PERENCANAAN PUSAT LISTRIK TENAGA MINI HIDRO PERKEBUNAN ZEELANDIA PTPN XII JEMBER DENGAN MEMANFAATKAN ALIRAN KALI SUKO

PERENCANAAN PUSAT LISTRIK TENAGA MINI HIDRO PERKEBUNAN ZEELANDIA PTPN XII JEMBER DENGAN MEMANFAATKAN ALIRAN KALI SUKO Taufan Andrian Putra, Nadjadji Anwar, Abdullah Hidayat. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail : [email protected] Daerah aliran sungai (DAS) Kali Suko memiliki luas kurang lebih 17,90 km2 dengan panjang sungai 10,50 km. Dengan kondisi topografi Kali Suko yang curam serta tipe sungainya yang perennial maka kondisi ini dimanfaatkan oleh PT PN XII untuk membangun Pusat Listrik Tenaga Mini hidro (PLTMH) ke-dua untuk dapat menunjang kebutuhan listrik. Pada titik yang direncanakan untuk membangun intake memiliki debit minimum sebesar 0.303 m3/dt pada elevasi +402 dari permukaan laut (dpl). Lokasi yang selanjutnya akan digunakan sebagai Surge tank berada pada elevasi + 390 m dpl dan untuk Power House akan dibangun pada elevasi+ 245 m dpl, hal ini didasarkan pada hasil yang telah dirumuskan pada Feasibility Study PLTMH Kali Suko Kebun Zeelandia.

Abstrak Aliran air yang mengalir dari dataran tinggi menuju dataran yang lebih rendah memiliki energi potensial yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Salah satunya adalah aliran air Kali Suko yang merupakan wilayah dari perkebunan Zeelandia PTPN XII, Jember. Penerapan teknologi mini hidro sebagai pembangkit listrik merupakan solusi untuk memanfaatkan potensi tersebut. Kondisi eksisting Kali Suko yang akan dimanfaatkan sebagai Pusat Listrik Tenaga Minihidro memiliki daerah aliran sungai (DAS) seluas 17.9 Km2, dengan panjang kurang lebih 10.5 km. Perencanaan ini merupakan proyek Pusat Listrik Tenaga MiniHidro kedua dari afdeling kali suko, dimana perencanaan ini nantinya akan dilaksanakan mulai elevasi +402. Perencanaan akan dilakukan pada lingkup bangunan sipil, dimulai dari analisa hidrologi, perencanaan bangunan pembangkit, estimasi kehilangan energi, hingga perhitungan energi listrik yang dihasilkan. Dengan memanfaatkan data hujan selama 12 tahun, untuk mencapai debit andalan serta kondisi topografinya, dihasilkan debit andalan sebesar 0.8m3/dt, dan tinggi energi 148.42 m. Dengan menggunakan turbin pelton dan generator sinkron, tenaga air ini dapat berubah menjadi energi listrik sebesar 7769660.71 kWh/tahun.

BAB II METODOLOGI START Survey Pendahuluan dan Studi Literatur Pengumpulan Data : Intensitas Hujan Elevasi sungai Penampang sungai pada Intake Kondisi topografi tanah

Kata Kunci: Bangunan pembangkit, debit andalan, energi potensial, listrik, minihidro Meliputi : Bangunan Intake Saluran Pengarah Bak Pengendap

BAB I PENDAHULUAN Perkebunan Zeelandia PT Perkebunan Nusantara XII Jember, merupakan Badan Usaha Milik Negara dengan status Perseroan Terbatas. Perkebunan ini terletak di Desa Patemon, Kecamatan Tanggul Kabupaten Jember Jawa Timur.Perkebunan Zeelandia mempunyai 6 afdeling, yaitu Zeelandia, Langsap, Kali Suko, Sumber Ayu, Sumber Bulus, dan Gondang. Afdeling Kali Suko merupakan bagian dari PT PN XII, dimana Produk utama yang dihasilkan dari keenam afdeling ini adalah karet, kecuali afdeling Kali Suko dan Langsap terdapat sedikit kopi. Selama ini suplai tenaga listrik yang dipergunakan untuk proses produksi di suplai dari Mini-Hydro Power (MHP) Kali Suko I, Diesel Genset dan kekurangan kebutuhan listrik dipenuhi oleh PLN.

Meliputi : Bak Penenang Pipa Pesat Tangki Peredam

Analisa Debit dan Beda Ketinggian Perencanaan Bangunan I PLTMH Perencanaan Bangunan II PLTMH

N Kehilangan Energi< 10%

Y

Perencanaan Turbin dan Generator Analisa Tenaga Listrik FINISH

Gambar 2.1. Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir

1

𝑅𝑅

= 0.4479 m3/dt Diolah dengan menggunakan metode FJ. Mock. Hasil perhitungan menjadi: Tabel 3.2 Perhitungan Interval Debit Metode Mock.

BAB III ANALISA DAN PERENCANAAN

𝐾𝐾

3.1 Analisa Hidrologi 3.1.1 Perhitungan debit limpasan Data yang digunakan dalam analisa mengacu pada Intensitas hujan 12 tahun pada satu pos hujan. Q = 0,278 C.I.A (m3/dt) Dimana: Q : debit limpasan (m3/dt) C : koefisien limpasan lahan (0,10) I : intensitas hujan (mm/jam) A : luas DAS (km2) Untuk debit rata-rata harian bulan Januari tahun 1999 adalah: Q = 0,278 C.I.A/30hari (m3/dt) = 0,278 x 0,10 x 103x 17,90/30 = 1.708 m3/dt Untuk selanjutnya perhitungan diterapkan untuk debit setiap bulan selama 12 tahun. Tabel 3.1 Rekapitulasi Data Debit Dalam 12 Tahun

Dari perhitungan tabel 3.2 tersebut dibentuk menjadi duration curve (gambar 3.2):

Gambar 3.2 Duration Curve Debit andalan akan diambil 80% nilai debit dari duration curve yaitu pada debit 0.8 m3/dt Debit akibat hujan selanjutnya ditambah aliran dasar sebsar 0.303m3/dt. Sehingga debit Januari 1999: Qgabungan = Qhujan + Qbase flow = 1.71 + 0.303 = 2.01 Sehingga grafik debit yang dihasilkan dari penjumlahan Debit akibat hujan pada tabel 3.1

3.1.3. Perhitungan debit banjir rencana Pada perencanaan ini digunakan debit banjir rencana 50 tahun dengan metode gumble. Dari perhitungan curah hujan efektif, dihitung Intensitas hujan maksimum sebagai berikut: = Intensitas curah hujan harian selama bulan I1999 januari – desember = 130 mm/jam Intensitas hujan rata-rata didapat: 𝛴𝛴𝛴𝛴 Ir = 𝑛𝑛 1833

= = 152.7 mm/jam 12 Selanjutnya dilakukan perhitungan terhadap intensitas hujan rata-rata dengan metode gumble. Tabel 3.3 Perhitungan Intensitas Hujan Rata-rata

Gambar 3.1 Debit Gabungan Akibat Hujan dan Aliran Dasar Selama 144 Bulan 3.1.2 Perhitungan duration curve Untuk menentukan duration curve Kali Suko 𝑅𝑅 Interval debit ditentukan dari nilai : 𝐾𝐾 Dengan : R = Qmax - Qmin = 3.886 – 0.303 = 3.583 K = 1 + 3,3322 log n = 1 + 3,3322 log 144 = 8.192 ≈ 8 n = jumlah data (12 tahun = 144 bulan )

Dimana Yn =

2

S

ΣY 𝑛𝑛

=

6.04

𝛴𝛴(𝐼𝐼−𝐼𝐼𝐼𝐼)2

=�

(𝑛𝑛−1)

12

= 0.5035 , dan 15438 .2

=�

11

= 37.463 mm/jam

Adapun untuk menghitung Intensitas hujan rencana dengan periode ulang T adalah:

C. Tinggi energi di atas mercu saat debit banjir 50 tahun Q = 1.704 b.c.h12/3 3.79 = 1.704 x 10 x 0.82 x h12/3 h1 = 0.42 m didapat tinggi energi 0.42 m dari mercu bendung dan kecepatan aliran V= Q/A = 3.79/(10 x 0.8) = 1.37 m/dt

𝑌𝑌𝑇𝑇 − 𝑌𝑌𝑛𝑛 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝐼𝐼𝑟𝑟 + ( )𝑆𝑆𝑥𝑥 𝑆𝑆𝑛𝑛 3.9 − 0.5035 𝐼𝐼50 = 152.7 + � � 37.463 2.36 𝐼𝐼50 = 206.66 Dengan: Σ(𝑌𝑌 − 𝑌𝑌𝑛𝑛 )2 30.675 𝑆𝑆𝑛𝑛 = = = 2.36 (𝑛𝑛 + 1) 13 𝑌𝑌50 = 3.9 Setelah Intensitas hujan rencana didapatkan, dimasukkan dalam perhitungan debit dengan metode rasional: Q = 0,278 C.I.A (m3/dt) = 0,278 x 0,1x (206.6/24)x17,9 = 4.285 m3/dt Ditambahkan dengan aliran dasar menjadi: Qgabungan = Qhujan + Qbase flow = 4.285 + 0.303 = 4.588 m3/dt

D. Perencanaan kolam peredam energi Pada Perencanaan ini akan digunakan kolam peredam energi tipe USBR. Adapun data-data yang dibutuhkan = 3.79 m3/dt Q0 B = 10 m Z = 1.5 m h = 0.42 m = (2g(z+0.5h))0.5 V1 = (2x9.81(1.5+0.5x0.42))0.5= 5.79 m/dt = AxV1 Q0 = (Bxd1)xV1 3.79 d1 = = 0.065m 10𝑥𝑥5.79 Dari data-data diatas didapat Froude number (Fr): 𝑉𝑉1 5.79 Fr = 0.5 = 0.5 = 7.23

3.2 Perencanaan Bangunan Pembangkit 3.2.1. Bangunan Pengatur Tinggi Muka Air digunakan bangunan bendung tetap dengan mercu ogee yang dimodifikasi dengan menambahkan lubang saluran berbentuk persegi di puncaknya. Lebar dasar saluran = 12 m Lebar mercu bendung = 10 m Lebar pintu pembilas = 2 m Kemiringan dinding = 1:1 = 4.588 m3/dt Q50 = 0.8 m3/dt Qandalan = 3.79 m3/dt QSisa Tinggi mercu rencana = 1.5 m Koefisien debit bentuk segi empat panjang (c): 0.82 Dari data tersebut direncanakan bendung:

(𝑔𝑔𝑔𝑔 𝑑𝑑 1 )

(9.81𝑥𝑥0.065)

Sehingga dipilih kolam olak USBR tipe III dimana: Q < 18.5 m3/dt V < 18 m/dt Fr > 4.5 maka besarnya d2 dan L ditentukan melalui grafik pada gambar 3.3 dan didapatkan nilai L/d = 2.6

Gambar 3.3 : Grafik L/d dan Froude Number Sehingga: d2 = 0.5�√1 + 8𝐹𝐹𝐹𝐹 2 − 1�𝑥𝑥𝑑𝑑1 = 0.5�√1 + 8𝑥𝑥7.232 − 1�𝑥𝑥0.065= 0.64 m L = 2.6𝑥𝑥𝑑𝑑2 = 2.6𝑥𝑥0.64 = 1.66 m Sehingga panjang kolam olak minimum yang dapat dipakai adalah 1.66 m

A. Tinggi energi di atas mercu saat debit andalan Q = 1.704 b.c.h12/3 0.80 = 1.704 x 10 x 0.82 x h12/3 h1 = 0.15 m didapat tinggi energi 0.15 m dari mercu bendung, dan kecepatan aliran V= Q/A = 0.80/(10 x 0.1) = 0.67 m/dt

3.2.2. Perencanaan kekuatan trash rack Trash rack direncanakan untuk memikul beban akibat banjir 50 tahun dalam kondisi tersumbat penuh. menggunakan profil bulat berdiameter 10 mm dengan jarak 50 mm, dengan kemiringan 300 (gambar 3.4).

B. Dimensi saluran pengambilan Saluran pengambilan yang terbentang di sepanjang puncak bendung direncanakan untuk dapat mengakomodir debit andalan Kali Suko sebesar 0.80 m3/dt. Direncanakan: Koefisien manning n = 0.02 m Lebar saluran b = 0.6 m Tinggi saluran h = 0.75 m Kemiringan I = 1% 1 Kecepatan V = R2/3 I1/2 = 1.79 m/dt n Dari perhitungan tersebut didapat Qsaluran > Qandalan dan Vsaluran sebesar 2.6x V di atas mercu.

Gambar 3.4: Gaya yang Bekerja pada Saringan Perhitungan pembebanan: H saat banjir 50 tahun = 0.28 m 𝐻𝐻𝐻𝐻𝛾𝛾 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 0.28𝑥𝑥1000 W = = = 323.32 kg/m2 cos 𝛼𝛼 cos 30 0 q = W x b = 323.32 x 0.05= 16.17 kg/m

3

Gaya yang diterima tumpuan: 𝑙𝑙 ΣM = 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 − 𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞 = 0 𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞

𝑙𝑙 2

Didapat (h) sebesar 0.65 m (I) 1.4% dan (n) 0.02. Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik, kecepatan aliran dijaga agar tetap subkritis atau Fr < 1 V 1.8 Fr = = = 0.79 < 1

2 0.6 16.17𝑥𝑥0.6𝑥𝑥

2 Rb = = = 4.85 kg 𝑙𝑙 0.6 Momen maksimum yang terjadi: = Rb/q = 4.85/16.17 = 0.3 m X1 Mmax = RbxX1 – 0.5qxX12 = 4.85 x 0.3 – 0.5 x 16.17 x 0.32= 0.727 kgm Sehingga trash rack harus direncanakan untuk mampu menahan momen sebesar 0.727 kgm

�𝑔𝑔𝑔𝑔 ℎ

3.2.5. Saluran pengarah Setiap bangunan dihubungkan oleh saluran pengarah sesuai alur kontur dengan spesifikasi: Tabel 3.4 Spesifikasi Saluran

3.2.3. Pintu pengambilan intake Kapasitas pintu pengambilan 110% debit rencana: = 110% x 0.80 = 0.88 m3/dt Debit Q110 Koefisien debit µ = 0.85 Tinggi bukaan α = 0. 75 m Head lost z = 0.15 m Dengan menggunakan rumus Q = µ x b x h �2 𝑔𝑔𝑔𝑔 ; didapatkan lebar pintu b sebesar 0.8 m.

3.2.6. Perhitungan pipa pesat 3.2.6.1. Perhitungan diameter pipa pesat Dalam perhitungan diameter pipa pesat digunakan perumusan USBR, namun sebelum perhitungan diameter, diperlukan perencanaan kecepatan aliran: V= 0.125�2 ∙ 𝑔𝑔 ∙ ℎ = 0.125√2 ∙ 9.81 ∙ 157 = 6.9 m/dt kecepatan dalam pipa pesat dibatasi 2-3 m/dt, sehingga:

3.2.4. Perhitungan pelimpah samping Pelimpah samping direncanakan satu alur dengan saluran sebelum bak pengendap sedimen: Koefesien debit Cd = 1,03 tinggi Head H = 0.3m 2 2 Dengan perhitungan Q = Cd ( g)0.5 bH1,5 didapat 3 3 lebar pelimpah samping b sebesar 2.8 m.

D

𝑄𝑄

0.25𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥

=�

0.8

0.25𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 2

= 0.714

0.25𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 𝐷𝐷

0.25𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 0.7

2𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 𝜎𝜎 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

2𝑥𝑥0.9𝑥𝑥24𝑥𝑥10

3.2.6.2. Perhitungan tebal pipa pesat Sehingga tebal pipa pesat adalah 𝑃𝑃0 𝑥𝑥𝑥𝑥 157000 𝑥𝑥 0.7 𝛿𝛿 = = 6 = 0.0025 𝑚𝑚 = 2.5 𝑚𝑚𝑚𝑚

Dengan: 𝑃𝑃0 = 𝛾𝛾 𝑥𝑥 ℎ𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 = 1000 𝑥𝑥 157 = 157000𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚2 𝜑𝜑 = koefisien kekuatan sambungan las (0.9) 𝜎𝜎𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 = tegangan ijin baja Fe 360 = 240 MPa Namun untuk pipa dengan diameter kurang dari 0.8m disyaratkan untuk menggunakan pipa dengan diameter 5 mm, termasuk lapisan karat 1-3 mm.

3.2.5.1 Perhitungan kecepatan kritis Vcr = 𝑎𝑎√𝑑𝑑 = 51√0.05 = 11.4 cm/dt = 0.114 m/dt Dengan: d = diameter butir (5 mm) a = 36 bila d > 1 mm 44 bila 1mm > d > 0.1 mm 51 bila d < 0.1 mm

3.2.6.3. Perhitungan posisi pengambilan Minimum Operation Level (MOL) harus memenuhi kriteria sebagai berikut:

3.2.5.2 Perhitungan Kecepatan Aliran Dalam Bak Pengendap Direncanakan lebih kecil dari kecepatan kritis, dipakai (Vn) = 0.11 m/dt

MOL = 𝐷𝐷 + 1.5

𝑉𝑉 2

2𝑔𝑔

= 0.7 + 1.5

2.08 2

= 1.03 m

1.32

= 0.83 m

2𝑥𝑥9.81

Namun sebagai antisipasi, diperhitungkan MOL apabila kondisi Q100 sebesar 0.5 m3/dt. 𝑄𝑄 0.5 V = = = 1.3 m/dt 0.25𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 𝐷𝐷 2 0.25𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 0.72 Dari Kecepatan tersebut didapatkan MOL:

3.2.5.3 Perhitungan dimensi bak pengendap Koefesien manning n = 0.02 Tinggi air rencana h = 1.3 m Kecepatan turun butir ω = 0.01 m/dt Dimana ω nilai yang didapat dengan grafik kecepatan turun butir. Sehingga didapatkan: Lebar bak b = 3.4 m Panjang bak L = V.h/ω = 0.11x 1.3 / 0.01 = 14.3 m

MOL = 𝐷𝐷 + 1.5

𝑉𝑉 2

2𝑔𝑔

= 0.7 + 1.5

2𝑥𝑥9.81

Bak penenang berbentuk persegi sepanjang 10 m dengan lebar dasar 0.8 m dan kedalaman 1.98 m. Kecepatan aliran 0.5 m/dt saat debit andalan Q80, dan kedalaman saat debit minimum Q100 sebesar 1.31m dengan kecepatan aliran 0.48 m/dt.

3.2.5.4 Perhitungan dimensi kantong pasir Kecepatan aliran pembilas direncanakan 2 m/dt. Dan lebar dasar 0.6 m. Sehingga: 𝑄𝑄 0.80 As = = = 0.4 m2 2

=�

Direncanakan pipa dengan diameter D = 0.7, sehingga: 𝑄𝑄 0.8 V = 2 = 2 = 2.08 m/dt

3.2.5 Perhitungan bak pengendap sedimen Butiran ijin PLTA tekanan tinggi adalah 0.01 – 0.05 mm. Direncanakan 2 bak pengendap dengan dimensi dan spesifikasi yang sama.

𝑉𝑉

√9.81𝑥𝑥0.65

4

3.2.6.4. Perhitungan elevasi MOL Tabel 3.5 Perhitungan Elevasi Bak Penenang

B. Menghitung tinggi jagaan Dalam menghitung tinggi jagaan kita perlu menghitung elevasi muka air maksimum (bo) 0.5

𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 0.5 0.785𝑥𝑥9.81 ) /𝑄𝑄0 =0.39𝑥𝑥 �31.24� � �𝐴𝐴 0.385

bo =𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻( 𝐿𝐿

Dengan: Hf = Losses pada pipa + (V02/2g) = 0.17 + (2.082/2x9.81) = 0.39 m As = Luas tangki peredam L = panjang pipa sampai tangki peredam Sehingga tinggi jagaan didapat: Upswing Sa = 1.05xbo-0.89xHf = 1.05x0.15-0.89x0.39 = 2.215 m Downswing Sb = 0.88xbo-0.91xHf = 0.88x0.15-0.91x0.39 = 1.928 m

Di dapatkan posisi MOL berada pada elevasi +402.26 dan dasar pipa berada pada elevasi +400.28. 3.2.7. Kehilangan energi sebelum tangki peredam 3.2.7.1. Kehilangan energi karena saringan kasar Dengan menggunakan profil baja bulat dengan diameter (s) 1cm dan jarak antar profil (b) 5cm, kehilangan energi yang terjadi adalah: hr =

3.2.9. Kehilangan energi setelah tangki peredam 3.2.9.1. Kehilangan karena gesekan sepanjang pipa Desain serupa dengan pipa sebelum tangki peredam, sehingga nilai f = 0.0122. Sehingga: Tabel 3.10: Losses karena Gesekan Pipa Tiap Segmen

𝑠𝑠 4 𝑉𝑉 2 𝜑𝜑( ) �3 𝑥𝑥 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 2𝑔𝑔 𝑏𝑏 0.01 4� 2.08 2 1.79( ) 3 𝑥𝑥 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥90= 2𝑥𝑥9.81 0.05

= 0.04 m Dengan: 𝜑𝜑 = koefisien profil = 1.79 α = sudut pemasangan saringan = 900 3.2.7.2. Kehilangan energi pada entrance Dengan entrance berbentuk circular bellmouth, dengan (Ke) sebesar 0.05, sehingga kehilangan: He = 𝐾𝐾𝑒𝑒 𝑥𝑥

∆𝑣𝑣 2 2𝑔𝑔

= 0.05𝑥𝑥

1.57 2

2𝑥𝑥9.81

3.2.9.1. Kehilangan energi karena belokan pipa Direncanakan: R = 7xD = 4.9 m Kb untuk R/D = 7 adalah 0.08 Sehingga kehilangan energi :

= 0.0063 m

Dengan: ∆v = Vpipa – Vbak penenang = 2.08 – 0.51 = 1.57 m/dt

V2

3.2.7.3. Kehilangan akibat gesekan sepanjang pipa Angka reynold (Re) dari aliran, dimana: 𝐷𝐷.𝑉𝑉 0.7𝑥𝑥 2.08 Re = = −6 = 1441571.3 𝑣𝑣 𝐾𝐾𝐾𝐾

Hl = Kb .

E = = =6.43x10-5 𝐷𝐷 700 Dari diagram moody didapat f = 0.0122 Sehingga kehilangan energi: L v2

D 2g

31.24 0.7

.

2.08 2

2x9.81

2g

= 0.08 .

2.08 2

2x9.81

= 0.0176

Dengan 4 belokan sejenis, maka kehilangan energi: Hl = 4 x 0.0176 = 0.07m

1.01𝑥𝑥10 0.045

Hf = f. . = 0.0122.

/0.8 = 0.15m

3.2.10. Estimasi kehilangan energi total Htotal= Sb + Hf + Hl = 1.928 + 6.58 +0.07 = 8.58 m

= 0.12 m

3.2.11. Estimasi tinggi efektif Heff = Elevasi MOL – Elevasi Turbin - Htotal = 148.42 m

Dengan : Ks = Koefisien kekasaran pipa baja = 0.045 f = Koefisien gesek pipa Diketahui kehilangan energi total yaitu: Htotal= Hr+He+Hf= 0.04+0.0063+0.12 = 0.17 m

3.3. Perencanaan Power House 3.3.1. Pemilihan tipe turbin Pemilihan tipe turbin sebagai berikut:

3.2.8. Perhitungan tangki peredam 3.2.8.1 Kriteria penggunaan tangki peredam L/H >5 = Menggunakan tangki peredam 1746/157 = 11.1 > 5 Karena L/H>5, maka perlu digunakan tangki peredam. 3.2.8.2 Perhitungan tangki peredam Parmakian A. Menghitung diameter minimum 1.6𝐴𝐴.𝐿𝐿 1.6𝑥𝑥0.385𝑥𝑥31.24 Ast = = = 0.062 m2 2𝑔𝑔.𝑐𝑐.𝐻𝐻0

metode

2𝑥𝑥9.81𝑥𝑥0.1𝑥𝑥156.8

D = (Ast/0.25π)0.5= 0.28 Direncanakan dengan diameter 1 m

Gambar 3.5: Kriteria Pemilihan Tipe Turbin

5

Berdasarkan debit andalan yang digunakan sebesar 0.8 m3/dt dan tinggi jatuh efektif sebesar 148.42 m, dipilih turbin pelton. Dan dengan menggunakan Grafik perbandingan debit dan efisiensi turbin (Gambar 3.6) didapatkan efisiensi turbin sebesar 0.88.

E2 =

(𝑃𝑃80 +𝑃𝑃90 )

𝑥𝑥 10%𝑥𝑥365𝑥𝑥24 = 719225.4 kWh

2 (𝑃𝑃90 +𝑃𝑃100 )

E3 = 𝑥𝑥 10%𝑥𝑥365𝑥𝑥24 = 567276.4 kWh 2 Sehingga total energi yang diperoleh dalam 1 tahun: ΣE = E1 + E2 + E3 = 7769660.7 kWh BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan Pusat Listrik Tenaga Minihidro merupakan alternatif yang sesuai untuk mengatasi kekurangan energi yang terjadi. Desain perencanaan PLTMH di afdeling Kali Suko, perkebunan Zeelandia PT PN XII, Jember adalah sebagai berikut: 1. Analisa debit Berdasarkan pengolahan data sekunder, data intensitas hujan bulanan rata-rata, didapat debit andalan yang akan digunakan sebagai PLTMH adalah sebesar 800 liter/detik. 2. Perencanaan bangunan pembangkit

Gambar 3.6 Grafik Debit dan Efisiensi Turbin 3.3.2. Putaran spesifik dan putaran jenis turbin Dengan debit andalan 0.8 m3/dt, tinggi jatuh 148.24 m, dan efisiensi pada turbin pelton sebesar 0.88, didapatkan daya sebesar: P = g x Qand x Heff x ηT = 9.81 x 0.8 x 148.24 x 0.88 = 1025.05 kW = 764.96 HP Dari perhitungan tersebut, putaran jenis turbin didapat: Ns =

Bendung Material :Beton bertulang Tinggi : 1.5 m Panjang : 10 m Panjang kolam olak: 1.7 m Saluran pengambilan Kedalaman: 0.75 m Lebar : 0.6 m Kekasaran : 0.02 Kemiringan: 1% Pelimpah samping Lebar : 2.8 m Bak pengendap Kedalaman: 1.3 m Lebar : 3.4 m Kekasaran : 0.02 Panjang : 14.3 m Direncanakan menggunakan 2 bak pengendap.

𝑁𝑁𝑁𝑁 √𝑃𝑃

𝐻𝐻𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 5/4

N = 184.464 rpm Umumnya frekuensi listrik generator sinkron di Indonesia 50 Hz. Sehingga jumlah katup didapat: 120𝑓𝑓 N =  𝑝𝑝 = 28 𝑝𝑝

Dengan jumlah katup (p) = 28 dan frekuensi (f) =50 Hz didapatkan kecepatan sinkron sebesar 214 rpm. Digunakan generator dengan rotor kutub sepatu. 3.3.1. Perhitungan energi listrik Total energi dihitung berdasarkan energi yang terdapat selama 80% dari 1 tahun Q80, sebesar 10% dari rata-rata Q80 dan Q90, dan sisanya 10% dari rata-rata Q90 dan Q100 dari duration curve. m3/dt Q80 = 0.8 Q90 = 0.62 m3/dt m3/dt Q100= 0.5 Sehingga daya terpasang P80 = 𝑔𝑔𝑔𝑔𝑄𝑄80 𝑥𝑥𝐻𝐻𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑥𝑥 ∑ η = 925.11 kW Dengan: Ση = ηt x ηg x ηtr = 0.79 = 0.88 ηt = Efisiensi turbin = 0.95 ηg = Efisiensi generator = 0.95 ηtr = Efisiensi transformator Sehingga daya setiap debit disajikan dalam tabel 3.11. Tabel 3.11 Daya yang Dihasilkan

Maka energi yang diperoleh adalah = 6483158.9 kWh E1 = 𝑃𝑃80 𝑥𝑥 80%𝑥𝑥365𝑥𝑥24

3.

Kantong pasir Kedalaman: 0.65 m Lebar : 0.6 m Kemiringan: 1.4% Bak penenang Kedalaman: 1.98 m Lebar : 0.8 m Kekasaran : 0.03 Panjang : 10 m Pipa pesat Diameter : 0.7 m Tebal :5 mm Turbin Jenis : Turbin Pelton Kecepatan spesifik : 11.4 Kecepatan jenis : 215 Generator Generator sinkron 50 Hz Jumlah katub: 28 Rotor : rotor kutub sepatu

Kapasitas tenaga air Sesuai dengan beda elevasi pada topografi Kali Suko, dan telah dikurangi dengan kehilangan energi yang terjadi, maka didapat tinggi energi sebesar 148.42 m dan menghasilkan energi sebesar 7769660.71 kWh per tahun.

DAFTAR PUSTAKA Anggrahini. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. Surabaya:CV. Citra Media. Soekibat,R.S. 2010.Sistim dan Bangunan Irigasi.Surabaya :Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Patty, O.F.1995. Tenaga Air. Jakarta:Erlangga. Ilyinykh, I. 1985. Hydroelectric Stations. MIR Publisers Varsney, R.S.1977.Hidro Power Structure. 2nd edition. New Chand & Brosoorkee

6