perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
REVITALISASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) NAWANGAN PACITAN
REVITALISATION MICRO HYDRO POWER PLANT (MHP) NAWANGAN PACITAN
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh: INDRA BAGUS KRISTIARNO NIM I 0109040
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO “ For with God Nothing will be impossible “ Luke 1 : 37
PERSEMBAHAN
Puji Syukur kepada Tuhanku Yesus Kristus atas kasih-Nya kepadaku sampai saat ini dan seterusnya. Kedua orang tua saya bapak Yohanes Sutarno dan ibu saya Sunarti yang selalu mendampingi, mendidik dan memberikan semuanya kepada saya, terima kasih untuk kesabaran, perhatian, doa, dan kasih sayang yang diberikan setiap harinya. Kakak saya Ira Krisminarti sekeluarga dan Evi Ayu Krisminarti sekeluarga yang selalu mengingatkan, menyuruh, memberi dukungan dalam menyelesaikan skripsi secepat mungkin. Ibu Rintis Hadiani dan Bapak Solichin atas bimbingan, arahan, nasehat dan ilmu serta kesabaran yang luar biasa dalam membimbing saya. Badan Penelitian, Pengembangan, dan Statistik Kabupaten Pacitan, dan Dr. Suprijadi (FP UNS), Serta semua pihak yang terlibat dalam penelitian ini. Deandra Astried, Lutfi, Andika, Lintang, Raras dan Mas Sigit yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. Kawan-kawan Sipil angkatan 2009 yang telah banyak membantu dan selalu memberi dukungan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
Indra bagus kristiarno, Solichin, dan Rintis hadiani. 2013. Revitalisasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan Pacitan. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan ini berlokasi di desa Nawangan kecamatan Nawangan kabupaten Pacitan. Hal – hal yang perlu diperhatikan sebagai komponen utama Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yaitu ketersediaan debit, diameter pipa pesat, turbin dan bangunan penunjang lainnya guna menghasilkan daya listrik yang maksimal. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan merevitalisasi apa saja yang dapat dilakukan terhadap bangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan ini. Penelitian ini dilakukan dengan cara analitis deskriptif kuantitatif. Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan yaitu di sungai Kedung Pasang desa Nawangan kecamatan Nawangan kabupaten Pacitan. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan telah beroperasi akan tetapi daya yang dihasilkan tidak stabil saat musim kemarau. Revitalisasi yang dapat dilakukan yaitu dengan memperbesar diameter pipa penstock yang semula 25 cm menjadi 31,8 cm dan mengganti Turbin lama dengan turbin yang baru. Hasil analisis penelitian ini menghasilkan debit andalan rata-rata sebesar 0,1453 m3/dt tetapi pada bulan januari dan juni I sampai oktober III debit andalan mendekati 0 m3/dt dan tinggi head 18,3610 m. Besarnya potensi daya listrik yang dihasilkan pada kondisi existing sebesar 299,9402 kW per tahun. Besarnya potensi daya listrik rencana berdasarkan kondisi existing menghasilkan daya listrik sebesar 488,0459 kW per tahun. Nilai BCR sebesar 0,7485 mengindikasikan bahwa perencanaan ini tidak layak dilakukan karena besarnya benefit lebih kecil dari pada biaya total pembangunan.
Kata Kunci : Revitalisasi, PLTMH, Peningkatan produksi listrik, pipa pesat, daya listrik.
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACK
Indra bagus kristiarno, Solichin, dan Rintis hadiani. 2013. Revitalisation Micro Hydro Power Plant (MHP) Nawangan Pacitan. Thesis. Department of Civil Engineering. Faculty of Engineering. Sebelas Maret University. Surakarta. Micro Hydro Power ( MHP ) is located in the village Nawangan, Nawangan districts Pacitan district. The things that need to be considered as a major component of Micro Hydro Power ( MHP ) is the availability of discharge, rapid pipe diameter, the turbine building and other support in order to generate maximum power. This study aims to analyze and revitalize what can be done to the building Micro Hydro Power ( MHP ) Nawangan. This research was carried out by means of analytical quantitative descriptive. Location Micro Hydro Power ( MHP ) is in the river Kedung Pasang, Nawangan village, Nawangan districts, Pacitan district. Micro Hydro Power ( MHP ) has been operating Nawangan but unstable power generated during the dry season. Revitalization to do that is by increasing the diameter of the penstock pipe which was originally 25 cm to 31.8 cm and replacing old turbines with new turbines. The results of this analysis resulted in an average discharge mainstay of 0.1453 m 3/sec but in January and June I through III October mainstay near 0 m3/sec discharge and high head 18.3610 m. The magnitude of the potential power output of the existing condition of 299.9402 kW per year. The amount of potential electric power generating plans based on existing conditions at 488.0459 kW of electrical power per year. BCR value of 0.7485 indicates that this plan is not feasible because of the amount of benefits is less than the total cost of construction. Keyword : Revitalization, micro hydro power plant, increase electricity production, penstock, electrical power.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME atas kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul ”REVITALISASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) NAWANGAN PACITAN” guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Ir. Solichin, MT selaku dosen pembimbing I. 4. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku dosen pembimbing II sekaligus dosen pembimbing akademik. 5. Dosen Penguji skripsi Ir. Suyanto, MM dan Ir. Siti Qomariyah, MSc. 6. Badan Penelitian, Pengembangan, dan Statistik Kabupaten Pacitan, dan Dr. Suprijadi (FP UNS), Serta semua pihak yang terlibat dalam penelitian ini 7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil 2009. 9. Semua pihak dan instansi yang telah membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang. Surakarta,
commit to user
vii
Desember 2013
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL…………………………...………………………………….i HALAMAN PERSETUJUAN ................................... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PENGESAHAN.................................... Error! Bookmark not defined. MOTTO.................................................................................................................... ii PERSEMBAHAN .................................................................................................... iv ABSTRAK ............................................................................................................... v ABSTRACK ............................................................................................................ vi KATA PENGANTAR ............................................................................................. vii DAFTAR ISI.......................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xiii DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ......................................................................... xiv BAB 1 PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 1.1
Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ...................................................................................... 2
1.3
Batasan Masalah......................................................................................... 2
1.4
Tujuan Penelitian........................................................................................ 2
1.5
Manfaat Penelitian ...................................................................................... 3 1.5.1
Manfaat Praktis ............................................................................. 3
1.5.2
Manfaat teoritis ............................................................................. 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ............................................... 4 2.1
Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 4
2.2
Dasar Teori ................................................................................................ 6 2.2.1
Analisis Data ................................................................................. 6 2.2.1.1
Data Lapangan .................................................................. 6
2.2.1.2
Data evapotranspirasi ......................................................... 8
2.2.1.3
Curah Hujan Rerata Dasarian dengan metode rata-rata aritmatik ........................................................................... 9
2.2.1.4
Metode NRECA ................................................................. 9
2.2.1.5
Metode tahun dasar perencanaan (Basic Year) ................... 11
2.2.1.6
Debit Andalan ................................................................. 12
commit to user
70
perpustakaan.uns.ac.id
2.2.2
2.2.3
2.2.4
digilib.uns.ac.id
Perencanaan kemampuan tenaga air .............................................. 12 2.2.2.1
Tinggi Jatuh (head) .......................................................... 12
2.2.2.2
Daya yang dapat dihasilkan .............................................. 12
Perencanaan bangunan Mikro Hidro ............................................. 13 2.2.3.1
Bendung ......................................................................... 13
2.2.3.2
Bak Penenang.................................................................. 13
2.2.3.3
Pipa Pesat (Penstock) ....................................................... 13
2.2.3.4
Turbin............................................................................. 15
Analisis Ekonomi ........................................................................ 16 2.2.4.1
Analisis Ratio Manfaat Biaya (BCR = Benefit Cost Ratio) . 16
2.2.4.2
Analisis Nilai Netto Sekarang (NPV = Net Present Value) . 17
2.2.4.3
Analisis Tingkat Pengembalian Internal (IRR atau EIRR = Economic Internal Rate of Return) .................................... 17
BAB 3 METODE PENELITIAN ............................................................................. 19 3.1
Metode Penelitian ..................................................................................... 19
3.2
Lokasi Penelitian ...................................................................................... 19
3.3
Data yang Dibutuhkan .............................................................................. 20
3.4
Alat yang Digunakan ................................................................................ 21
3.5
3.4.1
Alat bantu survei lokasi ................................................................ 21
3.4.2
Alat bantu perhitungan dan penyusunan Tugas akhir ...................... 21
Tahapan Penelitian ................................................................................... 21
BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN .................................................... 23 4.1
Analisis Data ............................................................................................ 23 4.1.1
Analisis Data Lapangan ............................................................... 23 4.1.1.1
Data Hasil Survei............................................................. 23
4.1.1.2
Perhitungan Beda Tinggi (∆H).......................................... 25
4.1.2
Evapotranspirasi .......................................................................... 26
4.1.3
Analisis Curah Hujan Dasarian ..................................................... 27
4.1.4
Analisis Debit.............................................................................. 32
4.1.5
4.1.4.1
Analisis Debit Aliran ....................................................... 32
4.1.4.2
Analisis Debit Andalan .................................................... 36
Analisis Bangunan Sipil PLTMH kondisi existing ......................... 40 4.1.5.1
Bendung Kondisi Existing ................................................ 40
4.1.5.2
Bak Penenang Kondisi Existing ........................................ 40
4.1.5.3
Pipa Penstock kondisi existing .......................................... 41
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
4.1.6
digilib.uns.ac.id
Analisis Potensi Produksi Listrik .................................................. 42 4.1.6.1
Analisis Produksi Listrik Berdasarkan Data Existing .......... 42
4.1.6.2
Analisis Produksi Listrik Berdasarkan Desain Rencana ...... 53
4.1.6.3
Perbandingan hasil penjualan energi listrik rencana dan hasil penjualan energi listrik existing ........................................ 66
4.1.7
4.2
Analisis ekonomi ......................................................................... 66 4.1.7.1
Rencana anggaran biaya ................................................... 67
4.1.7.2
Analisis ekonomi teknik .................................................. 73
Pembahasan ............................................................................................. 75 4.2.1
Analisia debit andalan .................................................................. 75
4.2.2
Analisis potensi produksi listrik .................................................... 75
4.2.3
Analisis ekonomi ......................................................................... 76
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 77 5.1
Kesimpulan .............................................................................................. 77
5.2
Saran ....................................................................................................... 78
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 79
commit to user
70
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Daerah Operasi Turbin ............................................................................. 16 Tabel 4.1. Data Evapotranspirasi yang dipakai ........................................................... 27 Tabel 4.2. Data curah hujan harian stasiun hujan Nawangan Grindulu tahun 2000........ 28 Tabel 4.3. Data curah hujan harian stasiun hujan Watu Gede tahun 2000 ..................... 29 Tabel 4.4. Data curah hujan harian rerata tahun 2000 ................................................. 30 Tabel 4.5. Data curah hujan dasarian tahun 2000-2010 ............................................... 31 Tabel 4.6. Rekapitulasi hasil perhitungan debit aliran (m3/dt) menggunakan metode NRECA................................................................................................... 35 Tabel 4.7. Debit Rerata metode NRECA .................................................................... 36 Tabel 4.8. Debit Rerata tahunan diurutkan dari kecil ke besar ..................................... 37 Tabel 4.9. Debit andalan (Q80) berdasarkan metode tahun dasar perencanaan (Basic Year)
.............................................................................................................. 38 Tabel 4.10. Potensi daya listrik berdasarkan kondisi existing ...................................... 45 Tabel 4.11. Potensi energi listrik dan hasil penjualan energi listrik berdasarkan kondisi existing................................................................................................... 49 Tabel 4.12. Benefit hasil penjualan energi listrik berdasarkan jumlah pengguna listrik kondisi existing ....................................................................................... 52 Tabel 4.13. Potensi daya listrik rencana ..................................................................... 56 Tabel 4.14. Potensi energi listrik dan hasil penjualan energi listrik berdasarkan desain rencana................................................................................................... 62 Tabel 4.15. Benefit hasil penjualan energi listrik berdasarkan jumlah pengguna listrik rencana................................................................................................... 65 Tabel 4.16. Perbandingan hasil penjualan energi listrik rencana dan hasil penjualan energi listrik existing. ........................................................................................ 66 Tabel 4.17. Spesifikasi dan volume perkerjaan .......................................................... 67 Tabel 4.18. Daftar harga satuan upah ........................................................................ 68 Tabel 4.19. Daftar harga satuan bahan ....................................................................... 68 Tabel 4.20. Daftar harga satuan pekerjaan (HSP) ....................................................... 69 Tabel 4.21. Total rencana anggaran biaya .................................................................. 72 Tabel 4.22. Rekapitulasi rencana anggaran biaya ....................................................... 73 Tabel 4.23. Biaya pemeliharaan dan perawatan .......................................................... 73 Tabel 4.24. Tabel perhitungan nilai BCR, IRR dan NPV. ........................................... 74
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Pengukuran beda tinggi dengan cara tachymetri........................................ 8 Gambar 2.2. Grafik perbandingan penguapan nyata dan potensial (AET/PET Ratio) (KPJaringan Irigasi 01) ............................................................................... 11 Gambar 3.1. Peta Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)Nawangan Pacitan ................................................................................................. 19 Gambar 3.2. Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan Pacitan dengan Google earth ................................................................. 20 Gambar 3.3. Bagan Alir Penelitian ............................................................................ 22 Gambar 4.1. Foto lokasi Bendung dan Bak Penenang PLTMH Nawangan ................... 24 Gambar 4.2. Foto kegiatan survei di PLTMH Nawangan ........................................... 24 Gambar 4.3. Grafik Debit Andalan metode Basic Year (Q80)....................................... 39 Gambar 4.4. Grafik potensi daya listrik kondisi existing ............................................. 47 Gambar 4.5. Grafik potensi daya listrik rencana ......................................................... 58 Gambar 4.6. Grafik perbandingan potensi daya listrik rencana dengan potensi daya listrik existing ................................................................................................ 59
commit to user
70
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A. Data Skripsi Lampiran B. Gambar Penelitian Lampiran C. Data Penelitian Lampiran D. Analisis Data
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
H A AET b BA BB BT D D D’ DF Do EM EMR f g GWF GWS Hbruto Heff Heff Hlosses I K k L m N n Ppipa P P1 P2 PET Q Qaliran Qandalan R80 Ra Rb t to V Vo
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Beda tinggi antara titik A dan B. Luas area (km2). Evapotranspirasi actual (mm). Celah antar 2 elemen (cm). Bacaan benang atas. Bacaan benang bawah. Bacaan benang tengah. Diameter pipa (m). Jarak datar (m). Jarak miring (m). Aliran langsung (direct flow). jari – jari penstock (m). Kelebihan kelengasan (excess moist). Rasio kelebihan kelengasan (excess moist ratio). Koefisien gesekan Darcy-Weisback. Percepatan gravitasi (m2/det). Aliran air tanah (ground water flow). Tampungan air tanah (ground water storage). Tinggi jatuh bruto (m). Tinggi jatuh efektif (m). Tinggi jatuh efektif (m). Tinggi jatuh dari tekanan air yang hilang (m). Tinggi alat (m). Koefisien losses untuk elemen. Koefisien bentuk ujung pipa. Panjang pipa (m). Sudut miring. Nominal. kla ulang pengamatan yang diinginkan. Tinggi tekanan air dalam pipa pesat (kg/cm2). Daya yang dihasilkan (kW). Parameter yang menggambarkan karakteristik tanah permukaan. Parameter yang menggambarkan karakteristik tanah bagian dalam. Evapotranspirasi potensial (Eto), mm. Debit air yang direncanakan (m3/det). Debit aliran rerata (m3/dt). Debit andalan (m3/dt) debit andalan yang dipakai dalam perhitungan basic year. Curah hujan tahunan (mm). Curah hujan bulanan (mm). Tebal elemen (cm). Tebal pipa penstock (mm). Kecepatan Aliran (m2/s). commit to user Kecepatan rata-rata dalam aliran (m3/det).
70
perpustakaan.uns.ac.id
WB Wi Wo z α ε η σ
= = = = = = = =
digilib.uns.ac.id
Keseimbangan air (water balance). Tampungan kelengasan tanah. Tampungan kelengasan awal. Sudut zenith = 90o – m. Sudut kemiringan trash rack (°). Korosi plat yang diijinkan. Efisiensi sambungan las. Tegangan ijin bahan penstock (kg/cm2).
commit to user
xv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
