STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI DESA AIR BAKOMAN KECAMATAN PULAU PANGGUNG KABUPATEN TANGGAMUS

Sarwo Styotom : Studi Perencanaan Pembangkit Tenaga Mikro Hidro (Pltmh) Di Desa Air Bakoman Kecamatan Pulau Panggung Kabupaten Tanggamus

185

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI DESA AIR BAKOMAN KECAMATAN PULAU PANGGUNG KABUPATEN TANGGAMUS Sarwo Styotomo Dosen Fakultas Teknik Universitas Sang Bumi Ruwa Jurai ABSTRAK Desa air Bakoman Kecamatan Pulau Panggung Lampung Selatan adalah desa definitif yang terletak 10 KM dari kota kecamatan dengan jumlah penduduk 730 KK atau kurang lebih 4380 jiwa. Desa Air Bakoman merupakan salah satu desa penghasil kopi dan lada di Propinsi Lampung, yang terletak dilereng gunung rendingan. Mata pencaharian didesa itu bertani, dimana lebih kurang 75 % areal yang digarap oleh para petani dan selebihnya merupakan hutan lindung, sehingga kecil kemungkinan untuk memperluas daerah perkebunan baru.Dengan adanya potensi tenaga air yang tersebar luas di seluruh wilayah indonesia dan kebutuhan ada nya tenaga listrik di tempat – tempat yang belum terjangkau oleh jaringanlistrik PLN, merupakan pendorong yang kuat kearah pengembangan potensi mikro hidro

_____________________________________________________ Keywoods : Perencanaan Pembangkit Tenaga Mikro Hidro PENDAHULUAN Indonesia adalah negara yang kaya akan potensi sumber daya alam, yang dapat memenuhi seluruh kebutuhan hidup manusia dalam berbagai aspek kehidupan, salah satu dari potensi sumber daya alam yang dapat di manpaat kan oleh manusia adalah potensi tenaga air. Dengan adanya potensi tenaga air yang tersebar luas di seluruh wilayah indonesia dan kebutuhan ada nya tenaga listrik di tempat – tempat yang belum terjangkau oleh jaringanlistrik PLN, merupakan pendorong yang kuat kearah pengembangan potensi mikro hidro Pengembangan dari pembangkit listrik tenaga air kecil tersebut harus tetap merupakan bagian yang tidak dapat terpisah kan dari pembangunan sistem kelistrikan nasional,sehingga pengembangan listrik sepenuhnya dilaksanakan dalam rangka pola pembangunan kelistrikan nasional berdasarkan kebijakan- kebjakan sebagai berikut :

Jurnal Sains dan Inovasi IV(2) 185-197 (2008)

a.

Tujuan nasional, yaitu khususnya memajukan kesejahteraan umum dan meningkatan kecerdasan bangsa. b. Trilogi Pembangunan, yaitu khususnya dalam hal perataan pembangunan dan hasil-hasilnya. c. Kebijakan umum bidang eenergi

dalam rangka mengurangi ketergantungan pada sumber energi minyak bumi dan memanfaatkan secara otimal sumber-sumber daya energi nasional non minyak. Desa air Bakoman Kecamatan Pulau Panggung Lampung Selatan adalah desa definitif yang terletak 10 KM dari kota kecamatan dengan jumlah penduduk 730 KK atau kurang lebih 4380 jiwa. Desa Air Bakoman merupakan salah satu desa penghasil kopi dan lada di Propinsi Lampung, yang terletak dilereng gunung rendingan. Mata pencaharian didesa itu bertani, dimana lebih kurang 75 % areal yang digarap oleh para petani dan selebihnya merupakan hutan lindung, sehingga kecil kemungkinan untuk memperluas daerah perkebunan baru.


Sampai saat ini ke desa Air Bakoman belum masuk jaringan listrik PLN, yang ada hanya pembangkit listrik tenaga diesel dan kincir air dengan daya yang dihasilkan sangat tebatas dan tidak dapat memenuhi kebutuhan seluruh masyarakat desa Air Bakoman. Mengingat dan mengkaji sangat diperlukannya tenagalistrik di desa Air Bakoman untuk menunjang berbagai aktifitas maka penulis mencoba untuk merencanakan pemanfaatan potensi tenaga air yang ada untuk pembangkit listrik tenaga air kecil dengan kapasitas daya yang lebih besar agar kebutuhan daya listrik di desa Air Bakoman daoat terpenuhi dengan kebutuhan masyarakat. Dalam perencanaan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) ini tentunya mencakup banyak masalah dan kondisi serta koordinasi yang rumit. Untuk membatasi masalah tersebut peneliti hanya dapat membahas mengenai data yang ada dan daya yang dapat dibangkitkan menurut teori dan data yang ada dilapangan. Potensi tenaga air dan pemanfaatannya pada umumnya berlainan, bila dibandingkan dengan penggunaan tenaga berasal dari misalnya bahan bakar fosil.

Pertama, sumber tenaga air secara teratur dibangkitkan kembali karena pemanasan lautan oleh penyinaran matahari, sehingga merupakan suatu sumber yang secara siklis diperbaharui. Oleh karena itu tenaga air disebut sebai suatu sumber daya energi yang terbaharui. Kedua, potensi secara keseluruhan dari pada tenaga air relatif kecil bila dibandingkan dengan jumlah sumber bahan bakar fosil, sekalipun misalnya seluruh potensi tenaga air ini dikembangkan sepenuhnya.


186

Ketiga, penggunaan tenaga air pada umumnya merupakan pemanfaatan multiguna, karena dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan, rekreasi dan navigasi. Bahkan sering terjadi bahwa pembangkitan tenaga listrik hanya merupakan manfaat samping, dengan misalnya irigasi atau pengendalian banjir, sebagai penggunaan utama. Keempat, pembangkitan listrik dari tenaga air dilakukan tanpa ada perubahan suatu proses pembakaran bahan bakar. Karenanya, mesin-mesin hidro mempunyai masa manfaat yang biasanya lebih lama dari pada mesinmesin termis. Pada dasarnya dapat dikemukakan adanya tiga faktor utama dalam penentuan pemakaian suatu potensi sumber tenaga air bagai pembangkitan tenaga listrik yaitu : a. Jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh air dan jatuh salju. b. Tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan hal mana tergantung dari topograpis daerah tersebut. c. Jarak lokasi yang dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan transmisi. Pada sungai itu, dijarak nol, tinggi sungai adalah H. Lengkungan (A) memperlihatkan fungsi tersebut dari sebuah sungai yang “ideal”, yang murni lereng sebuah gunung menurun secara teratur. Dalam kenyataannya tidaklah demikian adanya. Biasanya lebih mendekati bentuk menurun lengkung (B), yaitu bentuk sebuah sungai “biasa”, yang ada pada titik C mempunyai sebuah air terjun dan titik D sebuah danau.


Prinsip Pembangkitan Tenaga Air Secara teori energi potensi dapat dilihat dari persamaan : E = m . g . h ……………………(1) Dimana : E = energi potensial; m = massa; g = percepatan grafitasi; h = tinggi relatif terhadap permukaan bumi Dari rumus diatas dapat ditulis dE = dM . g . h …………………(2) Bilamana dE merupakan energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dm yang melalui jarak h. Bilamana didefinisikan Q sebagai debit air menurut rumus berikut : Q = dm / dt ………………………..(3) Dengan : Q = debit air; dm = elemen massa air; dt = elemen waktu Maka dapat ditulis : P = dE /dt=dm/dt.g.h ………….(4) = Q.g.h Atau P = Q . g . h ………….(5) Dengan memperhitungkan efisiensi sistem dapat ditulis : P = eff . g . Q . h ………………………(6) Dimana : P = daya dibangkitkan eff = effisiensi; g = grafitasi; h = tinggi terjun Sebagaimana dapat dipahami dari persamaan diatas daya yang dihasilkan adalah hasil dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung dari pada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan skonomis. Pada umumnya debit yang besar membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar untuk, misalnya : bangunan ambil air (intake).


187

Saluran air dan turbin, oleh karena itu tinggi jatuh yang besar dengan sendirinya lebih murah, di hulu sungai dimana pada umumnya kemiringan dasar sungai lebih curam akan mudah diperoleh tinggi jatuh yang besar. Sebaliknya disebelah hilir sungai, tinggi jatuh rendah dan debit yang besar. Oleh karena itu bagian hulu sungai lebih ekonomis, sedangkan bagian hilirnya kurang ekonomis memingat tinggi jatuhnya yang kecil dan debit yang besar tadi. Lagi pula dibagian hilir tersebut penduduknya padat, sehingga akan timbul masalah pemindahan penduduk, dan karena itu banyak hal yang tak dapat dihindari tambahnya biaya untuk konstruksi. Pengukuran Debit Air Berdasarkan pengalaman ternyata bahwa jumlah air yang tersedia selalu kurang dari jumlah yang diperkirakan semula. Untuk menghindari hal tersebut, perlu dilakukan pengukuran debit airdalam jangka waktu yang panjang dengan memperhitungkan bahwa swringkali terdapat perbedaan besar antara musim kemarau dan musim hujan. Sebagai titik tolak perhitungan pembangkit tenaga listrik, debit air yang akan kita pergunakan dapat dipakai debit minimal, dimana kerugiannya terjadi pada musim hujan air akan melimpah terbuang tanpa termanfaatkan, tapi jika instalasi di rencanakan berdasarkan nilai rata-rata debit yang diukur, maka kerugiannya terjadi pada musim kering sebab persediaan air yang menyebabkan turbin akan berjalan dengan daya guna yang lebih rendah. Berpegangan dari kedua hal tersebut diatas, maka yang terpenting adalah bahwa debit yang akan


dipergunakan perlu diketahui dengan tepat. Adapun metode pengukurannya yaitu dengan mengukur kecepatan arus dan menentukan profil penampang melintang saluran. Prinsipnya sederhana sekali, kita lemparkan sebuah pelampung kedalam air, kemudian kita ukur dalam beberapa detik suatu jarak tertentu di tempuh. Dihubungkan dengan suatu propil saluran sehingga kita bisa mendapatkan debitnya. Harus kita usahakan sedapat mungkin pengukuran dilakikan pada sebagian saluran yang lurus dengan propil yang dikira-kira tetap. Kita tandai suatu trayek tertentu sepanjang saluran (dalam meter), dititik pengukuran pertama (a) kearah hulu kita lemparkan pelampung kedalam air, kemudian kita ukur waktu yang diperlukan pelampung itu untuk sampai ke titik (b) dalam detik. Dari pengukuran itu kita dapatkan kecepatan arus dalam m/det. Perlu kita perhatikan bahwa percepatan arus permukaan lebih cepat dari arus kecepatan arus dasar. Aturan untuk trayek : Kecepatan arus rata-rata 80 % dari arus permukaan. Ukurlah propil saluran titik (a) dan titik (b) jika mungkin dititik lain sepanjang trayek. Karena pada akhirnya yang dipersoalkan adalah kecepatan pada propil rata-rata. Pengukuran Selilsih Tinggi Permukaan Air (head) Metode Pengukuran Selisih Tinggi Permukaan I Alat-alat yang digunakan : - Mistar pengukur - Water pas - Beberapa tonggak dari bambu


188

Mistar kayu yang panjang dan lurus Cara ini sangat sederhana sekali, tetapi banyak menyita waktu. Pelaksanaannya dapat dilihat seperti gambar 3 dimana trayek / jalan dilampaui secara bertahap dengan cara yang telah ditentukan, sehingga dihasilkan selisih permukaan. Htot = -H1 + H2 + H3 + ………H6 Bersamaan dengan itu diukur pula jarak L1 …………….. L2 untuk menentukan panjang pipa pemasukan. Metode ini kurang praktis untuk daerah yang berbukit landai, karena harus melakukan pengukuran yang banyak. -

Metode Pengukuran Selisih Tinggi Permukaan 2 Alat-alat yang digunakan : - Mistar ukur lipat - Water pas - 2 buah patok - Mistar panjang Pelaksanaannya dapat dilihat seperti gambar 4, dimana pengukurannya dimulai dari titik terendah yang dipasang dengan pertolongan dua buah tonggak dan water pas mistar secara horizontal. Dengan mengamati melalui mistar , bidiklah sebuah titik yang sejajar dengan mistar ditempat yang lebih tinggi kemudian dengan cara yang sama dari titik tersebut kita melakukan pengukuran lagi dan demikian seterusnya. Htot = -H1 + H2 + H3 dan seterusnya Metode ini kurang tepat (kurang teliti), tetapi dalam beberapa hal metode ini dapat diperbaiki sendiri dengan memasang alat pembidik pada mistar. Bersamaan dengan itu diukur pula L1 ……… L2 dan seterusnya.


Metode Pengukuran Permukaan 3

Selisih

Tinggi

Alat-alat yang digunakan : - Mistar ukur lipat - Selang dari plastik yang tembus pandang - Air Selang diisi penuh dengan air (jangan sampai ada gelembung udara) dan peganglah salah satu ujungnya dekat dengan permukaan tanah (pada titik A). Salah seorang pembantu membawa ujung selang yang satu lagi kearah turun sedemikian rupa sehingga air dititik A tepat tidak melimpah dari selang. Ukur jarak / tinggi H antara permukaan yang sama tinggi dititik B dengan tanah. Untuk lebih memudahkan bila di B dipasang tonggak berskala yang dapat digeser. Dengan cara ini kita melakukan pengukuran berkali-kali sampai pada titik terendah. Metode Pengukuran Selisih Tinggi Permukaan 4 Alat-alat yang digunakan : - Pita pengukur - Water pas tangan Data yang harus diketahui yaitu antara mata sipengukur dengan permukaan tanah. Pelaksaannya dapat dilihat pada gambar 6, dimana jika kita ambil / membidikkan water pas tersebut, maka kita akan melihat sebuah indikator untuk menentukan horizontal atau tidaknya alat yang bersangkutan dengan sepasang benang silang. Selisih tinggi permukaan total diperoleh dengan mengalikan antara jarak permukaan tanah mata pengukur dengan hasil jumlah pengukur terakhir tidak tepat, jika hal tersebut terjadi maka


189

pengukuran dilakukan pada posisi jongkok. Merencanakan Pekerjaan Teknik Didalam merencanakan pekerjaan teknik ini terjadi dalam tiga bagian yang meliputi : Pekerjaan Teknik Mesin Pekerjaan teknik mesin ini terdiri dari : a. Perencanaan turbin air , dimana yang termasuk didalamnya adalah pemilihan jenis turbin, ukuranukuran turbin, perencanaan sudut putar, perencanaan sudut pengarah dan perhitungan kekuatan. b. Perencanaan instalasi turbin, yang termasuk didalamnya adalah kerugian instalasi turbin air dan sistem transmisi turbin. c. Daya dari sistem. d. Pemeriksaan kembali kekuatan instalasi turbin air, termasuk didalamnya adalah pipa pesat, porostransmisi (poros turbin dan poros keluar roda gigi). e. Perhitungan perputaran kritis poros. f. Perhitungan lenturan statis maksimum poros. Pekerjaan Teknik Elektro Pekerjaan teknik elektro terdiri dari : a. Perencanaan jaringan distribusi listrik termasuk didalamnya adalah, sistem yang dipergunakan, penggambaran situasi perencanaan jaringan, pemakaian hantaran dan konfigurasinya, perhitungan parameter saluran, pemakaian tiang dan komponannya (jenis dan ukuran tiang, pemakaian dan pemasangan isolator, jarak gawang dan


190

andongan), peramalan tegangan dan pertanahan. b. Perencanaan sistem pengaturan dan proteksi, yang termasuk didalamnya adalah perencanaan pengaturan frekuensi dengan beban komplemen, perencanaan perlengkapan hubung bagi (pemilihan pemisah, perencanaan panel dan lemari hubung bagi), proteksi terhadap hilangnya beban, penempatan peralatan listrik.

; perubahan terjadi sambil melewati rotor dengan arah diagonal menuju ke poros. Turbin baling-baling adalah turbin dimana air melewati rotor dengan arah aksial. Turbin dimana air melewati rotor dengan pompa denganmembalik arah putaran rotor dinamakan turbin pompa balik (reversible pump turbine). Turbin jenis ini terbagi atas Francis, janis aliran diagonal dan jenis baling-baling, sesuai dengan konstruksi rotornya diagonal menuju ke poros.

Pemilihan Turbin Turbin adalah suatu mesin penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar rotor turbin (runner). Adapun fluida kerjanya bisa berupa uap, gas atau air. Jadi turbin air adalah mesin penggerak yang menggunakan energi potensial air sebagai fluida kerjanya. Secara garis besar turbin air dikelompokkan menjadi dua golongan utama yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.

Konstruksi Turbin Air Turbin Pelton Turbin pelton dipakai untuk tinggi terjun (head) yang tinggi, sekarang jenis poros mendatar adalah yang banyak dipakai. Rotor pada turbin pelton dilengkapi dengan mangkok yang terpasang disekeliling piringannya. Mangkuk-mangkuk tersebut menerima semprotan air dari mulut-mulut pancaran (ridge) yang terdapat ditengah mangkuk ini mengalihkan tenaga imluls yang didpatnya pada piringan. Ada dua macam mangkuk yaitu yang terpasang pada piringan dengan baut dan dicor menjadi satu dengan piringan. Sebuah jarum dipasang pada pusat mulut pancaran untuk mengatur jumlah aliran air yaitu dengan menggerakkan maju dan mundur dan untuk mengisi lubang keluar dari mulut pancaran ini digerakkan oleh pengatur kecepatan (speed governer) sesuai dengan perubahan beban. Deflaktor adalah alat untuk membelokkan pancaran air yang dipasang antara mulut pancaran dan rotor. Bila beban tiba-tiba dibuat (rejected), deflaktor secara tiba-tiba manghalangi pancaran air, kemudian tempat keluar mulut pancaran perlahanlahan disumbat oleh jarumnya.

Turbin Impuls Turbin ini dibuat sedemikian rupa sehingga runner bekerja karena aliran air, disini beda tinggi diubah menjadi kecepatan. Yang khas dari jenis ini adalah turbin pelton, dengan memasang mangkok pada keliling rotor (runner) dari mulut nozzel. Turbin Reaksi Turbin reaksi dibuat sedemikian rupa sehingga rotor belerja pada aliran air dengan tinggi terjun karena tekanan. Yang termasuk jenis ini adalah turbin Francis, turbin aliran diagonal (propeller turbin). Turbin Francis adalah turbin dimana air mengalir ke rotor dengan arah radial dan keluar dengan arah aksial



Kenaikkan kecepatan turbin air dan kenaikkan tekanan pada pipa pesat dikendalikan oleh sebuah katup kecil. Turbin Francis Turbin Francis biasanya dipakai untuk berbagai keperluan dengan tinggi terjun menengah Rumah siput (scroll) dibuat dari plat baja cor atau besi cor, sesuai dengan tinggi terjun dan kapasitasnya serta bertugas menahan bagian terbesar dari beban tekanan hidrolik yang diterima oleh turbin. Tekanan selebihnya ditahan oleh kukuh (stay vane) atau cincin kukuh (stay ring). Sudut-sudut antara (guide vane) diatur disekeliling luar rotor (runner) dan mengatur daya keluar (out put) turbin dengan mengubah-ubah bukaannya dengan perubahan beban melalui suatu mekanisme pengatur. Bentuk rotor berbeda-beda, disesuaikan dengan perubahan beban, melalui suatu mekanisme pengaturan. Bentuk rotor berbeda-beda sesuai dengan kecepatan jenisnya (specific speed). Turbin Aliran Diagonal Turbin aliran diagonal dipakai untuk tinggi terjun yang tinggi, turbin ini mempunyai sudut rotor yang dapat digerakkan (diputar menurut sumbu masing-masing) seperti turbin balingbaling. Turbin aliran diagonal dilengkapi dengan pengatur bilah (blade) sudut secara otomatis dan hidrolik disebut juga turbin deriaz. Konstruksinya mirip turbin baling-baling. Turbin Baling-Baling Turbin baling-baling dipakai untuk tinggi terjun yang rendah. Turbin baling-baling digolongkan menjadi dua menurut konstruksi bilah rotornya, yaitu turbin baling-baling dengan sudutnya


191

yang dapat digerakkan secara otomatis dan hidrolik. Sudut rotor pada turbin kaplan mempunyai konstruksi yang dapat digerakkan (menurut sumbunya) dan dapat merubah arah sudut bilahnya dengan tangan (manual) atau otomatis sesuai dengan pembukaansudut antarnya. Hubungan antara pembukaan sudut antar dan sudut bilah rotor biasanya dipertahankan oleh alat penghubung (cam) daya guna (eficiency) yang tinggi. Ada lagi turbin baling-baling macam lain yang disebut turbin tabung yang dipakai untuk terjun yang rendah sekali. Turbin ini mempunyai rumah berupa slinder, sehingga aliran air mengalir melalui arah aksial pada selubung slindrer. Turbin jenis ini kebanyakan berjenis poros mendatar dan bagian peralatannya dipasang pada suatu mulai dari tempat masuk turbin sampai pada tempat keluarnya pada pipa lepas. Katup tempat masuk rotor dan generatornya dirangkaikan langsung dengan turbin, pipa lepas dan lilin sebagainya. Beberapa dari turbin jenis ini diperlengkapi dengan roda gigi percepatan yang erpasang antara kkopling turbin air dan generator, sehingga generator berwujud pampat. Turbin Crossflow Turbin crossflow adalah bentuk mutakhir dari kincir tradisional buatan poncelet. Seperti halnya turbin pelton dan turbin turgo, turbin crossflow termasuk jenis turbin impuls. Penemunya adalah A.G.M. Michell, seorang teknikus Inggris – Australia yang kemudian mematenkan hasil penemuannya yaitu pada tahun 1903. Dua tahun kemudian Ossberger mulai memproduksi penemuan tersebut.


Di Budapest, Prof. Donat Banki juga mengembangkan jenis turbin serupa dan mempublisir hasil rancangannya pada tahun 1917, dari nama kedua tokoh tersebut itulah maka turbin crossflow dikenal orang dengan sebutan turbin Michell atau Banki. Kalau kita bandingkan dengan jenis turbin lainnya, batasan putaran spesifik turbin crossflow terletak antara turbin francis dan turbin pelton. Daerah kerjanya mendekati turbin francis, tetapi konstruksi dan bentuknya jauh lebih sederhana. Hasil pengujian yang dilakukan oleh Ossberger menunjukkan bahwa efisiensi turbin crossflow berkisar sekitar 80 %. Kelebihan lainnya adalah bahwa turbin crossflow belum pernah pernah ditemukan kasus kavitasi seperti umumnya yang terjadi pada turbin jenis lainnya. Jenis turbin ini cocok untukditerapkan di daerah-daerah yang memiliki energi efektif anatra 1 sampai 200 meter, debit air antara 0,02 sampai 8 m3/det dan daya yang dihasilkan antara 1 sampai 1.000 KW, dengan variasi kecepatan antara 50 sampai 2.000 rpm. Prinsip kerja dan sifat umum turbin crossflow yaitu : pemasukan air ke sudut turbin secara radikal. Air dialirkan melalui sudu-sudu jalan yang berbentuk slinder, pertama-tama air dari luar masuk kedalam slinder sudu-sudu dan kemudian dari dalam keluar. Jadikerjanya roda jalan turbin ini adalah seperti ubin pelton yaitu hanya sebagian sudu-sudu saja yang bekerja membalikkan aliran air. Turbin ini mempunyai 22 tingkat kecepatan mirip dengan roda curtis di turbin uap. Aliran air yang lewat kedua (tingkat kedua) menghasilkan daya kurang lebih 20 % - nya daya yang


192

dihasilkan tingkat pertama, jadi faedahnya tetap ada dan air tanpa ada kesulitan bisa meninggalkan roda jalan. Perkembangan selanjutnya yang ditemukan oleh Michell dan Banki yaitu turbin ini dilengkapi dengan pipa isap dan sebagai akibatnya daya yang dihasilkan turbin, proses kerja dan rendemen turbin menjadi lebih baik. Turbin ini mempunyai alat pengarah sehingga dengan demikian celah bebas dengan sudu-sudu disekeliling roda hanya sedikit. Karena itu pada keadaan beban penuh perputarannya roda terjadi sedikit kemacetan-kemacetan, yang menimbulakan sedikit tekanan. Tekanan lebih tersebut kurang lebih hanya 6 % - nya dari tekanan kerja turbin, turbin ini termasuk golongan konstruksi turbin tekanan sama/impuls turbin. Bentuk sudu dengan kecepatan menunjukkan perbandingan kecepatan u / c1 = 0,5 diisi bagian masuk sudu, harga kecepatan air masuk c1 didapat dari tinggi air jatuh (H) yang telah diketahui, sedangkan harga keceopatan tangensial didapat dari hubungan yang saling bergantung satu sama lain antara diameter (D) dan kecepatan putar roda turbin (n) yaitu u = D .  . n / 60 ; kecepatan spesifik terletak antara nq = 11 menit –1 sampai dengan 50 menit –1, tergantung kepada perbandingan lebar B / D dan besarnya kelengkungan sudu. Dalam hal ini B / D bisa sampai 3,5 dan kelengkungan sudu sampai 120 0 besarnya. Turbin ini terdiri dari tiga bagian utama, yaitu roda jalan, alat pengarah dan rumah turbin. Dari alat pengarah pancaran air keluar tegak lurus. Roda jalan dan alat pengarah dibagi menjadi dua buah sel tegak lurus yang tidak sama perbandingan 1 : 2 . Maksudnya adalah


bila kapasitas air sedang-sedang saja maka yang dioperasikan sel yang besar, dan bila kapasitas airnya banyak maka turbin bekerja dengan kedua buah sel tersebut. Dalam ketiga kondisi operasi tersebut diatas perbandingan kecepatannya adalah tetap sama. Jadi bila ada gangguan pada kondisi beban sebagian (tidak maksimum) pun rendemen turbin masih baik. Spesial pada tinggi air jatuh yang kecil pipa isap mempunyai tugas memanfaatkan selisih tinggi antara sisi bagian bawah atau dengan kata lain memanfaatkan ruang bebas. Menentukan Jenis Turbin Seperti yang telah diuraikan pada (sub bab 2.6), dijelaskan bahwa dari cara kerjanya turbin air dibagi dua kelompok besar yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Untuk menen tukan model/jenis turbin air ada dua cara yaitu : Berdasarkan Kecepatan Jenisnya Apabila perhitungan kita berdasarkan pada kecepatan jenis, maka terlebih dahulu dihitung berapa besar kecepatan jenisnya. Dengan berlandaskan pada kecepatan jenis ini dapat ditentukan model turbin airnya. Adapun bentuk persamaan kecepatan jenisnya dapat dinyatakan sebagai berikut : Ns=

  (Putaran / s) 5 / 4

Dimana : N = Putaran turbin P = Daya turbin H = Tinggi terjun (m) Berdasarkan persamaan diatas dapat ditentukan model turbin yang sesuai dengan melihat tabel dibawah ini :


193

Tabel 1. Kecepatan Jenis Turbin Jenis Turbin Kecepatan Spesifikasi Pelton Crosslow Francis Kaplan

12 25 70 350

- Ns - 60 - Ns - 200 - Ns - 400 - Ns - 2000

Berdasarkan Tinggi Jatuh Air Cara lain untuk menentukan jenis turbin yang akan digunakan adalah dengan cara mengetahui tinggi terjun air berdasarkan tabel dibawah ini : Tabel 2. Pengelompokkan Turbin berdasarkan tinggi jatuh air Tinggi Terjun Model Turbin 200 - 2.000 30 600 Kurang dari 60 Kurang dari 18 Kurang dari 3

Pelton Francis Kaplan Crosslow Roda Air

Kendali Turbin Suatu pusat tenaga terpisah harus mampu memenuhi tugas yang lebih sulit bila dibandingkan dengan pusat tenaga yang dihubungkan kejaringan. Ia mesti mampu menyesuaikan putaran dengan sendirinya. Bila beban tidak konstan, turbin harus diatur. Produksi daya harus mencukupi jumlah kebutuhannya. Pengaturan debit harus lebih menguntungkan dari segi bahwa senantiasa hanya sejumlah air sebanyak yang diperlukan untuk pembangkit daya sesaat yang dibutuhkan. Guna mengimbangi perubahan beban kecil yang mendadak maka dipasang daya maksimum yang dengan seketika bisa ditambah kurangkan hendaknya tidak melampaui 10 % sampai 30 % kapasitas terpasang. Ini tidak sematamata mengait masalah mekanis pengatur, namun juga berkenaan dengan


efek hantaman air didalam pipa pesat yang timbul bila piranti kendali ditutup atau dibuka terlalu cepat. Untuk menghindari putaran lebih, gonernur penting adanya. Cara pengendalian sederhana adalah pengaturan dengan tangan. Namun yang terakhir ini hanya disarankan untuk kondisi (kapasitas pembangkitan dan pembebanan) konstan atau bila putaran turbin kecil saja perannya. Tujuan penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui berapa besarnya potensi tenaga air yang dapat digunakan untuk pembangkit tenaga listrik. 2. Untuk pra kajian kelayakan untuk pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di lokasi penelitian. 3. Untuk mengetahui besarnya debit air dan tinggi terjun bila dibangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Penelitian ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Peneliti lain yang ada atau sedang melaksanakan penelitian tentang Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). 2. Penelitian merupakan salah satu cara guna menguji dan meningkatkan kemampuan serta ketrampilan di bidang ilmu teknik kelistrikan. 3. Membuktikan relevansi antara teori dengan penerapan dilapangan. 4. memanfaatkan potensi alam yang ada di desa Air Bakoman, Khususnya aliran sungai sehingga memenuhi keinginan masyarakat desa akan kebutuhan tenaga listrik. 5. Melancarkan berbagai aktifitas masyarakat pada malam hari dan


194

mambuka lapangan kerja dengan timbulnya industri kecil/home industry, serta dapat terbentuknya koperasi listrik desa. a.

b.

c.

d.

e.

METODE PENELITIAN Melakukan kajian literatur sebagai acuan dan publikasi yang berkaitan dengan sumber daya energi pada daerah lokasi penelitian. Melakukan pengamatan lapangan untuk memperoleh gambaran yang jelas mengenai kondisi fisik desa, potensi energi yang ada didesa tersebut untuk kemungkinan dapat dikembangkan sebagai sumber energi listrik pedesaan. Melakukan pengumpulan data sekunder melalui Bappeda, atau sumber data yang linnya maupun pengukuran parameter yang dibutuhkan untuk mengetahui besar potensi tenaga air guna membangu Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidup (PLTMH) yang tersedia di desa tersebut. Membahas mengenai data yang ada dan daya yang dapat dibangkitkan menurut teori dan data yang ada di lapangan. Melakukan analisis data sebagai bahan penyusunan laporan. HASIL DAN PEMBAHASAN

Data-Data Teknis Dari hasil survey ternyata air terjun di desa Air Bakoman yang dipilih sebagai sumber daya bagi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidup (PLTMH) terletak di tepi desa Air Bakoman yaitu sekitar 2 km dari pusat desa. Data debit air diambil dari debit minimum yaitu pada musim kemarau.


Hal ini dimaksudkan agar pada operasinya tetap bertahan keadaannya. Tabel 3. Hasil pengukuran debit air Pengukuran Hasil Pengukuran (m3/s) 1. 0,455 2. 0,461 3. 0,463 4. 0,452 5. 0,466 6. 0,461 7. 0,460 8. 0,470 9. 0,469 10. 0,453 Rata - rata = 0.461 m3/s Hasil pengukuran tinggi selisih permukaan dengan jarak 250 meter dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 4. Pengukuran selisih tinggi permukaan (head) Pengukuran h1 – Hasil h15 Pengukuran h1 0,6 h2 0,7 h3 0,4 h4 0,6 h5 1,2 h6 0,4 h7 0,5 h8 0,6 h9 1,2 h 10 1,4 h 11 1,9 h 12 0,6 h 13 0,6 h 14 1,0 h 15 1,2 Jumlah h1 + h2 …. + h15 = 13 meter Daya yang Dapat Dibangkitkan Data-data yang kami peroleh dari hasil survey di desa Air Bakoman


195

didapat jumlah debit air serta tinggi terjun yaitu sebagai berikut : Q = 0, 461 m3/s h = 13 meter Efisiensi turbin dan generator dari referensi sebagai berikut : efft = 0,80 effg = 0,90 Maka daya yang dibangkitkan oleh turbin adalah : Pt = 9,81 x Q x h x efft = 9,81 x 0,461 x 13 x 0,80 = 47, 03 kW atau, = 63,13 Hp, dimana ; 1 Hp = 745,9 Watt Pg = Pt x effg = 47,03 x 0,90 = 42,32 kW Pemilihan Jenis Turbin Untuk pemilihan jenis turbin yang akan digunakan pada pembangkit listrik tenaga air kecil yang sesuai dapat ditentukan dengan dua cara yaitu : Berdasarkan Tinggi Jatuh Air Apabila kita menggunakan tinggi jatuh air sebagai dasar untuk menentukan jenis turbin, maka dari hasil pengukuran tinggi jatuh air adalah 13 meter maka dapat ditentukan model/ jenis turbinnya, seperti yang terdapat pada pengelompokkan jenis turbin yang tertera pada tabel 2, bab II. Dari tabel tersebut terlihat bahwa jenis turbin srossflow lebih cocok pada ketinggian ini. Berdasarkan kecepatan jenisnya Apabila penentuan model turbin berdasarkan pada kecepatan jenisnya, maka terlebih dahulu dihitung kecepatan spesifikasinya. Daya turbin = 63,14 Hp Tinggi efektif = 13 meter Dari perbandingan putaran (Gear Ratio) yang ada adalah 1: 3, maka :


Gear Ratio

=Alternator rpm Turbin rpm

Crossflow rpm Diameter runner

=3

= 1500 = 500 3 = 41  Hnet Crossflow rp

= 41  13 500 = 0,295 meter Untuk diameter runner 0,295 meter pada pembuatannya dibulatkan menjadi 0,3 meter sehingga : Crossflow rpm = 41  Hnet Crossflow runner = 41  13 0,3 = 492,76 rpm Daya turbin = 63,14 Hp Tinggi efektif = 13 meter Maka putaran spesifikasinya (Ns) adalah: Ns =

  5 / 4

= 4,92,7  63,14 =

3911,16 24,68

= 158,74 rpm Dengan kecepatan spesifikasinya di atas, maka dapat ditentukan jenis turbin yang akan digunakan pada suatu pembangkit listrik tenaga air kecil dengan melihat tabel 1 pada bab II, maka turbin yang cocok digunakan pada pembangkit listrik tenaga air kecil di desa Air Bakoman adalah dengan menggunakan turbin Crossflow. Turbin yang cukup sederhana yang mana rodaroda dari turbin ini berbentuk sebuah tabung yang disekelilingnya dipasang sejumlah sudu-sudu, sudu-sudu ini


196

berbentuk segi panjang yang dilengkungkan dengan radius tertentu dan dipasang pada roda-rodanya dengan konstruksi las. Roda-roda turbin ditumpu oleh dua atau tiga bantalan sehingga penyetelan roda turbin terhadap keudukannya menjadi mudah. Untuk mencegah kebocoran air dari dalam turbin, maka poros utama poros sudu antar dan pada sambungansambungan baut dipasang pakingpaking perapat yang terbuat dari karakter pack khusus. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Dari hasil pengukuran debit air dan pengukuran selisih tinggi permukaan (head) serta analisis data dapatlah diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Didalam perencanaan pembangunan suatu PLTMH maka penelitian di lapangan haruslah dilakukan beberapa kali serta dengan waktu yang berbeda (musim hujan dan musim kemarau). Kemudian hasil akhirnya yaitu hasil yang mendekati semua pengukuran adalah hasil yang digunakan sebagai dasar perhitungan. 2. Mengingat negara Indonesia pada umumnya dan kecamatan Pulau Panggung khususnya yang kaya akan pegunungan dan banyak terdapat aliran sungai maka pemanfaatan PLTMH sebagai sumber tenaga listrik perlu dikembangkan secara luas. 3. Jika ditinjau dari kebutuhan daya listrik yang dibutuhkan masyarakat, maka daya yang dapat


4.

dibangkitkan belum memenuhi kebutuhan masyarakat desa Air Bakoman. Namun dalam hal ini sudahmembantu mengatasi pengadaan tenaga listrik desa. Dengan kapasitas daya yang dapat dibangkitkan oleh pembangkit listrik Mikro-Hidro sebesar 42,32 kW, maka rumah yang dapat dialiri listrik adalah 117 rumah yang masing-masing mendapat 350 Watt atau 450 kVA.

Saran

Dari hasil penelitian ini disarankan : 1. Selain menyangkut perhitunganperhitungan teknis, suatu pembangkit listrik mikro hidro hendaknya lebih memperhatikan pada usaha penyesuaian terhadap kondisi setempat, yang semuanya diarahkan bagi terjaminnya kelancaran dan kelestarian operasi serta pemeliharaannya. 2. Dalam usaha menanggulangi kekurangan yang ada serta untuk mengatasi permasalahan yang mungkin timbul maka kerja sama dengan berbagai macam pihak perlu ditingkatkan dan dilaksanakan secara lebih terpadu, khususnya pada tahap-tahap awal persiapan dan pelaksanaannya. 3. Perlu dimasyarakatkan hasil penelitian ini baik oleh instansi terkit maupun perguruan tinggi


sebagai pengabdian masyarakat.

197

kepada

DAFTAR PUSTAKA Adam Harvay, 1993,” Mikro Hidro Design Manual “, Intermediate Tecnologi Publication. Prof, DR, Ir, Abdul Kadir, 1982,” Energi “, UI Press. DR, Ir, Artono Arismunandar dan DR, S, Kuwara, 1992, “ Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid II “, Pradnya Paramita Jakarta. Ir, Wiranto Arismunandar, M.Sc, 1975, “ Penggerak Mula Turbin “, ITB. M. Edi Sunarto, 1993, “ Turbin Pleton Mikro “, Andi Offset Yogyakarta. BPPT, 1982, “ Kumpulan Pengalaman Sederhana Tentang Uji Coba Turbin Air Kecil “, LMK Jakarta. M. Dandahar, KN. Sharma, 1991, “ Pembangkit Listrik Tenaga Air “, UI Press. Singaribun dan Effendi, 1987, “ Metode Penelitian Survey “, LP3ES Jakarta.

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI DESA AIR BAKOMAN KECAMATAN PULAU PANGGUNG KABUPATEN TANGGAMUS

Recommend Documents