Dalam bab ini akan dibahas layout PLTMH, potensi daya,desain awal sistem PLTMH serta biaya-biaya berdasarkan teori di Bab II dan data lapangan di Bab III.
4.1 Layout
Gambar 4.1 adalah usulan layout untuk PLTMH Curug Cimahi. Dalam menentukan lokasi bendung dilakukan konsultasi dengan Dr.Ir.Agung Wiyono, Kepala Laboratorium Hidrolika ITB. Setelah melihat foto lokasi, beliau menyarankan lokasi bendung di titik yang ditunjukkan dalam layout. Titik tersebut terletak sekitar 130 meter dari titik jatuhnya air terjun.
4.2 Potensi Daya
Untuk menentukan potensi daya, terlebih dahulu ditentukan gross head, debit desain, dan efisiensi sistem.
Gross Head
Penentuan Gross
ketinggian jatuhnya air terjun. H dengan titik tempat turbin berada. diukur dengan theodolite.
detailnya dapat dilihat di lampiran.
pada lokasi yang memiliki ketinggian yang hampir sama dengan titik jatuhnya air terjun, Gambar 4.1 Layout PLTMH
Gross head diilustrasikan dalam Gambar 4.2. H
ketinggian jatuhnya air terjun. H2 merupakan ketinggian antara titik jatuhnya air terjun dengan titik tempat turbin berada. Gross head merupakan jumlah H
diukur dengan theodolite. Dari pengukuran didapat nilai H1 = 57.62 m.
detailnya dapat dilihat di lampiran. Dalam desain ditetapkan rumah pembangkit berada pada lokasi yang memiliki ketinggian yang hampir sama dengan titik jatuhnya air terjun, diilustrasikan dalam Gambar 4.2. H1 merupakan merupakan ketinggian antara titik jatuhnya air terjun merupakan jumlah H1+H2. Besarnya H1
= 57.62 m. Perhitungan Dalam desain ditetapkan rumah pembangkit berada pada lokasi yang memiliki ketinggian yang hampir sama dengan titik jatuhnya air terjun,
sehingga dapat diasumsikan H2= 0 m. Dengan demikian, total gross head sistem Hgross = H1+H2= 57.62 m+0 m=57.62 m.
Gambar 4.4 Gross Head
Debit Desain
Data debit menunjukkan bahwa rata-rata debit tahunan 0.53 m3/s. Nilai ini memiliki prosentase kejadian aliran (flow occurence) sebesar 40%. Untuk menentukan debit desain dipilih nilai debit yang memiliki prosentase kejadian aliran lebih tinggi daripada 40%. Maka ditetapkan debit desain nilainya 0.46 m3/s. Debit ini memiliki prosentase kejadian aliran sekitar 80% dan besarnya 87% besar debit tahunan rata-rata. Efisiensi Sistem
Nilai efisiensi sistem merupakan perkalian antar efisiensi bangunan sipil,efisiensi penstock, efisiensi turbin, efisiensi generator, dan efisiensi jaringan[4]. Dengan asumsi efisiensi untuk bangunan sipil 95%, efisiensi penstock 90%,efisiensi turbin 72%, efisiensi generator 90% dan efisiensi transmisi 94%, didapatkan efisiensi sistem sebesar 54%. Massa jenis air diasumsikan 1000 kg/m3.
Dengan demikian, potensi daya yang dapat terbangkitkan sesuai dengan Persamaan 2.1 adalah sebesar
Gambar 4.3 Potensi Daya PLTMH Curug Cimahi Daya pada Debit Sebagian
Apabila debit air berkurang dari nilai debit desain, misalnya pada musim kemarau, besarnya daya yang terbangkitkan tentu berkurang. Seberapa besar pengurangan daya tentu saja dipengaruhi oleh besaran-besaran pada persamaan 2.1. Namun demikian, massa jenis air, percepatan gravitasi, dan gross head dapat diasumsikan tidak bergantung kepada debit air sehingga nilainya konstan. Perubahan debit mengubah efisiensi bangunan sipil dan efisiensi turbin, sehingga mengubah efisiensi sistem juga. Namun demikian, dalam desain ini diasumsikan, pengurangan efisiensi sistem dengan debit sebesar 55% debit desain tidak lebih dari 3%.
4.3 Analisis Dimensi Kanal dan Penstock
Di sini dipaparkan analisis dimensi kanal dan penstock karena dari dimensi tersebut diketahui rugi-rugi dan biaya sehingga kapasitas turbin dan efisiensi sistem dapat diukur.
Kanal
Kanal berperan penting untuk mengantarkan air ke penstock. Kanal didesain supaya menghasilkan rugi-rugi yang minimal dengan biaya yang minimal pula. Sesuai dengan layout di atas, ditetapkan panjang kanal 130 meter. Dipilih kanal berbentuk trapesium untuk mendapatkan efisiensi paling tinggi. Bentuk kanal yang paling efisien adalah setengan lingkaran dan trapesium merupakan bentuk yang paling mendekati
setengah lingkaran[4]. Dimensi kanal yang didapatkan dengan perhitungan (terlampir) adalah sebagai berikut.
Gambar 4.4 Desain Awal Kanal
Bahan dipilih bangunan pertukangan batu karena mudah didapatkan di sekitar lokasi.
Penstock
Penstock didesain panjangnya 80 meter dengan rute seperti pada layout. Bahan penstock dipilih baja berdiameter 38 cm. Baja dipilih karena kuat, tahan terkena sinar matahari, cukup murah, dan memiliki kekasaran yang medium. Dengan debit 0.46 m3/s didapatkan head loss pada penstock sebesar 3.40 m. Perhitungan rinci ada di lampiran. Turbin
Dengan head loss = 3.40 m, berarti head efektif sebesar 57.62 m-3.40m = 54.22 m. Dengan head efektif sebesar ini daya yang dapat harus dapat dihasilkan turbin sebesar 176.15 kW. Sesuai dengan grafik pemilihan turbin pada Gambar 2.17 , turbin yang cocok dengan head 54.22 m dan debit desain 0.46 m3/s ada tiga, yaitu : Turgo, Pelton, dan Crossflow. Dipilih crossflow karena dapat diproduksi oleh perusahaan lokal.
Debit 0.46 m3/s
H 0.66 m
B 0.31 m
T 2.97 m
Bahan Bahan bangunan pertukangan batu Tabel 4.1 Dimensi Kanal
Selain itu, menurut manufacturer, efisiensinya dapat bertahan pada efisiensi maksimum (78%) hingga 55% debit desain. Dengan daya 176.15 kW dibutuhkan turbin crossflow dengan diameter runner sebesar 393 mm. Perhitungan rinci ada di lampiran.
Generator dan ELC
Genarator yang digunakan adalah generator sinkron tanpa sikat (brushless) 3 fasa. Kapasitas generator yang dibutuhkan adalah sebesar 301.3 kVA. Perhitungan rinci ada di lampiran. Dengan mengacu pada lampiran, dapat dipilih generator dengan kapasitas 303 kVA . Generator sinkron dipilih karena tersedia lebih luas di pasaran daripada generator induksi pada kapasitas tersebut. ELC pun dipilih dengan kapasitas tidak kurang dari 176.15 kW.
4.4 Analisis Biaya
Capital Cost
Untuk menentukan besar capital cost digunakan patokan harga sebagaimana data dari subbab 3.7 Ditetapkan asumsi capital cost sebesar Rp20,000,000.00/kW sehingga untuk daya terpasang 140.41 kW capital cost-nya sebesar Rp2,808,200,000.00. Asumsi besar porsi komponen pembiayaan adalah seperti berikut.
Komponen Porsi Nilai
Perencanaan 3% Rp84,246,000.00
Manajemen dan Keuangan 1% Rp28,082,000.00
Penstock 7% Rp196,574,000.00
Pekerjaan Sipil Lain 22.5% Rp631,845,000.00 Peralatan Mekanikal-Elektrikal 53% Rp1,488,346,000.00 Jaringan Transmisi dan Distribusi 2.5% Rp70,205,000.00
Lain-lain 4% Rp112,328,000.00
Kontingensi 7% Rp196,574,000.00
Total 100% Rp2,808,200,000.00
Annual cost
Sesuai dengan pembahasan pada subbab 2.9 running cost terdiri atas komponen berikut.
1. Operasional dan Pemeliharaan Tetap. Diasumsikan besarnya 5% dari annual cost.
2. Operasional yang Bervariasi. Diasumsikan besarnya 2% dari annual cost. 3. Kontingensi. Di sini diasumsikan 3% dari annual cost.
Adapun annual capital cost dihitung dengan asumsi jangka waktu investasi n =15 tahun dan discount rate r =12%. Dengan persamaan 2.13 didapatkan discount factor sebesar 6.81 sehingga besarnya annual capital cost = Rp412,311,829.77
Running cost mengambil porsi 10% dari annual cost sehingga annual capital cost nilainya 90% annual cost. Dengan demikian, besarnya annual cost = Rp458,124,255.31.