STUDI PENERAPAN METODE FLOW DURATION CURVE

STUDI PENERAPAN METODE FLOW DURATION CURVE MAJEMUK UNTUK PERHITUNGAN ENERGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR TIPE RUN OFF RIVER DI SUNGAI KONANG KABUPATEN TRENGGALEK Agung Rizqi Ramadhani1, Lily Montarcih Limantara2, Rispiningtati2 1 Mahasiswa S-1 Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang E-mail : [email protected] ABSTRAK Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan salah satu energi terbarukan. Energi terbarukan merupakan energi alternatif ramah lingkungan yang berpotensi besar untuk memenuhi kebutuhan energi bagi penduduk dan sektor industri yang semakin berkembang di Indonesia. Pembangkit Listrik tenaga Minihidro (PLTM) tipe run off river merupakan pembangkit listrik tenaga air dengan kapasitas menengah (1MW-10MW) yang memanfaatkan aliran sungai sebagai sumber energinya. Agar PLTM menghasilkan energi yang maksimal, diperlukan ketersediaan debit andalan dan tinggi jatuh yang cukup. Untuk mengetahui debit andalan suatu sungai, harus dilakukan analisa debit menggunakan metode yang tepat guna. Studi ini ingin mengangkat suatu metode baru tentang analisa debit untuk PLTM agar menghasilkan energi yang maksimal, yaitu Flow Duration Curve (FDC) Majemuk. Dengan metode ini diharapkan potensi debit yang tersembunyi pada suatu sungai dapat dimunculkan dan dimanfaatkan secara optimal. Flow Duration Curve (FDC) majemuk merupakan suatu metode baru hasil pengembangan dari FDC tunggal yang umum digunakan. FDC majemuk merupakan lengkung durasi aliran yang digambarkan dalam bentuk grafik dengan melakukan pemilahan dan pengelompokan data deret hidrologi (debit) berdasarkan tren bulan basah dan bulan kering. Pada studi ini FDC majemuk dikelompokkan menjadi empat kelompok, yaitu FDC 1 (tunggal), FDC 2 (kelompok bulan basah dan bulan kering), FDC 3 (kelompok bulan basah 1, bulan kering dan bulan basah 2) dan FDC 4 (kelompok bulan basah 1, bulan kering 1, bulan kering 2 dan bulan basah 2) yang didasarkan dari metode Oldeman. Hasil dari analisa tersebut untuk diaplikasikan pada rencana PLTM tipe run off river yang berlokasi di sungai Konang, Kabupaten Trenggalek. Dengan perlakuan tersebut, diduga akan menghasilkan debit rencana untuk PLTM dengan berbagai kuantitatif yang diharapkan dapat menghasilkan peningkatan energi PLTM secara signifikan. Kata Kunci : debit andalan, F.J. Mock, pembangkit listrik tenaga minihidro (PLTM), run off river, lengkung durasi aliran, flow duration curve ABSTRACT Hydroelectric Power Plant (HEPP) is one of The Renewable Energy. Renewable energy is an environmentally friendly alternative energy to sufficient energy needs of the population and growing industrial sector in Indonesia. Mini-hydro power plant (mini power) is a type of run-off river hydropower plants with medium capacity (1MW - 10MW) which use the river as a source of energy. So that micro power plants produce maximum energy, required availability and high discharge falls mainstay sufficient. To determine the mainstay of a river discharge, the discharge should be analyzed using appropriate methods. This study want to raise a new method of analysis for micro power discharge to produce maximum energy, the method is plural Flow Duration Curve (FDC). With this method, this study expected to discharge hidden potential in a river can be raised and utilized optimally Plural flow duration curve (FDC) is a new method of developing a single FDC such as commonly used. Plural FDC is a curved flow duration are depicted in graphs by sorting

and grouping the data series hydrology (discharge) based on the trend of wet and dry months. In this study, plural FDC classified into four groups, namely FDC 1 (single), FDC 2 (groups of wet month and dry months), FDC 3 (groups of wet month 1, dry month and wet months 2) and FDC 4 (group of wet months 1, dry month 1, dry month 2 and wet month 2) which is based on the method Oldeman. The results from the analysis to be applied at the plan of micro power run-off river were is located in the Konang river on Trenggalek regency. With such treatment is expected to produce a discharge plan for micro power plants with a quantitative variety which was can generate energy increase significantly of micro power. Keywords : discharge mainstay, F.J Mock, mini-hydro power plants (micropower), run off river, arc duration of flow, flow duration curve biasanya disebut Pembangkit Listrik I. PENDAHULUAN Terganggunya siklus hidrologi Tenaga Minihidro (PLTM). yang berdampak pada perubahan iklim Pembangkit Listrik Tenaga secara ekstrim menjadi suatu Minihidro (PLTM) memanfaatkan energi permasalahan yang sedang dihadapi oleh air yang terdapat pada aliran sungai untuk manusia pada masa ini. Perubahan iklim menghasilkan tenaga listrik dengan skala dipengaruhi oleh banyak faktor yang yang tidak terlalu besar. PLTM dapat disebabkan akibat kegiatan manusia merupakan salah satu bentuk maupun kejadian alam. Salah satu faktor pemanfaatan daerah aliran sungai sebagai tersebut adalah peningkatan jumlah energi alternatif yang sangat mungkin penduduk dan semakin berkembangnya dikembangkan di Indonesia yang sektor industri yang memicu peningkatan memiliki banyak sungai dan sumber daya penggunaan energi. Penggunaan energi air yang melimpah. yang kebanyakan dari hasil pembakaran Studi ini berlokasi di provinsi Jawa fosil secara terus menerus akan Timur tepatnya di kecamatan Dongko, mengakibatkan peningkatan jumlah kabupaten Trenggalek. Pada lokasi karbon dioksida. Karbon dioksida tersebut mengalir anak sungai Brantas, merupakan salah satu gas rumah kaca yaitu sungai Konang. Sungai Konang penyebab perubahan iklim. merupakan salah satu daerah aliran Sehubungan dengan hal tersebut, sungai (DAS) yang sampai saat ini belum dilakukan usaha alternatif untuk termanfaatkan dengan baik. Dengan mengurangi penggunaan energi listrik potensi yang ada (dalam bentuk debit), berbahan fosil yang dapat memicu DAS Konang dapat dikembangkan untuk perubahan iklim. Usaha alternatif tersebut menghasilkan suatu energi terbarukan adalah dengan cara menggunakan energi dengan cara pembangunan Pembangkit terbarukan, yaitu energi non-fosil yang Listrik Tenaga Minihidro (PLTM) run off berasal dari alam dan dapat diperbaharui river. Dengan pemanfaatan tersebut, secara berkesinambungan. Beberapa energi listrik yang dihasilkan PLTM energi non-fosil yang dapat digunakan dapat dinikmati dan dimanfaatkan untuk untuk menghasilkan tenaga listrik adalah kebutuhan masyarakat sekitar. energi surya, energi angin, energi biogas, Secara umum, konsep dari PLTM energi nuklir dan energi air. Pembangkit run off river adalah merupakan jenis Listrik Tenaga Air (PLTA) merupakan pembangkit yang memanfaatkan aliran salah satu cara/alat untuk menghasilkan air sungai secara langsung dengan cara tenaga listrik dengan memanfaatkan menampung dan meninggikan muka air energi air. PLTA dapat dibuat dengan melalui bendung/kolam tampungan. skala kecil maupun skala besar. PLTA Dalam perencanaan PLTM run off river dengan kapasitas antara 1 MW – 10 MW terdapat dua hal pokok yang harus

diperhatikan, yaitu aliran sungai (debit) dan tinggi jatuh yang ada di lokasi. Hal tersebut merupakan dasar dilakukannya studi ini, dengan mencari potensi (debit) dari sungai Konang menggunakan metode analisa debit yang tepat guna. Metode analisa debit yang digunakan adalah metode Flow Duration Curve (FDC) majemuk yang merupakan pengembangan dari metode flow duration curve tunggal yang umum digunakan. FDC majemuk memilah dan mengelompokkan data deret hidrologi (curah hujan/debit) berdasarkan tren bulan basah dan bulan kering. Pengelompokan tersebut dilakukan untuk melihat secara keseluruhan potensi aliran air (debit) pada saat musim basah dan musim kering agar tidak bias/hilang dengan penggunaan metode flow duration curve tunggal. Dari analisa tersebut diambil debit rencana/andalan untuk kemudian dihitung daya dan energi teoritis dari PLTM dengan penentuan turbin sesuai tipe dan spesifikasi yang tersedia di pasaran berdasarkan tinggi jatuh yang ada. Dengan penggunaan metode FDC majemuk tersebut, diharapkan akan memudahkan operasional dari PLTM. Dengan melihat hal tersebut seperti yang dijelaskan di atas, dapat dirumuskan beberapa masalah yang akan dikaji dalam studi ini, yaitu : 1. Berapakah debit andalan yang tersedia pada DAS Konang ? 2. Bagaimana kondisi karakteristik DAS Konang berdasarkan rasio Qmax/Qmin ? 3. Bagaimanakah tipe turbin yang sesuai untuk diterapkan pada PLTM tipe run off river di sungai Konang ? 4. Berapakah besaran daya dan energi yang dapat dihasilkan metode FDC tunggal dan FDC majemuk ? Dari beberapa penjelasan yang disebutkan di atas, adapun maksud dan

tujuan dari studi ini adalah untuk melakukan optimalisasi potensi (debit) pada suatu daerah aliran sungai. Hal tersebut dilakukan agar semua DAS khususnya DAS Konang yang memiliki debit air terbatas dapat dikembangkan dan dimanfaatkan untuk menghasilkan suatu energi alternatif melalui pembuatan PLTM. Dengan penggunaan FDC majemuk, sebuah pembangkit listrik dapat menghasilkan energi yang lebih maksimum dibandingkan dengan menggunakan FDC tunggal. II. METODOLOGI Dalam studi penerapan metode FDC majemuk untuk analisa energi PLTM ini menggunakan 3 macam data yang berbeda, yaitu data debit, data klimatologi dan data topografi. Data debit diperoleh dari hasil pembangkitan data/konversi data hujan menggunakan metode F.J. Mock. Data hujan diperoleh dari stasiun hujan Dongko, sedangkan data klimatologi diperoleh dari stasiun klimatologi Trenggalek. Data-data tersebut kemudian diolah untuk dapat digunakan dalam analisa FDC majemuk seperti yang dijelaskan sebagai berikut : 1. Pengujian Data Hujan Sebelum melakukan pembangkitan data debit, dilakukan uji keseragaman/homogenitas data terhadap data hujan. Pengujian dilakukan menggunakan metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums). Metode ini menguji data satu stasiun untuk dideteksi nilai rataratanya (mean) dengan data dari stasiun itu sendiri. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut : Q = maks |Sk**| untuk 0 ≤ k ≤ n R = maks Sk** - min Sk** Sk* = ( x – ) , Sk** = Sk* / Dy Dy2

=

, Dy =

dengan : n = jumlah data. Sk** = nilai Sk* dibagi dengan Dy R = atribut nilai statistik (range)

Q

= atribut besar nilai statistik dari perhitungan di atas. Sk* = data hujan (X) – data hujan rata-rata ( ) Dy2 = nilai kuadrat dari Sk* dibagi dengan jumlah data. Dengan melihat data di atas, maka dapat dicari nilai Q/√n dan R/√n. Hasil yang didapat dibandingkan dengan nilai Q/√n dan R/√n tabel, syarat analisa diterima (masih dalam batasan konsisten) jika nilai Q/√n dan R/√n hitung lebih kecil dari nilai Q/√n dan R/√n tabel. Tabel 1. Nilai Q/√n dan R/√n

Sumber: Harto (1993:60) Setelah analisa tersebut dilakukan, dilanjutkan dengan mencari data outlier. Keberadaan data outlier perlu dihapus agar tidak mengganggu pemilihan jenis distribusi suatu sampel data. Ditetapkan batas nilai ambang bawah XL dan ambang atas XH sebagai berikut (Anonim, 2009) : XH = exp. (Xrerata + Kn . S) XL = exp. (Xrerata - Kn . S) dengan : XH = nilai ambang atas XL = nilai ambang bawah Xrerata = nilai rerata logaritma data S = simpangan baku logaritma Kn = besaran jumlah sampel data n = jumlah sampel data Tabel 2. Nilai Kn dalam Pengujian Outlier Jumlah Data 10 11 12 13

2,036 2,088 2,134 2,175

Jumlah Data 24 25 26 27

2,467 2,468 2,502 2,519


2,661 2,671 2,682 2,692

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

2,213 2,247 2,279 2,309 2,335 2,361 2,385 2,408 2,429 2,448

28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

2,534 2,549 2,563 2,577 2,591 2,604 2,616 2,628 2,639 2,650

42 43 44 45 46 47 48 49 50 55

2,7 2,71 2,719 2,727 2,736 2,744 2,753 2,76 2,768 2,804

Kn

Kn

Sumber: Chow (1988:404)

Kn


2,837 2,866 2,893 2,917

80 85 90 95 100 110 120 130 140

2,94 2,961 2,981 3,000 3,017 3,049 3,078 3,104 3,129

Kn

2. Pembangkitan Data Debit Setelah dilakukan uji homogenitas/keseragaman data (data hujan sudah seragam) kemudian dilakukan konversi/pembangkitan data debit dari data hujan menggunakan metode F.J. Mock. Data debit digunakan untuk analisa energi PLTM dengan cara mencari debit andalan menggunakan kurva durasi aliran. Metode Mock, dihitung dengan langkah-langkah berikut: a. Menyiapkan data yang dibutuhkan. b. Menentukan nilai evapotranspirasi potensial dan terbatas. c. Menentukan harga kelembaban tanah (SMC) dan besar hujan di permukaan tanah (∆s). d. Menghitung nilai infiltrasi (i) dengan koefisien 0-1,0. e. Menghitung air lebihan tanah (water surplus) dan perubahan kandungan air bawah tanah (Vn). f. Menghitung aliran dasar dan langsung. g. Menghitung nilai debit yang tersedia di lokasi/sungai. 3. Flow Duration Curve (FDC) Data debit hasil pembangkitan kemudian dianalisa menggunakan Flow Duration Curve (FDC) untuk menentukan besar debit andalan. FDC pada umumnya mengelompokkan data seri hidrologi (data debit) selama satu tahun penuh tanpa memisahkan antara data bulan basah dan data bulan kering. Pengelompokan tersebut biasanya disebut sebagai FDC tunggal. Dalam studi ini, dicoba suatu metode baru hasil pengembangan FDC tunggal, yaitu FDC majemuk yang mengelompokkan data berdasarkan kondisi bulan basah dan bulan kering. Pengelompokan tersebut terbagi menjadi FDC 1 (tunggal, tanpa pengelompokan), FDC majemuk 2 (pengelompokan data bulan basah dan bulan kering), FDC majemuk 3 (pengelompokan data bulan basah 1, bulan kering dan bulan basah 2), FDC majemuk 4 (pengelompokan data

bulan basah 1, bulan basah 2, bulan kering 1 dan bulan kering 2). Pengelompokan FDC majemuk didasarkan dari metode Oldeman yang menetapkan klasifikasi iklim beradasarkan peninjauan, dimana hujan bulan basah bila curah hujan bulanan > 200 mm dan hujan bulan kering bila curah hujan bulanan < 100 mm.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Pengujian Data Hujan Pada studi ini data hujan diperoleh dari satu stasiun, yaitu stasiun hujan Dongko. Dari kondisi tersebut uji homogenitas menggunakan metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums). Dari data statistik di bawah ini, dapat dicari nilai Q/√n dan R/√n dengan probabilitas 95% dan jumlah data (n)=10. Tabel 3. Hasil Pengujian Data Hujan dengan Metode RAPS No. Tahun

Gambar 1. Contoh Pengelompokan Data untuk FDC Majemuk

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Rerata Jumlah

Curah Hujan 247,08 235,17 207,83 185,00 248,17 221,75 177,67 258,92 225,42 221,42 222,84

Sk*

[Sk*]

Dy2

24,24 12,33 -15,01 -37,84 25,33 -1,09 -45,18 36,08 2,57 -1,43

24,24 12,33 15,01 37,84 25,33 1,09 45,18 36,08 2,57 1,43

58,77 15,19 22,53 143,20 64,14 0,12 204,08 130,14 0,66 0,20 639,02

Dy

25,28

Max Min

Sk**

[Sk**]

0,96 0,49 -0,59 -1,50 1,00 -0,04 -1,79 1,43 0,10 -0,06 1,43 -1,79

0,96 0,49 0,59 1,50 1,00 0,04 1,79 1,43 0,10 0,06 1,43 1,79

Sumber : Hasil Perhitungan

Gambar 2. Contoh Grafik FDC Majemuk 4. Analisa Daya dan Energi Perhitungan daya dan energi merupakan output terakhir dari analisa dan perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya. Perhitungan daya dan energi dihitung hanya sampai perhitungan daya teoritis dan energi teoritis saja dengan rumus sebagai berikut : - Daya Teoritis = 9,81 x Q x Heff (kW) - Daya Turbin = 9,81 x ηt x Q x Heff (kW) - Generator = 9,81 x ηg x ηt x Q x Heff (kW) dengan : P = daya yang dihasilkan (kW) Ηt = efisiensi turbin Ηg = efisiensi generator p = massa jenis air = 1000 (kg/m3) Q = debit pembangkit (m3/dt) Heff= tinggi jatuh efektif (m)

Q/n^0,5 = 0,86 < Q/n^0,5 tabel = 1,14 R/n^0,5 = 0,52 < R/n^0,5 tabel = 1,28 Dari hasil perhitungan, didapat nilai Q/√n dan R/√n hitung lebih kecil dari nilai Q/√n dan R/√n tabel. Dengan demikian pengujian data dapat diterima (masih dalam batasan konsisten). Setelah data dianggap konsisten, dilanjutkan mencari data outlier dengan uji abnormalitas data. Didapatkan nilai ambang atas XH = 392,83 dan nilai ambang bawah XL = 150,98 dari jumlah 10 data. Nilai tersebut digunakan sebagai acuan pemakaian data, bila melebihi nilai ambang, data dapat dihapus agar tidak mengganggu proses analisa selanjutnya. 2. Pembangkitan Data Debit Dalam studi ini, pembangkitan data debit dari data hujan digunakan metode F.J Mock, karena metode tersebut umum digunakan. Dalam metode Mock, salah satu data yang dibutuhkan adalah data evapotranspirasi potensial. Data tersebut dihitung menggunakan 3 metode (Blaney-Criddle, Radiasi dan Penman) untuk mencari nilai ETo paling besar.

Tabel 4. Perhitungan Evapotranspirasi Metode Blaney Criddle ET0* ET0 c (mm/hr) (mm/hr) 0,80 6,129 4,903 0,80 5,720 4,576 0,75 6,129 4,597 0,70 5,907 4,135 0,70 5,684 3,979 0,70 5,637 3,946 0,70 5,581 3,907 0,75 5,719 4,289 0,80 5,641 4,513 0,80 5,891 4,713 0,80 5,917 4,734 0,80 6,147 4,918

Metode Radiasi ET0* ET0 c (mm/hr) (mm/hr) 0,80 5,434 4,347 0,80 5,908 4,726 0,75 6,321 4,741 0,75 5,720 4,290 0,75 4,958 3,718 0,75 4,669 3,502 0,75 5,663 4,247 0,80 6,353 5,082 0,80 5,609 4,487 0,80 5,361 4,289 0,80 6,211 4,969 0,80 6,578 5,262


Dari perhitungan tersebut ditentukan metode yang digunakan adalah metode Penman. Metode Penman menghasilkan nilai evapotranspirasi potensial (ETo) paling besar dari metode lainnya untuk kemudian digunakan dalam perhitungan konversi data debit metode mock dengan data-data berikut : - Data luas DAS sebesar 33,79 km2. - Data hujan dan hari hujan dari stasiun hujan Dongko (2003-2012). - Data klimatologi diperoleh dari stasiun klimatologi Trenggalek. - Parameter permukaan lahan terbuka (m) untuk lahan pertanian yang diolah sebesar 30%. - Kapasitas kelembaban tanah / Soil Moisture Capacity (SMC) berdasarkan kondisi porositas lapisan tanah sebesar 100 mm. - Koefisien infiltrasi (i) sebesar 0,5 dilihat dari kondisi porositas tanah dan kemiringan lahan. - Faktor resesi aliran air tanah (k) sebesar nilai 0,5.

Metode Penman ETo* ETo c (mm/hr) (mm/hr) 1,10 8,295 9,124 1,10 10,780 11,858 1,10 8,569 9,426 0,90 5,625 5,062 0,90 5,187 4,669 0,90 5,920 5,328 0,90 17,836 16,052 1,00 10,511 10,511 1,10 7,748 8,522 1,10 7,604 8,364 1,10 7,687 8,456 1,10 13,803 15,183 Nilai ETo Terbesar

- Nilai ET0 metode Blaney-Criddle diperoleh dengan rumus : ET0 = ET0* x C = 6,129 x 0,80 = 4,903 mm/hari - Nilai ET0 metode Radiasi diperoleh dengan rumus : ET0 = ET0* x C = 5,434 x 0,80 = 4,347 mm/hari - Nilai ET0 metode Penman diperoleh dengan rumus : ET0 = ET0* x C = 8,295 x 1,10 = 9,124 mm/hari

Tabel 5. Contoh Pembangkitan Data Debit Metode F.J Mock pada tahun 2012 No I 1 2 II 3 4 5 6 7 III 8 9 10 11 IV 12 13 14 15 16 17 18 19 V 21 22 23 24

URAIAN Hitungan Satuan DATA HUJAN Curah Hujan (P) Data mm Hari Hujan (h) Data hari EVAPOTRANSPIRASI TERBATAS (Et) Evapotranspirasi Potensial (ETo) ETo mm Permukaan Lahan Terbuka (m) Tentukan % (m/20) * (18 - h) Hitungan E = (ETo) * (m/20) * (18 - h) (3) * (5) mm Et = (ETo) - (E) (3) - (6) mm KESEIMBANGAN AIR Ds = P - Et (1) - (7) mm Kandungan Air Tanah mm Kapasitas Kelembaban Tanah (SMC) SMC mm Kelebihan Air (WS) (8)- (9) mm ALIRAN DAN PENYIMPANAN AIR TANAH Infiltrasi (I) (11) * (i) mm 0.5 (1 + k) In Hitungan k * V (n - 1) Hitungan Volume Penyimpanan (Vn) (13) + (14) mm Perubahan Volume Air (DVn) Vn - V(n-1) mm Aliran Dasar (BF) (12) - (16) mm Aliran Langsung (DR) (11) - (12) mm Aliran (R) (17) + (18) mm DEBIT ALIRAN SUNGAI Debit Aliran Sungai Debit Aliran Sungai Jumlah hari Debit Aliran (dibaca : 10E^6)

A * (19)


m3/dtk lt/det hari m3

Jan

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Agst

Sept

Okt

Nov

Des

544,0 24

357,0 15

436,0 19

206,0 14

207,0 8

0,0 0

31,0 6

0,0 0

7,0 1

90,0 8

148,0 10

631,0 23

9,12 30 0,00 0,00 9,12

11,86 30 0,05 0,53 11,32

9,43 30 0,00 0,00 9,43

5,06 30 0,06 0,30 4,76

4,67 30 0,15 0,70 3,97

5,33 30 0,27 1,44 3,89

16,05 30 0,18 2,89 13,16

10,51 30 0,27 2,84 7,67

8,52 30 0,26 2,17 6,35

8,36 30 0,15 1,25 7,11

8,46 30 0,12 1,01 7,44

15,18 30 0,00 0,00 15,18

534,88 0,00 100,00 534,88

345,68 0,00 100,00 345,68

426,57 0,00 100,00 426,57

201,24 0,00 100,00 201,24

203,03 0,00 100,00 203,03

-3,89 0,00 100,00 -3,89

17,84 0,00 100,00 17,84

-7,67 0,00 100,00 -7,67

0,65 0,00 100,00 0,65

82,89 0,00 100,00 82,89

140,56 0,00 100,00 140,56

615,82 0,00 100,00 615,82

267,44 200,58 0,00 200,58 200,58 66,86 267,44 334,30

172,84 129,63 100,29 229,92 29,34 143,50 172,84 316,34

213,29 159,97 114,96 274,92 45,01 168,28 213,29 381,57

100,62 75,47 137,46 212,93 -62,00 162,62 100,62 263,24

101,52 76,14 106,46 182,60 -30,33 131,84 101,52 233,36

-1,94 -1,46 91,30 89,84 -92,76 90,81 -1,94 88,87

8,92 6,69 44,92 51,61 -38,23 47,15 8,92 56,07

-3,84 -2,88 25,80 22,93 -28,68 24,85 -3,84 21,01

0,33 0,24 11,46 11,71 -11,22 11,55 0,33 11,87

41,45 31,08 5,85 36,94 25,23 16,22 41,45 57,66

70,28 52,71 18,47 71,18 34,24 36,04 70,28 106,32

307,91 230,93 35,59 266,52 195,34 112,57 307,91 420,47

4,217 4217,40 31 11,30

4,418 4418,40 28 10,69

4,814 4813,76 31 12,89

3,432 3431,64 30 8,89

2,944 2943,99 31 7,89

1,159 1158,53 30 3,00

0,707 707,35 31 1,89

0,265 265,05 31 0,71

0,155 154,75 30 0,40

0,727 727,43 31 1,95

1,386 1385,99 30 3,59

5,305 5304,60 31 14,21

3. Flow Duration Curve (FDC) Setelah data debit didapat, kemudian dilanjutkan mencari debit rencana/andalan PLTM dengan menggunakan FDC tunggal dan FDC majemuk. Dari perhitungan FDC akan didapatkan debit andalan untuk menghitung daya dan energi PLTM.

- FDC majemuk 4 (pengelompokan data bulan basah 1, basah 2, bulan kering 1, kering 2) 7,000 7,000 6,500 6,500

3 Debit 3 Debit(m(m/dt) /dt)

Debit Bulan Basah 1 Debit Bulan Basah 1

6,000 6,000

Debit Bulan Kering 1 Debit Bulan Kering 1

5,500 5,500

Debit Bulan Kering 2 Debit Bulan Kering 2

5,000 5,000


4,500 4,500 4,000 4,000 3,500 3,500 3,000 3,000 2,500 2,500 2,000 2,000

Kondisi DAS =

1,500 1,500 1,000 1,000 0,500 0,500

= 7,861/0,401 = 19,612 Berdasarkan nilai interval kelas rasio untuk 15 < Qid < 25, nilai 19,612 termasuk kategori DAS cukup buruk - FDC 1 (tunggal, tanpa pengelompokan data)

0,000 0,000 0% 0%

3,50

Debit

Debit (m3/dt)

3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

Probabilitas (%)

Gambar 3. Grafik FDC 1 (tunggal) - FDC majemuk 2 (pengelompokan data bulan basah dan bulan kering)

4. Analisa Daya dan Energi Perhitungan daya dan energi dihitung hanya sampai perhitungan daya teoritis dan energi teoritis. Data yang digunakan dijelaskan sebagai berikut : - Probabilitas debit andalan untuk keperluan PLTA sebesar 90%. - Nilai tinggi jatuh sudah ditetapkan sebesar 189,5 meter. - Dari nilai tinggi jatuh, jenis turbin yang digunakan adalah turbin Francais dengan efisiensi 90%. - Efisiensi generator ditetapkan nilai sebesar 85%. Tabel 6. Perhitungan Daya dan Energi

FLOW DURATION CURVE 2 7,0 6,5

Debit Bulan Basah

6,0 5,5

Debit Bulan Kering

5,0

Debit (m3/dt)

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0% Probabilitas (%)

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95% 100%

Gambar 4. Grafik FDC Majemuk 2 - FDC majemuk 3 (pengelompokan data bulan basah 1, kering, basah 2) FLOW DURATION CURVE 3

3 Debit 3 Debit(m (m/dt) /dt)

7,0 7,0


6,5 6,5 6,0 6,0

Debit Bulan Kering Debit Bulan Kering

5,5 5,5 5,0 5,0


4,5 4,5 4,0 4,0 3,5 3,5

NO Metode 1

FDC 1

2

FDC 2

3

FDC 3

4

FDC 4

3,0 3,0 2,5 2,5 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 0,0 0,0 0% 0%

5% 5%

10% 10%

15% 15%

20% 20%

25% 25%

30% 30%

35% 35%

40% 40%

45% 45%

50% 50%

55% 55%

Probabilitas (%) Probabilitas (%)

60% 60%

65% 65%

70% 70%

75% 75%

80% 80%

Gambar 5. Grafik FDC Majemuk 3

85% 85%

90% 90%

95% 100% 95% 100%

10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% Probabilitas (%) 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% Probabilitas (%)

Gambar 4. Grafik FDC Majemuk 4 Dari keempat grafik FDC, didapatkan data debit andalan dengan probabilitas 90% sebagai berikut : - FDC 1 = 2,171 m3/dt - FDC 2, bulan basah = 1,012 m3/dt bulan kering = 0,233 m3/dt - FDC 3, bulan basah 1 = 2,567 m3/dt bulan kering = 0,236 m3/dt bulan basah 2 = 0,527 m3/dt - FDC 4, bulan basah 1 = 2,567 m3/dt bulan kering 1 = 0,674 m3/dt bulan kering 2 = 0,171 m3/dt bulan kering 2 = 0,527 m3/dt

FLOW DURATION CURVE 1

4,00

5% 5%

Kategori Jumlah Bulan Hari (n) Basah 1 Kering Basah 1 Kering Basah 2 Basah 1 Kering 1 Kering 2 Basah 2

365 182 183 90 183 92 90 91 92 92

Debit (m3/dt) 2,17052 1,01215 0,23297 2,56668 0,23619 0,52695 2,56668 0,67383 0,17061 0,52695

Tinggi Effisiensi Effisiensi Daya Energi Teoritis Jatuh (H) Turbin Generator Teoritis (η) (η) (m) (kW) (kWh) 189,5 0,90 0,85 3086,767 27040077,539 189,5 0,90 0,85 1439,403 12609170,096 189,5 0,90 0,85 331,315 2902322,676 189,5 0,90 0,85 3650,151 31975325,626 189,5 0,90 0,85 335,893 2942420,384 189,5 0,90 0,85 749,389 6564651,895 189,5 0,90 0,85 3650,151 31975325,626 189,5 0,90 0,85 958,281 8394540,688 189,5 0,90 0,85 242,630 2125438,420 189,5 0,90 0,85 749,389 6564651,895


Dengan data debit Q90 hasil FDC 1 sebesar 2,171 m3/dt dan jumlah hari (t) = 365 hari, contoh perhitungannya disajikan sebagai berikut : P = 9,81 ηt ηg Q Heff (kW) = 9,81 0,90 0,85 2,171 189,5 = 3086,767 (kW) Kemudian dilanjutkan menghitung energi teoritis dengan rumus : E = = 3086,767 x 365 (hari) x 24 (jam) = 27040077,539 (kWh) IV. KESIMPULAN Pada studi analisa flow duration curve majemuk ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Debit andalan yang tersedia di sungai Konang adalah sebesar 2,1705 m3/dt. Nilai tersebut dari perhitungan FDC 1 (tunggal) dengan probabilitas 90%. 2. Kondisi karakteristik DAS Konang berdasarkan perhitungan rasio Qmax/Qmin termasuk kategori DAS dengan kondisi yang cukup buruk.. 3. Berdasarkan tinggi jatuh (Heff) yang di lapangan sebesar 189,5 m, turbin yang sesuai untuk rencana PLTM run off river di sungai Konang adalah turbin tipe Francais dengan effisiensi 90 %. 4. Dari hasil perhitungan daya dan energi teoritis menunjukkan bahwasannya penggunaan FDC majemuk menghasilkan peningkatan daya dan energi yang lebih signifikan/besar daripada penggunaan FDC 1 (tunggal). V. DAFTAR PUSTAKA 1. Arismunandar, A & Kuwahara, S. 1988. Teknik Tenaga Listrik Jilid 1, Jakarta: PT. Pradnya Paramita. 2. Chow, Ven Te. 1988. Applied Hydrology, Singapore: McGrawHill Book Company.

4.

Cole, R.A.J. 2003. The Use of Flow Duration Curves as a Data Quality Tool. Northern Ireland. 6. Limantara, Lily. M. 2010. Hidrologi Praktis, Bandung: CV. Lubuk Agung. 7. Limantara, Lily. M, & Soetopo, Widandi. 2009. Hidrologi Terapan, Bandung: CV. Lubuk Agung. 9. Pantouw, John. P. 2014, Model Flow Duration Curve Majemuk Sesuai Karakteristik Daerah Aliran Sungai Untuk Memperoleh Energi Optimum Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro Tipe Run Off River. Disertasi tidak dipublikasikan. Malang: Universitas Brawijaya. 10. Patty, O.F. 1995. Tenaga Air, Jakarta: Erlangga. 11. Soemarto. C. D. 1986. Hidrologi Teknik, Surabaya: Usaha Nasional. 13. Triatmodjo, Bambang. 2008. Hidrologi Terapan, Yogyakarta: Beta Offset. VI. PENUTUP Dengan kesungguhan serta rasa rendah hati, penulis ucapkan rasa hormat dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Allah SWT, atas segala rahmat, ridho, dan anugerah yang diberikan. 2. Keluarga kecil saya, Ayah dan Ibu (Kriswanto dan Cholifah, S.Pd.) beserta adik (Agung Rizqi Maulana). 3. Dosen pembimbing, Dr. Ir. Lily Montarcih Limantara, M.Sc. dan Dr. Ir. Rispiningtati, M.Eng. 4. Dr. Ir. John P Pantouw, MS., bapak Wahyudi Priyono dan Ibu Milandari. 5. Saudara seperjuangan Samuel Harjanto, S.T. atas kesempatan, bantuan, dan kekonyolannya. 6. Sahabat, saudara, dan rekan-rekan Keluarga besar Teknik Pengairan angkatan 2010. 7. Saudari Larasati Sekar Kinasih, S.Gz.

STUDI PENERAPAN METODE FLOW DURATION CURVE

Recommend Documents