STUDI POTENSI PLTMH KAMPUNG NYOMPLONG-BOGOR

STUDI POTENSI PLTMH KAMPUNG NYOMPLONG-BOGOR Gaina Sapoetra1, Amien Rahardjo2 1 2

Department of Electrical, Faculty of Engineering, University of Indonesia Department of Electrical, Faculty of Engineering, University of Indonesia

E-mail: [email protected], [email protected] Abstrak Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang memanfaatkan potensi energi air. Prinsip kerja dari pembangkit listrik ini cukup sederhana, yaitu menggerakkan turbin dengan memanfaatkan tenaga kinetik air. Air yang memanfaatkan perbedaan ketinggian (head), serta besarnya debit air. Objek Penelitian ini yaitu potensi daerah Kampung Nyomplong, Desa Curug Bitung, Kabupaten Bogor untuk dibangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Studi mengenai potensi daerah ini dilatar belakangi kondisi daerah yang belum terjangkau oleh jaringan listrik pemerintah. Sumber potensialnya yaitu sebuah Sungai Cisangku yang mengalir melintasi Kampung Nyomplong. Rancangan PLTMH ini mampu menghasilkan daya hingga 5 kW, sedangkan beban warga yang pernah disurvei sebesar 2,358 kW. Jarak saluran distribusi dari pembangkit ke rumah penduduk ±200 m, dengan menggunakan kabel distribusi NFA2X. Pada proses distribusi harus dilakukan analisis tegangan jatuh, supaya sistem tetap beroperasi stabil dan sesuai standar, serta perlu direncanakan pemilihan kabel yang memiliki kekuatan fisik yang baik, sehingga ketika terjadi kenaikan atau kelipatan beban, sistem tetap mampu beroperasi dengan baik dan rugi-rugi daya akan tetap terjaga dan masih dalam batas aman.

Study Potential of Micro-hydro Power System in Nyomplong Villlage-Bogor Abstract Micro-hydro is a term used for the installation of power plants that harness the potential energy of water. The working principle of power generation is drives a turbine to harness the kinetic energy of water. Water which utilizes the difference in height (head), as well as the magnitude of water discharge. The research object is a potential area of Nyomplong Village, Curug Bitung village, Bogor Regency to build Micro Hydro Power (MHP). Studies on the potential of this region against the background conditions in the area that have not been reached by the government the power grid. Potential source is Cisangku river. The design of the MHP is capable of generating power up to 5 kW, while the load of the people who ever surveyed at 2,358 kW. Distance from the plant to the distribution channel houses ± 200 m, using NFA2X distribution cable. In the distribution process should be carried out voltage drop analysis, as well as the planned elections need a cable that has good physical strength, so that when there is an increase or a multiple load, the system is still able to operate properly and the system remains stable and appropriate operating standards. Keyword : Microhydro, power-generation, Nyomplong, NFA2X

1

Studi potensi pltmh Kampung ..., Gaina Sapoetra, FT UI, 2014

Pendahuluan

Listrik merupakan salah satu kebutuhan yang mendasar bagi manusia untuk menjalankan kehidupan sehari-hari. Dengan adanya listrik, maka produktifitas suatu masyarakat dapat meningkat. Untuk daerah pedalaman yang tidak terjangkau oleh jaringan listrik PLN, maka dapat menerapkan teknologi PLTA seperti Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) sebagai salah satu solusi yang dapat diterapkan di daerah-daerah terpencil yang membutuhkan energi listrik dengan daya yang tidak besar. Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity) sedangan beda ketingglan daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan terjemahan bebas bisa dikatakan "energi putih", dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik. [1] Di Kabupaten Bogor teradapat suatu daerah yang masyarakatnya belum sepenuhnya dapat menikmati listrik. Kampung Nyomplong merupakan salah satu lokasi yang menjadi daerah yang belum dapat menikmati listrik tersebut. Di kampung Nyomplong ini memiliki sumber daya alam yang besar berupa aliran sungai yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Oleh karena itu, dirancanglah sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) sebagai sebuah sarana untuk menghasilkan energi listrik. Sungai Cisangku adalah sungai yang mengalir melalui kampung Nyomplong memiliki potensi air rata-rata 268,5 L/s. Aliran air sungai ini akan dialirkan melalui pipa ke turbin jika menggunakan turbin berjenis

2


cross flow dengan besar head-nya yang cukup menghasilkan energi listrik kurang lebih sebesar 5000 Watt. Dalam sistem distribusinya, dari hasil pengukuran dan rancangan dihasilkan jarak dari rumah pebangkit hingga menuju perumahan penduduk sejauh 200 m atau 0,2 km. Saluran distribusi menggunakan kabel NFA2X dengan standar PT. KABELINDO, dalam penelitian ini akan dibahas efiktifitas serta efisiensi dari tipe serta ukuran kabel yang baik untuk digunakan dalam sistem distribusi, baik ditinjau dari segi elektrikal maupun ekonomis. Tinjauan Teoritis Mikro Hidro merupakan istilah yang digunakan dalam sebuah instalasi pembangkit listrik yang memanfaatkan energi air. Mikro hidro sendiri secara bahasa merupakan gabungan dua buah kata, yang terdiri dari kata “ Mikro ” yang berarti kecil, dan “ Hidro ” yang berarti air. Secara teknis, mikro hidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Kondisi air yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah air yang memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi. Biasanya sebuah pembangkit listrik bertenaga mikro hidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan syarat geografis yang mencakup kapasitas aliran air dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity) atau yang sering dikenal dengan “ debit air “, sedangkan beda ketinggian daerah aliran air menuju ke instalasi dikenal dengan istilah head. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) pada dasarnya merupakan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Hanya saja pada pembangkit ini daya listrik yang dihasilkan kecil ( <100 kW ). Klasifikasi Pembangkit Tenaga Hidro Pada dasarnya suatu pembangkit listrik bertenaga air (hydro) berfungsi untuk mengubah potensi sumber energi air yang berupa aliran air (sungai) yang memiliki

3


debit dan tinggi jatuh (head) untuk menghasilkan sebuah energi listrik. Pembangkit listrik tenaga hidro dapat dikatagorikan dan diklasifikasikan sesuai besar daya keluaran yang dihasilkannya. Secara lebih rinci, klasifikasi dari Pembangkit Listrik Tenaga Hidro, ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 1. Klasifikasi pembangkit tenaga hidro No.

Jenis pembangkit

Daya output / Kapasitas

1.

Large-hydro

Daya > 100 MW

2.

Medium-hydro

15 MW - 100 MW

3.

Small-hydro

1 MW - 15 MW

4.

Mini-hydro

100 KW - 1 MW

5.

Micro-hydro

5 KW - 100 KW

6.

Pico-hydro

Ratusan watt - 5 KW

Prinsip Kerja PLTMH PLTMH pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah air yang jatuh (debit) perdetik yang ada pada saluran air terjun. Energi ini selanjutnya menggerakkan turbin, kemudian turbin kita hubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik. Selanjutnya listrik yang dihasilkan oleh generator ini dialirkan ke rumah-rumah dengan memasang pengaman (sekring). Yang perlu diperhatikan dalam merancang sebuah PLTMH adalah menyesuaikan antara debit air yang tersedia dengan besarnya generator yang digunakan. Jangan sampai generator yang dipakai terlalu besar atau terlalu kecil dari debit air yang ada. [2] Energi Potensial ↔ Air pada bak penampung yang memiliki ketinggian ↓ Energi Kinetik ↔ Air yang bergerak melalui reservior (penstock) ↓ Energi Mekanik ↔ Putaran pada turbin ↓ Energi Listrik ↔ Putaran rotor generator 4


Sedangkan untuk perhitungan besar daya listrik yang dihasilkan pada sebuah pembangkit listrik tenaga mikro hidro adalah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut [7]: P = 9,8 x Q x Hn x η

Dimana : P Q Hn 9,8 η

= = = = =

(1)

Daya [kW] Debit aliran air [m3/s] Head Net [m] konstanta gravitasi efisiensi keseluruhan [%]

Gambar 1. Skema cara kerja PLTMH [10]

Alat-alat Penelitian Secara teknis, pembangkit listrik tenaga mikro hidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Namun selain ketiga komponen tersebut, masih ada beberapa komponen lain yang juga tidak kalah penting dalam operasional sebuah PLTMH. 1. Bendungan Pengalih dan Intake (Diversion Weir dan Intake) : Bendungan untuk instalasi PLTMH berfungsi untuk menampung aliran air sungai dan atau hanya sekedar untuk mengalihkan air supaya masuk kedalam intake. 2. Bak Pengendap (Settling Basin) : Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel – partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

5


3. Pelimpah : Pelimpah berfungsi sebagai pengaman banjir aliran air.

Pelimpah

dapat berfungsi jika air telah melampaui batas permukaan tertentu yang disebut full reservoir level (FRL) atau permukaan daya tampung penuh. 4. Saluran Pembawa ( Head Race) : Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan. 5. Bak Penenang ( Head tank) : Bak penenang fungsinya

adalah

untuk

menenangkan air yang akan masuk turbin melalui penstock sesuai dengan debit yang diinginkan, dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir dan kayu-kayuan. 6. Pipa Pesat ( Penstock) : Pipa pesat (Penstock) berfungsi untuk mengubah energi potensial air yang terdapat pada bak penenang menjadi energi kinetik air di dalam pipa pesat, kemudian menjadikan energi kinetik tersebut untuk memutar turbin air pada rumah turbin (Power House). 7. Curat (Nozzle) : Curat (Nozzle) terletak di ujung pipa pesat yang berfungsi untuk memampatkan aliran air sehingga air yang keluar memiliki tekanan yang tinggi, dan mampu memutar turbin. 8. Rumah Pembangkit (Power house) : Di dalam

Rumah

Pembangkit (Power

House), terdapat sebuah turbin dan generator yang selalu mendapat beban dinamis dan bergetar. 9. Turbin : Turbin berfungsi untuk mengubah energi air (potensial, tekanan dan kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Turbin merupakan bagian penting dari sistem mikro hidro yang menerima energi potensial dari air dan mengubahnya menjadi energi putaran (mekanik). Kemudian energi mekanik ini akan memutar sumbu turbin pada generator. Turbin yang cocok dgunakan pada kondisi di Kampung Nyomplong ini yaitu Turbin Crossflow. Pemilihan turbin ini ditentukan berdasarkan kondisi ketinggian jatuh air (head) serta besar debit air daerah tersebut. 10. Generator : Generator berfungsi mengubah energi mekanik dari putaran turbin menjadi energi listrik. Secara umum ada dua jenis generator yang digunakan pada

6


PLTMH, yaitu generator sinkron dan generator induksi. Pada PLTMH ini yang digunakan adalah generator asinkron (induksi).

Metode Penelitian PLTMH Kampung Nyomplong Perancangan pembangunan PLTMH ini dilaksanakan disalah satu daerah pelosok yang tidak terjangkau oleh listrik negara (PLN), tepatnya di Kampung Nyomplong, Desa Curug Bitung, Kecamatan Nanggung, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Alasan pemilihan Kampung Nyomplong sendiri adalah karena tidak adanya listrik yang mengalir di desa tersebut disebabkan karena jauhnya lokasi dan kondisi daerah yang susah dijangkau oleh jaringan listrik PLN. Andaikan PLN menjangkau daerah tersebut untuk menerima jaringan listrik PLN, hal itu akan menghabiskan biaya yang cukup besar, karena biaya pemasangan instalasi listrik untuk menjangkau daerah tersebut tidak sebanding dengan penggunaan kebutuhan energi listrik oleh warga.

Gambar 2. Kondisi lapangan kampung Nyomplong Warga Kampung Nyomplong sendiri berjumlah total 49 jiwa, jumlah rumah warga sebanyak 11 KK (Kepala Keluarga), dengan keseharian dari warga Kampung Nyomplong ini bekerja di ladang dan sawah. Oleh karena itu kebutuhan energi listrik mereka tidak besar. Perencanaan Pembangunan PLTMH

7


Dari data geologi dan hidrologi yang didapatkan tersebut menjadi data primer sebagai dasar yang dibutuhkan untuk merancang PLTMH. 1) Perencanaan lokasi dasar dan Pertimbangan Beberapa pertimbangan dalam perencanaan lokasi

intake seperti kondisi

lintasan sungai, stabilitas lereng, infrastruktur yang ada, adanya topografi alam seperti kolam, volume intake dan level banjir.

Gambar 3. Aliran sungai dan saluran irigasi

2) Flowchart Rancangan Pembangunan PLTMH Berikut ditunjukan pada Gambar 5 mengenai Diagram alir (flowchart) dari perencanaan pembangunan PLTMH di Kampung Nyomplong secara garis besar. Tetapi dalam

flowchart ini belum termasuk dengan rencana distribusi listrik ke

perumahan warga. 3) Pengolahan Data Sipil Pengolahan data bidang sipil yaitu terutama analisa terhadap kondisi hidrologi, pada analisa sipil ini tidak dijelaskan secara detail, hanya diambil dari data yang sudah diolah oleh tim sipil Desa Binaan Energi FT UI, serta data yang diperoleh dari pemerintahan Kabupaten Bogor sendiri.

8


MULAI

Pemilihan Lokasi / Survei

Pengumpulan Data

Geografi, Topografi, Hidrologi, Curah hujan, Debit air

Pengolahan data hidrologi/ curah hujan

Pengembangan daerah tangkapan hujan

Analisis ketinggian daerah (head)

Analisis debit air

Rekomendasi pembangunan PLTMH

Pengecekan/ pengujian

Perancangan desain Sipil

Turbin crossflow, Generator

Desain Intake, Settling basin, Headrace, Headtank/forebay, Penstock, Rumah Turbin.

Perancangan desain Mekanikal

Perancangan desain Elektrikal

Daya Output turbin, Transmisi, Distribusi.

Selesai

Gambar 4. Flowchart rancangan pembangunan PLTMH Hasil Penelitian Rancangan PLTMH (SIPIL) Pada bagian ini akan diterlihat gambar rancangan PLTMH Kampung Nyomplong yang terdiri dari konstruksi sipil, elektrikal mekanikal dan distribusi, dan instalasi listrik PLTMH.

9


Gambar 5. Desain pembangunan PLTMH

Berikut keterangan dari desain pembangunan PLTMH :

Gambar 6. Legend desain PLTMH

Rancangan PLTMH (MEKANIKAL) Desain turbin serta generator pada pembangunan PLTMH ini menggunakan desain dari PT. Cihanjuang – Bandung. Turbin yang digunakan yaitu turbin impulse berjenis turbin crossflow yang dipilih sesuai dengan kondisi Kampung Nyomplong. Berikut rincian secara detail dari turbin dan generator yang digunakan pada PLTMH Kampung Nyomplong ini.

10


Gambar 7 . Spesifikasi turbin & generator PT. Cihanjuang

Tabel 3. Spesifikasi Turbin & Generator Turbin

Generator

jenis

crossflow

asynchron

tipe

T-15

rpm

478/860 rpm

1500 rpm

daya

3.8 KW

4.1 KW

Ballast Load

4 KW

220/380

tegangan

Volt

efisiensi

70%

tinggi air (head)

8m

Diameter runner

0.225 m

Debit air acuan turbin

68,7 L/s

80%

Rancangan PLTMH (ELEKTRIKAL) 1. Tipe Generator Pada PLTMH Kampung Nyomplong ini, yang digunakan adalah generator jenis asinkron atau generator induksi dengan besar tegangan 380/220 V 1500 rpm, dengan maksimal daya yang dihasilkan ± 4,1 KW. Pinsip suplai listriknya menggunakan sambungan daya utama dari PLTMH dengan sambungan tegangan rendah 380/220 Volt, 50 Hz, 3 Phase. 2. Distribusi Daya dan Proteksi

11


Distribusi daya diatur oleh panel. Panel utama berada di dalam rumah pembangkit. Dari panel utama kemudian dikirim ke panel di kampong nyomplong 1 melalui kabel tipe NFA2X-T. Dari panel Distribusi di tiap kampung di bagi ke MCB tiap rumah. Proteksi sistem listrik dilengkapi dengan proteksi terhadap hubungan terhadap overload dan hubungan singkat untuk panel utama dan panel-panel distribusi proteksi terhadap generator, dilengkapi dengan reverse power, under voltage, overload, hubungan singkat dan lain-lain. 3. Rencana Sistem Instalasi Standard yang digunakan adalah KABELINDO atau setaraf. Semua kawat dengan penampang 6 mm2 keatas haruslah terbuat secara dipilin (stranded wire). Instalasi ini tidak boleh menggunakan kabel dengan penampang lebih kecil 2,5 mm2 kecuali untuk pemakaian remote control. Kecuali dipersyaratkan lain, konduktor yang dipakai ialah dari tipe : 1. Untuk instalasi penerangan adalah NYM,. SPLN dengan conduit PVC. 2. Untuk kabel distribusi digunakan kabel type NFA2X-T, SPLN.

Gambar 8. Kabel untuk distribusi tipe NFA2X

Pada sistem distribusi PLTMH Kampung Nyomplong ini yang digunakan yaitu twisted cable dengan tipe NFA2X dengan jarak antara sumber dengan penerima ± 200 m. Setiap kabel memiliki impedansi tersendiri, yang akan berpengaruh terhadap daya keluaran yang didistribusikan pada warga. Karena dengan adanya kabel tersebut, efisiensinya akan mempengaruhi dalam daya output yang dihasilkan oleh PLTMH. 12


Pembahasan Analisis Potensi PLTMH Analisis Daya PLTMH Untuk menghitung besar daya keluaran turbin, yaitu sebagai berikut : a. b. c.

Power air (Pa) = Q . H . g [kW] Daya Turbin (Pt) = Pa x ήt [kW] Daya Listrik (P) = Pt x ήt x ήg [kW]

(2) (3) (4)

Dimana : -

Power air (Pa) [kW] Debit air (Q) [Liter/detik] Gravitasi (g) [9,81 m/detik] Tinggi air jatuh (H) [m] Efisiensi Turbin (ήt) [%] Efisiensi Turbin (ήg) [%]

Potensi daya mikrohidro secara teoritis dapat dihitung dengan persamaan 1, Namun, suatu tidak ada sebuah sistem yang sempurna, karena selalu terdapat rugirugi daya ketika proses konversi dari energi potensial menjadi energi listrik. Karena rugi-rugi tersebut, maka daya yang seharusnya dihasilkan adalah Daya dengan persamaan P = 9.8 x Q x Hn x η dimana η = Efisiensi Keseluruhan. Dari efisiensi konstruksi diketahui : ü Panjang saluran pembawa (head race) = 200 m ü Head kotor = 8 m Maka dari data yang telah diperoleh dapat dicari efisensi dari konstruksi sipil,dan beberapa efisiensi lainnya, yaitu : ü 1.0 - (panjang saluran × 0.002) / head kotor = 1 – (200 *0.002) / 8, maka efisensi konstruksi sipil sebesar : 95 % atau sebesar 0,95. ü Efisensi penstock yang panjangnya 8 m memiliki efisiensi cukup baik yaitu sebesar 92 % atau 0,92. ü Efisiensi kontrol merupakan efisiensi yang diperoleh dari sistem kontrol pada rumah turbin sebesar 97%, sedangkan efisiensi jaringan, baru dapat diperoleh setelah sistem jaringan selesai dirancang, serta tergantung dengan ukuran dan spesifikasi kabel yang digunakan pada sistem jaringan. Analisis Power Air

13


Power air yang dihasilkan dari PLTMH Kampung Nyomplong ini dihasilkan dari Data air yang didapatkan ditunjukkan pada Tabel 4 Dari data ini bisa diketahui debit air yang dihasilkan tiap tahunnya rata-rata sebesar 268,5 L/s. Dengan head setinggi ± 8 m, dan konstanta grafitasi sebesar 9,8 dapat dicari besarnya Daya kotor yang dihasilkan turbin, kemudian daya listrik PLTMH, serta daya output total yang dihasilkan oleh pembangki ini, dengan memperhatikan efisiensi-efisiensi yang mempengaruhi rugi daya dari PLTMH. Tabel 4. Data debit air PLTMH Bulan

Debit air

Debit air[L/s]

Bulan

Debit air [m3/s]

Debit air[L/s]

[m3/s] Januari

0.299

299.0

Juli

0.113

113.0

Februari

0.323

323.0

Agustus

0.036

36.0

Maret

0.192

192.0

September

0.262

262.0

April

0.201

201.0

Oktober

0.543

543.0

Mei

0.303

303.0

November

0.483

483.0

Juni

0.183

183.0

Desember

0.284

284.0

Dari data debit air pada tabel 4 dihasilkan rata – rata tiap tahunnya yaitu sebesar 268,5 L/s. Perbedaan debit air tiap bulannya dapat dilihat dari grafik berikut. Grafik yang ditampilkan pada Gambar 10 menunjukkan besar debit air tiap bulannya dalam satu tahun. Dari grafik tersebut dapat diketahui, bahwa debit air tertingi berada pada bulan Oktober sebesar 543 L/s, sedangkan debit air terendah pada bulan Agustus sebesar 36 L/s.

14


DEBIT AIR [L/s]

Graﬁk Debit Air 600.0 400.0 200.0 0.0 Series1 BULAN

Gambar 9. Grafik debit air tiap bulan Tabel 4 menunjukkan pengaruh debit air terhadap power air sbb: Tabel 4. Data besar power air yang dihasilkan tiap bulan Bulan

Curah

Debit

(Power

Hujan

[m3/s]

air) kW

Bulan

(mm)

Curah

Debit

(Power air)

Hujan

[m3/s]

kW

(mm)

Januari

375

0.299

23.4416

Juli

142

0.113

8.8592

Februari

405

0.323

25.3232

Agustus

45

0.036

2.8224

Maret

241

0.192

15.0528

September

329

0.262

20.5408

April

252

0.201

15.7584

Oktober

681

0.543

42.5712

Mei

380

0.303

23.7552

November

606

0.483

37.8672

Juni

230

0.183

14.3472

Desember

356

0.284

22.2656

Analisis Power Turbin Analisis daya output Turbin dihitung dengan memperhatikan jenis serta tipe turbin, karena output daya (power) turbin yang dihasilkan dipengaruhi oleh efisiensi turbin, maka setiap turbin memiliki spesifikasi serta efisiensi yang berbeda. Pada PLTMH Kampung Nyomplong ini jenis turbin yang digunakan adalah Turbin cross flow tipe T-15 dengan efisiensi 70 %, head setinggi 8 m, dengan debit air acuan turbin 68,7 L/s

15


Dari data power turbin dengan perhitungan persamaan P = Q . h . g . ηt , dihasilkan rata-ratanya sebesar 14,735 kW. Analisis Daya Listrik Dari data daya listrik yang dihasilkan, dapat diketahui besar daya listrik kotor tiap tahun yang dihasilkan sebesar 11,788 kW. Setelah diperoleh data efisiensi turbin dan generator serta konstruksi sipilnya maka dihasilkan efisiensi yang dihasilkan yaitu : ü ηo = η konstruksi sipil × η penstock × η turbin × η generator × η sistem kontrol × η jaringan. dalam perhitungan tingkat efisiensi ini belum termasuk efisensi jaringan, efisiensi jaringan baru akan dioeroleh setelah perhitungan beban.

η0

=

0,95 x 0,92 x 0,7 x 0,8 x 0,97

= 0,475 Sehingga besar daya output yang dihasilkan pembangkit sebesar : P = Q x h x g x η à 0,2685 m3/s x 8 m x 9,8 m/s x 0,475 P à 9,994 kW Estimasi Pemakaian Listrik Kampung Nyomplong Estimasi ini diambil berdasarkan data survei pemakain listrik Kampung Nyomplong tahun 2008 sebelum lisrik dicabut dari kampung tersebut. Jumlah rumah warga pada Kampung Nyomplong ini sebanyak 10 rumah serta 1 bangunan lagi berupa mushola. Tabel 6. Tabel beban harian Waktu

Beban (watt)

Waktu

Beban (watt)

06.00 - 07.00

1620

16.00 - 17.00

329

07.00-08.00

664

17.00 - 18.00

1566

08.00-10.00

229

18.00-20.00

847

10.00-12.00

229

20.00-22.00

633

16


12.00-14.00

229

22.00-24.00

447

14.00-16.00

343

24.00-06.00

427

beban (wa<)

EsAmasi beban harian Kampung Nyomplong 2000 1500 1000 500 0

Series1

waktu (jam)

Gambar 10. Kurva estimasi beban harian Kampung Nyomplong

Analisis rugi-rugi daya saluran PLTMH

Gambar 12. Sistem distribusi PLTMH Kampung Nyomplong Gambar 12 menunjukkan gambaran secara umum bagaimana sistem distribusi pada PLTMH Kampung Nyomplong, dengan tegangan sumber dari fasa ke fasa sebesar 220 V yang didistribusikan ke 11 rumah warga Kampung Nyomplong. Setiap fasa pada sistem distribusi ini memiliki beban yang berbeda, sehingga voltage drop tiap fasanyapun berbeda, berikut rincian pembagian fasa dan dayanya : ü Fasa R : mushola + rumah 1 + rumah 2 + rumah 3 = 661 Watt ü Fasa S : rumah 4 + rumah 5 + rumah 6 = 697 Watt ü Fasa T : rumah 7 + rumah 8 + rumah 9 + rumah 10 = 1000 W

17


Dari data tersebut, dapat kita ketahui, bahwa penggunaan beban terbesar terdapat pada fasa T, sehingga secara tidak langsung, voltage drop tertinggi juga terdapat pada fasa T. Pada perhitungan voltage drop, cukup dilakukan di 1 fasa yaitu fasa T. 1.

Analisis Voltage drop Besarnya rugi-rugi daya yang terdapat pada saluran distribusi dipengaruhi oleh

besar arus beban serta impedansi saluran, kedua hal ini akan berpengaruh pada tingkat efisiensi total dari PLTMH. Voltage drop diperoleh dengan rumus : Vdrop = Iload x Z ................................persamaan 5 Dimana : V

: voltage drop [Volt]

Iload

: Arus beban [Ampere]

Z

: Impedansi saluran [Ω m]

Dihasilkan arus beban sebesar 12,609 Ampere, arus ini diperoleh untuk sistem 3 phase. Sedangkan untuk menghitung voltage drop pada fasa T, hanya dibutuhkan arus pada tiap fasa, baik R, S, maupun T. Berikut perhitungannya : !

Ø Fasa R :

!

Ø Fasa S :

!

Ø Fasa T:

!

! !

à

!!" !" !!" !

à

!"# !"

à

!""" !"

!!" ! !!" !

= 3,005 A : 0,85= 3,535 A

= 3,168 A : 0,85= 3,727 A = 4,545 A : 0,85= 5,348 A

Dari perhitungan besar arus masing-masing fasa didapatkan arus terbesar pada fasa T. Pada fasa T inilah voltage drop paling besar, dikarenakan arus serta bebannya paling besar dibanding kedua fasa lainnya yaitu sebesar 5,348 Ampere . Setelah besar voltage drop diketahui kemudian dihitung sesuai dengan variasi penampang, sehinga diperoleh data sebagai berikut. Es = ΔV + Er , dengan Er sebesar 220 V Dari data diperoleh hasil semua ukuran kabel, tegangan sumbernya diatas besar tegangan di sisi penerima atau diatas 220 Volt, sesuai dengan standar tegangan sistem yang selalu stabil berdasarkan SPLN No. 1:1995 Pasal 4 tentang ketentuan variasi tegangan pelayanan dimana drop tegangan yang diijinkan hanya sebesar -10% s/d

18


+5% baik dari tegangan 3 fasa maupun 1 fasa. Persentase jatuh tegangan diperoleh dengan persamaan: Persentase [%] =

!"!!" !"

x 100 ............persamaan 6

Dimana : Es

: Tegangan pengirim [V]

Er

: Tegangan penerima [V]

Dari hasil perhitungan dan dihasilkan bahwa persentase tegangan jatuh baik pada saluran 1 fasa maupun 3 fasa masih memenuhi standar PLN yaitu di dalam range 10%. Jika disimpulkan dari standar PLN untuk over atau under voltage, maka syarat untuk drop voltage untuk tegangan bawah tidak boleh lebih dari 22 Volt (-10% ) atau untuk tegangan atas tidak boleh lebih dari 10 V ( + 5 %). Sehingga dengan begitu sistem bisa tetap terjaga agar selalu stabil. Kesimpulan 1.

Daya yang mampu dihasilkan oleh turbin cross flow tipe T-15 produksi PT. Cihanjuang, yaitu sebesar ±4kW, dengan ketinggian head 8 m, serta debit minimum sebesar 68,7 L/s. Sedangkan potensi Kampung Nyomplong mampu menghasilkan rata-rata 268,5 L/s pertahun, kecuali bulan Agustus. Hal ini dapat diantisipasi dengan perancangan bak penenang sebagai antisipasi persediaan air untuk disalurkan ke turbin

2.

Hasil perhitungan perkiraan daya yang dihasilkan pembangkit ini, ditinjau dari head, debit air, kemampuan turbin+generator serta seluruh efisiensi yang mempengaruhi, menghasilkan daya sebesar 9,994 kW.

3.

Pemilihan tiang yang digunakan yaitu tiang berbahan beton bertulang, sehingga mampu dibuat di tempat.

4.

Pembagian distribusi pada Kampung Nyomplong menjadi 3 beban yang berbeda pada tiap fasa, paling besar pada fasaT yaitu sebesar 1 kW. Darisini dapat disimpulkan bahwa tegangan jatuh paling besar juga terdapat pada fasa T. Dengan

19


begitu dapat dilakukan analisis, didapatkan kenaikan tegangannya hanya 0,6%. Hal ini masih dalam batas standar PLN untuk kenaikan tegangan + 5%. Dengan menggunakan kabel twisted NFA2X dengan ukuran penampang 25 mm2 dengan panjang jalur 200 m. 5.

Dari hasil analisis dan perhitungan, penggunaan kabel twisted NFA2X dengan ukuran penampang 25 mm2, termasuk pemilihan yang efisien, karena dibanding dengan ukuran yang lain termasuk paling ekonomis harganya, kemudian dari segi keandalan serta umur, masih mampu beropersi dalam jangka waktu cukup lama serta mampu menahan beban hingga kenaikan 200 - 300% dari beban yang sekarang.

REFERENSI [1]

Muhamad Uday, "Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)," Universitas Syiah Kuala Darussalam, Banda Aceh, 2010.

[2]

Anonim, "Pengembangan mikrohidro sebagai sumber energi listrik mandiri pada satuan TNI di daerah terpencil (Studi kasus Desa Karangsewu, Garut)," Departemen Ketahanan RI Badan Penelitian dan Pengembangan, Tidak ada Kota, Tidak ada Tahun.

[3]

dkk Arismunandar, Teknik Tenaga Listrik. Jakarta, Indonesia: Pradnya Paramita, 1991.

[4]

O.F. Patty, Tenaga Air. Jakarta, Indonesia: Erlangga, 2001.

[5]

T.K. Modak, "Selection of Hydro Electric Generator," Jyoti Limited, New Delhi, Lecture Notes on Overview of SHP Development 2002.

[6]

Nugraha. (2009) Metode Intensitas Curah Hujan. [Online]. http://mtnugraha.wordpress.com

[7]

Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta, Indonesia: Gramedia Pustaka, 1999.

[8]

Jagdish Lal, Hydraulic Machine. New Delhi, India: Metropolitan Book Co Private Ltd, 1975.

[9]

L.A. Haimerl, The Cross Flow Turbine. Jerman Barat, 1960. Maher P. and Smith N., 2001, Pico Hydro For Village Power : A practical Manual for schemes up to 5 kW in Hilly Areas. Ketjoy P.L.N. and Rakwichian W., 2004, Pico Hydro Power Generation Demonstration: Case Study of Stand Alone, Hybrid and Grid Connected System

[10]

20


STUDI POTENSI PLTMH KAMPUNG NYOMPLONG-BOGOR

Recommend Documents