STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI JUJU DESA MUWUN KABUPATEN MURUNG RAYA PROVINSI KALIMANTAN TENGAH

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI JUJU DESA MUWUN KABUPATEN MURUNG RAYA PROVINSI KALIMANTAN TENGAH Yusvika Amalia1, Pitojo Tri Juwono2, Prima Hadi Wicaksono2 1 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya e-mail: [email protected] ABSTRAK Desa Muwun merupakan desa yang belum terjangkau PLN, sehingga masyarakat masih menggunakan solar sebagai bahan bakar untuk genset. Sedangkan di desa tersebut, terdapat potensi debit dan tinggi jatuh yang bisa dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). PLTMH direncanakan menggunakan bangunan pengatur tinggi muka air (bendung) yang mengarahkan aliran menuju saluran intake dan dialirkan kembali menuju Sungai Juju. Untuk penentuan debit desain menggunakan kurva durasi aliran dengan probabilitas 90%. Debit tersebut kemudian digunakan untuk menentukan desain hidrolika dari saluran penghantar. Selain itu, bendung juga dibutuhkan untuk meninggikan muka air. Penentuan turbin menggunakan grafik perbandingan tinggi jatuh dan debit. Sedangkan untuk perhitungan kebutuhan listrik menggunakan proyeksi penduduk metode aritmatik. Untuk analisis ekonominya, menggunakan parameter BCR (Benefit Cost Ratio), NPV (Net Present Value), dan IRR (Internal Rate of Return). Hasil perhitungan debit Q90 = 0,636 m3/dt. Bendung direncanakan dengan lebar 17,5 m dan tinggi 2 m. Dengan tinggi jatuh sebesar 25,41 m, maka PLTMH Muwun menggunakan Turbin Crossflow. Daya yang dihasilkan dari PLTMH Muwun sebesar 102,15 kW. Dengan nilai BCR = 1,20; NPV = Rp991.841.425,03; dan IRR = 11,122%, maka PLTMH Muwun memenuhi syarat kelayakan ekonomi untuk dibangun. Kata kunci: debit, tinggi jatuh efektif, daya, turbin, PLTMH.

ABSTRACT Muwun is a village that is not reached by PLN, so that people are still using diesel as fuel for generators. While in the village, there is a high potential for discharge and head that can be utilized as Micro Hydro Power (MHP). MHP is planned to use the water level control structures (dams) which directs the flow toward the intake and fed back into the Juju River. For the determination of the design flow using the flow duration curve with a probability of 90%. The discharge is then used to determine the design of the hydraulics of the channel conductor. In addition, the dam is also needed to raise the water level. Determination of the turbine using charts of the comparison of head and discharge. As for the calculation of the electricity needs using the population projection by arithmetic method. For economic analysis, using the parameter BCR (Benefit Cost Ratio), NPV (Net Present Value), and IRR (Internal Rate of Return). The calculation results of design disharge Q90 = 0,636 m3/sec. Weir planned with a width of 17,5 m and a height of 2 m. With a head of 25,41 m high, then the MHP Muwun using Crossflow turbine. The power generated from the MHP Muwun amounted to 102,15 kW. With the value of BCR = 1,20; NPV = Rp991.841.425,03; and IRR = 11,122%, then the MHP Muwun qualify economic viability to be built. Keyword: discharge, effective head, power, turbine, MHP.

I. PENDAHULUAN Latar Belakang Kebutuhan energi di Indonesia semakin meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Energi yang saat ini diunggulkan dan diproduksi dalam skala besar berasal dari fosil atau tidak terbarukan, seperti minyak bumi, gas alam, dan batu bara yang ketersediannya sangat terbatas.

Adapun untuk mengatasi keterbatasan energi fosil, pemerintah mendorong upaya kebijakan diversifikasi energi, yaitu dengan memaksimalkan Energi Baru Terbarukan (EBT) sebagai alternatif yang sangat berlimpah keberadaannya di Indonesia, namun pemanfaatannya masih sangat terbatas seperti biomassa, surya, angin, panas bumi, dan air. 1

2 Dalam pasal 4 ayat 3 UU No. 20 Tahun 2002 tentang Ketenagalistrikan juga disebutkan, guna menjamin ketersediaan energi primer untuk pembangkit tenaga listrik, diprioritaskan penggunaan sumber energi setempat dengan kewajiban mengutamakan pemanfaatan sumber energi terbarukan. Demikian juga dalam Peraturan Pemerintah No. 3 tahun 2005 tentang Ketenagalistrikan. Dalam pasal 2 Peraturan Pemerintah tersebut disebutkan:  Ayat 3: Penyediaan tenaga listrik dilakukan dengan memanfaatkan seoptimal mungkin sumber energi yang terdapat di wilayah Negara Kesatuan Republik Indonesia.  Ayat 4: Guna menjamin ketersediaan energi primer untuk penyediaan tenaga listrik untuk kepentingan umum, diprioritaskan penggunaan sumber energi setempat dengan kewajiban mengutamakan pemanfaatan sumber energi terbarukan. Hal ini juga ditegaskan dalam Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 mengenai Kebijakan Energi Nasional (KEN) yang menargetkan peningkatan penggunaan energi terbarukan sampai 15% di tahun 2025 dan mengurangi peran minyak bumi sampai 20%, batu bara sampai 33%, dan peningkatan EBT lainnya hingga 5% atau lebih. Sistem PLTMH secara umum sama persis dengan PLTA pada umumnya. Namun, yang membedakan adalah daerah kerja sistem pembangkit listrik tersebut. PLTMH dapat memanfaatkan sumber air yang tidak terlalu besar PLTMH dipilih sebagai salah satu energi alternatif dikarenakan memiliki beberapa keunggulan dibanding dengan pembangkit listrik lainnya, antara lain adalah tenaga penggeraknya yang tidak akan habis atau berubah menjadi bentuk lain, biaya operasional dan pemeliharaannya lebih

murah, dan pengoperasiannya dapat dihentikan setiap saat tanpa melalui prosedur yang rumit. Sistem PLTMH pun sangat sederhana dan memiliki ketangguhan yang baik. Terlebih lagi PLTMH sering dipakai sebagai proyek energi yang mengusung pembangunan berkelanjutan, termasuk di dalamnya adalah pembangunan sosial ekonomi. Dalam hal ini, tahapannya adalah air sungai diarahkan ke dalam saluran pembawa kemudian dialirkan melalui pipa pesat menuju turbin. Selepas dari turbin, air dikembalikan lagi ke aliran semula, sehingga hal ini tidak banyak mempengaruhi ekologi sekitarnya. Air akan dialirkan ke dalam turbin melalui sudu-sudu runner yang akan memutarkan poros turbin. Putaran inilah yang akan memutar dan menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. Keuntungan dari pengembangan PLTMH bagi masyarakat pedesaan dan desa terpencil adalah: 1. Mengurangi ketergantungan pada penggunaan bahan bakar fosil, 2. Mendorong kegiatan perekonomian pedesaan serta meningkatkan kecerdasan penduduk pedesaan yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan penduduk, dan 3. Menyadarkan masyarakat akan pentingnya menjaga lingkungan sekitar, terutama air. Identifikasi Masalah Desa Muwun merupakan desa yang belum terjangkau PLN, sehingga masyarakat masih menggunakan minyak tanah sebagai penerangan. Sedangkan di desa tersebut, terdapat potensi debit dan tinggi jatuh yang bisa dimanfaatkan sebagai PLTMH Rumusan Masalah Dengan adanya identifikasi tersebut, maka perumusan masalahnya adalah: 1. Berapa besar debit andalan yang digunakan?

3 2. Berapa dimensi bendung dan bangunan hantar yang dibutuhkan? 3. Berapa tinggi jatuh efektif yang digunakan? 4. Jenis turbin apa yang digunakan? 5. Berapa besar daya yang dihasilkan 6. Bagaimana kelayakan ekonominya? Tujuan dan Manfaat Tujuan dari studi ini adalah untuk memanfaatkan potensi air yang ada di Sungai Juju Desa Muwun Kecamatan Tanah Siang Kabupaten Murung Raya, agar dapat menghasilkan energi listrik guna pemenuhan energi listrik masyarakat Desa Muwun. Selain itu, juga sebagai sumber energi alternatif lain yang dapat menggantikan energi saat ini yang menggunakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui. Sedangkan manfaat dari studi ini adalah untuk memberikan masukan sebagai bahan pertimbangan untuk dibangunnya PLTMH di Sungai Juju Desa Muwun. II. METODOLOGI PERENCANAAN A. Analisis Hidrologi 1. Debit Banjir Rencana Penentuan debit banjir rencana bertujuan untuk mengetahui tinggi bendung dan dinding penahannya, agar aliran air banjir tidak masuk ke saluran intake. Dalam studi ini akan digunakan metode hidrograf satuan sintetik Nakayasu, dengan persamaan sebagai berikut: (Montarcih, 2009:86) Qp = Qp = Qmaks, merupakan debit puncak banjir (m3/dt) A = luas DAS (sampai ke outlet) (km2) Ro = hujan satuan (mm) = tenggang waktu dari permulaan Tp hujan sampai puncak banjir (jam) T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30% dari debit puncak (jam)

2. Debit Andalan Debit perkiraan dan probabilitas digambarkan dalam flow duration curve yang menggambarkan probabilitas atau persentase ketersediaan air pada sumbu ordinat dan besar debit andalan pada suatu sumbu aksis. Untuk mengetahui besarnya aliran yang mengalir pada sungai dalam satu tahun, maka kurva durasi aliran (FDC) dibuat dengan mengurutkan data debit rerata 10 harian dari terbesar hingga terkecil dan setiap data debit diberikan probabilitas yang dihitung menggunakan persamaan Weibull. (Anonim, 2009a:21) = Pw =

x 100%

= debit rerata dalam 1 periode (m3/detik) Pw = nilai probabilitas m = data ken = jumlah data B. Analisis Hidrolika 1. Bendung. Bendung digunakan untuk menaikkan dan mengontrol tinggi muka air sehingga muka air cukup untuk dialihkan ke dalam intake. (Anonim, 2009a:21) 2. Bangunan pengambilan (intake). Konstruksi intake bertujuan untuk mengambil air dari sungai untuk dialirkan ke saluran. (Anonim, 2009b:9)

Gambar 1 Bendung dan intake. Sumber: Jorde (2009:45) 3. Bak pengendap (settling basin). Bak pengendap bertujuan untuk

4 mengurangi kecepatan aliran dan mengendapkan sedimen.

Gambar 2 Dimensi bak pengendap. Sumber: Anonim (2009d:5-14) 4. Saluran pembawa air (headrace). Saluran pembawa bertujuan untuk mengalirkan air dari intake/settling basin ke bak penenang (forebay) dan untuk mempertahankan kestabilan debit. (Anonim, 2009b:12) 5. Bak penenang (forebay). Tujuan bangunan bak penenang (forebay) adalah sebagai tempat penenangan air dan pengendapan akhir, penyaringan terakhir setelah settling basin, untuk menyaring benda-benda yang masih terbawa dalam saluran air. Forebay merupakan tempat permulaan pipa pesat (penstock pipe) yang mengendalikan aliran minimum, sebagai antisipasi aliran yang cepat pada turbin, tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan arus balik pada saluran. (Anonim, 2009b:15) Kapasitas bak penenang dihitung menggunakan persamaan berikut: Vsc = Asc x dsc Vsc = B x L x dsc dengan: Vsc = volume bak penenang (m3), Jika forebay hanya berfungsi untuk mengontrol debit, maka kapasitasnya harus didesain antara 10 – 20 kali dari debit desain, Vsc = 10 ¬ 20 x Qd;

Jika forebay berfungsi untuk mengontrol debit dan sedimen, maka kapasitasnya harus didesain antara 30 – 60 kali dari debit desain, Vsc = 30 - 60 x Qd Asc = luas bak penenang (m2) B = lebar bak penenang (m) L = panjang bak penenang (m) dsc = selisih antara tinggi muka air normal pada debit desain (NWL) dengan tinggi muka air kritis pada bak penenang (hc)

Gambar 3 Dimensi bak penenang. Sumber: Anonim (2009d:5-24) 6. Pipa pesat (penstock). Pipa pesat adalah sebagai saluran tertutup aliran air yang menuju turbin yang ditempatkan di rumah pembangkit. Diameter pipa pesat dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: d = 2,69 x dengan: d = diameter pipa pesat (mm) n = nilai kekasaran Manning (untuk welded steel n = 0,012; PVC = 0,009) Q = debit pembangkit (m3/dt) L = panjang pipa pesat (m) H = tinggi jatuh total/kotor (m) Sedangkan untuk menentukan tebal pipa pesat digunakan persamaan Cylinder formulae): t = P=ρxgxh

5 dengan: t = tebal pipa pesat (m) P = gaya (ton/m2) r = jari-jari pipa pesat (m) q = tegangan material pipa pesat yang digunakan (ton/m2) ρ = massa jenis air (ton/m3) g = percepatan gravitasi (9,81 m/dt2) H = tinggi jatuh total/kotor (m) 7. Saluran pembuang (tailrace). Digunakan untuk mengalirkan debit setelah melalui turbin menuju sungai, umumnya saluran ini direncanakan dengan tipe saluran terbuka.

Gambar 4 Dimensi saluran pembuang (Tailrace) untuk Turbin Crossflow Sumber: Anonim (2009d:5-24) 8. Kehilangan tinggi tekan aliran. Menurunnya besaran energi akibat gesekan maupun kontraksi yang terjadi selama proses pengaliran berpengaruh terhadap besarnya tinggi jatuh PLTMH. 9. Tinggi jatuh efektif. Tinggi jatuh efektif merupakan selisih antara elevasi muka air pada bangunan pengambilan dengan tail water level dikurangi dengan kehilangan tinggi tekan. (Ramos, 2000:57) C. Analisis Elektrikal Mekanikal 1. Turbin. Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan, dan energi kinetik) menjadi energi mekanik

dalam bentuk putaran poros. Dalam studi ini penentuan tipe turbin didasarkan pada debit desain dan tinggi jatuh. Penentuan tipe turbin berdasarkan tinggi jatuh dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 1 Klasifikasi Tinggi Jatuh Jenis Turbin

Variasi Head (m)

Kaplan dan Propeller Francis Pelton Crossflow Turgo

2 < H < 20 10 < H < 350 50 < H < 1000 6 < H < 100 50 < H < 250

Sumber: Anonim, 2009c:12 Perbandingan karakteristik turbin dapat dilihat pada grafik di bawah ini:

Gambar 5 Grafik hubungan head dan flow. Sumber: Anonim, 2009c:11 2. Generator. Generator merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Tabel 2 Efisiensi Generator Rated Power (kW) 10 50 100 250 500 1000

Best Efficiency 0,910 0,940 0,950 0,955 0,960 0,970

Sumber: Anonim, 2009d:187 3. Perhitungan daya dan energi. Keuntungan PLTMH ditentukan dari besar daya dan jumlah energi yang dibangkitkan per tahun, dapat dihitung dengan persamaan: (Arismunandar, 1988:19) Daya Teoritis Daya Turbin

= 9,81 x Q x Heff = 9,81 x ηt x Q x Heff

6 Daya Generator = 9,81 x ηg x ηt x Q x Heff

4.

5.

D. 1.

2.

3.

dengan: P = daya yang dihasilkan (kW) ηt = efisiensi turbin ηg = efisiensi generator ρ = massa jenis air Q = debit pembangkit (m3/dt) Heff = tinggi jatuh efektif (m) Produksi energi tahunan. Yaitu banyaknya energi yang dihasilkan dalam kurun waktu satu tahun. E = P x 24 x n dengan: E = energi yang dihasilkan (kWH) P = daya yang dihasilkan (kW) n = jumlah hari Proyeksi penduduk. Perhitungan proyeksi penduduk dilakukan untuk mengetahui kebutuhan listrik penduduk hingga 20 tahun mendatang. Analisis Ekonomi Cost (komponen biaya). Terdiri dari biaya modal dan biaya tahunan. Biaya modal merupakan jumlah semua biaya yang dibutuhkan dari pra studi sampai proyek selesai dibangun, yang dibagi menjadi biaya langsung dan biaya tak langsung. Sedangkan biaya tahunan meliputi biaya yang masih diperlukan sepanjang umur proyek. Benefit (komponen manfaat). Manfaat PLTMH didasarkan pada tenaga listrik yang dihasilkan tiap tahun dan tarif dasar listrik yang berlaku. BCR (Benefit Cost Ratio). BCR adalah perbandingan antara nilai sekarang (present value) dari manfaat (benefit) dengan nilai sekarang (present value) dari biaya (cost). Secara umum rumus untuk perhitungan BCR ini adalah: PV dari manfaat BCR  PV dari biaya dengan: PV = Present Value (nilai uang yang dimiliki pada masa

yang akan datang dengan nilai uang saat ini) BCR = Benefit Cost Ratio Sebagai ukuran dari penilaian suatu kelayakan proyek dengan metode BCR ini adalah jika BCR > 1, maka proyek dikatakan layak dikerjakan dan sebaliknya jika nilai BCR < 1 proyek tersebut secara ekonomi tidak layak untuk dibangun. 4. NPV (Net Present Value). Komponen cost dan benefit dihitung PV-nya berdasarkan discount rate/Interest rate yang telah ditentukan. Harga Net Present Value diperoleh dari pengurangan Present Value komponen benefit dengan Present Value komponen cost. NPV = PV komponen benefit – PV komponen cost dengan: PV = Present Value NPV = Net Present Value Suatu proyek dikatakan ekonomis dan layak dibangun apabila NPV bernilai + (positif) atau NPV > 0. 5. IRR (Internal Rate of Return). Internal Rate of Return merupakan nilai suku bunga yang diperoleh jika BCR bernilai sama dengan, atau nilai suku bunga jika NPV bernilai sama dengan 0. IRR dihitung atas dasar penerimaan bersih dan total nilai untuk keperluan investasi. Nilai IRR sangat penting diketahui untuk melihat sejauh mana kemampuan proyek ini dapat dibiayai dengan melihat nilai suku bunga pinjaman yang berlaku perhitungan nilai IRR ini dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut: NPV' IRR  I ' ( I ' ' I ' ) NPV'-NPV' ' di mana: I’ = suku bunga memberikan nilai NPV positif I’’ = suku bunga memberikan nilai NPV negatif

7 NPV

= selisih antara present value dari manfaat dan present value dari biaya NPV’ = NPV positif NPV’’ = NPV negatif 6. Payback periode. Merupakan jangka waktu periode yang diperlukan untuk membayar kembali semua biaya-biaya yang telah dikeluarkan dalam investasi suatu proyek. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Pembangunan PLTMH Muwun bertujuan untuk memenuhi kebutuhan listrik masyarakat desa yang berjumlah 490 jiwa dan terbagi dalam 88 KK. Untuk mendukung perencanaan PLTMH Muwun, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut: A. Analisis Hidrologi 1. Debit Banjir Rancangan Hasil rekapitulasi debit banjir rancangan menggunakan metode hidrograf sintetis Nakayasu bisa dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 3 Debit Banjir Rancangan Kala Ulang (Tahun)

Q Banjir Rancangan (m3/dt)

Q2th Q5th Q10th Q25th Q50th Q100th

56,78 76,90 90,16 106,88 119,32 131,77

Sumber: Hasil Perhitungan Untuk perencanaan bendung PLTMH Muwun menggunakan debit banjir Q50th = 119,32 m3/dt. 2. Debit Andalan Debit andalan adalah debit yang masih dimungkinkan untuk keamanan operasional suatu bangunan air, dalam hal ini adalah PLTMH. Hasil rekapitulasi disajikan dalam tabel dan grafik berikut ini:

Tabel 4 Debit Andalan Probabilitas (%)

Debit Sungai (m3/dt)

26 51 75 80 90 97

5,598 3,155 1,361 1,125 0,636 0,345

Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 6 Kurva durasi aliran. Sumber: Hasil Perhitungan B. Analisis Hidrolika 1. Bendung Bendung direncanakan dengan tinggi 2 m dan lebar sungai rencana 20 m, dengan lebar pintu pembilas 1,5 m, menggunakan 1 pilar sebesar 1 m. Tabel 5 Spesifikasi Bendung Komponen Spesifikasi BANGUNAN SIPIL BENDUNG Konstruksi Pelimpah Peredam Energi Bahan Bangunan

Bendung Tetap Mercu Bulat Tipe Bak Tenggelam Pasangan Beton

Sumber: Hasil Perhitungan Untuk pemilihan lokasi bendung, dipertimbangkan kondisi topografinya. Lokasi dipilih yg memungkinkan agar ketinggian bendung tidak terlalu tinggi dan penempatan lokasi intake yang tepat serta dengan angkutan sedimen yang rendah. Berikut adalah skema PLTMH (tampak atas):

8

Gambar 7 Tampak atas skema PLTMH. Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 8 Desain bendung. Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 9 Desain peredam energi. Sumber: Hasil Perhitungan 2. Bangunan Pengambilan (Intake) Bangunan pengambilan terletak pada sisi kiri Sungai Juju. Direncanakan dengan konstruksi bangunan dari pasangan beton dilengkapi dengan satu buah pintu baja tipe sluice gate. Tabel 6 Spesifikasi Intake Komponen Spesifikasi BANGUNAN SIPIL INTAKE Konstruksi Pasangan Beton Dimensi Lebar 1,5 m Tinggi ambang 0,5 m Slope 0,001


Gambar 10 Desain pintu intake. Sumber: Hasil Perhitungan 3. Bak Pengendap (Settling Basin) Bak pengendap berfungsi untuk mengendapkan sedimen yang ikut masuk bersama aliran air. Bagian ini juga dilengkapi dengan pelimpah untuk membuang kelebihan air. Tabel 7 Spesifikasi Bak Pengendap Komponen Spesifikasi BANGUNAN SIPIL BAK PENGENDAP Konstruksi Pasangan Batu Dimensi Lebar 2,5 m Panjang 5m


Gambar 11 Desain Bak Pengendap Sumber: Hasil Perhitungan

9 4. Saluran Pembawa (Headrace) Saluran pembawa air untuk pembangkit listrik skala kecil kebanyakan memakai saluran terbuka. Dalam studi ini dipilih penampang persegi dengan menggunakan pasangan batu. Tabel 8 Spesifikasi Saluran Pembawa Komponen Spesifikasi BANGUNAN SIPIL SALURAN PEMBAWA Konstruksi Pasangan Batu Dimensi Lebar 1,5 m Panjang 16,78 m Slope 0,001


Gambar 12 Desain Saluran Pembawa Air Sumber: Hasil Perhitungan 5. Bak Penenang (Forebay) Bak penenang berfungsi untuk mengontrol sedimen agar tidak masuk ke pipa penstock dan untuk mengontrol debit agar stabil. Tabel 9 Spesifikasi Bak Penenang Komponen Spesifikasi BANGUNAN SIPIL BAK PENENANG Konstruksi Pasangan Batu Dimensi Lebar 5m Panjang 10 m Qdesain 0,636 m3/dt

Tabel 10 Spesifikasi Pipa Pesat Komponen Spesifikasi BANGUNAN SIPIL PIPA PESAT Konstruksi Dimensi Diameter Panjang Tebal

PVC 0,5 m 64,77 m 0,1 m


Gambar 14 Desain penstock Sumber: Hasil Perhitungan 7. Saluran Pembuang (Tailrace) Saluran pembuang direncanakan berbentuk persegi dan menggunakan pasangan batu. Sebelum merencanakan saluran pembuang, terlebih dahulu harus menghitung tinggi muka air banjir Q100. Dari Tabel 3 didapatkan Q100 = 131,77 m3/detik. Tabel 11 Spesifikasi Saluran Pembuang Komponen Spesifikasi BANGUNAN SIPIL SALURAN PEMBUANG Konstruksi Dimensi Lebar Panjang Slope

Pasangan Batu 1,2 m 6m 0,4 m



Gambar 13 Desain bak penenang. Sumber: Hasil Perhitungan 6. Desain Pipa Pesat Pipa pesat (penstock pipe) adalah pipa yang direncanakan untuk dapat menahan tekanan tinggi dan berfungsi untuk mengalikan air dari bak penenang menuju turbin.

Gambar 15 Desain saluran pembuang. Sumber: Hasil Perhitungan 8. Head Loss Kehilangan tinggi tekan dipengaruhi oleh besarnya kecepatan aliran. Sehingga, besarnya head loss tiap bulan berbeda, dikarenakan jumlah debit yang masuk tidak sama. Pada perencanaan PLTMH Muwun penyebab head loss antara lain

10 intake, pintu, belokan settling basin, pelebaran settling basin, penyempitan menuju headrace, belokan headrace, pelebaran forebay, trashrack, kontraksi, belokan penstock 1 & 2, serta gesekan pada penstock. Berikut adalah rekap total kehilangan tinggi tekan tiap bulan: Tabel 12 Rekap Head Loss Bulan

Head Loss (m)

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

1.697 1.697 1.697 1.697 0.756 0.934 1.589 0.756 0.580 1.697 0.580 1.697

Sumber: Hasil Perhitungan 9. Tinggi Jatuh Efektif Tinggi jatuh efektif merupakan selisih antara elevasi muka air pada bangunan pengambilan atau waduk (Elevasi Muka Air Waduk) dan tail water level dikurangi total kehilangan tinggi tekan aliran. Tabel 13 Tinggi Jatuh Efektif Per Bulan Bulan

Heff (m)

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov

25,02 24,98 24,99 25,06 25,91 25,74 25,08 25,91 26,09 24,98 26,09

Dec

25,03


C. Analisis Elektrikal Mekanikal 1. Turbin Dengan tinggi jatuh rata-rata sebesar 25,41 m dan debit 0,636 m3/detik, dari Gambar 5 maka dipilih turbin Crossflow. Tabel 14 Spesifikasi Turbin Komponen Spesifikasi ELEKTRIKAL MEKANIKAL TURBIN Tipe Head Debit Andalan Daya Efisiensi

Crossflow 25,41 m 0,636 m3/detik 102,15 kW 80%

Sumber: Hasil Perhitungan 2. Generator Dengan daya yang dihasilkan PLTMH berkisar 100 kW, maka dari Tabel 2 didapat efisiensi generator sebesar 95%. 3. Produksi Energi Tahunan Rekap dari daya dan energi yang dihasilkan tiap bulan bisa dilihat pada Tabel 15. Tabel 15 Nilai Daya dan Energi

Jan

Daya (kW) 1.697

Energi (kWH) 88.268,23

Feb

1.697

79.610,49

Mar

1.697

88.173,91

Apr

1.697

85.546,98

May

0.756

60.999,85

Jun

0.934

65.184,27

Bulan

Jul

1.589

85.604,95

Aug

0.756

60.999,85

Sep

0.58

52.077,15

Oct

1.697

88.129,52

Nov

0.58

52.077,15

Dec

1.697

88.293,51

Sumber: Hasil Perhitungan 4. Proyeksi Penduduk Jumlah penduduk Desa Muwun (menurut Tanah Siang dalam Angka 2014) tahun 2013 adalah 490 jiwa yang terbagi dalam 88 KK. Tahun 2016 adalah tahun pertama beroperasinya PLTMH Muwun. Berikut adalah proyeksi penduduk Desa Muwun hingga tahun 2035.

11 Tabel 16 Proyeksi Pertumbuhan Penduduk Desa Muwun 20 Tahun

2013

Jumlah Penduduk 490

Unit Rumah 88

2016

533

107

2021

605

121

2026

690

138

2030

765

153

2035

869

174

Tahun

Sumber: Hasil Perhitungan Dengan asumsi kebutuhan tiap rumah adalah 450 Watt, maka berikut adalah grafik perbandingan kebutuhan energi setiap tahun dan energi yang dihasilkan:

Gambar 16 Kebutuhan Energi Setiap Tahun dalam 20 Tahun Sumber: Hasil Perhitungan D. Analisis Ekonomi Analisis ekonomi dilakukan untuk mengetahui kelayakan suatu proyek dari segi ekonomi. 1. Cost a. Biaya Modal  Biaya Langsung Biaya konstruksi PLTMH sebagai fungsi cost yang diperhitungkan adalah pekerjaan persiapan, biaya konstruksi bendung, intake, bak pengendap, saluran pembawa, bak penenang, pipa pesat, rumah pembangkit, dan biaya peralatan elektrikal mekanikal, transmisi dan distribusinya, serta pemasangan kabel rumah.

Tabel 17 Total Biaya Langsung Anggaran Biaya

Jumlah

Pekerjaan Persiapan Bangunan Sipil Bendung Intake Bak Pengendap Bak Penenang Saluran Pembawa Pipa Pesat Rumah Pembangkit Saluran Pembuang Peralatan Elektrikal Mekanikal Transmisi dan Distribusi Pemasangan Kabel Rumah

Rp

37.625.000

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

1.367.895.446 91.159.299 25.967.720 51.744.960 47.429.724 128.072.000 72.468.606 79.426.917 662.115.000 462.169.511 94.251.894

Total

Rp 3.157.951.077

PPn 10%

Rp 315.795.108

Jumlah Total

Rp 3.473.746.185

Dibulatkan

Rp 3.473.700.000

Sumber: Hasil Perhitungan  Biaya Tak Langsung Sedangkan biaya tak langsung dari proyek pembangunan PLTMH ini terdiri dari: - Biaya Contingecies (5% dari biaya langsung) - Biaya Engineering (5 % dari biaya langsung), maka: Tabel 18 Total Biaya Modal Biaya Langsung Contingecies Engineering Total

Rp 3.473.700.000 Rp 173.685.000 Rp 173.685.000 Rp 3.821.070,00

Sumber: Hasil Perhitungan b. Biaya Tahunan Dalam studi ini biaya tahunan berupa biaya O&P (operasi dan pemeliharaan), untuk PLTMH sebesar 4% dari biaya modal. Biaya O&P

= 0,04 x Rp3.821.070.000,00 = Rp152.842.800,00

2. Benefit Komponen benefit dari studi ini didasarkan atas harga jual listrik yang dikeluarkan oleh Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 22 Tahun 2014. Pada tahun 2014 harga pembelian tenaga listrik untuk wilayah Kalimantan ditentukan sebesar Rp1.270 × 1,20 =

12 Rp1.524 pada tahun ke-1 sampai ke8, dan untuk tahun ke-9 sampai ke-20 menjadi Rp770 × 1,20 = Rp924. 3. BCR (Benefit Cost Ratio) Benefit Cost Ratio (BCR) adalah perbandingan antara nilai sekarang (present value) dari manfaat (benefit) dengan nilai sekarang (present value) dari biaya (cost). Besarnya benefit-cost ratio berdasarkan nilai biaya dan manfaat di atas adalah sebagai berikut: PVm anfaat B = C PVbiaya mod al  PVbiayaO& P = 1,20 Karena BCR > 1, maka proyek dikatakan layak dikerjakan. 4. NPV (Net Present Value) Besarnya Net Present Value berdasarkan nilai biaya dan manfaat di atas adalah sebagai berikut NPV = PV manfaat – (PV biaya modal + PV biaya O&P) = Rp991.841.425,03 Karena NPV bernilai positif, maka proyek dikatakan layak dikerjakan. 5. IRR (Internal Rate of Return) Internal Rate of Return (Tingkat Pengembalian Internal) didefinisikan sebagai tingkat suku bunga yang membuat manfaat dan biaya mempunyai nilai yang sama (B – C = 0) atau tingkat suku bunga yang membuat B/C = 1. Suatu proyek dikatakan rugi apabila memiliki nilai IRR lebih kecil dari tingkat suku bunga yang berlaku. Namun akan untung apabila memiliki nilai IRR yang lebih besar dari tingkat suku bunga yang berlaku. Suku bunga yang berlaku saat ini sebesar 7,75% (berdasarkan BI rate Januari 2015, Sumber: bi.go.id; diakses 20 Januari 2015). Tabel 8 Tingkat Suku Bunga IRR Tingkat Suku Bunga 7,75% 11,122%

Rasio B/C 1,185 1,000


Karena nilai IRR = 11,122% > dari tingkat suku bunga yang berlaku = 7,75%, maka proyek dikatakan layak untuk dibangun. IV. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Dalam perhitungan debit andalan, perencanaan PLTMH Muwun menggunakan debit andalan Q90 sebesar 0,636 m3/dt. 2. Dimensi bendung dan bangunan hantar yang dibutuhkan untuk mengalirkan debit rencana adalah sebagai berikut: a) Bendung: b = 17,5 m; h = 2 m. b) Bangunan hantar: • Bangunan pengambilan: b = 1,5 m; L = 6 m. • Bak pengendap: b = 2,5 m; L = 5,10 m. • Saluran pembawa air: b = 1,5 m; L = 16,78 m. • Bak penenang: b = 5,0 m; L = 10,0 m. • Pipa pesat: d = 0,50 m; L = 64,77 m; t0 = 0,1 m • Saluran pembuang: b = 1,2 m; L = 6 m 3. Tinggi jatuh efektif rata-rata yang digunakan untuk membangkitkan daya PLTMH adalah 25,41 m. 4. Turbin yang digunakan pada daerah studi adalah jenis crossflow. 5. Daya listrik rerata yang dihasilkan pada PLTMH Muwun adalah sebesar 102,15 kW dan dapat memenuhi kebutuhan Desa Muwun hingga 20 tahun ke depan. 6. Parameter yang digunakan dalam perhitungan analisa kelayakan ekonomi pada studi ini adalah BCR, NPV, IRR, dan Payback Periode. Besarnya parameter tersebut adalah sebagai berikut: - BCR = 1,20; NPV = Rp991.841.425,03; IRR =

13 11,122%; Payback Periode = 6,50 tahun Berdasarkan keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa secara ekonomi PLTMH layak dibangun di daerah studi. Daftar Pustaka 1. Anonim. 2009a. Buku 2A Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi. Jakarta: Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. 2. Anonim. 2009b. Buku 2B Pedoman Studi Kelayakan Sipil. Jakarta: Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. 3. Anonim. 2009c. Buku 2C Pedoman Studi Kelayakan Elektrikal Mekanikal. Jakarta: Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan

4.

5.

6.

7.

8.

Energi, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. Anonim. 2009d. Manuals Guidelines for Micro-hydropower Development in Rural Electrification Volume I. Japan: Departement of Energy. Arismunandar, A & Kuwahara, S. 1988. Teknik Tenaga Listrik Jilid I. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. Jorde, Klaus. 2010. Baik & Buruk Mini/Mikro Hidro, Jilid I, Cetakan I, terjemahan Ini Anggraeni. Jakarta: IMIDAP. Montarcih, Lily. 2009. Hidrologi Teknik Terapan. Malang: CV. Asrori. Ramos, Helena. 2000. Guidelines for Design of Small Hydropower Plants. Ireland: CEHIDRO.

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI JUJU DESA MUWUN KABUPATEN MURUNG RAYA PROVINSI KALIMANTAN TENGAH

Recommend Documents