tugas06 pembangkit tenaga air

PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR DALAM

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR – PLTA SUTAMI

(KARANGKATES)

HALAMAN JUDUL

PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR DALAM

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR – PLTA SUTAMI

(KARANGKATES)

HALAMAN JUDUL... i

2.1 Tinjauan Pustaka Tentang PLTA... 5

2.1.1 Sejarah PLTA... 5

2.1.2 Komponen PLTA...8

2.1.3 Jenis-jenis PLTA... 15

2.1.3.1 PLTA Berdasarkan Tinggi Terjun... 15

2.1.3.2 PLTA Berdasarkan Aliran Sungai...15

2.1.3.3 Parameter Operasi PLTA... 17

BAB III... 23

PEMBAHASAN... 23

3.1 Daerah Wilayah Studi...23

3.1.1 Profil Daerah Umum (Profil Kota)... 23

3.1.2 Kondisi Umum Bendungan Sutami... 24

3.2 Analisis Pengelolaan Sumber Daya Air Menjadi Tenaga Listrik (PLTA) Bendung Sutami... 28

3.3 Flow Chart Pengolahan Energi Potensial Air Menjadi Energi Listrik....31

3.4 Analisis Permasalahan Terhadap Pengendalian Debit Maksimum Atau Minimum Pada Bendungan - PLTA Sutami... 32

3.5 Grafik Hubungan Curah Hujan dan Debit Inflow Rerata Tahunan Musim Hujan Pada Sub Das Sutami...35

BAB IV... 36

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Keberadaan listrik merupakan hal yang sangat essensial bagi kehidupan manusia karena hampir semua kegiatan manusia tidak terlepas dari kebutuhan terhadap listrik mulai dari kalangan perumahan biasa sampai kepada kalangan perindustrian, kebutuhan yang besar tehadap listrik inilah kemudian melahirkan Industri pembangkitan listrik. Begitu juga yang terjadi di Indonesia kebutuhan terhadap energi listrik sangat besar, bahkan setelah pulih dari krisis moneter 1998 kebutuhan enegri listrik di Indonesia mengalami trend peningkatan, menurut data pada tahun 1995 – 2000 konsumsi listrik di Indonesia mengalami peningkatan sebesar 2,9 % pertahun, sedangkan pada tahun 2000 – 2004 konsumsi energi listrik juga mengalami peningkatan signifikan yaitu sebesar 5,2% per tahunnya. Grafik perkembangannya dapat dilihat pada grafik 1.

Grafik 1. Kebutuhan dan Produksi Energi Di Indonesia

tenaga listrik dibedakan menjadi dua hal yakni energi listrik untuk diperbaharui kembali (renewable source) atau tidak dapat diperbaharui kembali (non renewable source).

Selanjutnya salah satu contoh energi listrik yang dapat diperbaharui kembali (renewable source) adalah PLTA karena memanfaatkan sumber daya air dalam proses penjanaan tenaganya dan keberadaan air termasuk jenis sumber daya yang dapat diperbaharui. Dalam PLTA, potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga listrik. Mula - mula potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga mekanik dalam turbin air. Kemudian turbin air memutar generator yang membangkitkan tenaga listrik. Gambar 1 menggambarkan secara skematis bagaimana potensi tenaga air, yaitu sejumlah air yang terletak pada ketinggian tertentu diubah menjadi tenaga mekanik dalam turbin air.

Gambar1.2 Instalasi Tenaga Air PLTA Bila Dilihat dari Atas

Bendungan menjadi salah satu komponen penting dalam PLTA. Bendungan merupakan tempat mengumpulkan energi air sebelum dialirkan ke turbin. Ketentuan teknis mengenai bendungan besar yang dimanfaatkan untuk PLTA diatur oleh International commission on large Dams (ICOLD). PLTA dapat beroperasi sesuai dengan perancangan sebelumnya, apabila mempunyai Daerah Aliran Sungai (DAS) yang potensial sebagai sumber air untuk memenuhi kebutuhan dalam pengoperasian PLTA tersebut. Pada operasi PLTA tersebut, perhitungan keadaan air yang masuk pada bendungan atau dam tempat penampungan air, beserta besar air yang tersedia dalam bendungan atau dam dan perhitungan besar air yang akan dialirkan melalui pintu saluran air untuk menggerakkan turbin sebagai penggerak sumber listrik tersebut, merupakan suatu keharusan untuk dimiliki, dengan demikian kontrol terhadap air yang masuk maupun yang didistribusikan ke pintu saluran air untuk menggerakkan turbin harus dilakukan dengan baik, sehingga dalam operasi PLTA tersebut, dapat dijadikan sebagai dasar tindakan pengaturan efisiensi penggunaan air maupun pengamanan seluruh sistem, sehingga PLTA tersebut, dapat beroperasi sepanjang tahun, walaupun pada musim kemarau panjang.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam penulisan ini adalah : 1. Bagaimana cara pengelolaan air untuk PLTA?

2. Bagaimana cara mengatasi beban puncak air pada bendungan PLTA?

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dari makalah ini adalah

1. Untuk mengetahui cara pengelolaan air untuk PLTA

2. Untuk mengetahui cara mengatasi beban puncak air pada bendungan PLTA.

1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat penulisan makalah ini adalah

1. Memberikan sumber informasi mengenai pengelolaan air untuk PLTA dan permasalahannya

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka Tentang PLTA 2.1.1 Sejarah PLTA

Tenaga air telah berkontribusi banyak bagi pembangunan kesejahteraan manusia sejak beberapa puluh abad yang lalu. Beberapa catatan sejarah mengatakan bahwa penggunaan kincir air untuk pertanian, pompa dan fungsi lainnya telah ada sejak 300 SM di Yunani, meskipun peralatan-peralatan tersebut kemungkinan telah digunakan jauh sebelum masa itu. Pada masa-masa antara jaman tersebut hingga revolusi industri, aliran air dan angin merupakan sumber energi mekanik yang dapat digunakan selain energi yang dibangkitkan dari tenaga hewan. Perkembangan penggunaan energi dari air yang mengalir kemudian berkembang secara berkelanjutan sebagaimana dicontohkan pada desain tenaga air yang menakjubkan pada tahun 1600-an untuk istana Versailles dibagian luar Paris, Prancis. Sistem tersebut memiliki kapasitas yang sepadan dengan 56 kW energi listrik.

Sistem tenaga air mengubah energi dari air yang mengalir menjadi energi mekanik dan kemudian biasanya menjadi energi listrik. Air mengalir melalui kanal (penstock) melewati kincir air atau turbin dimana air akan menabrak sudu-sudu yang menyebabkan kincir air ataupun turbin berputar. Ketika digunakan untuk membangkitkan energi listrik, perputaran turbin menyebabkan perputaran poros rotor pada generator. Energi yang dibangkitkan dapat digunakan secara langsung, disimpan dalam baterai ataupun digunakan untuk memperbaiki kualitas listrik pada jaringan.

Daya yang tersedia ini kemudian akan diubah menggunakan turbin air menjadi daya mekanik. Karena turbin dan peralatan elektro-mekanis lainnya memiliki efisiensi yang lebih rendah dari 100% (biasanya 90% hingga 95%), daya listrik yang dibangkitkan akan lebih kecil dari energi kasar yang tersedia.

Gambar 2.1 Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Air Pada Umumnya

Lajuq dimana air jatuh dari ketinggian efektif h tergantung dari besarnya luas penampang kanal. Jika luas penampang kanal terlalu kecil, daya keluaran akan lebih kecil dari daya optimal karena laju air q dapat lebih besar. Di lain pihak, ukuran kanal tidak dapat dibuat besar secara sembarangan karena laju air q yang melalui kanal tergantung dari laju pengisian air pada reservoir air di belakang bendungan.

Pembangkit listrik tenaga air merupakan aplikasi energi terbaru yang terbesar dan paling matang secara teknologi, dimana terdapat 678.000 MW kapasitas daya listrik yang terpasang di seluruh dunia, yang menghasilkan lebih dari 22% listrik dunia (2564 TWh/tahun pada 1998). Dalam hal ini, 27.900 MW merupakan pembangkit skala kecil yang menghasilkan listrik 115 TWh/tahun. Di eropa barat, pembangkit listrik tenaga air berkontribusi sebesar 520 TWh listrik pada tahun 1998, atau sekitar 19% dari energi listrik di Eropa (sehingga menghindari emisi dari sejumlah 70 juta ton CO2 per tahun-nya). Pada sejumlah negara di Afrika dan Amerika Selatan, pembangkit listrik tenaga air merupakan sumber listrik yang menghasilkan lebih 90% kebutuhan energi listriknya. Grafik 2 memperlihatkan pembangkitan energi listrik dari air dunia yang meningkat secara dinamis tiap tahunnya. Di samping pembangkit listrik tenaga air yang berkapasitas besar yang telah ada, masih terdapat ruang untuk pengembangan lebih jauh dimana diperkirakan hanya sekitar 10% dari total potensi air di dunia yang telah digunakan.

Grafik 2. Pembangkitan energi listrik tenaga air dunia dalam TWh [5]

2.1.2 Komponen PLTA

Secara garis besar komponen – kompnen PLTA berupa dam, turbin, generator ,transmisi dan reservoir air. Adapun penjelasan beberapa macam komponen PLTA tersebut disajikan dalam penjelasan berikut ini :

1. Dam

Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. contoh bendungan Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik.

2. Intake

Intake adalah suatu bangunan pada bendung yang berfungsi sebagai penyadap aliran sungai, mengatur pemasukan air dan sedimen serta menghindarkan sedimen dasar sungai dan sampah masuk ke intake. Terletak di bagian sisi bendung, di tembok pangkal dan merupakan satu kesatuan dengan bangunan pembilas.

3. Penstock

Penstock adalah saluran dimana air dari resevoir bergerak untuk menuju turbin. Aliran fluida pada penstock mempengaruhi unjuk kerja sebuah turbin. Hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan penstock untuk PLTA adalah diameter. Dimana semakin kecil diameter maka kecepatan air dalam penstock akan semakin naik untuk debit yang sama, kerugian pada penstock disebabkan debit air dan tinggi jatuh yang relatif kecil dan ketersediaan material di daerah lokal.

Penstock

Gambar 2.2 Penstock

Dibawah ini perhitungan dari penampang pipa saluran (penstock) dengan menggunakan pipa beton :

- Rumus penampang saluran A = ¼ π.d2

- Rumus debit Q = A x V

Setelah diketahui A = Q / V

maka diperoleh diameter pipa sebesar D =

Dalam perencanaan pembangkit ini, direncanakan menggunakan pipa pesat ataupenstockterbuat dari pipa beton dibuat lurus untuk mengurangi rugi – rugi pusaran dan rugi gesekan. Untuk mengurangi rugi-rugi pusaran air pada sisi masuk penstock maka minimum intake penstok dari permukaan air forebay: - Jarak minimum batang pipa dari permukaan penampung air :

- Ketebalan dinding batang pipa adalah : P = V + [ 20% x V ]

4. Turbin

Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan memukul sudu-sudu dari turbin sehingga turbin berputar. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dan lain-lain.

baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi.

Perencanaan mesin turbin

Dari pengukuran diperoleh Hn dalam m dengan Q dalam m3_/det digunakan turbin Impuls aliran radial yaitu turbin Crossflow dengan konversi :

- Hn dalam m dikonversikan ke ft - Q dalam m3_{/det dikonversikan ke ft}3_/det

 Lebar dan Diameter Runner

Untuk mencari lebar turbin :

Dimana L dan D dalam inch, dan nilai D mulai dari 50 cm sampai 100 cm. Pemilihan lebar L turbin akan berpengaruh pada N, D1, so, dan t.

Tabel Jarak Diameter Runner Berdasarkan Lebar Turbin

Luas pancaran dengan V adalah kecepatan absolut air : A = Q/V

sehingga tebal pancaran so : so = A/L

Jika jarak antar sudut, maka jumlah sudut dan diperoleh : n = π.D1/t

 Lebar Keliling Radial a = 0,17.D1

 Kelengkungan Sudut ρ = 0,326.r1

 Jarak Pancaran dari Pusat Poros y1 = (0,1986 - 0,945.k)D1

 Jarak Pancaran dari Tepi Dalam Runner y2 = (0,1314 – 0,945.k)D1

 Daya Output Turbin

Dari persamaan house power dengan efisiensi maksimum turbin 0,87 : HP = QHηt /8,8

Dikonversikan dalam kW P = (HP x 0,746)

 Perhitungan Pembanding

Dari persamaan umum daya output : P = ηt . 9,81.QH

5. Generator

Gambar 2.4 Komponen Generator Dalam PLTA

Berdasarkan perhitungan dalam perencanaan digunakan generator dengan kapasitas tertentu. Generator tersebut merupakan generator yang mempunyai kecepatan putar dalam rpm dengan tegangan keluaran dalam volt, cos φ dan frekuensi output dalam Hz. Untuk menaikan kecepatan dalam rpm digunakan speed increaser dengan gearing ratio :

Besarnya daya yang dapat dihasilkan setelah memperhitungkan besarnya efisiensi turbin, efisiensi speed increaser, efisiensi generator adalah sekitar 0,70 diperoleh :

P = η.9,81.Q.H Keterangan :

- P : Daya (KW)

- H : Tinggi jatuh / Head (m) - Arus Generator Sinkron :

- Dimensi Utama Generator :

S = 1,11 x kω.π2_.B.ac.D2_{.Ln x 10}-3

Jika jumlah saluran adalah 3 buah dengan panjang masing-masing 10 cm maka panjang bersih inti armatur :

Larm = L – 3x10 = 970 mm

6. Travo

Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi.

7. Transmisi

Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down.

2.1.3 Jenis-jenis PLTA

2.1.3.1 PLTA Berdasarkan Tinggi Terjun

Berdasarkan tinggi terjun terdapat jenis-jenis PLTA seperti: 1. PLTA jenis terusan air (water way)

Adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.

2. PLTA Jenis DAM atau Bendungan

Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang di sungai, pembuatan bendungan ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik.

3. PLTA Jenis Terusan dan DAM (campuran)

Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.

2.1.3.2 PLTA Berdasarkan Aliran Sungai

Ditinjau dari caranya membendung air, PLTA dapat bagi menjadi dua kategori yaitu:

a. PLTA run off river

b. PLTA dengan kolam tando (reservoir)

Gambar 2.7 Potongan Memanjang Pipa Pesat PLTA Sutami Dengan Kolam Tando Reservoir

Pada PLTArun off river, air sungai dialihkan dengan menggunakan dam yang dibangun memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian disalurkan ke bangunan air PLTA seperti pada Gambar 8. Banyak dipakai dalam PLTA saluran air atau terusan, jenis ini membangkitkan listrik dengan memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

Adapun PLTA dengan kolam tando (reservoir), aliran sungai dibendung dengan bendungan besar agar terjadi penimbunan air sehingga terjadi kolam tando. Selanjutnya air dari kolam tando dialirkan ke bangunan air PLTA seperti Gambar 9. Dengan adanya penimbunan air terlebih dahulu dalam kolam tando, maka pada musin hujan di mana debit air sungai besarnya melebihi kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA, air dapat ditampung dalam kolam tando. Pada musim kemarau di mana debit air sungai lebih kecil dari pada kapasitas penyaluran air bangunan air PLTA, selisih kekurangan air ini dapat di atasi dengan mengambil air dari timbunan air yang ada dalam kolam tando. Inilah keuntungan penggunaan kolam tando pada PLTA. Hal ini tidak dapat dilakukan pada PLTA run off river. PLTArun off river, daya yang dapat dibangkitkan tergantung pada debit air sungai. Tetapi PLTA run off river memerlukan biaya pembangunan yang lebih murah dari pada PLTA dengan kolam tando (reservoir), karena kolam tando memerlukan bendungan yang besar dan juga memerlukan daerah genangan yang luas. Jika ada sungai yang mengalir keluar dari sebuah danau, maka dapat dibangun PLTA dengan menggunakan danau tersebut sebagai kolam tando.

Pada prinsipnya ada beberapa parameter yang mempengaruhi operasi PLTA, disebabkan oleh :

 Keberadaan Air

 Konstruksi pintu saluran air

A. Keberadaan Air

Untuk dapat mengoptimalkan pengoperasian PLTA, baik dalam keadaan musim penghujan maupun musim kemarau panjang, diperlukan perhitungan besar volume air yang tersedia dalam bendungan atau dam, guna perhitungan berapa besar debit air yang harus dialirkan melalui pintu air yang dialirkan ke turbin. Bila terjadi banjir, berapa besar volume air yang harus dibuang keluar dari bendungan atau dam melalui pintu pembuangan air, sehingga tetap terjadi keseimbangan air dalam bendungan atau dam, dengan demikian dapat dihindari kerusakan bangunan bendungan atau dam maupun perangkat keras pendukung lainnya. Untuk kebutuhan perhitungan keadaan air baik yang akan masuk maupun yang berada dalam bendungan atau dam, dilakukan pengukuran terhadap parameter yang mempengaruhi keadaan air yang akan masuk maupun yang ada dalam bendungan atau dam. Pengukuran tersebut dilakukan pada berbagai stasiun ukur yang tersebar pada DAS dalam bendungan atau dam tersebut. Data hasil pengukuran yang diperoleh pada stasiun pengukuran, ditransmisikan melalui media komunikasi yang digunakan ke pusat kontrol operasi PLTA untuk diproses sesuai fungsinya dalam sistem kontrol tersebut. Pada perhitungan keberadaan air tersebut, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan antara lain:

a. Aliran permukaan ( surface flow)

Aliran permukaan dan aliran dasar dipengaruhi intensitas curah hujan dan lama turunnya hujan. Semakin tinggi intensitas curah hujan dan semakin lama waktu turunnya hujan, semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar sungai. Tinggi permukaan dipengaruhi aliran permukaan dan aliran dasar. Semakin besar aliran permukaan dan aliran dasar, semakin tinggi muka air yang terjadi, sehingga semakin besar volume air yang mengalir ke dalam bendungan atau dam.

b. Aliran dasar (base flow) c. Tinggi muka air

Parameter kehilangan air yang disebabkan keadaan lingkungan, dipengaruhi antara lain :

o Suhu udara : semakin tinggi suhu udara, semakin besar kehilangan air o Kelembaban : semakin kecil kelembaban (humidity) maka semakin besar

kehilangan air

o Kecepatan angin : semakin cepat kecepatan angin berhembus, semakin besar kehilangan air

o Penyinaran Matahari : semakin panas dan semakin lama penyinaran matahari, semakin besar kehilangan air

e. Keadaan DAS

Parameter keadaan DAS dipengaruhi beberapa parameter, antara lain :

o Vegetasi : semakin rapat tumbuhnya tumbuh-tumbuhan (pohon) dalam DAS, semakin besar aliran dasar sungai

o Penduduk : semakin padat atau ramai penduduk yang bermukim dalam DAS, semakin besar kehilangan air

o Industri : semakin banyak industri yang beroperasi dalam DAS, semakin besar kehilangan air

B. Konstruksi Saluran Air

Gambar 2.8 Bentuk posisi pintu saluran masuk air dan keluar, dengan Q1 = sudut posisi peletakan pintu keluar air dengan garis horizontal, Q2 = sudut posisi peletakan

pintu saluran air masuk dari bendungan/dam dengan garis horizontal

Data hasil pengukuran yang ditransmisikan ke pusat kontrol operasi PLTA tersebut diproses sesuai kebutuhan masing-masing data tersebut. Dari hasil olahan data tersebut, diketahui berapa besar listrik yang dapat dihasilkan dari setiap operasi yang dilakukan, berdasarkan besar debit air yang dialirkan melalui pintu saluran air ke turbin, beserta keputusan apa yang segera diinstruksikan untuk dioperasikan, dalam upaya pengamanan sistem pembangkit listrik tenaga air secara menyeluruh. block diagram alur data hasil pengukuran dipaparkan pada gambar di bawah ini:

2.2 Tinjauan Tentang Bendungan 2.2.1 Pengertian Bendungan

Bendungan (dam) adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi bendungan, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air.

2.2.2 Bagian-Bagian Bendungan

Bendungan terdiri dari beberapa komponen, yaitu : 1. Badan bendungan (body of dams)

Adalah tubuh bendungan yang berfungsi sebagai penghalang air. Bendungan umumnya memiliki tujuan untuk menahan air, sedangkan struktur lain seperti pintu air atau tanggul digunakan untuk mengelola atau mencegah aliran air ke dalam daerah tanah yang spesifik. Kekuatan air memberikan listrik yang disimpan dalam pompa air dan ini dimanfaatkan untuk menyediakan listrik bagi jutaan konsumen.

2. Pondasi (foundation)

Adalah bagian dari bendungan yang berfungsi untuk menjaga kokohnya bendungan.

3. Pintu air (gates)

Digunakan untuk mengatur, membuka dan menutup aliran air di saluran baik yang terbuka maupun tertutup. Bagian yang penting dari pintu air adalah : a. Daun pintu (gate leaf) adalah bagian dari pintu air yang menahan tekanan

air dan dapat digerakkan untuk membuka , mengatur dan menutup aliran air.

b. Rangka pengatur arah gerakan (guide frame) adalah alur dari baja atau besi yang dipasang masuk ke dalam beton yang digunakan untuk menjaga agar gerakan dari daun pintu sesuai dengan yang direncanakan.

c. Angker (anchorage) adalah baja atau besi yang ditanam di dalam beton dan digunakan untuk menahan rangka pengatur arah gerakan agar dapat memindahkan muatan dari pintu air ke dalam konstruksi beton.

d. Hoist adalah alat untuk menggerakkan daun pintu air agar dapat dibuka dan ditutup dengan mudah.

a. Saluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures) digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatan alirannya kecil tetapi debit airnya besar.

b. Saluran pengangkut debit air (saluran peluncur,chute, discharge carrier, flood way). Makin tinggi bendungan, makin besar perbedaan antara permukaan air tertinggi di dalam bendungan dengan permukaan air sungai di sebelah hilir bendungan. Apabila kemiringan saluran pengangkut debit air dibuat kecil, maka ukurannya akan sangat panjang dan berakibat bangunan menjadi mahal. Oleh karena itu, kemiringannya terpaksa dibuat besar, dengan sendirinya disesuaikan dengan keadaan topografi setempat. c. Bangunan peredam energi (energi dissipator)

Digunakan untuk menghilangkan atau setidak-tidaknya mengurangi energi air agar tidak merusak tebing, jembatan, jalan, bangunan dan instalasi lain di sebelah hilir bangunan pelimpah.

5. Kanal (canal)

Digunakan untuk menampung limpahan air ketika curah hujan tinggi. 6. Reservoir

Digunakan untuk menampung atau menerima limpahan air dari bendungan. 7. Stilling basin

Memiliki fungsi yang sama dengan energi dissipater. 8. Katup (kelep, valves)

Fungsinya sama dengan pintu air biasa, hanya dapat menahan tekanan yang lebih tinggi (pipa air, pipa pesat dan terowongan tekan). Merupakan alat untuk membuka, mengatur dan menutup aliran air dengan cara memutar, menggerakkan kea rah melintang atau memenjang di dalam saluran airnya. 9. Drainage galeri

Digunakan sebagai alat pembangkit listrik pada bendungan

 Berdasarkan konstruksinya :

1. Bendungan urugan (fill dams, embankment dams) a. Urugan serbasama

b. Urugan berlapis-lapis

c. Urugan batu dengan lapisan kedap air dimuka 2. Bendungan beton

 Berdasarkan fungsinya :

1. Bendungan pengelak pendahulu 2. Bendungan pengelak

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Daerah Wilayah Studi

3.1.1 Profil Daerah Umum (Profil Kota)

Kabupaten Malang adalah sebuah kabupaten d i Provinsi Jawa Timur, Indonesia. Ibu kotanya saat ini berada di Kota Malang. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 18 Tahun 2008, Kota Kepanjen ditetapkan sebagai ibu kota Kabupaten Malang yang baru. Kota Kepanjen saat ini sedang berbenah diri agar nantinya layak sebagai ibu kota kabupaten. Kabupaten ini berbatasan langsung dengan Kabupaten Jombang, Kabupaten Mojokerto, Kota Batu, dan Kabupaten Pasuruan di utara, Kabupaten Lumajang di timur, Samudra Hindia di selatan, serta Kabupaten Blitar dan Kabupaten Kediri di barat. Sebagian besar wilayahnya merupakan pegunungan yang berhawa sejuk, Malang dikenal sebagai salah satu daerah tujuan wisata utama di Jawa Timur.

Kabupaten Malang terdiri atas 33 kecamatan, yang dibagi lagi menjadi sejumlah desa dan kelurahan. Pusat pemerintahan di Kecamatan Kepanjen. Pusat pemerintahan sebelumnya berada di Kota Malang. Kota Batu dahulu bagian dari Kabupaten Malang, sejak tahun 2001 memisahkan diri setelah ditetapkan menjadi kota. Ibukota kecamatan yang cukup besar di Kabupaten Malang antara lain Lawang, Singosari, Dampit, dan Kepanjen. Berikut ini merupakan gambaran (peta) kota Malang :

3.1.2 Kondisi Umum Bendungan Sutami

Bendungan Karangkates atau yang sekarang biasa disebut dengan Bendungan Sutami terletak di Desa Karangkates, Kecamatan Sumberpucung, Kabupaten Malang, Jawa Timur. Daerah tangkapan air (DTA) Bendungan sutami merupakan bagian dari Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas. Daerah tersebut terbentang antara 07⁰44’20” hingga 08⁰17’45” Lintang Selatan dan antara 112⁰57’55” Bujur Timur (Sub BRLKT, 1996). Secara geografis terdiri atas Sub-sub DAS : Bango, Sumber Brantas, Amprong, Lesti dan Metro. Batas administrative sebelah timur berbatasan dengan wilayah Kabupaten Lumjang dan Kecamatan Ampelgading dan Donomulyo; di sebelah Barat berbatasan dengan wilayah Kanupaten Blitar dan Kecamatan Kalipare (Kabupaten Malang); sedangkan secara geografis, DTA Bendungan Sutami dikelilingi gugusan gunung. Sebelah timur terbentang pegunungan Tengger (dengan puncaknya Gunung Bromo) dan pegunungan Semeru (dengan puncaknya gunung Mahameru); wilayah selatan terdapat gugusan Pegunungan Kendeng Selatan; di bagian barat terbentang gugusan Gunung Kawi dan Butak; serta di wilayah Utara terdapat gugusan Gunung Arjuno dan Anjasmoro

Gambar 3.2 Lokasi Bendung Sutami di DAS Brantas

Gambar 3.3 Tampak Atas Bendungan Sutami

Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) Sutami merupakan dua diantara sebelas unit kegiatan usaha inti dari Unit Pembangkitan (UP) Brantas. UP Brantas secara keseluruhan mempunyai 25 unit pembangkit (turbin) dengan daya total sebesar 274.88 MW yang dapat menyediakan energi listrik 1 200 GWh per tahun. PLTA yang dikelola UP Brantas tersebar di tujuh daerah tingkat II wilayah Propinsi Jawa Timur. Dari susunan organisasi, UP Brantas dibawah PT Pembangkitan Jawa Bali (PT PJB). UP Brantas berperan sebagai pengoperasi pembangkit untuk menghasilkan energi listrik, sedangkan harga daya listrik ditetapkan oleh PT PJB. PT PJB selain mengelola PLTA juga mengelola Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU). Produksi daya listrik yang dikelola oleh PT PJB untuk memenuhi permintaan konsumen akhir di setengah wilayah Pulau Jawa dan keseluruhan wilayah Propinsi Bali. Ditinjau dari penguasaan sumberdaya untuk menghasilkan output (daya listrik) dan sebaran wilayah konsumen akhir.

Selanjutnya lepas dari masalah itu, yang jelas Bendungan Karangkates memiliki tiga turbin dengan kapasitas terpasang 3x35 megawatt (MW) dan mampu memproduksi listrik sekitar 400 juta kwh per tahun. Selain itu, Bendungan Karangkates saat ini juga dijadikan sebagai sarana rekreasi dan olahraga, terutama bagi masyarakat yang berasal dari Malang dan Kediri. Konon, hijaunya pepohonan serta suasananya yang tenang, membuat banyak orang tertarik untuk berkunjung ke sana, walau terkadang harus diselingi oleh bau tak sedap dari sampah yang mengapung di bendungan.

3.1.3 Profil Bendungan Sutami A. Informasi Umum

Lokasi : Kabupaten Malang, Jawa Timur Kontraktor : Nichimen/Sakai/Toshiba

B. Manfaat

Adapun manfaat pembangunan Bendungan Sutami adalah sebagai berikut : 1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

2. Pengendali banjir, mengurangi debit banjir periode 1000 tahun dari 4200 m3/detik menjadi 1580 m3/detik, mengurangi debit bajir periode 200 tahun dari 3000 m3/detik menjadi 1060 m3/detik, dan mengendalikan bajir periode 10 tahun dari 1540 m3/detik menjadi 350 m3/detik

3. Irigasi, memberikan tambahan debit untuk daerah hilir Karangkates 4. Pengembangan perikanan darat dan pariwisata

C. Data Teknis

Tipe bendungan : Rockfill

Tinggi bendungan : 97,5 m

Panjang :820 m

Volume normal bendungan : 343 juta m3

Catchment area : 2.050 km2

Spillway capacity :1.600 m3/detik Elevasi muka air normal :+ 272,5 m Elevasi muka air banjir :+ 277 m Kedalaman maksimum : 31 meter Ketinggian permukaan : 297 meter

Luas permukaan : 15 km2

Volume air : 343.000.000 m3

Daerah pengumpulan air : 2050 km2

Gambar 3.5 Gardu Pembangkit Listrik Bendungan Sutami

3.2 Analisis Pengelolaan Sumber Daya Air Menjadi Tenaga Listrik (PLTA) Bendung Sutami

Air dari sungai sungai Berantas dengan system PLTA menggunakan kolam tando (reservoir) dimana aliran sungai yang masuk melalui pintu intake yang memiliki katup pengaman sebagai katup pengatur intake akan dibendung sesuai dengan kebutuhan dan kapasitas bendung yang direncanakan. Selanjutnya untuk pengolahan sebagai PLTA maka air yang sudah ditampung tadi sebagaian akan dimanfaatkan lalu dialirkan ke penstock melalui headrace tunnel. Adapun fungsi penstock dalam komponen PLTA adalah untuk mengalirkan air yang masuk dari intake menuju turbin. Akan tetapi dalam perencanaan penstock ini juga perlu dilakukan secara cermat karena . Aliran fluida pada penstock mempengaruhi unjuk kerja sebuah turbin. Hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan penstock untuk PLTA adalah diameter. Semakin kecil diameter maka kecepatan air dalam penstock akan semakin besar untuk debit yang sama.

Selanjutnya main transformer akan mengconverter listrik yang dihasilkan oleh turbin menjadi listrik untuk ditransmisikan. Transmission line berfungsi sebagai penyalur energi listrik ke konsumen. Adapun proses pengolahan energi potensial air menjadi energi listrik dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 3.6 Proses Pengolahan Energi Potensial Air Menjadi Energi Listrik

1. Aliran sungai dengan jumlah debit air yang demikian besar ditampung dalam bendungan yang ditunjang dengan bangunan bendungan .

2. Air tersebut dialirkan melalui saringan Power Intake

3. kemudian masuk ke Pipa Pesat (Penstock) untuk merubah energi potensial menjadi energi kinetik.

4. Pada ujung pipa pesat dipasang Katup Utama (Main Inlet Valve) untuk mengalirkan air ke turbin. Katup utama akan ditutup otomatis apabila terjadi gangguan atau di stop atau dilakukan perbaikan/pemeliharaan turbin.

5. Air yang telah mempunyai tekanan dan kecepatan tinggi (energi kinetik) dirubah menjadi energi mekanik dengan dialirkan melalui sirip-sirip pengarah (sudu tetap) akan mendorong sudu jalan/runner yang terpasang pada turbin .

7. Air yang keluar dari turbin melalui Tail Race selanjutnya kembali ke sungai .

8. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator, tegangannya masih rendah . Oleh karena itu, tegangan tersebut terlebih dahulu dinaikkan dengan Trafo Utama untuk efisiensi penyaluran energi dari pembangkit ke pusat beban. Tegangan tinggi tersebut kemudian diatur/dibagi di Switch Yard

3.3 Flow Chart Pengolahan Energi Potensial Air Menjadi Energi Listrik

Air dari Dam Utama Air dari Dam

Utama

Intake Intake

Penstock Penstock

Generator Generator

Dam Cadangan Dam Cadangan

Turbin Turbin

Transformer Transformer

Pendistribusian Pendistribusian

Mulai

Main Inlet Valve Main Inlet Valve

3.4 Analisis Permasalahan Terhadap Pengendalian Debit Maksimum Atau Minimum Pada Bendungan - PLTA Sutami

Pada musim penghujan biasanya curah hujan terjadi sangat berlimpah. Akibatnya dapat menyebabkan ketidakseimbangan antara air yang masuk (inflow) dengan kapasitas debit yang direncanakan. Dengan demikian diperlukan suatu langkah khusus untuk mengatasi permasalahan tersebut. Hal ini pernah terjadi seperti pada tahun Mei 2006 di bendungan Sutami mengalami elevasi air tertinggi, yaitu 272,5 meter diatas permukaan laut (mdpl). Adapun batas terendah PLTA untuk bisa beroperasi dan menghasilkan pembangkit listrik tenaga air adalah 253 (mdpl).

Dengan demikian alternative yang dapat diambil untuk penanganan masalah tersebut adalah dengan mengalirkan.

Air Intake Penstock Turbin Reservoar

Pembangkit listrik tenaga air bekerja dengan cara mengalirkan air dari dam ke turbin setelah itu air dibuang. Saat ini ada teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant .

Pumped-storage plant memiliki dua penampungan yaitu:

 Bendungan Utama (upper reservoir) seperti dam pada PLTA konvensional.

Air dialirkan langsung ke turbin untuk menghasilkan listrik.

 Bendungan cadangan (lower reservoir). Air yang keluar dari turbin

ditampung di lower reservoir sebelum dibuang disungai.

Pada saat beban puncak air dalam lower reservoir akan di pompa ke upper reservoir sehingga cadangan air pada Bendungan utama tetap stabil.

permasalahan kekurangan debit inflow ini dapat dilakukan dengan cara teknis dan non teknis. Adapun cara teknis dapat dilakukan melalui pembangunan Dam cadangan. Sedangkan cara non teknis dapat ditempuh melalui pengadaan pemadaman listrik secara bergilir kepada masyarakat.

Selanjutnya penanganan jangka pajang juga dapat dilakukan dengan pengelolaan sumberdaya di daerah tangkapan air bendungan di dam Sutami sebab selama ini terjadinya kekurangan debit inflow di bendungan Sutami salah satunya diakibatkan karena adanya sedimentasi yang cukup tinggi. Adapun pengelolaan sumberdaya di daerah tangkapan air bendungan di dam Sutami berdasarkan pada ketentuan berikut ini :

1. Letak dan Kondisi fisik

Secara geografis bendungan sutami terletak di bagian hilir bendungan sengguruh yang membendung kali brantas dan kali lesti. Bendungan sengguruh ini berfungsi melindungi bendungan Sutami dari sedimentasi. Penurunan tingkat sedimen kurang lebih sebesar 26%, yaitu dari 6,93 juta m3_{/th menjadi 1,79 juta m}3_{/th (socheh, 2002). Apabila bendungan sengguruh} dalam keadaan tidak beroperasi (penuh sedimen), kenaikan tingkat sedimen bendungan Sutami meningkat menjadi tiga kali lipat, yakni dari 1,79 juta m3_{/th menjadi 5,38 juta m}3_/th.

2. Tataguna Lahan, Erosi dan Hidrologi

Luas DTA Bendungan sengguruh-sutami adalah 177.030 ha yang tersebar di 1.897 unit SPL (Satuan Pengelolaan Lahan). Luas lahan budidaya intensif (58%) relatif seimbang dengan lahan non-budidaya intensif (42%). Jenis penggunaan lahan yang tergolong dalam non-budidaya intensif dijumpai berbagai tanaman tahunan dan semusim. Pada lahan budidaya intensif terdapat lima jenis tanaman tahunan (tebu, kopi, cokelat, apel, dan jeruk) serta terdapat 12 pola tanam yang terdiri dari kombinasi antar tanaman pangan dan tanaman sayuran.

3. Erosi DAS hulu dan pendangkalan bendungan

1. Pemantauan langsung dari angkutan sedimen pada suatu pos duga air secara kontinyu dan berkala,

2. Perkiraan erosi permukaan denganmenggunakan formula universal soil loss equation (USLE),

3. Model kombinasi erosi dan transport sedimen.

4. Penanganan sedimen

Penanganan sedimen di kali brantas dirumuskan dalam tiga kelompok menurut dimensi waktu, yakni tindakan yang bersifat jangka pendek, menengah dan jangka panjang.

 Jangka pendek

Penanganan jangka pendek ini lebih ditekankan pada pengambilan langkah korektif di lapangan yang hasilnya segera terihat dalam waktu singkat. Terdapat dua bentuk tindakan jangka pendek, yaitu 1) pengerukan langsung endapan sedimaen di bendungan dan 2) penggelontoran endapan sedimen di bendungan.

 Jangka menengah

Penanganan jangka menengah dimaksudkan untuk melakukan langkah korelatif sekaligus preventif. Kegiatan yang termasuk dalam tindakan jangka menegah adalah pembuatan bangunan fisik penahan sedimen dan pembangunan saluran bypass. Bangunan fisik fisik penahan sedimen terdiri atas Sabo dam, Check Dam, dan Kantong pasir.

 Jangka panjang

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit listrik yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan dari ini biasa disebut sebagai hidroelektrik.

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Sutami merupakan dua diantara sebelas unit kegiatan usaha inti dari Unit Pembangkitan (UP) Brantas. UP Brantas secara keseluruhan mempunyai 25 unit pembangkit (turbin) dengan daya total sebesar 274.88 MW yang dapat menyediakan energi listrik 1.200 GWh per tahun. Untuk PLTA sutami sendiri menghasilkan daya 2 x 35.000 kWh (400juta kWh/tahun) dengan menggunakan tiga turbin.

Untuk mengatasi debit puncak dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi baru yang dikenal dengan pumped-storage plant. Sedangkan untuk mengatasi debit minimum pada musim kemarau dapat diatasi dengan membangun Dam cadangan dan mengadakan pemadaman bergilir serta untuk penanganan jangka pajang dapat dilakukan dengan pengelolaan sumberdaya didaerah tangkapan air bendungan di dam Sutami.

4.2 Saran

Penggunaan pembangkit listrik tenaga air harus dikembangkan karena air dimuka bumi masih banyak sehingga dapat menghemat minyak bumi.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.ecoton.or.id

http://www.wisatanesia.com/2010/05/bendungan-karangkates- malang.html#ixzz17sPkDPht

http://doctor-iman.blogspot.com/2010/10/cara-kerja-plta.html

http://www.jasatirta1.co.id/haspem.php?