Tugas Akhir
Studi Optimasi Operasional Waduk Sengguruh untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air
Oleh :
Sezar Yudo Pratama 3106 100 095 JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
PENDAHULUAN
Judul :
METODOLOGI
Studi Optimasi Waduk Sengguruh untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air
HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN DAN SARAN
Latar Belakang
Rumusan Masalah
PENDAHULUAN Tujuan
Manfaat
Batasan Masalah
Latar Belakang • Waduk Sengguruh yang terletak di Desa Sengguruh, Kepanjen, Kabupaten Malang, Propinsi Jawa Timur. • Luas genangan Waduk Sengguruh adalah 2370 km2 • Total volume tampungan Waduk Sengguruh sebanyak 21.500.000 m3 * Volume aktif : 2.500.000 m3 * Desain volume sediment : 19.000.000 m3 • Waduk Sengguruh mendapat pasokan air dari Sungai Amprong dan Sungai Lesti.
• Pada awal pembangunan Waduk Sengguruh direncana sebagai PLTA untuk beban puncak dan pengendali sediment. • Pada awal bekerja, PLTA Sengguruh menghasilkan daya listrik 29 Mega Watt (MW). • Pertambahan populasi dan aktivitas manusia mengakibatkan perubahan tata guna lahan pada DAS Lesti dan DAS Amprong. • Terjadi fluktuatif debit inflow yang besar pada musim penghujan dan musim kemarau. • Daya listrik yang dihasilkan PLTA Sengguruh saat ini turun lebih dari 50% dari 29 MW menjadi 12,5 MW dengan hanya 1 turbin dan generator yang bekerja pada musim kemarau
Rumusan Masalah 1. 2. 3. 4. 5.
Berapa debit andalan yang dapat digunakan untuk keperluan PLTA Sengguruh saat ini dan saat optimalisasi? Bagaimana pengaruh terhadap analisa debit Waduk Sengguruh bila menggunakan debit harian sebagai data debit inflow? Optimalisasi apa saja yang harus dikerjakan untuk PLTA di Waduk Sengguruh? Berapa daya listrik yang dihasilkan PLTA Sengguruh setelah dioptimalisasi? Bagaimana perbandingan antara daya listrik yang dihasilkan PLTA sengguruh saat sebelum dan sesudah dioptimalisasi?
Tujuan 1. 2.
3. 4. 5.
Dapat diketahui debit andalan yang dapat dapat digunakan untuk keperluan PLTA Sengguruh. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan data debit harian terhadap analisa debit inflow Waduk Sengguruh, yang biasanya menggunakan debit bulanan. Untuk mengetahui optimalisasi yang akan dilakukan dalam mengoptimasi PLTA Sengguruh. Untuk mengetahui besar daya listrik yang dapat dihasilkan PLTA Sengguruh. Untuk mengetahui perbandingan antara daya listrik yang dihasilkan PLTA sengguruh saat sebelum dan sesudah dioptimalisasi.
Batasan Masalah 1.
Studi ini hanya mencakup Sengguruh sebagai PLTA.
fungsi
Bendungan
2.
Tidak memperhitungkan keuntungan secara ekonomi (Rupiah) yang didapat PLTA Sengguruh.
3.
Tidak memperhitungkan resapan air waduk yang meresap ke dalam tanah. Tanah pada dasar waduk diasumsikan jenuh akan air.
4.
Karena keterbatasan data, untuk data debit andalan PLTA Sengguruh saat ini (eksis) maka dicari dengan menghitung debit outflow PLTA dari daya listrik yang dihasilkan saat ini.
Manfaat • Membandingkan besar daya listrik yang dihasilkan PLTA Sengguruh saat perencanaan dengan besar daya listrik yang dihasilkan saat ini, sehingga dapat diketahui langkah optimasi apa yang paling tepat untuk dapat diterapkan di Waduk Sengguruh. • Dengan langkah optimasi yang telah dilakukan dapat menambah supply daya listrik PLTA Sengguruh dalam memenuhi kebutuhan listrik pada beban puncak.
Survey Pendahuluan dan Studi Literatur
METODOLOGI
Bagan Alir Metodologi
Pengumpulan Data
Analisa Data atau Tahap Perhitungan
Survey Pendahuluan dan Studi Literatur • Meninjau daerah studi di Waduk Sengguruh • Studi literatur mengenai pengoprasian waduk untuk PLTA
Pengumpulan Data • • • • •
Data Debit Data Curah Hujan Data Klimatologi (Evaporasi) Data waduk Data PLTA
Analisa Data dan Perhitungan • Mengitung debit andalan • Menghitung evaporasi dan presipitasi • Menghitung kapasitas tampungan waduk dan Water Balance • Menghitung daya dan energi listrik • Menentukan pola operasi PLTA Sengguruh • Membandingkan pola operasi PLTA Sengguruh saat ini dan setelah dioptimalisasi
Bagan Alir Metodologi
START
SURVEY PENDAHULUAN DAN STUDI LITERATUR
DATA DEBIT SUNGAI DATA CURAH HUJAN DATA KLIMATOLOGI DATA WADUK DATA PLTA
MENGHITUNG DEBIT ANDALAN
MENGHITUNG EVAPORASI dan PRESIPITASI
MENGHITUNG KAPASITAS TAMPUNGAN dan WATER BALANCE WADUK
MENGHITUNG DAYA dan ENERGI LISTRIK
No
SIMULASI POLA OPERASI PLTA
Yes END
1
HASIL DAN PEMBAHASAN
PLTA Sengguruh
2
Perhitungan dan Analisa Data
• Umum • Analisa Debit • Perhitungan Debit Andalan • Perhitungan Evaporasi • Analisa Hujan • Perhitungan Mass Curve • Perhitungan Debit PLTA • Perhitungan Water Balance dan Simulasi Pola Operasional PLTA
•Lokasi studi •Data Debit Inflow •Data Debit Outflow •Data Hujan •Data Temperatur •Data Kelembaban Relatif •Data Kecepatan Angin •Data Kapasitas Tampungan •Data Waduk dan PLTA Sengguruh
PLTA Sengguruh LOKASI STUDI • PLTA Sengguruh terletak di desa Sengguruh, Kepanjen, Kabupaten Malang, Jawa Timur. • Jaraknya kurang lebih (±) 27 km ke arah selatan dari pusat kota Malang.
Sumber Google Earth, pencitraan diambil tahun 2006
Bendungan Sengguruh tampak atas
Sumber Google Earth, pencitraan diambil tahun 2006
•Data Debit Inflow •Data Debit Outflow Didapatkan 10 tahun data debit inflow dan outflow, dari tahun 1998 – 2007.
•Data Hujan Stasiun pengamatan data hujan pada Bendungan Sengguruh berada di Bendungan Sengguruh itu sendiri. Didapatkan data curah hujan dari tahun 1993 – 2005.
Data Temperatur (oC)
Sumber BBWS Brantas
Data Kelembaban Relatif (%)
Sumber BBWS Brantas
Data Kecepatan Angin (km/jam)
Sumber BBWS Brantas
Data Kapasitas Tampungan Waduk
Sumber BBWS Brantas
Data Kapasitas Tampungan Waduk Grafik hubungan antara elevasi, luas dan volume Waduk Sengguruh
Data Waduk dan PLTA Sengguruh • Waduk :
• PLTA :
Perhitungan dan Analisa Analisa Debit Data debit inflow dan outflow yang didapatkan merupankan data debit harian. Dalam penyajian debit inflow dan outflow berupa tabel perhitungan rata-rata debit sebagai berikut : Tabel hasil perhitungan rata-rata debit inflow
Perhitungan dan Analisa Analisa Debit Tabel hasil perhitungan rata-rata debit outflow
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Debit Andalan Dalam perhitungan debit andalan digunakan perhitungan Duration Curve. Berikut langkah-langkah dalam perhitungan Duration Curve: Dari data debit inflow didapatkan
Dari perhitungan kelas dan interval diatas didapatkan : • 13 kelas interval • Selisih interval sebesar 28 untuk tiap interval • Nilai terkecil yang diambil adalah 10 (kurang dari a min = 10,71)
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Debit Andalan Tabel prosentase frekuensi kumulatif debit inflow
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Debit Andalan Grafik duration curve dari hasil perhitungan pada tabel prosentase frekuensi kumulatif debit inflow Duration Curve
400 350
3
Q (m /s)
300 250 200 150 100 50 0 0
10
20
30
40
50 %
60
70
80
90
100
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Debit Andalan
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Debit Andalan Maka debit andalan saat ini (eksis) PLTA Sengguruh sebesar 33,324 m3/det. Debit 84,92 % Duration Curve.
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Evaporasi Dalam perhitungan evaporasi perumusan yang digunakan adalah :
Tabel Tekanan uap jenuh (ea)
Berikut adalah langkah-langkah dalam perhitungan evaporasi :
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Evaporasi Berikut tabel hasil perhitungan evaporasi :
Keterangan :
Perhitungan dan Analisa Analisa Hujan Hasil analisa hujan dari data-data hujan yang didapat tertera pada tabel dibawah :
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Mass Curve
• Perhitungan Mass Curve dilakukan untuk menyesuaikan besar debit andalan inflow waduk dan outflow PLTA dengan besar volume aktif Waduk Sengguruh yang telah tersedia (eksis), sehingga besar volume debit andalan inflow waduk dan outflow PLTA tidak melebihi volume aktif Waduk Sengguruh. • Besar debit ditentukan bila pada jam ke 19 volume yang dihasilkan oleh debit tersebut sebesar 2.521.600 m3, sama dengan volume aktif waduk.
Tabel hasil perhitungan Mass Curve
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Mass Curve
• Dari perhitungan Mass Curve didapat besar debit andalan inflow sebesar 36,865 m3/det • Dalam duration curve debit 36,865 m3/det adalah debit andalan 79,12 %
Perhitungan dan Analisa
Tabel hasil perhitungan Mass Curve
Perhitungan Mass Curve Perhitungan Debit PLTA • Pada PLTA Sengguruh debit dikeluarkan selama 5 jam, dimulai pada jam ke 19 dan berhenti pada jam ke 24. • Debit PLTA ditentukan dengan perhitungan dimana pada jam ke 24 dengan debit tersebut volume yang dapat dihasilkan sama dengan volume Mass Curve selama 24 jam yaitu 3,185,178.95 m3. Tabel hasil perhitungan Debit PLTA.
Sama
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Mass Curve Tabel Mass Curve
Perhitungan dan Analisa Perhitungan Water Balance • Studi keseimbangan air (water balance study) • Dengan adanya water balance ini, maka dapat diketahui sampai seberapa jauh volume yang tersedia dan air yang digunakan. • Dalam proses ini ada beberapa batasan sebagai parameter keberhasilan proses ini. Batasan-batasan yang dipakai dalam perhitungannya adalah sebagai berikut :
Grafik perbandingan daya yang dihasilkan setelah dan sebelum di optimalisasikan Daya (K Watt)
40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
0
10
20
30
40
50
60
70
Nomor sesuai tabel 4.2.10
80
90
100
110
120
Grafik Prosentase Daya yang dihasilkan terhadap daya maksimum yang dapat dihasilkan setelah di Optimalisasi (Bekerja dengan 3 Generator) Prosentase
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
Nomor sesuai tabel 4.2.10
90
100
110
120
Grafik Prosentase Daya yang dihasilkan terhadap daya maksimum yang dapat dihasilkan saat ini (Bekerja dengan 2 Generator) Prosentase
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
Nomor sesuai tabel 4.2.10
90
100
110
120
KESIMPULAN
KESIMPULAN 1. Dari perhitungan debit andalan dan mass curve didapatkan besar debit andalan saat ini adalah 33,324 m3/det dengan menggunakan debit andalan 84,92 % pada duration curve, serta debit andalan setelah dioptimasi sebesar 36,865 m3/det dengan menggunakan debit andalan 79,12 % pada duration curve. 2. Dalam menganalisa data debit inflow, tugas akhir ini menggunakan data debit inflow harian. Hasil dari analisa ini mendapatkan grafik duration curve yang lebih detail dibanding dengan perhitungan waduk yang biasanya menggunakan data debit bulanan. 3. Dalam optimalisasikan dilakukan perhitungan Water Balance, pada perhitungan Water Balance didapat beberapa kekurangan debit air untuk supply debit PLTA, sehingga besar debit PLTA disesuaikan dengan volume air yang ada pada storage saat itu. Dan hasil dari penyesuaian tersebut didapat pada kolom Kt terdapat nilai 0 (nol). 4. Dalam perhitungan daya listrik baik setelah dioptimalisasi maupun sebelum dioptimalisasi dicantumkan pada tabel water balance dimana debit yang digunakan untuk PLTA sesuai dengan debit outflow PLTA pada tabel water balance. Besar daya listrik yang dapat dihasilkan PLTA Sengguruh setelah dioptimalisasi sebesar 32.081,83 K Watt pada musim hujan dan 14.144,17 K Watt pada musim kering. 5. Besar daya listrik setelah dioptimalisasi dibandingkan dengan daya listrik yang dihasilkan PLTA Sengguruh saat ini 29.000 K Watt pada musim hujan dan 14.144.17 K Watt pada musim kering, Sehingga terjadi peningkatan daya listrik setelah dioptimalisasi. Karena terjadi peningkatan daya hingga melebihi kemampuan generator PLTA Sengguruh, maka perlu ditambah generator sebesar 5 M Watt agar daya sebesar 32.081,83 K Watt dapat terpenuhi dan mampu menambah supply daya listrik yang dibutuhkan.
