Beton……………………………………………….

44

III.1.1 Agregat halus…………………………………………………

44

III.1.2 Agregat kasar…………………………………………………

46

III.1.3 Semen………………………………………………………...

48

III.1.3.1 Definisi……………………………………………

48

III.1.3.2 Komposisi kimia…………………………………..

48


III.2

III.1.3.3 Sifat-sifat semen…………………………………..

48

III.1.4 Air……………………………………………………………

49

Pelaksanaan Penelitian………………………………………….....

50

III.2.1 Pemeriksaan bahan penyusun beton………………………

50

III.2.1.1 Agregat halus…………………………………...

50

III.2.1.2 Agregat kasar…………………………………...

55

III.2.1.3 Semen…………………………………………..

57

III.2.2 Penyediaan bahan penyusun beton………………………..

58

III.2.3 Pembuatan benda uji………………………………………

59

III.2.4 Pengujian sample…………………………………………

60

III.2.4.1 Pengujian kuat tekan beton (fc’)……………….

60

III.2.4.2 Pengujian elastisitas beton…………………….

60

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1

Pemilihan Quarry Agregat Halus………………………………….

61

IV.2

Nilai Slump………………………………………………………..

61

IV.3

Kuat Tekan Silinder Beton………………………………………..

63

IV.3.1 Pola retak pada pengujian kuat tekan……………………..

66

Elastisitas Beton…………………………………………………..

68

IV.4

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN V.1

Kesimpulan……………………………………………………….

116

V.2

Saran……………………………………………………………...

117

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………….

118

LAMPIRAN A. Peta Lokasi B. Pemeriksaan Agregat Halus C. Pemeriksaan Agregat Kasar Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

D. Mix Design Campuran Beton DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Distribusi pengujian benda uji silinder……………………..

5

Tabel 3.1

Susunan besar butiran agregat halus (ASTM, 1991)……….

45

Tabel 3.2

Susunan besar butiran agregat kasar………………………..

46

Tabel 3.3

Komposisi kimia Portland semen…………………………..

48

Tabel 3.4

Hasil pemeriksaan analisa ayakan pasir................................

51

Tabel 3.5

Hasil pemeriksaan kandungan Lumpur…………………….

52

Tabel 3.6

Hasil pemeriksaan kandungan organik……………………..

52

Tabel 3.7

Hasil pemeriksaan Clay Lump pasir………………………..

53

Tabel 3.8

Hasil pemeriksaan berat isi pasir…………………………...

53

Tabel 3.9

Hasil pemeriksaan berat jenis dan absorpsi pasir…………..

54

Tabel 4.1

Sifat agregat halus quarry asal Meulaboh………………….

61

Tabel 4.2

Nilai slump berbagai jenis beton............................................

62

Tabel 4.3

Nilai slump berbagai kombinasi quarry.……………………

62

Tabel 4.4

Hasil pengujian kuat tekan silinder untuk masing-masing quarry……………………………………...

63

Tabel 4.5

Hasil pengujian kuat tekan silinder untuk kombinasi quarry

64

Tabel 4.6

Pengujian elastisitas beton quarry Muko…………………...

69

Tabel 4.7

Pengujian elastisitas beton quarry Meurebo…......................

72

Tabel 4.8

Pengujian elastisitas beton quarry Kuala Baro……………...

75

Tabel 4.9

Pengujian elastisitas beton quarry Kuala Baro : Meurebo 75% : 25%..............................................................................

Tabel 4.10


Tabel 4.11

83

Pengujian elastisitas beton quarry Muko : Meurebo 75% : 25%..............................................................................

Tabel 4.13

81


Tabel 4.12

79

85

Pengujian elastisitas beton quarry Muko : Meurebo


50% : 50%..............................................................................

Tabel 4.14

Pengujian elastisitas beton quarry Muko : Meurebo 25% : 75%...............................................................................

Tabel 4.15

93

Pengujian elastisitas beton quarry Kuala Baro : Muko 25% : 75%...............................................................................

Tabel 4.18

91


Tabel 4.17

89


Tabel 4.16

87

96

Tabel nilai modulus elastisitas rata maksimum berbagai campuran beton......................................................................

113


DAFTAR GRAFIK

Grafik 2.1

Pengaruh ukuran agregat kuat tekan beton ………………....

Grafik 2.2

Hubungan antara faktor air semen dengan kekuatan tekan

36

beton…………………………………………………………

37

Grafik 2.3

Pengaruh suhu perawatan beton terhadap kokoh tekan beton

38

Grafik 2.4

Hubungan kekuatan tekan beton dan regangan yang terjadi pada beton pada berbagai jenis beton ……………………....

39

Grafik 2.5

Hubungan kekuatan tekan beton dan elastisitas beton............

39

Grafik 4.a

Grafik perbandingan nilai Tegangan rata-rata Masing-Masing Quarry .........................................................

Grafik 4.b

Grafik perbandingan nilai Tegangan rata-rata Berbagai Variasi Quarry Kuala Baro : Meurebo...................

Grafik 4.c

Grafik 4.7 Grafik 4.8

Grafik 4.9

dengan quarry Muko ……………………………………….

72

Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton dengan quarry Meurebo......................................................... Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton

75

dengan quarry Kuala Baro………………………………….

78

Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton 80

Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton dengan quarry Kuala Baro : Meurebo (50% : 50%)………...

Grafik 4.11

65

Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton

dengan quarry Kuala Baro : Meurebo (75% : 25%)............... Grafik 4.10

65

Grafik perbandingan nilai Tegangan rata-rata Berbagai Variasi Quarry Kuala Baro : Muko........................

Grafik 4.6

65

Grafik perbandingan nilai Tegangan rata-rata Berbagai Variasi Quarry Muko : Meurebo............................

Grafik 4.d

64

82

Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton dengan quarry Kuala Baro : Meurebo (25% : 75%)………..

84


Grafik 4.12

Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton dengan quarry Muko : Meurebo (75% : 25%)........................

Grafik 4.13


Grafik 4.14

114

Grafik perbandingan nilai Modulus Elastisitas rata-rata Berbagai Variasi Quarry Muko : Meurebo.............................

Grafik 4.21

113

Grafik perbandingan nilai Modulus Elastisitas rata-rata Berbagai Variasi Quarry Kuala Baro : Meurebo....................

Grafik 4.20

96

Grafik perbandingan nilai Modulus Elastisitas rata-rata Masing-masing quarry............................................................

Grafik 4.19

94

Nilai tegangan dan regangan vertikal untuk beton dengan quarry Kuala Baro : Muko (25% : 75%)....................

Grafik 4.18

92


Grafik 4.17

90


Grafik 4.16

88


Grafik 4.15

86

114

Grafik perbandingan nilai Modulus Elastisitas rata-rata Berbagai Variasi Quarry Kuala Baro : Muko.........................

115


BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Salah satu kendala utama dalam pelistrikan pedesaan adalah letaknya yang jauh dari pusat pembangkitan dengan kondisi akses yang buruk, membuat biaya investasi menjadi sangat tinggi. Dilain pihak, kebutuhan aktual daya listrik di wilayah seperti itu umumnya juga rendah dengan daya beli masyarakat yang juga rendah, sehingga investasi menjadi semakin tidak menarik dan prioritas untuk menjangkau wilayah-wilayah seperti itu sering dikebelakangkan. Kegiatan pembangunan pembangkit listrik tenaga Mikro Hidro (PLTMH) berusaha memberikan kontribusi dalam usaha pelistrikan pedesaan.

Dengan

menggunakan sumber energi terbarukan yang tersedia, dengan skala yang sesuai dengan kebutuhan setempat, PLTMH menawarkan pemecahan bagi daerah-daerah pedesaan terpencil yang jauh dari jangkauan PLN untuk mendapatkan sumber energi yang handal dan terjangkau. Dengan tersedianya sumber energi ini, diharapkan dapat meningkatkan kualitas hidup masyarakat dan memacu kegiatan pembangunan setempat. Potensi PLTMH di Indonesia saat ini masih cukup banyak yang belum dimanfaatkan, atau bahkan belum tereksplorasi/terdokumentasi dengan baik. Upaya pemanfaatan potensi Mikro Hidro ini membutuhkan peran serta dan keterkaitan dari berbagai pihak, mengingat aspek-aspek yang terkandung didalamnya. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Pada tingkat kebijakan pemerintah daerah dalam era otonomi daerah ini, harus dapat melihat kegiatan pembangunan PLTMH sebagai bentuk pembangunan masyarakat dalam bentuk peningkatan SDM lokal, penyediaan sarana dan prasarana kehidupan masyarakat dan sekaligus memacu dan meningkatkan kapasitas lokal serta kesempatan dalam menyelenggarakan pembangunan daerahnya. Cara pandang ini menekankan pada proses yang terjadi selama kegiatan pembangunan PLTMH dan integrasi follow up kegiatan setelah PLTMH terbangun dan beroperasi untuk menghasilkan sinergi. Partisipasi sektor swasta maupun dari lembagalembaga swadaya masyarakat menjadi semakin penting mengingat keterbatasan sumberdaya yang dimiliki pemerintah. Kesemua hal tersebut mensyaratkan pengetahuan dan penguasaan keterampilan dalam pengimplementasian suatu kegiatan pembangunan PLTMH secara utuh menyeluruh.

1.2 Pernyataan dan Batasan Dalam studi ini penulis ingin mengkaji lebih dalam mengenai perencanan pembangunan PLTMH dengan harapan penulis mampu merencanakan pembangunan PLTMH dengan baik dan benar. Dan penulis membatasi permasalahannya dalam hal penentuan debit banjir, desain bendung, saluran pembawa, pipa pesat (penstock), headloss sampai dengan energi yang dihasilkan.

1.3 Tujuan dan Manfaat Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Salah satu tujuan studi ini adalah menyebarkan pengetahuan dan kemampuan untuk menyelenggarakan pembangunan PLTMH ke berbagai wilayah di Indonesia dengan melibatkan komponen pemerintah daerah, perguruan tinggi dan lembaga swadaya masyarakat. Diharapkan, salah satu manfaat dari studi ini adalah memberikan kontribusi signifikan meningkatkan pembangunan masyarakat pedesaan melalui pembangunan PLTMH di berbagai daerah di Indonesia.

1.4 Metodologi Studi ini berisi tentang penelaahan teori-teori dan konsep-konsep yang mempunyai relevansi dengan pembangkit listrik tenaga Mikro Hidro. Ini dilakukan dengan mempelajari buku-buku, diktat-diktat dan catatan-catatan lainnya serta sumbersumber yang dapat membantu studi ini. Selanjutnya bagian-bagian penting yang berkenaan dengan pekerjaan teknik sipil akan dibahas dan diungkap secara deskriftif dan kuantitatif. Contoh-contoh hitungan dan perencanaan PLTMH akan dibahas secara khusus untuk dapat dideskripsikan guna menggambarkan tahapan dan masalah pembangunan.

1.5 Tinjauan Pustaka Singkat


Masalah yang dihadapi dalam penyediaan energi adalah masih banyaknya penggunaan bahan bakar minyak (BBM), sementara kemampuan produksi dan suplai minyak semakin menurun. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan dan pemilihan sumber energi baru adalah sebagai berikut: 

Ketersediaan sumber energi dan usaha pelestarian.



Kemampuan manusia untuk menguasai dan mengelola energi.



Ketersediaan dana untuk menguasai sumber energi.



Masalah lingkungan. Di sebagian negara berkembang, juga Indonesia, aktivitas pembangunan

terkonsentrasi di kota atau wilayah dengan berbagai fasilitas yang mendukungnya. Sementara di daerah pedesaan, pembangunan berjalan lamban karena kurangnya infrastruktur, sarana dan prasarana. Desa-desa di Indonesia rata-rata membutuhkan listrik relatif kecil (10 – 150 KW) serta lokasinya tersebar. Untuk pelistrikan pedesaan di Indonesia, Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) telah dikembangkan mengingat potensi tenaga air di Indonesia yang melimpah dan besar. Dari segi teknologi PLTMH memiliki keuntungan dan kemudahan dibandingkan pembangkit listrik lainnya. Hal tersebut karena: 

Konstruksinya relatif sederhana.



Teknologi mikro-hidro telah matang dan terjamin sebagai teknologi yang dapat dikontrol dan dikelola secara mandiri oleh masyarakat pedesaan.




Mudah dalam perawatan dan penyediaan suku cadang, karena hampir semua komponen yang dibutuhkan telah dapat diproduksi di dalam negeri.



Dapat dioperasikan dan dirawat oleh masyarakat di desa.



Biaya operasi dan perawatan rendah.

1.6 Sistematika Penulisan Dalam penyusunan studi ini digunakan sistematika penulisan sebagai berikut: 

Bab I, Pendahuluan, mencakup tentang pembahasan proposal lebih lanjut.



Bab II, Tinjauan Pustaka, mencakup data kepustakaan yang diperoleh dengan cara menghimpun berbagai literature yang berhubungan dengan data yang diperlukan.



Bab III, Perhitungan dan Pembahasan



Bab IV, Analisa Finansial



Bab V, Kesimpulan dan Saran


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian PLTMH Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-hidro (PLTMH), biasa disebut mikro-hidro, adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai penggeraknya, misalnya saluran irigasi, sungai atau air terjun alam, dengan cara memanfaatkan tinggi terjunnya (head, dalam meter) dan jumlah debit airnya (m3/detik). Gambar 2.1. menunjukkan contoh keseluruhan sistem PLTMH.


Gambar 2.1: Bagan sebuah PLTMH

Pembangkit tenaga air merupakan suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya yang keluar dari generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang keluar secara teoritis. Bentuk pembangkit tenaga mikro hidro adalah bervariasi, tetapi prinsip kerjanya adalah sama, yaitu ; “ Perubahan tenaga potensial air menjadi tenaga elektrik (listrik) “. Perubahan memang tidak langsung, tetapi berturut-turut melalui perubahan sebagai berikut : - Tenaga potensial ………Tenaga kinetik - Tenaga kinetik ..……… Tenaga mekanik - Tenaga mekanik ……… Tenaga listrik Tenaga potensial adalah tenaga air karena berada pada ketinggian. Tenaga kinetik adalah tenaga air karena mempunyai kecepatan. Tenaga mekanik adalah tenaga kecepatan air yang terus memutar kincir / turbin. Tenaga elektrik adalah hasil dari generator yang berputar akibat berputarnya kincir / turbin. Prinsip kerja PLTMH yang paling utama adalah memanfaatkan semaksimal mungkin energi air yang dapat ditangkap oleh peralatan utamanya yang disebut turbin/kincir air. Efisiensi kincir air yang dipilih untuk menangkap energi air tersebut menentukan besarnya energi mekanik atau energi poros guna memutar generator listrik. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Umumnya PLTMH yang dibangun jenis run off river dimana head diperoleh tidak dengan membangun bendungan besar, melainkan dengan mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai dan menjatuhkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana beda tinggi yang diperlukan sudah diperoleh. Dengan menggunakan pipa, air dialirkan ke rumah pembangkit (power house) yang biasanya dibangun di pinggir sungai. Kemudian air akan menyemprot keluar memutar roda turbin (runner), kemudian air tersebut dikembalikan ke sungai asalnya. Energi mekanik putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Pembangkit listrik tenaga air dibawah ukuran 300 KW digolongkan sebagai PLTMH. Dalam perencanaan pembangunan sebuah PLTMH, diperlukan pengetahuan tentang: 

Hidrologi



Kelistrikan



Bangunan sipil



Permesinan



Ekonomi untuk studi kelayakan. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro ( PLTMH ) mempunyai beberapa

keuntungan yang tidak dapat dpisahkan, seperti berikut ini : 1. Tenaga utama menggunakan air, yang merupakan sumber energi yang abadi tidak seperti bahan bakar untuk PLTU atau PLTN yang menggunakan bahan baker fosil atau nuklir. 2. Biaya pengoperasian dan pemeliharan PLTMH sangat rendah jika dibandingkan dengan PLTU atau PLTN. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

3. Melayani kebutuhan aktual daya listrik di wilayah pedesaan terpencil yang umumnya rendah dengan daya beli masyarakat yang juga rendah, 4. PLTMH cukup sederhana untuk dimengerti dan cukup mudah untuk dioperasikan. 5. Perkembangan mutakhir yang telah dicapai pada pengembangan turbin air, telah dimungkinkan untuk memanfaatkan jenis turbin yang sesuai dengan keadaan setempat. 6. Pengembangan PLTMH dengan memanfaatkan arus sungai dapat menimbulkan manfaat lain seperti pariwisata, perikanan, irigasi dan pengendalian banjir. Adapun kelemahan PLTMH diantaranya yang paling menonjol : 1. Sangat tergantung pada aliran sungai secara alamiah. Sedangkan aliran sungai tersebut sangat bervariasi sehingga pada umumnya tenaga andalan atau tenaga mantap akan sangat kecil jika dibandingkan dengan kapasitas totalnya. 2. Tidak mampu menghasilkan tenaga yang besar.

2.2 Komponen-komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-hidro Komponen-komponen sebuah PLTMH meliputi: 1) Diversion Weir dan Intake (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake) Bendungan untuk instalasi PLTMH berfungsi untuk menampung aliran air sungai dan/atau hanya sekedar untuk mengalihkan air supaya masuk ke dalam intake. Sebuah bendungan biasanya dilengkapi dengan pintu air untuk membuang kotoran dan endapan (lihat Gambar 2.2). Perlengkapan lainnya adalah: penjebak/saringan sampah. PLTMH, umumnya adalah pembangkit tipe run of river, sehingga bangunan intake dibangun Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

berdekatan dengan bendungan dengan memilih dasar sungai yang stabil dan aman terhadap banjir.

Gambar 2.2: bendung dan pintu air

(1.i) Tipe-tipe dasar dam intake Terdapat beberapa jenis tipe dasar dam intake seperti yang disebutkan dibawah ini yaitu: (1) Dam beton graviti (2) Dam beton mengapung (3) Dam tanah (4) Dam urugan batu (5) Dam pasangan batu basah (6) Dam batu bronjong (7) Dam batu bronjong diperkuat beton (8) Dam ranting kayu Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

(9) Dam kayu (10) Dam bingkai kayu dengan kerikil Dari jenis-jenis diatas, dam urugan batu fleksibel dan dam batu bronjong, secara umum terkenal digunakan di negara-negara Asia Tenggara karena beberapa keuntungan seperti (i) tidak terlalu dipengaruhi oleh kondisi dari tanah dasarnya dan (ii) relatif mudah diperbaiki jika mengalami kerusakan. Bagaimanapun, mereka dapat ditembus oleh banjir karena itu struktur dan penggunaannya harus didahului dengan pengujian yang hati-hati dari konstruksi yang penting seperti struktur sipil dan kondisi dari arus bawah. Tabel 2.1 dapat dijadikan referensi untuk menentukan tipe dasar dam intake untuk PLTA skala kecil. Table 2.1: Jenis dam intake yang sering dipakai untuk pembangkit listrik tenaga air skala kecil dan kondisi aplikasinya Tipe

Garis Besar Gambar

Kondisi aplikasinya

Beton

Beton digunakan untuk mengkonstruksi bangunan secara keseluruhan.

Fondasi : lapisan batu Kondisi sungai : tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen : penampilan yang Kondisi intake baik, intake efisien

Dam beton mengapung

Bagian infiltrasi yang diperpanjang dari fondasinya dengan diputus, dll. Untuk menyempurnakan penampilannya.

Fondasinya : kerikil Kondisi sungai : tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen Kondisi intake : penampilan yang baik, intake efisien

Dam graviti


Dam tanah

Tanah (earth) digunakan untuk bahan utama dan penggunaan dari batu gosong dan dinding utama tergantung dari kondisi jika diperlukan

Fondasi

Dam batu

Kerikil digunakan sebagai bahan utama dari bangunannya. Penggunaan dari dinding tergantung dari kondisi jika utama diperlukan

Fondasi

urugan

: bervariasi dari tanah (earth) sampai lapisan batu Kondisi sungai : aliran yang tidak deras dan mudah diatasi bila terjadi banjir Kondisi intake : efisiensi intake yang baik dikarenakan penampilan yang baik jika dikerjakan dengan hati –hati

Kondisi sungai

Kondisi intake

Dam pasangan batu basah

Pengisian semen,dll.

ruang

dengan

kerikil

dan

Fondasi

Dam batu bronjong

Batu belah dibungkus dengan jarring logam untuk menyempurnakan kesatuannya.

Fondasi

: berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan batu : sungai dimana dam tanah dapat hanyut jika menggunakan keluaran air yang normal

: keterbatasan penggunaan sungai karena efisiensi intake yang rendah

: berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan batu Kondisi sungai : tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen Kondisi intake : penampilan yang baik dan intake yang efisien : berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan batu Kondisi tanah : sungai dimana dam urugan batu bisa hanyut dengan menggunakan keluaran air yang normal Kondisi intake : keterbatasan penggunaan sungai karena efisiensi intake yang rendah


Dam batu bronjong diperkuat beton

Penguatan permukaan batu bronjong dengan beton.

: berbagai jenis tanah sampai lapisan batu Kondisi sungai : sungai dimana jaring logam dapat mengalami kerusakan jika aliran sungai terlalu deras Kondisi intake : dapat diterapkan jika efisiensi intake yang tinggi diperlukan

Dam kayu

Dam sederhana dengan ranting pohon lokal.

Fondasi

ranting

menggunakan

Dam kayu

Dam dengan menggunakan kayu.

Dam bingkai kayu dengan kerikil

Didalam frame kayu diisi dengan kerikil untuk meningkatkan stabilitasnya.

Fondasi

: berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan kerikil. Kondisi sungai : pengikisan terjadi jika terdapat banjir. Kondisi intake : pada bagian dengan volume intake yang rendah atau intake dari aliran (stream) sampai suplemen untuk sungai di musim kemarau

Fondasi

: berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan batu. Kondisi sungai : aliran yang tidak deras dengan pergerakan sedimen yang rendah. Kondisi intake : suatu tingkat dari efisiensi intake dalam keadaan yang aman jika permukaannya dilapisi, dll. Fondasi : berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan batu. Kondisi sungai : dam urugan kerikil dapat hanyut jika menggunakan debit air yang normal : keterbatasan Kondisi intake penggunaan bagian air sungai karena efisiensi intake yang rendah


Debit banjir rencana (Design Flood) Di Indonesia, metode unit hidrograf adalah metode yang paling sering digunakan dalam memperkirakan debit banjir berdasarkan curah hujan (sekitar 70 %). Sedangkan metode rasional tidak pernah dipakai lagi sejak permulaan tahun 1970-an (Ibnu Kasiro, dkk, 1989). Hidrograf terdiri dari tiga bagian yang penting yaitu : a. Bagian lengkung naik (rising limb) b. Bagian lengkung puncak (crest segment) c. Bagian lengkung turun (decreasing limb). Unit hidrograf adalah hidrograf dari aliran permukaan tanah yang terjadi oleh curah hujan efektif yang tingginya 10 mm pada suatu waktu tertentu ke daerah aliran sungai secara merata. Unit hidrograf diperkenalkan oleh DR. K. Sherman pada tahun 1932. Pada tahap permulaan disebut unitgraph dan telah dimodifikasi oleh beberapa ahli hidrologi. Salah satu diantaranya adalah Universitas Gadjah Mada yang disebut dengan hidrograf satuan sintetik GAMA I (Dr. Ir. Sri Harto : Hidrograf satuan GAMA I), dan seorang ahli hidrologi Jepang DR. Nakayasu yang disebut dengan hidrograf satuan sintetik Nakayasu. Hidrograf satauan sintetik GAMA I digunakan apabila data hidrologi sangat sedikit dan luas daerah aliran sungainya kurang dari 3.250 km2 dan hanya berlaku di pulau Jawa. Untuk hidrograf satuan sintetis, hidrograf satuan sintetis Nakayasu merupakan hidrograf satuan yang mengalami penyimpangan paling kecil terhadap hidrograf satuan terukur (Sumianti, 2003) yaitu 16,67 % untuk waktu capai puncak, 12,34 % untuk debit puncak dan 26,32 % untuk waktu dasar (Sumianti, 2003).


Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu (HSS Nakayasu) Analisa ini digunakan untuk menghitung banjir rencana dengan periode ulang tertentu. Untuk menganalisa debit banjir ini digunakan hidrograf satuan sintetik Nakayasu dengan persamaan : Qp =

CxAxR0 3,6(0,3.TP + T0,3 )

Dimana, QP

= Debit puncak banjir (m3/detik)

C

= Angka koreksi

A

= Luas DAS (km2)

R0

= Hujan satuan (mm)

TP

= Waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)

T0,3

= Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak (jam).


Gambar 2.3 :

Bagian lengkung naik (rising limb) hidrograf satuan dihitung dengan persamaan :

 t Qa = Q P   TP

  

2, 4

Dimana, Qa

= Limpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/detik)

t

= waktu (jam)

Bagian lengkung turun (decreasing limb) Untuk Qd > 0,3 QP t −Tp

Qd = Qpx0,3 T 0,3 Untuk 0,3Qp > Qd>0,32 Qp

Qd = Qpx0,3

t −Tp + 0 , 5.T 0 , 3 1, 5.T 0 , 3


Untuk 0,32 Qp > Qd

Qd = Qpx0,3

t −Tp + 0 , 5.T 0 , 3 2.T 0 , 3

T0,3

= α.tg

Tp

= tg + 0,8.tr

tr

= 0,5 tg sampaik tg (jam)

dimana untuk L < 15 km, maka

tg = 0,21.L0,7

L > 15 km, maka

tg = 0,4 + 0,058.L

Dengan L

= panjang alur sungai (km)

Tg

= waktu konsentrasi (jam)



Untuk daerah pengaliran biasa α = 2



Untuk bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian turun cepat α = 1,5



Untuk bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian turun yang lambat v = 3.

Selanjutnya perhitungan debit banjir dilakukan dengan tabel, dengan memasukkan nilai hujan satuan jam-jaman dan memasukkan angka koreksi.

Cara Memutuskan ketinggian dam Seperti volume dam adalah proposional ke persegi dari tingginya, adalah penting untuk memutuskan ketinggian dam dalam hal meminimalkan kondisi-kondisi berikut kedalam pertimbangan. A. Kondisi yang membatasi ketinggian saluran


Untuk menentukan ketinggian dam, diperlukan pertimbangan mengenai kondisi topografi dan geologi dari rute saluran yang akan digunakan sebagai tambahan bahan pertimbangan pada lokasi konstruksi dam. Pemeriksaan yang teliti terutama dibutuhkan pada sebuah lokasi dimana perhitungan biaya konstruksi saluran air memiliki proporsi yang besar dari total biaya konstruksi. Ketinggian dam pada lokasi dimana saluran air dikonstruksi di bawah jalan yang sudah ada, seringkali ditentukan dengan referensi pada ketinggian jalan yang bersangkutan. B. Kemungkinan kenaikan dasar sungai dibagian hilir Ketinggian dam untuk pembangkit listrik skala kecil pada umumnya rendah, ada perhatian bahwa fungsi normalnya dapat terganggu oleh naiknya dasar sungai di bagian hilir. Oleh karena itu, kenaikan dasar sungai di masa depan harus diperkirakan untuk memutuskan ketinggian dari dam jika lokasi yang direncanakan terdapat pada kasus kasus berikut ini. 1) Kemiringan sungai yang tidak terlalu curam dengan tingkat perubahan/pergerakan sedimen yang cukup tinggi 2) Keberadaan check dam yang tidak terisi penuh, dll. di bagian hilir dari dam intake yang direncanakan. 3) Keberadaan dari lokasi yang rusak di bagian hilir yang cenderung akan berlanjut mengalami kerusakan di kemudian hari. 4) Keberadaan bagian sempit di daerah hilir yang akan menghalangi jalannya aliran sedimen dan/atau sampah kayu. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

C. Kondisi untuk memindahkan sedimen dari depan dam dan bak pengendap dengan metode intake (intake tyrolean dan intake sisi) Dibawah keadaan normal, ketinggian dari dam harus direncanakan untuk melebihkan nilai perhitungan dengan metode berikut untuk memastikan kemudahan dalam memindahkan sedimen dari depan dam dan bak pengendap. 1) Intake sisi Pada kasus intake sisi, kasus berikut (a) atau (b), yang mana saja lebih tinggi, diadopsi. a. Tinggi dam (D1) ditentukan dalam hubungan dengan elevasi dasar dari pintu pemeriksaan dari dam intake D1 = d1 + h

(2.1)

b. Tinggi dam (D2) ditentukan dengan kemiringan dasar dari bak pengendap D2 = d2 + h + L (ic – ir)

(2.2)

Dimana, d1 : Tinggi dari dasar pintu pemeriksaan ke dasar dari pintu pemasukan air (biasanya 0.5 – 1.0 m) L : Panjang bak pengendap d2 : Perbedaan antara dasar dari pintu pemeriksaan dari bak pengendap dasar sungai pada lokasi yang sama (biasanya sekitar 0.5 m) hi : Kedalam air dari pintu pemasukan air (biasanya ditentukan untuk membuat kecepatan aliran masuk mendekati 0.5 – 1.0 m/det) ic : Kemiringan dari dasar bak pengendap (biasanya sekitar 1/20 – 1/30)


ir

: Kemiringan sungai sekarang.

Inlet

L

hi ic

d1

ir d2

Gamb ar 2.2.2: Poton gan dari Intak e Sisi dan Dam

Gambar 2.4 : Potongan dari intake sisi dan dam 2) Intake tyrolean Intake tyrolean dimana air diambil dari asumsi dasar bahwa didepan dam diisi dengan sedimen dan oleh karena itu, ketinggian dam ditentukan dengan kasus (persamaan 2.2) untuk intake sisi. \

Inlet

D2

L

hi ic ir

d2

Gambar 2.5: Potongan dari Intake Tyrolean dan Dam

D. Pengaruh pada pembangkitan daya listrik


D2

Pada sebuah lokasi dimana penggunaan ketinggian kecil atau dimana dirancang untuk mengamankan ketinggian dengan sebuah dam, ketinggian dam secara signifikan mempengaruhi tingkat pembangkitan energi listrik. Berdasarkan hal tersebut, adalah perlu untuk menentukan ketinggian dam pada lokasi seperti itu dengan membandingkan perubahan yang diharapkan dari kedua biaya konstruksi dan pembangkitan energi listrik karena perbedaan dari ketinggian dam. E. Pengaruh dari air di bagian belakang Ketika jalan, tanah pemukiman, pertanian dan jembatan, dll. ada di area yang elevasinya lebih rendah di bagian hulu dari sebuah lokasi dam intake yang direncanakan, adalah perlu untuk menentukan ketinggian dam untuk mencegah banjir karena air di bagian belakang. Terutama sekali pada sebuah lokasi dengan ketinggian dam tinggi, tingkat pengaruh pada penampakan diatas harus diperiksa dengan menghitung air di bagian belakang atau metode lainnya. Lebar bendung Yang dimaksud dengan lebar bendung adalah jarak antara tembok pangkal (Abutment) di satu sisi dengan abutment di sisi yang lain, termasuk pilar-pilar dan pintu pembilas Untuk tidak terlalu banyak mengganggu aliran sungai setelah ada bendung, maka lebar bendung yang paling ideal adalah sama dengan lebar normal sungai (B = Bn). Bila ternyata dengan B = Bn mengakibatkan muka air di atas mercu tinggi sekali maka lebar bendung masih dapat dibesarkan sampai 1,2 lebar normal sungai. Jadi ≤B 1,20 Bn (Ref. Konstruksi bendung Tetap Departemen Pekerjaan Umum & Tenaga Listrik, Ir. Sunarno).


Lebar bendung diambil 1,2 kali lebar normal sungai pada debit penuh (Q50 ) sebelum adanya bendung yaitu sebagai berikut

Bn

W

MA Banjir

h 1 M = 1,5

b

Gambar 2.6 : Penampang rata-rata sungai aek silang

Jadi lebar bendung B = 1,20 Bn = 1,20 (b+m.h total) Lebar bendung = Lebar rata-rata sungai x 1,2 Lebar efektif bendung Lebar efektif yang bermanfaat untuk melewatkan debit disebut lebar efektif bendung yaitu lebar bendung dikurangi pengaruh pintu pembilas dan pilar-pilar termasuk pangkal bendung (Abutment). Harga koefisien kontraksi akibat bentuk pilar (kp) dan akibat bentuk tembok sayap (ka) dapat dilihat pada tabel 2.2. dan tabel 2.3. berikut No

Keterangan

1

Untuk pilar berujung segi empat dengan sudut-sudut

Bentuk Pilar

dibulatkan pada pinggirnya

sebesar yang hampir sama dengan 0,1 dari Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Kp

0,02

lebar pilar

2

Untuk pilar berujung bulat 0,01

3

Untuk pilar berujung runcing 0,00

Tabel 2.2 : Harga-harga koefisien kontraksi Kp

No

Keterangan

1

Untuk pangkal bendung dengan sayap di

Bentuk tembok sayap

hulu tegak lurus terhadap aliran

2

Ka

0,20

Untuk pangkal bendung bulat dengan tembok hulu pada 90° ke arah aliran

0,10

dengan 0,5 H1 > r > 0,15 H1

3

Untuk pangkal bendung bulat dimana r > 0,5 H1 dan tembok hulu tidak lebih dari

45°

45° ke arah aliran


0,00

Tabel 2.3 : Harga-harga koefisien kontraksi Ka

Dihubungkan dengan lebar mercu yang sebenarnya (B0), maka lebar effektif bendung (Be) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut : Be = B1 – 2 (nKp + Ka) H1 B1 = B0 – 2.bpilar dimana : n

= Jumlah Pilar

Kp

= Koefisien Kontraksi Pilar

Ka

= koefisien Kontraksi pangkal bendung (abutment)

H1

= Tinggi energi di atas mercu (m)

Dari rumus debit bendung, muka air rencana dapat ditentukan Q=

3 2 Cd 2 g .Be.H 1 2 3 3

Jari-jari mercu bendung r = H/2 Menghitung tinggi air di atas mercu bendung h1 2

V H1 = h1 + 1 2.g

H1 = Tinggi energi di atas bendung (m) h1 = Tinggi air di atas bendung (m) V1 = Kecepatan air di atas bendung (m/detik) V1 =

Q/B P + h1

Q = Debit banjir rencana (m3/detik) Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

B = Lebar total bendung (m) P = Tinggi bendung (m) Maka, tinggi elevasi muka air maksimum dari dasar hulu bendung = P + h1


2) Saluran Pembawa (Head Race) Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan (Gambar 2.10). Ada berbagai macam saluran pembawa, antara lain terowongan, saluran terbuka dan saluran tertutup. Konstruksi saluran pembawa dapat berupa pasangan batu kali atau hanya berupa tanah yang digali. Pada saluran yang panjang perlu dilengkapi dengan saluran pelimpah pada jarak tertentu. Ini untuk menjaga jika terjadi banjir maka kelebihan air akan terbuang melalui saluran tersebut.


Gambar 2.10: Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit

Tipe dan Struktur Dasar Saluran Karena secara umum jumlah air yang terangkut kecil, saluran pembawa untuk sebuah pembangkit listrik tenaga air secara mendasar mengadopsi struktur terbuka, seperti sebuah saluran terbuka atau sebuah saluran tertutup, dll. Sejumlah contoh dan struktur dasar dapat dilihat masing-masing dalam Tabel 2.4 dan tabel 2.5.


Tabel 2.4: Tipe-Tipe Saluran Pembawa Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Kecil Tipe

Gambar

Keuntungan dan Permasalahan

Kekhasan strukturnya

• Saluran tanah sederhana • Jalur saluran (jalur pasangan batu basah atau kering, jalur beton) < Permasalahan > • Pagar Saluran ( terbuat • Kemungkinan aliran sedimen dari kayu, beton atau dari lereng diatasnya tembaga) • Tingginya tingkat jatuh daun – • Jalur saluran berbentuk daunan, dll. lembaran • Saluran berbentuk setengah tabung (seperti pipa –pipa yang berbelok -belok, dll)

Saluran terbuka

< Keuntungan > • Relatif murah • Mudah mengkonstruksinya

Pipa tertutup / saluran tertutup

< Keuntungan > • Tabung yang dipendam • Pada umumnya volume (Hume, PVC or FRPM) pekerjaan tanahnya besar. • Box culvert • Rendahnya rata - rata sedimen • Pagar saluran dengan dan daun – daunan yang jatuh tutupnya. di saluran. < Permasalahan > • Sulitnya merawat dan meninjau saluran, termasuk pembersihan dan perbaikkannya.


Tabel 2.5: Struktur Dasar Saluran Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Kecil Tipe

Garis Besar Diagram

Saluran tanah sederhana

Keuntungan dan Permasalahan < Keuntungan > • Mudah dikonstruksi • Murah • Mudah diperbaiki

n=0.025

< Permasalahan > • Mudah mengalami kerusakan pada dindingnya • Tidak dapat diterapkan pada tanah yang tinggi tingkat permeabelnya (permeable = mudah ditembus air) • Sulit untuk membersihkan timbunan sedimennya. < Keuntungan > • Konstruksinya relatif mudah • Dapat dibangun dengan menggunakan bahan - bahan lokal • Ketahanan tinggi terhadap gerusan • Relatif mudah diperbaiki

Plastered : n=0.015 Non Plastered : n=0.020

< Permasalahan > Tidak dapat diterapkan pada tanah yang tinggi tingkat permeabelnya (permeable = mudah ditembus air) < Keuntungan > • Dapat dibangun dengan menggunakan bahan - bahan lokal • Ketahanan yang tinggi terhadap gerusan • Dapat diterapkan pada tanah yang tinggi tingkat permeabelnya (permeable = mudah ditembus air)

n=0.030

Saluran lajur (batu dan batu keras)

Saluran pasangan batu basah

< Permasalahan > • Lebih mahal daripada saluran tanah sederhana atau saluran pasangan batu kering (saluran lajur batu/batu keras). • Relatif banyak memerlukan tenaga kerja Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Saluran beton

< Keuntungan > • Tingkat kebebasan yang cukup tinggi untuk desain potongan melintang. < Permasalahan > • Konstruksi sulit jika diameter dalamnya kecil • Masa konstruksinya relatif lama

n=0.015

Saluran berpagar kayu

< Keuntungan> • Lebih murah bila dibandingkan dengan saluran dari beton. • Susunannya fleksible jika terjadi deformasi tanah kecil.

n=0.015

Saluran Box Culvert

n=0.015

< Permasalahan> • Penggunaan yang terbatas jika menggunakan fondasi tanah (earth) • Kurang cocok untuk cross section yang cukup besar. • Sulit untuk memastikan kerapatan air (water-tightness)yang sempurna. • Mudah rusak < Keuntungan > • Konstruksi yang mudah bila dibandingkan dengan pipa hume pada lereng curam dengan kemiringan potongan melintang • Periode konstruksi yang relatif singkat dapat diterapkan pada potongan melintang yang kecil, jika produk siap pakainya digunakan • Kaya dengan berbagai jenis variasi produk siap pakai.. < Permasalahan> • Beban yang berat • Biaya transportasi yang cukup tinggi, jika menggunakan produk siap pakai. • Periode konstruksi yang cukup lama, jika dibuat langsung di daerah yang bersangkutan.


Saluran pipa hume

n=0.015

< Keuntungan > • Mudah dikonstruksi di daerah tidak terlalu curam • Periode konstruksinya relatif singkat • Ketahanan yang tinggi • Dapat diterapkan pada potongan melintang yang kecil • Memungkinkan untuk konstruksi yang tinggi dengan bentangan yang pendek < Permasalahan > • Biaya transportasi yang cukup tinggi dan beban yang berat.

Menentukan Potongan Melintang dan Kemiringan (slope) Longitudinal Ukuran potongan melintang dan kemiringan harus ditentukan supaya debit yang dibutuhkan turbin dapat diarahkan secara ekonomis ke bak penenang. Pada umumnya ukuran potongan melintang berhubungan erat dengan kemiringan. Kemiringan saluran pembawa harus dibuat sehalus mungkin untuk mengurangi kehilangan ketinggian (perbedaan antara level air pada intake dan bak penenang) tetapi hal ini akan menyebabkan kecepatan yang lebih rendah dan potongan melintang yang lebih besar. Selain itu kemiringan yang curam, akan menyebabkan kecepatan aliran yang tinggi dan bagian yang lebih kecil tetapi juga kehilangan ketinggian yang besar. Sebelum mulai menghitung dimensi potongan melintang saluran pembawa, pertama-tama kita harus mengetahui panjang saluran yang akan dibuat serta material yang digunakan pada saluran apakah saluran akan dilining atau tidak dan apakah menggunakan saluran talang. Bagian penampang melintang dari saluran pembawa ditentukan berdasarkan metode dibawah ini. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Qd= A × R 2/3 × SL 1/2 /n Qd : disain debit untuk saluran pembawa

(m3/s)

A : luas dari potongan melintang

(m2)

R : R=A/P

(m)

P : panjang sisi-sisi basah (m) mengacu pada Gambar 2.2.9. SL : Slope mendatar saluran pembawa (contoh SL= 1/100=0.01) n : koefisien kekasaran (lihat Tabel 2.3) Selain dengan menggunakan rumus Manning di atas, dimensi saluran dapat juga dihitung dengan cara berikut : a. tentukan harga kecepatan aliran pada saluran pembawa, dimana kecepatan tidak boleh melebihi kecepatan maksimum dan kurang dari kecepatan minimum yang diberikan oleh tabel 2.6. Material

Kecepatan Maksimum (m/detik)

Lempung berpasir

0,5

Lempung 0,6 Lanau berlempung 0,7 Lanau 1,8 Pasangan batu 2,0 Beton 2,0 Tabel 2.6 : Kecepatan maksimum aliran pada saluran Sementara untuk kecepatan minimum, diambil sebesat 0,3 m/detik untuk menghindari terjadinya sedimentasi. b. Dari tabel 2.7. tentukan nilai kemiringan sisi saluran (N) bila saluran berbentuk trapesium dan untuk saluran persegi nilai N = 0. Kemudian tentukan nilai koefisien kekasaran (n) dari tabel 2.3. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Material

Kemiringan sisi saluran (N)

Lempung berpasir 2 Lempung 1,5 Lanau berlempung 1 Lanau 0,58 Pasangan batu 0,58 Beton 0,58 Tabel 2.7 : kemiringan sisi saluran c. Hitung luas penampang saluran (A) dengan menggunakan persamaan : A=

Q.F v

Q = Debit rencana saluran F = freeboard yang biasanya bernilai 1,3. d. Hitung ketinggian saluran (H), lebar saluran bawah (B) dan lebar saluran atas (T). Gunakan suatu variabel x sebagai bantuan untuk saluran trapesium yang berhubungan dengan harga N. X = 2 (1 + N 2 ) − 2 xN

H=

A X +N

B=HxX T = B + (2 x H x N) Untuk saluran persegi dengan nilai N = 0, maka X = 2 sehingga H=

 A   2

T = B = 2.H e. Hitung jari-jari hidrolik (R) dan kemiringan dasar saluran (S) dengan menggunakan Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

persamaan Manning : R=

A P

 nxv  0 , 667  R 

2

S= 

3) Pipa Pesat (Penstock) Pipa pesat (lihat Gambar 2.11) berfungsi untuk mengubah energi potensial air di bak penenang menjadi energi kinetik air di dalam pipa pesat, dan kemudian mengarahkan energi kinetik tersebut untuk memutar roda gerak turbin air. Penstock atau pipa pesat merupakan pipa yang mengantarkan air bertekanan menuju turbin. Komponen-komponen utama dari sebuah pipa pesat dapat dilihat pada gamabar : Pipa pesat merupakan salah satu biaya terbesar yang dikelurkan dalam pembuatan mikrohidro. Untuk optimalisasi harga disain pipa pesat sangat diperlukan dengan memperkecil pengeluaran biaya bahan baku dan perawatan pemakaian.


Gambar 2.11: Penstock (Pipa Pesat) Bahan Penstock Saat ini, bahan utama pipa pesat adalah pipa–pipa baja, pipa–pipa ductile dan pipa FRPM (fibre reinforced plastic multi-unit). Sedangkan pembangkit tenaga air skala kecil menggunakan pipa – pipa hard vinyl chloride, pipa–pipa howell atau pipa-pipa spiral welded dapat dipertimbangkan karena diameternya kecil dan tekanan internalnya relatif rendah. Material yang digunakan Faktor-faktor utama yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan material yang digunakan : 1. Besarnya tekanan air yang harus dipikul 2. Topografi dari lokasi penempatannya 3. Volume air yang harus ditampung 4. Metode penyambungan 5. Diameter pipa dan gaya gesek 6. Berat dan tingkat kesulitan dalam pemasangangannya 7. Umur rencana 8. Kondisi iklim dan cuaca Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

9. Harga dan biaya perawatan 10. Transportasi menuju lokasi Material yang baik untuk digunakan untuk pipa pesat pada mikrohidro diantaranya : 1. Besi ringan (Mild steel) 2. Unplasticized polyvinyl choloride (uPVC) 3. High-density polyethylene (HDPE) 4. Medium-density polyethylene (MDPE). . Karakteristik pipa–pipa ini diperlihatkan pada Tabel 2.8 (Bahan pipa penstock untuk pembangkit listrik tenaga air skala kecil).


Tabel 2.8: Bahan-bahan pipa penstock untuk pembangkit listrik tenaga air skala kecil Pipa Resin Pipa Hard Chlorid

Pipa Besi Vinyl

Pipa Howell

Pipa FRP

Pipa Baja

Pipa Ductile Iron

Pipa Spiral Welded

• Bahan yang populer untuk pemipaan seperti sering dipakai untuk suplai air dan jaringan saluran • Efektif untuk sebuah jaringan pipa dengan debit kecil • Mempunyai banyak jenis pipa-pipa siap pakai • Sering dikubur dalam tanah karena resistensi yang lemah dan koefisien linear expansi yang besar

• Pada dasarnya resisten terhadap tekanan eksternal tetapi pipa siap pakai yang tahan tekanan internal ada • Relatif mudah dalam pembuatannya karena mudah dilas • Pada dasarnya digunakan dengan ditanam dalam tanah

• Pipa plastik yang diperkuat dengan fibergalss • Digunakan untuk pipa yang terbuka dan dapat dibuat lebih ringan dari pipa FRPM dengan dinding yang lebih tipis dengan syarat tidak ada beban eksternal kecuali salju

• Populer menjadi pilihan untuk pipa penstock dalam pembangkit listrik tenaga air • Bahan yang baik untuk disain teknik yang ada

• Sering dipakai untuk suplai air, saluran, irigasi dan pipa industri • Secara umum digunakan dengan ditanam meskipun penggunaan di tempat terbuka memungkinkan • Tahanan tinggi terhadap tekanan eksternal maupun internal

• Sejumlah contoh penggunaan untuk jaringan pemipaan • Pada dasarnya digunakan untuk ditanam karena untuk menyembunyikan jalur spiral pengelasan • Dapat digunakan sebagai lapisan pipa besi

Pipa tebal: ∅300 Pipa tipis: ∅800

∅2,000

∅3,000

mendekati ∅3,000

∅2,600

∅2,500

Tekanan di dalam yang diijinkan (kgf/cm2)

Pipa tebal: 10 Pipa tipis: 6

2.0 – 3.0

Class A: 22.5

133

mendekati 40

15

Hydraulic Property (n)

0.009 – 0.010

0.010 – 0.011

0.010 – 0.012 (umumnya mendekati 0.011)

0.010 – 0.014 (umumnya mendekati 0.012)

0.011 – 0.015 (umumnya 0.012)

Karakterisrik

Diameter Maksimum (mm)

Pipa


mendekati

Pipa Resin Pipa Hard Chlorid

Pipa Besi Vinyl

Pipa Howell

Pipa FRP

Pipa Baja

Pipa Ductile Iron

Pipa Spiral Welded

Kemampuan kerja

• Disain dan pengoperasiannya mudah bebannya ringan dan terdapat bebagai macam variasi pipa

• Kemampuan kerja bagus karena beratnya ringan

• Kemampuan kerja baik karena beratnya ringan dan tidak perlu pengelasan di lokasi seperti membentuk cincin karet yang digunakan untuk menyambung pipa • Pipa baja digunakan untuk bagian khusus karena persediaan yang terbatas dari pipa FRP khusus

• Kurang bagus kemampuan kerjanya dibandingkan dengan pipa-pipa FRP



Kerapatan terhadap kebocoran

• Kerapatan bagus memungkinkan sebagai pengikat sambungan

• Tidak ada masalah kebocoran pada sambungan

• Tidak ada masalah dengan kebocoran selama cara penyambungannya mantap

• Tidak ada masalah dengan kebocoran selama cara penyambungannya mantap

• bagus

• Tidak ada masalah


Untuk mendisain pipa pesat mula-mula tentukan jenis bahan pipa pesat yang direncanakan dan hitung jarak antara saluran penampung menuju turbin dan beda tinggi (HGross) dari saluran penampung ke turbin. Panjang pipa pesat, didapat dengan menggunakan rumus trigonometri Lpipa

=

LHorizontal + H gross 2

2

Kecepatan optimum dapat dicari dengan menggunakan rumus United State Bureau of Reclamation (USBR) sebagai hubungan anatara kecepatan dengan head untuk pipa. V = 0,125 2 gH

Diameter Pipa pesat Pada umumnya diameter pipa pesat ditentukan berdasarkan pembandingan dengan biaya pipa pesat dan biaya kehilangan head pipa pesat. Karena pipa pesat mengeluarkan biaya yang besar pada pemasangannya, sehhingga dalam menentukan diameter pipa pesat harus berdasarkan perbandingan dengan biaya pipa pesat dan biaya kehilangan head pipa pesat. Untuk memilih diameter terbaik dan tipe pipa pesat harus memperhitungkan faktorfaktor berikut : 1. Biaya pembelian pipa dan biaya tambahan seperti pemasangan, disain, smabungan dan transportasi. 2. Biaya perawatan pipa seperti pembersihan dan pengecatan ulang. 3. Daya yang dapat dihantarkan pipa setelah mengalami kehilangan akibat gesekan


4. Jumlah aliran yang dapat menyuplai turbin untuk menghasilkan listrik terutama pada saat musim kemarau 5. Daya (power) optimum Secara sederhana, diameter pipa dapat dicari dengan menggunakan persamaan dasar : A

=

Q V

Q 1 .π .d 2 = V 4

Ketebalan pipa : t=

( D + 80) 40

dimana, t = ketebalan minimum pipa D = diameter pipa

Kehilangan Akibat Gesekan Pada Pipa Pesat Setelah mendapatkan diameter pipa pesat, kita akan menghitung nialai kehilangan head pada pipa pesat dengan mencari harga faktor gesekan (fl). Untuk mencari fl digunakan garfik 2.1 dengan cara menghubungkan garis lengkung antara harga k/d terhadap nilai (1,2.Q/d). Dari tabel 2.9. didapat koefisien ‘k’ untuk beberpapa material pipa dengan umur kondisinya Melalui grafik kehilangan akibat gesekan didapat faktor gesekan (fL). Hkehilangan pada dinding

=

=

fL.L pipa .0,08.Q 2 d5 0,016 x 429,53 x0,08 x6 2 1,1685


= 9,105 m

Umur kondisi Material Pipa lunak PVC, HDPE, MDPE Fiberglas Beton Baja ringan : Baja tak berlapis Baja galvanis Besi Baru Lama - karat rendah - karat sedang - karat tinggi

< 5 tahun

5 - 15 tahun

> 15 tahun

0,003

0,01

0,05

0,06

0,15

1,5

0,01 0,06

0,1 0,15

0,5 0,3

0,15 0,6 1,5 6,0

0,3 1,5 3,0 10,0

0,6 3,0 6,0 20,0

Tabel 2.9 : koefisien kekasaran pipa ‘k’ dalam mm


Gambar 2.12 : grafik faktor gesekan pada pipa Dari tabel didapat faktor kehilangan akibat gerakan turbulen aliran pada pipa, diasumsikan pipa pesat tidak membengkok, namun terdapat putaran pada ketajaman sudut masuk (Kentrance). dan bukaan klep (KValve). No

Bentuk ketajaman sudut masuk

Kvalve

1

1,0

2

0,8

3

0,5


4

0,2

Tabel 2.10 : koefisien ketajaman sudut masuk

Tipe klep

bola

pintu

Kupu-kupu

K klep

0

0,1

0,3

Tabel 2.11 : koefisien bukaan klep

Hkehilangan pada turbin =

V2 ( K valve + K entrance ) 2. g

Kehilangan kibat gesekan (Hkehilangan akibat gesekan) Hkehilangan akibat gesekan = hkehilangan pada dinding + hkehilangan pada turbin % Kehilangan =

H loss x 100 % H gross

Efisiensi penstock

=

(Hgross - Hloss) Hgross

4). Turbin Pengertian Turbin Turbin berfungsi untuk mengubah energi air (potensial, tekanan dan kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Putaran gagang dari roda ini dapat digunakan untuk memutar berbagai macam alat mekanik (penggilingan biji, pemeras minyak, mesin bubut, dll), atau untuk mengoperasikan generator listrik. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Mesin-mesin atau alat-alat, yang diberi tenaga oleh skema hidro, disebut dengan ‘Beban’ (Load). Turbin-turbin hidraulik, berhubungan erat dengan generator, fungsi utamanya adalah mengubah energi air menjadi tenaga listrik. Air mengalir melalui turbin, memberi tenaga pada penggerak (runner) dari turbin dan membuatnya berputar. Corong dari penggerak berhubungan langsung dengan generator, asalkan tenaga mekanik yang penting tersalur pada generator. Jadi, turbin-turbin menempati posisi kunci dalam bidang teknik hidroelektrik dan membentuk suatu bagian besar dari seluruh jumlah biaya proyek. Menurut sejarahnya, turbin hidraulik sekarang ini berasal dari kincir-kincir air pada zaman pertengahan yang dipakai untuk memecah batubara dan keperluan pabrik gandum. Salah satu dari kincir angin tersebut dapat dilihat di Aurangabad (India), yang telah berumur 400 tahun. Namun tetap terdapat perbedaan antara kincir dengan turbin, turbin-turbin modern saat ini merupakan kemenangan dari kemajuan teknologi dari cabang-cabang bidang teknik seperti mekanika zat cair, ilmu logam dan mekanika teknik. Jenis-Jenis Turbin Fourneyron, Jonval, Girard adalah beberapa jenis turbin pada zaman dahulu. Jenisjenis turbin yang dipergunakan di bidang teknik hidroslistrik pada saat ini, adalah : a. Turbin Francis b. Turbin Pelton c. Turbin baling-baling dan Kaplan d. Turbin Turgo e. Turbin Crossflow atau Bank a. Turbin Francis Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Turbin-turbin Francis adalah jenis turbin yang paling banyak dipakai pada PLTA saat ini. Turbn Francis bekerja dengan aliran air yang bertekanan. Jadi untuk turbin Francis itu selalu mengalir penuh pada penggerak yang sama dewngan selubung penuh air. Penggerak turbin terdiri dari sebuah pisau melengkung yang dilas pada dua shroud. Deretan pisau bervariasi dari 12 sampai 22 tergantung pada kecepatan spesifik (nomor rendah untuk kecepatan-kecepatan spesifik di atas 300 rpm). Cara kerja turbin Francis Air dari pipa pesat masuk ke dalam selubung spiral di bawah tekanan dan mengalir melalui pintu-pintu kecil masuk ke dalam penggerak (runner). Setelah mengalir meninggalkan penggerak, air melalui sebuah tube sementara dan saluran buang. Tujuan dari tube sementara adalah untuk mengetahui kecepatan dari tinggi aliran air yang keluar dari penggerak, juga untuk mengusahakan penggerak mempunyai tingkat aliran hilir tanpa mengurangi tinggi air yang bersangkutan. b. Turbin Pelton Turbin ini terdiri dari sebuah piringan-piringan lingkaran pada pinggirpinggirnya (periphery). Pada instalasi pembangkit listrik tenaga air ukuran besar, Turbin Pelton normalnya diperhitungkan memiliki head gross setinggi 150 meter. Namun, untuk instalasi mikro hidro Turbin Pelton dapat digunakan pada head yang lebih rendah. Diameter turbin Pelton berukuran kecil yang berputar dengan kecepatan tinggi dapat menghasilkan 1 kW listrik pada head tidak lebih dari 20 meter. Prinsip kerja dari turbin Pelton adalah mengubah energi kinetik air yang masuk ke jet menjadi gaya rotasi angular dan menghantarkannya ke generator sehingga menghasilkan energi listrik. Turbin Pleton tewrmasuk turbin yang memilki


efisiensi yang sangat baik, air yang terbuang setelah memberikan tekanan pada runner hanya menyisakan energi kinetik yang sangat sedikit. Dahulu, turbin Pleton pada mikro hidro selalu menggunakan pemancar air tunggal (single jet) karena kemudahannya dan biayanya lebih murah dibandingkan dengan jet ganda atau lebih dari dua (multi jet). Namun sebenarnya multi jet memiliki keuntungan yang lebih banyak dibandingkan dengan single jet, diantaranya : - Dapat menghasilkan putaran yang lebih cepat - Penggerak (runner) menjadi lebih kecil - Sebagian alirannya dapat dikendalikan tanpa katup berbentuk tombak (spear valve) - Mengurangi kesempatan penghambat yang dapat mengurangi tekanan. c. Turbin Kaplan dan Baling-Baling Pengaturan umum untuk baling-baling dan turbin Kaplan adalah kurang lebih sama dengan teurbin Francis. Jadi, selubung scroll, cincin stay dan tube sementara dalam keadaan similar seperti dalam selubung-selubung turbin Francis dan menjalankan fungsi yang sama. Perbedaan yang besar yaitu dimana turbin-turbin Francis dicampurkan dengan turbin-turbin aliran. Balin-baling dan Kaplan merupakan turbin aliran aksial. Penggerak turbin ini menyurupai sebauh baling-baling yang terdiri dari pusat pada pinggirnya, dimana baling-baling berbentuk lengkung ditegakkan. Baling-baling bertindak seperti kantiliver-kantiliver didukung hanya pada pusat. Jumlah dayung untuk sebuah baling-baling turbin Kaplan bervariasi dari 3 hingga 8 tergantung pada jangkauan kecepatan spesifik. Baling-baling berbentuk sebuah badan berongga semikonal permukaan luar diman menjadi batas dari pemasukan air. Di dalam poros terdapat corong turbin. d. Turbin Turgo


Turbin Turgo merupakan sakah satu turbin penggerak yang mirip dengan turbin Pelton. Tetapi, pemancar air (jet) di disain untuk memberikan tekanan kepada penggerak (runner) yang memiliki sudut (biasanya 20°). Pada turbin ini, air masuk menuju runner melalui satu sisi dan keluar dari sisi yang berbeda. Sebagai akibatnya, aliran dari runner Turgo dapat masuk tanpa batas oleh cairan yang bercampur dengan jet yang baru masuk.Selanjutnya, turbin turgo dapat memilki diameter runner yang lebih kecil dari pada Pelton namun memilki daya yang sebanding. Turbin Turgo memilki beberapa kerugian. Pertama, turbin Turgo lebih sulit pembuatannya dibandingkan dengan turbin Pelton karena bentuk baling-baling lebih kompleks. Kedua, tampilan turbin Turgo merupakan muatan aksial yang kokohpada runner dimana harus menyediakan kecocokan poros pada ujung lobangnya. e. Turbin Crossflow Turbin Crossflow sering juga disebut dengan turbin Banki, Mitchell atau turbin Ossberger. Turbin Crossflow terdiri dari sebuah tong berbentuk penggerak (runner)terbuat dari dua buah piringan yang terhubung dengan lingkaran terdekat oleh beberapa gerigi yang melengkung. Turbin Crossflow memiliki penggerak horizontal pada bawah kotaknya (tidak seperti Pelton atau Turgo yang dapat memiliki runner horizontal atau vertikal). Pada operasiannya, pipa berbentuk kotak secara langsung memancarkan air sepanjang runner. Air mendorong gerigi dan memberikan banyak energi kinetik.

5). Daya dan Energi


Daya yang masuk atau total daya yang diserap oleh suatu mikrohidro merupakan daya kotor ( bruto ),P gross. Daya yang biasanya disampaikan adalah daya bersih ( P net ). Keseluruhan efesiensi yang mempengaruhi daya ini dimasukkan dalam e0. P gross didapat dari head gross ( h gross ) dikalikan dengan debit aliran ( Q ) dan dikalikan dengan percepatan gravitasi; yang diambil 9,81. Sehingga, didapat persamaan dasar kekuatan air pada mikrohidro yaitu : P net = h x Q x 9,81 x e0 Dimana :

kW

H = head ( meter ) Q = Debit air ( m3/detik )

Dalam pekerjaan mikrohidro diperlukan faktor koreksi. Diantaranya : Power Output = e saluran x e pipa pesat x e turbin x e generator x e trafo x e transmisi x power input Eo = Esaluran × Epenstock × Eturbin × Egenerator × Esistem kontrol × Ejaringan × Etrafo Biasanya

Esaluran : 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 kapasistas generator) Ejaringan : 0.90 ~ 0.98 (tergantung pada panjang jaringan) Etrafo

Daya terbangkit

: 0.98 Efisiensi trafo stepup dan step-down Tenaga potensial penuh Tenaga masuk Efisiensi generator

Efisiensi penstock

Efisiensi jaringan

Efisiensi saluran

Efisiensi turbin Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit USU Repository © 2009

Gambar 2.13 : Efisiensi pada skema PLTMH Energi yang dilepaskan didapat dari berat air yang jatuh dikalikan dengan tinggi jatuh vertikalnya. Berat jatuh didapat dari massa ( m ) dikalikan dengan percepatan gravitasi. Sementara tinggi jatuh vertikal merupakan harga h gross. Energi yang dilepas = m x g x h gross

Joule

Karena berat air merupakan perkalian antara berat jenis (ρ) dengan volume air ( V ), sehingga didapat : Energi yang dilepas = V x ρ x g x h gross

Joule

Saat air masuk ke turbin dengan debit tertentu, energi yang dilepas dapat dinyatakan dalam kondisi daya ( power ), dimana Power merupakan energi yang dilepas persatuan waktu. P gross = ρ x Q x g x hgross

Joule/detik atau Watt

Dengan memasuki harga massa jenis air ( ρ air ) = 1.000 kg/m3, dan percepatan gravitasi ( g ) = 9,8 m/detik2. Daya yang dihasilkan pada turbin akan banyak berkurang dari daya kotornya ( P gross ), karena kehilangan akibat gesekan pada pipa pesat (penstock) dan pada turbin. Daya yang keluar pada generator berkurang lagi akibat kurang efisiennya sistem kerja dan generator. Selanjutnya, pada transmisi power hilang, dengan daya akhir yang mampu dihasilkan dan didistribusikan kepada pengguna listrik mikrohidro ini hanya mencapai setengah dari kapasitas daya kotornya ( P gross ). Nilai efesiensi keseluruhannya (e0) cenderung berkisar antara 0,4 hingga 0,6.


BAB III PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Perencanaan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro


Penulis mengambil contoh perencanaan pembangunan PLTMH Hutaraja yang memanfaatkan potensi tenaga air sungai Aek Silang di Desa Hutaraja, Kecamatan Dolok Sanggul Kabupaten Humbang Hasundutan 3.1 Umum Desain

dasar

bangunan

utama

PLTM

dimaksudkan

untuk

menghitung/memperkirakan bentuk serta dimensi dari bangunan-bangunan utama PLTM Hutaraja ,dalam hal ini akan dibahas perencanaan bangunan-bangunan sipil yang menjadi penunujang PLTM Hutaraja yang meliputi, : • Bendung (Weir) •

Saluran pembawa (Head race)

•

Pipa pesat (Penstock)

Desain dasar ini dibuat untuk mendapatkan besaran volume pekerjaan dan perkiraan biaya konstruksi, sehingga secara garis besar hasil perhitungan-perhitungan sudah dapat dipergunakan untuk melakukan evaluasi terhadap PLTM, baik teknis maupun ekonomis.

3.2 Desain dasar pekerjaan sipil

A. Bendung Bendung PLTM Hutaraja direncanakan sebagai bendung tetap tipe pelimpah dari pasangan batu lapis beton. Debit banjir rencana (Design Flood)


Debit banjir rencana pada sungai Hutaraja menggunakan data hidrograf banjir rancangan kala ulang 50 tahun dengan menggunakan metode hidrograf satuan Nakayasu.

Qp =

CxAxR0 3,6(0,3.TP + T0,3 )

Pada kasus di Hutaraja, sungai Aek Silang memiliki panjang alur sungai (L) = 31 km Luas DAS = 218,3 km2 Hutaraja termasuk daerah pengaliran biasa yang memiliki α = 2 Maka didapat tg

= 0,4 + 0,058.L = 0,4 + 0,058.31 = 2,20

Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak. T0,3

= α.tg = 2 x 2,20 = 4,40

Waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir tr

= 0,9. tg = 0,9 x 2,20 = 1,98

tp

= tg + 0,8.tr = 4,40 + 0,8 x 1,98 = 3,78

Debit puncak banjir (Qp) Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Qp =

CxAxR0 3,6(0,3.TP + T0,3 )

Qp =

CxAxR0 3,6(0,3.TP + T0,3 )

=

218,3 xCxR0 3,6(0,3.3,78 + 4,4)

= 10,97x Cx R0 Selanjutnya perhitungan debit banjir dilakukan dengan tabel, dengan memasukkan nilai hujan satuan jam-jaman dan memasukkan angka koreksi. (Lampiran 1) Sehingga didapat debit banjir rencana kala ulang 50 tahun sebesar 755 m3/detik.

a) Lokasi bendung Bendung PLTM Hutaraja berada di Palung Aek Silang pada elevasi dasar sungai + 1266 m, dengan pintu pengambilan (Intake)

sebelah kanan aliran. Lebar

rata-rata sungai di sekitar lokasi bendung adalah 15 m, talud (1 : m) adalah 1:1,5. Gambar rencana bendung dapat dilihat pada lampiran 2 b) Elevasi mercu bendung Berdasarkan kondisi topografi dan fungsi bendung untuk memperoleh tinggi jatuh yang direncanakan, maka tinggi bendung/mercu ditetapkan p= 5 m. Sehingga Elevasi mercu adalah + 1271 m c) Lebar bendung Lebar bendung PLTM Hutaraja diambil 1,2 kali lebar normal Aek Silang pada debit penuh (Q50 ) sebelum adanya bendung yaitu sebagai berikut - Kedalaman air di sungai

h

= 2,2 m

- Jagaan/Free Board

w

= 1,5 m

htot

= 3,7 m


Bn

MA Banjir

W h

1 M = 1,5

b

Gambar 3.1 : Penampang rata-rata sungai aek silang

Jadi lebar bendung B = 1,20 Bn = 1,20 (b+m.h total) Lebar bendung = Lebar rata-rata sungai x 1,2 = (15 + 1,5 x 3,7 ) x 1,2 = 24,66 m Lebar efektif bendung pilar yang digunakan 2 buah dengan lebar pilar bendung sebesar 1,5 m, dengan bentuk ujung pilar bulat, dari tabel 2.2. didapat kp = 0,01 , dan dari tabel 2.3. didapat harga koefisien kontraksi Ka = 0,1. Dihubungkan dengan lebar mercu yang sebenarnya (B0), maka lebar effektif bendung (Be) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut : Be = B1 – 2 (nKp + Ka) H1 B1 = B0 – 2.bpilar = 24,66 – 2.1,5 = 21,66 Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Be = 21,66 – 2 (2.0,01+0,1) H1 = 21,66 – 0,24H1 Dari rumus debit bendung, muka air rencana dapat ditentukan Q=

3 2 Cd 2 g .Be.H 1 2 3 3

755 =

3 2 Cd 2 9,8.(23,16 − 0,24 H 1 ).H 1 2 3 3

755 = 1,705 Cd.( 23,16 – 0,24H1 ).H13/2 Jari-jari mercu bendung r = H/2 Misalkan Cd = 1,08 Dengan cara coba-coba diambil H = 7,15 m 755 = 1,705.1,08 ( 23,16 – 0,24.6,85 ).6,853/2 755 = 754,941

(OK)

Cek nilai Cd apakah sama harganya dengan harga pemisalan. Untuk P/H1 = 5/7,15 = 0,699 Dengan menggunakan grafik dari gambar 2.7., 2.8., dan gambar 2.9. Didapat : dari grafik gammbar 2.7. didapat C0 = 1,13 dari grafik gammbar 2.8. didapat C1 = 0,95 dari grafik gammbar 2.9. didapat C2 = 1,005 Cd = C0 x C1 x C2 = 1,13 x 0,95 x 1,005 = 1,078 = 1,08 Dengan demikian tinggi H1 = 7,15 m, dan jari-jari mercu bendung adalah 7,15/2 = 3,575 m Menghitung tinggi air di atas mercu bendung h1


2

V H1 = h1 + 1 2.g

H1 = Tinggi energi di atas bendung (m) h1 = Tinggi air di atas bendung (m) V1 = Kecepatan air di atas bendung (m/detik) V1 =

Q/B P + h1

Q = Debit banjir rencana (m3/detik) B = Lebar total bendung (m) P = Tinggi bendung (m) V1 =

755 / 24,66 5 + h1

= 30,61/(5+h1) 2

V H1 = h1 + 1 2.g  30,61    + h ( 5 ) 1  7,15 = h1 +  2.9,8

2

 30,61    ( 5 ) + h 1  7,15 = h1 +  19,6

2

dengan cara coba-coba didapat h1 = 6,82 m, jadi tinggi air banjir rencana di atas mercu adalah 6,82 m Maka, tinggi elevasi muka air maksimum dari dasar hulu bendung = P + h1 = 5 + 6,82 = 11,82 m Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Maka, lebar efektif bendung Be Be = 21,66 – 0,24H1 Be = 21,66 – 0,24 x 7,15 = 19,95 m d) Mercu bendung Bendung PLTMH Hutaraja direncanakan sebagai bendung tetap tipe pelimpah dari pasangan batu dengan tinggi pelimpah/mercu adalah mercu bulat. Bentuk mercu pelimpah direncanakan tipe bulat dengan jari-jari tunggal. Kemiringan permukaan mercu bagian hilir adalah 1 : 1. Untuk menghindari biaya kavitasi lokal, tekanan minimum pada mercu (pasangan batu) dibatasi sampai - 1 m tekanan air. Dari perhitungan didapat : 

Jari-jari mercu bendung

h

= 3,575



Tinggi air di atas mercu bendung

h1

= 6,82



Tinggi energi di atas mercu bendung

h1

= 7,15 m



Koefisien debit

hd

= 0,8



Lebar efektif bendung

Be

= 19,95 m

H1

=

7.150

M

Ha

=

0.330

M

h1

=

6.820

M

Elevasi Mercu

=

1271.000

M

El. M. A. atas Mercu

=

1277.820

M

El. Tinggi Energi

=

1278.150

M

m m


Elevasi Dekser

=

1278.820

M

Sketsa profil banjir 1278.150 1277.820

Hd

He

1271.000

P

1266

1266 Gambar 3.2 : Sketsa profil banjir

B. Saluran Pembawa Saluran pembawa direncanakan berbentuk trapesium dari pasangan batu. Kapasitas saluran dihitung berdasarkan debit 1,20 Qdesain = 7,2 m3/det. Dari peta situasi dan peta rencana saluran pembawa (lampiran 2), Direncanakan Panjang total saluran pembawa

= 1250 m

Panjang saluran tanah (LU)

= 300 m

Panjang saluran lining (LL)

= 900 m

Panjang saluran talang/ pipa gantung (LA)

=

Head

= 20,5 m

50 m

Dimensi saluran didapatkan sebagai berikut Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Dari tabel 2.6. didapat harga kecepatan : VU

= 1,8 m/detik

VL

= 2,0 m/detik

VA

= 2,0 m/detik.

Saluran berbentuk trapesium. Dari tabel 2.7. didapat harga kemiringan samping NU = 1 NL = 0,58 NA = 0 Dari tabel 2.5., didapat koefisien hambatan nU = 0,02 nL = 0,02 nA = 0,015 Faktor jagaan yang diizinkan (F), biasanya bernilai 1,3 Luas penampang saluran A

=

Q.F v

AU

=

7,2 x1,3 1,8

= 5,2 m2 AL

=

7,2 x1,3 2,0

= 4,68 m2 AA

=

7,2 x1,3 2,0

= 4,68 m2 Dimensi Saluran; tinggi (H), lebar bawah (B) dan lebar atas (T) Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Untuk saluran berbentuk trapesium, dipakai suatu indeks (X) yang berhubungan dengan N. X = 2 (1 + N 2 ) − 2 xN Xu = 2 1 + 12 − 2.1 = 0,83 XL = 2 1 + 0,58 2 − 2.0,58 = 1,15 XA = 2 1 + 0 2 − 2.0 = 2 Tinggi Saluran H=

A X +N

HU =

5,2 = 1,68 m = 1,7 m 0,83 + 1

HL =

4,68 = 1,64 m = 1,65 m 1,15 + 0,58

HA =

4,68 = 1,53 m = 1,55 m 2+0

Lebar Bawah B=HxX BU = 1,7 x 0,83 = 1,41 = 1,45 m BL = 1,65 x 1,15 = 1,9 = 1,9 m BA = 1,55 x 2 = 3,1 = 3,1 m Lebar Atas T = B + (2 x H x N) TU = 1,45 + (2 x 1,7 x 1) = 4,85 m TL = 1,9 + (2 x 1,65 x 0,58) = 3,85 m TA = 3,1 + (2 x 1,55 x 0) = 3,1 m Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Keliling Basah

(

P = B + 2 xH (1 + N 2 )

)

PU = 1,45 + 2.1,7 1+ 12 = 6,26 m PL = 1,9 + 2.1,65 1+ 0,58 2 = 5,71 m PA = B + 2.H = 3,1 + 2. 1,55 = 6,2 m Lingkaran Hidrolis R=

A P

RU =

5,2 = 0,831 6,26

RL =

4,68 = 0,82 5,71

RA =

4,68 = 0,755 6,2

Kemiringan Dasar  nxv  S =  0, 667  R 

2

2

 0,02 x1,8  -3 SU =   = 1,66 x 10 0 , 667 0 , 831  

 0,016 x 2  SL =   0 , 667   0,82 

2

= 1,33 x 10-3 2

 0,015 x 2  -3 SA =   = 1,31 x 10 0 , 667 0 , 755  

Head Loss ( HL ) HL = L x S HLU = 300 x 1,66 x 10-3 = 0,498 m Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

HLL = 900 x 1,33 x 10-3 = 1,20 m HLA = 50 x 1,31 x 10-3 = 0,055 m HLTotal = 1,753 m % Kehilangan =

=

H loss x 100 % H saluran

1,753 x 100 % 20,5

= 8,55 % Esaluran = 1.0 - (panjang saluran × 0.002 )/ Hgross = 1,0 – 1250 x 0,002/20 = 0,875

C. Pipa Pesat ( Penstock ) Pipa pesat direncanakan dengan menggunakan pipa baja ringan galvanis dengan panjang pipa 430 m dan beda tinggi dari saluran pembawa ke turbin sebesar 90 m. Direncanakan Qnet = 6 m3/detik Panjang pipa pesat (Lpipa) secara horizontal = 420 m Beda tinggi pipa (Hpipa), dimana harga Hpipa merupakan harga Hgross = 90 m Panjang pipa pesat, didapat dengan menggunakan rumus trigonometri Lpipa

=

LHorizontal + H gross

=

420 2 + 90 2

2

2

= 429,53 m Kecepatan optimum dengan menggunakan rumus United State Bureau of Reclamation (USBR) V = 0,125 2 gH Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

= 0,125

2.9,8.90

= 5,25 m/detik Diameter Pipa pesat A

Q V

=

Q 1 .π .d 2 = V 4

0,785.d2 =

6 5,25

D = 1,207 m Material yang digunakan adalah pipa baja ringan galvanis. Diameter dalam pipa : t=

=

( D + 80) 40 (120,7 + 80) 40

= 5,175 cm Maka, diameter dalam pipa adalah 120,7 – 5,175 = 115,525 cm = 46” = 1168,4 mm Kehilangan Akibat Gesekan Dari tabel 2.7 didapat koefisien ‘k’ untuk pipa baja ringan galvanis dengan umur kondisi 20 tahun ( >15 tahun ) adalah 0,5 k/d

=

0,5 1168,4

= 4,279 x 10-4 1,2 Q/d = 1,2

6 1,168

= 6,16 Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Melalui grafik pada gambar 2.12. kehilangan akibat gesekan didapat faktor gesekan (fL) sebesar = 0,016 Hkehilangan pada dinding

fL.L pipa .0,08.Q 2

=

d5

0,016 x 429,53 x0,08 x6 2 = 1,1685 = 9,105 m Dari tabel 2,9 didapat faktor kehilangan akibat gerakan turbulen aliran pada pipa, diasumsikan pipa pesat tidak membengkok, namun terdapat putaran pada bukaan klep (KValve) = 0,1dan ketajaman sudut masuk (Kentrance) = 0,8. tabel 2.8 Maka, harga kehilangan head pada turbin adalah : Hkehilangan pada turbin =

=

V2 ( K valve + K entrance ) 2. g

5,25 2 (0,1 + 0,8) 2.9,8

= 1,267 m Kehilangan kibat gesekan (Hkehilangan akibat gesekan) Hkehilangan akibat gesekan = hkehilangan pada dinding + hkehilangan pada turbin = 9,105 + 1,267 = 10,372 m % Kehilangan =

=

H loss x 100 % H gross 10,372 x 100 % 90

= 11,52 % Efisiensi penstock

=

(Hgross - Hloss) Hgross


=

(90 − 10,372) 90

= 0,885

D. Daya dan Energi P net = h x Q x 9,81 x e0 Dimana :

kW

H = head ( meter ) Q = Debit air ( m3/detik )

Dalam pekerjaan mikrohidro diperlukan faktor koreksi. Diantaranya : Power Output = e saluran x e pipa pesat x e turbin x e generator x e trafo x e transmisi x power input Eo = Esaluran × Epenstock × Eturbin × Egenerator × Esistem kontrol × Ejaringan × Etrafo Biasanya

Esaluran : 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 kapasistas generator) Ejaringan : 0.90 ~ 0.98 (tergantung pada panjang jaringan) Etrafo

: 0.98

PLTM Hutaraja memilki Hgross sebesar 90 m Setelah dilakukan perhitungan,didapat efisiensi pada saluran = e1 = 0,875 efisiensi pada pipa pesat = e2 = 0,885 Sementara untuk efisiensi pada turbin, generator, sistem kontrol dan jaringan dengan mengambil nilai asumsi. Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

efisiensi pada turbin multi jet pelton = e3 = 0,75 efisiensi pada generator = e4 = 0,8 efisiensi pada trafo = e5 = 0,98 efisiensi pada jaringan = e6 = 0,92 Daya yang dapat dihasilkan oleh PLTM Hutaraja : Pnet = e1 x e2 x e3 x e4 x e5 x e6 x Hgross x Qnet x g = 0,875 x 0,885 x 0,75 x 0,8 x 0,98 x 0,93 x 90 x 6 x 9,81 = 2.525,1 Kwatt PLTM direncanakan memilki 2 buah turbin sehingga daya yang dapat dihasilkan Pnet = 2 x 2.525,1 Kwatt = 5.050.2 Kwatt


BAB IV PERKIRAAN BIAYA DAN ANALISA FINANSIAL 4.1 Umum Perkiraan biaya dan analisa finansial dilakukan untuk mengetahui kelayakan dari suatu proyek antara lain dengan menghitung biaya investasi yang diperlukan serta financial internal rate of return (FIRR). Selain juga dilakukan kajian Sensitivitas dari proyek untuk mengantisipasi resiko yang mungkin terjadi. Perkiraan biaya proyek ini meliputi perhitungan volume pekerjaan bangunan sipil, peralatan elektromekanik dan jaringan distribusi tegangan menengah serta harga satuan pekerjaan dengan mempertimbangkan faktor-faktor ketidak pastian seperti inflasi dan volume fisik. Perkiraan biaya didasarkan pada harga bahan dan upah setempat yang didapat dari hasil survey dan harga peralatan dari pabrik-pabrik elektro mekanik serta referensi dari proyek-proyek PLTM yang telah dibangun. Komponen-komponen biaya tersebut di atas dapat diringkas sebagai berikut : a.

Biaya langsung (Direct cost)

-

Pekerjaan sipil

-

Pekerjaan elektro mekanik

b.

Biaya tidak langsung (Indirect cost)

-

Pelayanan teknik (Engineering service) dan administrasi

-

Contingencies

-

Bunga bank selama konstruksi (Interest during construction)


-

Pembebasan tanah

-

Pajak-pajak Analisa finansial dilaksanakan berdasarkan perkiraan biaya investasi yang

diperlukan dan pendapatan (revenue) dari hasil penjualan energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik minihidro berdasarkan harga perjanjian jual beli energi listrik dengan PT PLN (Persero). 4.2 Perkiraan biaya investasi A. Biaya langsung (Direct cost) Biaya langsung diperkirakan berdasarkan pada item pekerjaan dan volume pekerjaan yang diperoleh dari desain dasar. Biaya ini termasuk upah buruh, biaya material dan biaya peralatan dan biaya tidak langsung kontraktor. Biaya langsung terdiri dari biaya konstruksi untuk pekerjaan sipil, pekerjaan elektromekanik termasuk testing & commisioning. Harga satuan terdiri dari biaya material, upah dan peralatan, biaya tidak langsung kontraktor, biaya lapangan, overhead dan keuntungan. B. Biaya tidak langsung 1. Biaya pelayanan teknis (Engineering service) dan administrasi Biaya untuk pelayanan teknis dan administrasi yang diperlukan untuk implementasi proyek adalah untuk study kelayakan, engineering design & Supervisi Konstruksi dan keperluan tak terduga lainnya. 2.

Biaya contingencies Contingencies disediakan untuk mencakup biaya atas kondisi yang tidak terduga seperti “ physical, managerial and currency contingencies). Dalam perhitungan biaya PLTM Hutaraja komponen biaya contingencies dialokasikan sebesar kurang lebih 2,5 % dari biaya langsung.


3.

Bunga bank Bunga

bank

selama

konstruksi

(Interest

during

construction)

diperhitungkan selama 2 (dua) Tahun dengan bunga 14 % per tahun. Alokasi biaya diasumsikan 50 % tahun pertama dan 50 % tahun kedua konstruksi. 4. Biaya pembebasan tanah Biaya pembebasan tanah diperkirakan untuk tanah milik umum dan pribadi dengan mengklasifikasikan ke dalam tingkatan yang layak, berdasarkan pada harga satuan di lokasi proyek. 5. Pajak-pajak Biaya pajak-pajak , untuk PPN sebesar 10 %. C. Perkiraan biaya proyek Perhitungan biaya proyek menyangkut perhitungan volume atau jumlah pekerjaan dan perhitungan harga setiap satuan pekerjaan. Perhitungan jumlah dan jenis pekerjaan didasarkan pada hasil desain dasar yang dilakukan. Hasil perhitungan atas estimasi total

biaya proyek pada tahap desain dasar

adalah sebagaimana disajikan pada tabel 4.1.

4.3 Analisa finansial A. Biaya operasi dan pemeliharaan Biaya operasi dan pemeliharaan diasumsikan sebesar sekitar 2 % dari nilai investasi per tahun, dengan rincian sebagai berikut : 

Biaya personalia



Biaya pemeliharaan dan perawatan fasilitas




Biaya kantor rutin



Biaya koordinasi dengan PT PLN (persero)



Biaya pajak



Biaya kontribusi pemeliharaan DAS Aek Silang.

B. Usia guna proyek (Life time) Dalam analisa finansial, usia guna yang diperhitungkan untuk rencana proyek PLTM Hutaraja adalah 20 tahun,

walaupun life time dari bangunan sipil dan

pembangkit PLTM didesain untuk 25 tahun. C. Alokasi pendanaan dan schedule penggunaan Pada proyek PLTM Hutaraja pembagian financial atau alokasi pendanaan diatur sebagai berikut : - Tahun I 50 %

:

Untuk Engineerng Service, pembebasan lahan, pekerjaan sipil, dan pemesanan peralatan elektro mekanik

- Tahun II 50 %

:

Untuk penyelesaian pekerjaan sipil dan elektro mekanik

D. Analisa cash flow Analisa cash flow didasarkan atas beberapa sumber pendanaan proyek. Analisa ini bertujuan untuk mengevaluasi kondisi cash flow tahunan dan untuk mendeteksi jangka waktu yang diperlukan untuk mencapai “Payback period” atas total biaya investasi. Yang digunakan untuk

perhitungan yang berkaitan dengan aspek alternatif

sumber pendanaan proyek sebagai berikut : 

Biaya investasi

: Rp. 62.300.600.000,-




Tingkat bunga

: 14 %



Grace period

:

1 tahun

Hasil perhitungan analisa cash flow disajikan pada Tabel 4.3.

E. Harga Jual per KWh Bila turbin berputar selama 16 jam/hari, maka energi yang mampu dihasilkan oleh PLTMH Hutaraja yaitu : Energi = daya x waktu = 5.050,2 x 16 x 365 = 29.493.168 Kwh/tahun Secara sederhananya, jika setiap rumah menggunakan listrik sebesar 300 watt setiap 8 jam per hari, dan jumlah rumah di desa yang akan disuplai di Hutaraja, kecamatan dolok Sanggul berjumlah 30.000 rumah. Maka, energi yang digunakan setiap tahunnya adalah : Kwh konsumsi = 8 x 365 x 0,3 x 30.000 = 26.280.000 Kwh/tahun Biaya

yang

akan

62.300.600.000,-

dikeluarkan

dengan

untuk

pengembalian

pembangunan biaya

PLTMH

pinjaman

(C)

sebesar

Rp.

sebesar

Rp.

3.474.130.000,-/tahun selama 20 tahun. Dan biaya operasi (O) dan perawatan (M) sebesar 2% x Rp. 3.474.130.000 = Rp. 69.482.000/tahun. Maka, total biaya yang dikeluarkan per tahun : C +(O+M) = 3.474.130.000 + 69.482.000 = 3.543.616.000,Biaya energi per unit :


=

C + (O + M ) PxwaktuxPF

=

C + (O + M ) Px365 x 24 xPF

Pada lima tahun pertama, nilai PF sebesar 0,125 dan lima tahun kedua sebesar 0,25, lima tahun ketiga 0,375 dan lima tahun keempat 0,5. Biaya energi per unit =

3.474.130.000 + 69.482.000 5.050,2 x365 x 24 x0,125

= Rp.640,8/ KWh Pada lima tahun kedua Biaya energi per unit =

3.474.130.000 + 69.482.000 5.050,2 x365 x 24 x0,25

= Rp. 320,4/ KWh Pada lima tahun ketiga Biaya energi per unit =

3.474.130.000 + 69.482.000 5.050,2 x365 x 24 x0,375

= Rp. 213,6/ KWh Pada lima tahun keempat Biaya energi per unit =

3.474.130.000 + 69.482.000 5.050,2 x365 x 24 x0,5

= Rp. 160,2/ KWh Bila dirata-ratakan Harga jual per KWh per tahun =

640,8 + 320,4 + 213,6 + 160,2 4

= Rp.333,75,-/KWh Jika dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga diesel berbahan bakar minyak yang memiliki harga jual hingga Rp. 800/KWh (Harian umum Sinar Harapan, 30 Agustus 2006) , maka harga jual yang ditawarkan oleh pembangkit listrik tenaga Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

mikro hidro Hutaraja relatif murah yakni sebesar Rp. 640,8/KWh pada lima tahun pertama produksinya.

F.

Evaluasi finansial

Hasil evaluasi terhadap aspek finansial PLTM Hutaraja dapat disimpulkan nilai FIRR (Financial Internal Rate of Return) untuk life time 20 tahun sebesar 17,96 % menunjukkan nilai yang lebih besar dari asumsi tingkat suku bunga komersial 14%, sehingga dapat disimpulkan bahwa proyek PLTM Hutaraja layak secara finansial.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil evaluasi dan analisa data, kesimpulan yang dapat diambil sebagai berikut : 1.

Daerah proyek termasuk iklim tropis dengan suhu udara tahunan berkisar antara 19o C sampai 21 o C, kelembaban udara relatif rata-rata tinggi yaitu antara 80-85%, kecepatan angin rata-rata 0,45 m/det dan curah hujan rata-rata tahunan relatif cukup tinggi yaitu sekitar 2192 mm. Dengan DAS seluas 218,3 km2 dari sungai Aek Silang didapat debit rata-rata tahunan sebesar 11,88 m3/det. Dan dari analisa Hidrologi didapat debit andalan sebesar 6 m3/det, sehingga menghasilkan kapasitas PLTM Hutaraja sebesar 2 x 2525,1 kW.

2.

Kondisi topografi cukup baik untuk lokasi suatu PLTM, karena dengan kondisi topografi tersebut dapat dihasilkan tinggi jatuh yang cukup besar (90 m).

3.

Kondisi geologi terutama pondasi bendung relatif cukup baik, di samping itu sekitar daerah bendung (weir site) tersedia bahan bangunan terutama pasir dan batu kali yang cukup, sehingga

direkomendasikan type bendung adalah

pasangan batu kali dengan selimut beton. 4.

Permintaan listrik dari sektor rumah tangga, komersil dan industri, didaerah Dolok Sanggul, dan sekitarnya


5.

Biaya konstruksi yang diperlukan untuk membangun PLTM Hutaraja dengan kapasitas 2 x 2525,1 kW adalah sebesar Rp. 62.300.600.000,-.

6.

Dari analisa finansial diperoleh FIRR =

17,96 % Berdasarkan indikasi

finansial (FIRR), PLTM Hutaraja dapat dikatakan layak secara finansial; Saran Hal-hal yang perlu dilakukan untuk mendukung Desain rinci dan keberhasilan Proyek PLTM Hutaraja antara lain sebagai berikut: a.

Melakukan pengukuran sedimentasi dilokasi bendung PLTM Hutaraja;

b.

Melakukan pemetaan daerah proyek skala yang lebih besar;

c.

Investigasi geoteknis di lokasi bangunan utama;

d.

Pengukuran debit secara kontinu pada pos duga air yang ada;

e.

Melakukan cost efisiensi dalam semua tahap pembangunan.


Daftar Pustaka

Boyle, G. (2004). Renewable Energy Power For A Suistinable Future. Oxford University Press Inc. New York, p452 Harvey Adam. (1993). Mikro-Hydro Design Manual. Replika Press Pvt. Ltd. Arickhire CV 239QZ, UK, p374 May, L. W. (2005). Water Reources Engineering. Jhon Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ, USA, p841 Sharma, R. K. Dan Sharma, T. K. (2003). A Text Book of Water Power Engineering. S. Chand & Company Ltd. New Delhi, India, p480 Chow, V. T. dan Rosalina, E. V. N. (1997). Hidrolika Saluran Terbuka. Erlangga. Ciracas, Jakarta 13740, p609 Linsey, R. K., Franzini, J. B. dan Sasongko, D. (1996). Teknik Sumber Daya Air. Erlangga. Ciracas, Jakarta 13740, p572 Dandeker, M. M., Sharman, K. N. (1991) Pembangkit Listrik Tenaga Air. UI Press. Jakarta. Antonius, Drs. (2004). Petunjuk Praktis Menyusun Kkarya Tulis Ilmiah. Yrama Widya. Bandung. Ruslan Rosadi (2006). Metode Penelitian. Rajawali Pers. Jakarta.


LAMPIRAN 1 HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN KALA ULANG 50 TAHUN METODE NAKAYASU Hujan efektif Debit maksimum T

83,120 755,079

mm m3/dt

U (t,1) NAKAYASU

5,288

(jam)

(m3/dt/mm)

0

0,0000

0,000

1 2

0,4617 2,4369

2,442 12,887

62,645

0,000 28,924

4,881

6,102

2,712

1,220

0,271

0,000

3

6,4486

34,102

152,663

2,254

0,000

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

10,5781 8,0438 6,1167 4,6513 3,5370 2,8996 2,4157 2,0125 1,6767 1,3969 1,1637 0,9797 0,8543 0,7450 0,6497 0,5665 0,4940 0,4308 0,3757 0,3276 0,2857 0,2491

55,939 42,538 32,347 24,597 18,704 15,334 12,775 10,643 8,867 7,387 6,154 5,181 4,518 3,940 3,436 2,996 2,612 2,278 1,987 1,732 1,511 1,317

403,974 662,667 503,908 383,184 291,382 221,574 181,645 151,330 126,075 105,035 87,506 72,902 61,375 53,521 46,671 40,698 35,490 30,948 26,987 23,534 20,522 17,896

11,896 31,478 51,636 39,266 29,858 22,705 17,266 14,154 11,792 9,824 8,185 6,819 5,681 4,782 4,170 3,637 3,171 2,765 2,412 2,103 1,834 1,599

2,817 14,870 39,348 64,546 49,082 37,323 28,381 21,582 17,693 14,740 12,280 10,231 8,523 7,101 5,978 5,213 4,546 3,964 3,457 3,014 2,629 2,292

0,000 1,252 6,609 17,488 28,687 21,814 16,588 12,614 9,592 7,863 6,551 5,458 4,547 3,788 3,156 2,657 2,317 2,020 1,762 1,536 1,340 1,168

0,000 0,563 2,974 7,870 12,909 9,816 7,465 5,676 4,316 3,539 2,948 2,456 2,046 1,705 1,420 1,196 1,043 0,909 0,793 0,691 0,603

0,000 0,125 0,661 1,749 2,869 2,181 1,659 1,261 0,959 0,786 0,655 0,546 0,455 0,379 0,316 0,266 0,232 0,202 0,176 0,154

Base

Hidrograf

Flow

Banjir

(m3/dt)

(m3/dt)

2,274

2,274

2,274 2,274

4,715 44,085

2,274

191,292

2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274 2,274

476,900 755,079 636,685 534,453 428,518 335,682 271,613 222,243 183,627 152,701 127,447 106,599 90,029 77,998 67,845 59,274 51,922 45,558 40,019 35,188 30,976 27,303


<
26 27 28 29 30

0,2172 0,1894 0,1652 0,1440 0,1256

1,149 1,002 0,874 0,762 0,664

15,605 13,608 11,867 10,348 9,024

1,394 1,216 1,060 0,925 0,806

1,999 1,743 1,520 1,325 1,156

0,526 0,458 0,400 0,349 0,304

1,019 0,888 0,775 0,676 0,589

0,134 0,117 0,102 0,089 0,077

2,274 2,274 2,274 2,274 2,274

24,100 21,306 18,871 16,747 14,894

26

30

HIDROGRAF SATUAN SINTETIK NAKAYASU PLTM HUTABARAT I - DOLOK SANGGUL 12,00

10,00

Debit (m3/dt/mm)

8,00

6,00

4,00

2,00

0,00 0

2

4

Qt Qt terkoreksi

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

28

Waktu (jam)


TABEL PERHITUNGAN HIDROGRAF SATUAN NAKAYASU PLTM HUTARAJA I - DOLOK SANGGUL Input Data : Panjang sungai ( Km )

=

31,00

=

218,30

tg = 0,4 + 0,058L

=

2,20

tr = ( 0,5 – 1,0 ) tg

=

1,98

Tp = tg + 0,8 tr

=

3,78

T0,3 = 2tg

=

4,40

Qp = A Ro/3,6/(0,3 Tp + T0,3)

=

10,97

Konstanta Untuk Nilai T0,3

=

2,00

Luas DAS

2

( Km )

JAM

Qd
Qd<0.3 Qp

Qd<1.5*T03

Qd<0.32Tp

0 1 2 3 3,78 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0,000 0,451 2,379 6,295 10,965 12,555 21,449 33,223 48,097 66,267 87,914 113,208 142,305 175,353 212,492 253,855 299,569 349,757 404,535 464,015 528,308 597,517

30,881 23,483 17,857 13,579 10,965 10,326 7,852 5,971 4,540 3,453 2,625 1,996 1,518 1,154 0,878 0,668 0,508 0,386 0,294 0,223 0,170 0,129

14,639 12,196 10,160 8,465 7,340 7,052 5,875 4,895 4,078 3,397 2,830 2,358 1,964 1,637 1,363 1,136 0,946 0,788 0,657 0,547 0,456 0,380

7,459 6,505 5,672 4,946 4,445 4,313 3,761 3,280 2,860 2,494 2,175 1,897 1,654 1,442 1,258 1,097 0,956 0,834 0,727 0,634 0,553 0,482


21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

671,745 751,091 835,651 925,519 1020,785 1121,539 1227,867 1339,854 1457,583 1581,136

0,098 0,075 0,057 0,043 0,033 0,025 0,019 0,014 0,011 0,008

0,316 0,264 0,220 0,183 0,152 0,127 0,106 0,088 0,073 0,061

0,421 0,367 0,320 0,279 0,243 0,212 0,185 0,161 0,141 0,123

PERHITUNGAN HIDROGRAF SATUAN NAKAYASU PLTMH HUTARAJA – DOLOK SANGGUL T (jam)

Qt (m^3/dt/mm)

Qt terkoreksi

0 1

0,000 0,451 2,379 6,295 10,965 10,326 7,852 5,971 4,540 3,453 2,830 2,358 1,964 1,637 1,363 1,136 0,956 0,834 0,727 0,634 0,553 0,482 0,421 0,367 0,320 0,279 0,243 0,212 0,185 0,161

0,000 0,462

2 3 3,78 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

2,437 6,449 11,233 10,578 8,044 6,117 4,651 3,537 2,900 2,416 2,013 1,677 1,397 1,164 0,980 0,854 0,745 0,650 0,567 0,494 0,431 0,376 0,328 0,286 0,249 0,217 0,189 0,165


29

0,144

0,141 0,123

30

KOREKSI :

0,126

(m^3/dt/mm)

Jumlah Konversi luas DTA ke hidrograf

satuan

Angka

Koreksi

59,191

60,639

60,639 1,024

TABEL ANALISIS DISTRIBUSI CURAH HUJAN NETTO JAM-JAMAN PLTM HUTARAJA I - DOLOK SANGGUL

Waktu (jam)

Rasio

1 2 3 4 5 6 7

0,064 0,754 0,059 0,073 0,033 0,015 0,003

Kala

Ulang

2

5

10

15

20

25

50

75

100

0,866 10,254 0,799 0,999 0,444 0,200 0,044

2,232 26,435 2,060 2,575 1,144 0,515 0,114

3,169 37,541 2,925 3,657 1,625 0,731 0,163

3,706 43,902 3,421 4,276 1,901 0,855 0,190

4,085 48,390 3,771 4,713 2,095 0,943 0,209

4,378 51,864 4,041 5,052 2,245 1,010 0,225

5,288 62,645 4,881 6,102 2,712 1,220 0,271

5,821 68,961 5,374 6,717 2,985 1,343 0,299

6,200 73,449 5,723 7,154 3,180 1,431 0,318

C.H. Rancangan

56,684

82,373

99,382

108,978

115,697

120,872

Koefisien Pengaliran

136,81 5

146,08 2

152,64 0

0,240

0,426

0,501

0,535

0,555

0,569

0,608

0,626

0,638

Hujan Netto

13,605

35,075

49,811

58,251

64,206

68,815

83,120

91,500

97,456

Keterangan : Dalam analisis, pendekatan untuk koefisien pengaliran diambil untuk sungai di daerah hulu

KOEFISIEN PENGALIRAN Daerah Hulu

Kondisi Sungai

Curah Hujan

Koefisien Pengaliran f = 1 - 15,7/Rt^(3/4)


Tengah

sungai biasa

f = 1 - 5,65/Rt^(3/4)

Tengah

sungai di zone lava

f = 1 - 7,2/Rt^(3/4)

Tengah

Rt > 200 mm

f = 1 - 3,14/Rt^(3/4)

Hilir

Rt < 200 mm

f = 1 - 6,6/Rt^(3/4)

TABEL HUJAN RANCANGAN PLTM HUTARAJA I - DOLOK SANGGUL

NO

Tr

P

KT

GUMBEL

NORMAL

LOG NORMAL

w

z

KT

TYPE I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1,05 2 5 10 15 20 25 50 75 100 150 200 500 1000

95,24% 50,00% 20,00% 10,00% 6,67% 5,00% 4,00% 2,00% 1,33% 1,00% 0,67% 0,50% 0,20% 0,10%

-1,31811 -0,16427 0,719457 1,304563 1,634675 1,865811 2,043846 2,592288 2,911064 3,136681 3,454129 3,679087 4,394689 4,935524

23,1 56,7 82,4 99,4 109,0 115,7 120,9 136,8 146,1 152,6 161,9 168,4 189,2 204,9

TYPE III 15,7 61,5 85,9 98,7 105,1 109,3 112,4 121,2 125,9 129,1 133,4 136,3 145,1 151,3

20,2 53,2 89,3 117,1 134,0 146,4 156,3 188,3 208,1 222,6 243,9 259,5 312,5 356,0

0,3 1,2 1,8 2,1 2,3 2,4 2,5 2,8 2,9 3,0 3,2 3,3 3,5 3,7

-1,6 0,0 0,8 1,3 1,5 1,6 1,8 2,1 2,2 2,3 2,5 2,6 2,9 3,1

-1,8 0,2 0,8 1,1 1,2 1,2 1,2 1,3 1,4 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5

400,0

350,0

300,0

250,0

200,0 Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

150,0

100,0

LOG PEARSON

17,6 60,5 88,9 102,3 108,3 112,0 114,5 120,8 123,7 125,5 127,6 128,9 132,1 133,6

TABEL DISTRIBUSI HUJAN JAM - JAMAN PLTM HUTARAJA I - DOLOK SANGGUL JAM 1 2 3 4 5 6

DISTRIBUSI 3,9 46,2 3,6 4,5 2,0 0,9

6,36% 75,37% 5,87% 7,34% 3,26% 1,47%

TABEL PARAMETER STATISTIK PLTM HUTARAJA I - DOLOK SANGGUL NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9

PARAMETER Jumlah data Rata-rata Standart deviasi Rata-rata (Log) Standart deviasi (Log) Jumlah X Jumlah (X-Xrt)^2 Jumlah (X-Xrt)^3 Jumlah Log X

SIMBOL n Xr s Xrt sX

20,000 61,459 29,069 1,726 0,267 1229,182 16055,420 87789,004 34,525


10

Jumlah (Log X-Log Xrt)^2

1,355

11 12

Jumlah (Log X-Log Xrt)^3 Koefisien Skewnes (data)

Cs

-0,425 0,209

13

Koefisien Skewnes (Log) Koefisien Variansi

CsX Cv

-1,307 0,473

Koefisien Kurtosis

CvX Ck

0,155 -0,404

CkX

1,995 3,142

14 15

Pi

TABEL ANALISIS HUJAN RANCANGAN PLTM HUTARAJA I - DOLOK SANGGUL D:\Bobbie\AI NUMPANG\dari S'Kanie\[hit. curah hujan dan debit banjir.xls]PMP

No

Tahun

Curah Hujan Maksimum (mm) (X)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995

10 11 12 13 14 15 16 17 18

(X-Xrt)^2

(X-Xrt)^3

Log X

(Log XLog Xrt)^2

(Log X-Log Xrt)^3

54,85 80,50 99,73 63,40 55,56 29,92 63,40 32,77 16,38

43,655 362,442 1464,723 3,768

1,739 1,906 1,999 1,802 1,745 1,476 1,802 1,515 1,214

0,000167 0,032228 0,074295 0,005751 0,000344 0,062654 0,005751 0,044436 0,261969

0,000002 0,005786 0,020251 0,000436 0,000006 -0,015683 0,000436 -0,009367 -0,134083

1996

9,97

2650,811

0,999

0,529152

-0,384921

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

46,30 116,83 41,32 108,28 54,14 59,84 94,03 85,48

229,690 3065,660 405,703 2192,117 53,575 2,626 1060,987 577,174

-288,433 6900,125 56057,416 7,315 -204,837 -31374,695 7,315 -23616,223 -91579,921 136479,714 -3481,068 169740,702 -8171,685 102635,023 -392,147 -4,256 34559,301 13866,271

1,666 2,068 1,616 2,035 1,734 1,777 1,973 1,932

0,003678 0,116477 0,012128 0,095041 0,000053 0,002573 0,061018 0,042281

-0,000223 0,039752 -0,001336 0,029300 0,000000 0,000130 0,015072 0,008694

34,749 994,763 3,768 823,140 2031,734


19 20

2005 2006

62,33 54,14

0,762 53,575

0,665 -392,147

1,795 1,734

0,004686 0,000053

0,000321 0,000000

HUJAN DAERAH TEREDUKSI PLTM HUTARAJA I - DOLOK SANGGUL

Tahun

Hujan

Hujan

Maksimum

Maksimum Tereduksi

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

77,0 113,0 140,0 89,0 78,0 42,0 89,0 46,0 23,0 14,0 65,0 164,0 58,0 152,0 76,0 84,0 132,0 120,0 87,5 76,0

54,85 80,50 99,73 63,40 55,56 29,92 63,40 32,77 16,38 9,97 46,30 116,83 41,32 108,28 54,14 59,84 94,03 85,48 62,33 54,14

TABEL Muhammad Asy’ari Perangin-angin : Perencanaan Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, 2008. USU Repository © 2009

Luas DAS

Lama Hujan (jam)

10

30

50

70

100

200

5 12

0,97 0,98

0,92 0,95

0,88 0,92

0,84 0,89

0,8 0,86

0,7 0,8

Nilai Interpolasi Luas DAS Lama Hujan Lama Hujan Lama Hujan Maksimum Koef. Reduksi 5 jam Koef. Reduksi 12 jam

218,30 5

km2 jam

12

jam

7 0,682 0,789

jam

oke

data studi tahun 98


PERENCANAAN PEMBUATAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO MUHAMMAD ASY ARI PERANGIN-ANGIN

Recommend Documents