BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

(1)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

28

BAB 4

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Data

4.1.1 Analisis Data Primer

Data primer merupakan data yang diperoleh didapat dari hasil survey di Saluran Umbul Kendat, Desa Dukuh, Kecamatan Banyudono, Kabupaten Boyolali.

4.1.1.1 Debit Existing

Data didapat dari hasil pengukuran di lapangan sesuai pada lampiran B.

1. Kecepatan aliran (v) menggunakan currentmeter = 0,61 m/s

2. Luas penampang didapat dari data :

 Kedalaman saluran rata-rata (x) = 28,3333 cm

 Lebar saluran (l) = 124 cm

 Dengan menggunakan persamaan 2.2 maka didapat luas penampang :

A = x .l

= 28.333 x 124

= 3513,33 cm2

= 0,3513 m2

3. Debit existing

Dengan menggunakan persamaan 2.3 maka didapat debit existing :

Q = A .v

= 0,3513 m2 x 0,61 m/s

= 0,2155 m3/s

4.1.1.2 Jumlah Pengguna Listrik

(2)

commit to user

4.1.2 Analisis Data Sekunder

4.1.2.1 Evapotranspirasi

Perhitungan evapotranspirasi potensial (ETo) menggunakan data klimatologi yang didapat dari Stasiun Pengamatan Klimatologi Adi Soemarmo Surakarta (Koordinat : 070 52' LS dan 1100 55" BT, Elevasi + 104 m dpl) dan dihitung menggunakan Metode Penman. Nilai evapotranspirasi kemudian dikalikan dengan jumlah hari dalam 15 harian.Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.1 dan tabel 4.2. Proses perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C.

4.1.2.2 Analisis Curah Hujan

Analisis curah hujan dihitung dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Membuat data hujan 15 harian.

2. Merekap data curah hujan selama tahun 2003-2012 masing-masing stasiun hujan.

3. Menghitung curah hujan 15 harian rerata dari Stasiun Hujan Cengklik dan Stasiun Hujan Pulung Simo.

4. Melakukan uji validitas data dengan metode kurva massa ganda.

Besarnya curah hujan rerata hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.3 dan tabel 4.4.

(3)

commit to user

30 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Nilai Evapotranspirasi Bulan Januari-Juni

No Tahun Bulan

Januari Februari Maret April Mei Juni

i ii i ii i ii i ii i ii i ii 1 2003 35.67 38.05 57.82 50.11 69.88 74.54 64.41 64.41 53.96 57.56 51.90 51.90 2 2004 62.36 66.52 57.05 49.44 54.67 58.31 68.43 68.43 61.15 65.23 52.56 52.56 3 2005 67.28 71.77 62.51 54.18 62.74 66.92 67.20 67.20 59.56 63.53 46.36 46.36 4 2006 50.50 53.87 51.58 44.70 51.19 54.61 55.06 55.06 52.05 55.52 50.03 50.03 5 2007 67.67 72.18 62.96 54.56 50.33 53.69 50.66 50.66 59.14 63.08 49.86 49.86 6 2008 42.49 45.33 41.70 36.14 40.55 43.25 38.77 38.77 35.47 37.83 32.06 32.06 7 2009 35.25 37.60 42.02 36.41 42.44 45.27 39.88 39.88 36.22 38.63 33.73 33.73 8 2010 35.24 37.59 42.99 37.25 41.57 44.34 38.82 38.82 35.54 37.91 33.54 33.54 9 2011 41.67 44.45 41.40 35.88 40.71 43.42 37.81 37.81 35.16 37.51 33.43 33.43 10 2012 46.40 49.50 52.51 45.51 51.51 54.95 47.20 47.20 47.04 50.18 42.69 42.69

(4)

commit to user

31 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Nilai Evapotranspirasi Bulan Juli-Desember

No Tahun Bulan

Juli Agustus September Oktober November Desember

(5)

commit to user

32 Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Curah Hujan Wilayah 15 Harian Bulan Januari-Juni

No Tahun Bulan

(6)

commit to user

33 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Curah Hujan Wilayah 15 Harian Bulan Juli-Desember

No Tahun Bulan

(7)

commit to user

Langkah berikutnya adalah melakukan uji validitas data curah hujan dengan metode kurva massa ganda. Contoh perhitungan tahun 2003 menggunakan persamaan 2.4-2.7.

• Ditinjau dari Sta.Cengklik

Komulatif Sta. (y) Cengklik = jumlah (n-1)+ jumlah (n) = 1415

Komulatif rerata (x) = jumlah rerata (n-1) + jumlah rerata (n) = 4728,5

A = 𝑛∑𝑥𝑦 − ∑𝑥. ∑𝑦 𝑛∑𝑥2_{− (∑𝑥)}2 A =0,629 B = ∑𝑦 𝑛 − 𝐴∑𝑥 𝑛 B =2434

Didapat nilai regresi y = Ax+B = 0,629x+2434

r = 𝑛∑𝑥𝑦 − ∑𝑥∑𝑦

√(𝑛∑𝑥2_{− (∑𝑥)}2_{)(𝑛∑𝑦}2_{− (∑𝑦)}2₎

r2= 0,971

Karena r2 mendekati 1 jadi data dapat dikatakan valid.

Kurva massa ganda dapat dilihat pada kurva berikut :

Gambar 4.1. Kurva Massa Ganda Stasiun Cengklik y = 0.6299x - 2434.9 R² = 0.9719 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 K o m u latif S ta Ce n gkl ik Komulatif Rerata

(8)

commit to user

4.1.2.3 Analisis Debit Aliran

Perhitungan debit aliran menggunakan Metode Mock. Contoh perhitungan debit aliran dengan Metode Mock pada bulan Januari I tahun 2003 disajikan dalam penjelasan berikut :

1. Data dan parameter

Data dan parameter yang digunakan dalam perhitungan debit dengan Metode Mock adalah:

a. Luas daerah tangkapan (Catchment Area) sebesar 4,65Km2. Data ini merupakan data sekunder yang diperoleh dari perhitungan menggunakan peta rupa bumi Kartasura dengan program Auto CAD.

b. Jumlah curah hujan dan hari hujan didapatkan dari rata-rata hujan kawasan mulai tahun 2003 hingga 2012.

c. Koefisien evapotranspirasi (k) = 0,9.

d. Kelembapan air tanah (soil moisture capacity). SMC = 250 mm. e. Tampungan awal(initial storage). IS = 150 mm.

f. Koefisien infiltrasi (I) = 0,8.

g. Koefisien precipitation flood (PF) = 0,05.

2. Perhitungan debit dengan menggunakan Metode Mock

Contoh perhitungan untuk bulan Januari I tahun 2003 sebagai berikut :

Data

1) Curah hujan (P) = 365 mm

2) Jumlah hari = 10 hari

Limited Evapotranspiration 3) Evaportanspiration (ETo) = 35,67 mm 4) Exposed Surface (m) = 20 % 5) d/h x m = 0,07 6) E = (3) x (5) = 2,62 mm 7) Et = (3) – (6) = 33,05 mm

(9)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user Water Balance 8) P – Et = (2) – (7) = 331,95 mm 9) Precipitation Flood = PF x (1) = 18,25 mm 10) Soil Storage = (8) – (9) = 313,70 mm 11) Soil Moisture = SMC + (10) = 563,70 mm 12) Water Surplus = (8) = 331,95 mm

Run Off & Ground Water Storage

13) Infiltration = I x (12) = 265,56 mm 14) 0,5 x (1+k) x l = 252,28 mm 15) k x V(n-1) = 1464,21 mm 16) Storage Volume = (14) + (15) = 1716,49 mm 17) DVn = (16) – IS = 85,59 mm 18) Base Flow = (13) – (17) = 175,97 mm

19) Direct Run Off = (16) – (13)

= 66,39 mm

20) Run Off = (18) + (19)

= 242,36 mm

Effective Discharge

21) Effective Discharge = (((20)*0.001)/(3600*24*15))*(CA) = 0,87 m3/s

Besarnya debit aliran hasil perhitungan dengan menggunakan Metode Mock selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran.

(10)

commit to user

4.1.2.4 Analisis Debit Andalan

Debit andalan merupakan besarnya debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan air dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan, sehingga kemungkinan terpenuhi dan tersedia sepanjang tahun, baik saat musim kemarau maupun musim hujan. Debit andalan yang digunakan yaitu debit andalan dengan probabiltas 90% (Q90).

Analisis debit andalan dihitung berdasarkan debit aliran tahun 2003 sampai tahun 2012. Hasil perhitungan debit andalan menggunakan debit tahunan Metode Basic Yearkemudian diurutkan dari terbesar hingga terkecil untuk mencari nilai Q90 yaitu tahun dimana debit andalan tersebut yang akan dipakai.

Adapun urutan data dapat dilihat pada tabel 4.5. Data debit andalan yang dipakai merupakan debit andalan dengan urutan sesuai perhitungan Q90 yaitu

menggunakan persamaan 2.8 sebagai berikut :

Prob = 90 % n = 10 90% = m 10+1x 100% m = 0,9 x 11 = 9,9 ≈ 10

Maka debit andalan yang digunakan adalah nomor urut ke 10 dari atas. Debit andalan (Q90) yang dipakai sesuai dengan perhitungan Metode Basic Year adalah

debit andalan tahun 2008. Grafik hasil perhitungan debit andalan dapat dilihat pada gambar 4.2.

(11)

commit to user

38 Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Debit Tahunan Menggunakan Metode Basic Year

No Tahun

Bulan

Jumlah Probabi litas Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember

i ii I ii i ii i ii i ii i ii i ii i ii i ii i ii i ii i ii 1 2005 0.45 0.85 0.67 0.99 0.91 1.11 1.48 1.06 0.86 0.73 0.70 0.75 0.63 0.52 0.49 0.42 0.40 0.57 0.41 0.39 0.53 0.67 0.87 1.22 17.67 9.09 2 2003 0.87 0.78 0.93 1.15 0.84 0.73 0.66 0.60 0.60 0.47 0.45 0.40 0.36 0.31 0.29 0.25 0.24 0.21 0.19 0.21 0.31 0.57 0.89 1.07 13.39 18.18 3 2006 1.20 0.87 0.90 1.06 0.81 0.71 0.76 0.69 0.71 0.54 0.51 0.46 0.41 0.35 0.33 0.28 0.27 0.24 0.22 0.19 0.18 0.22 0.18 0.35 12.44 27.27 4 2004 0.75 0.67 0.62 0.62 0.63 0.51 0.66 0.54 0.45 0.45 0.43 0.36 0.38 0.29 0.28 0.24 0.23 0.21 0.18 0.27 0.20 0.32 0.37 0.38 10.05 36.36 5 2011 0.41 0.43 0.42 0.45 0.54 0.46 0.51 0.53 0.59 0.39 0.37 0.33 0.30 0.26 0.25 0.21 0.20 0.18 0.16 0.22 0.31 0.24 0.32 0.36 8.46 45.45 6 2010 0.20 0.31 0.32 0.39 0.29 0.36 0.29 0.37 0.41 0.38 0.47 0.32 0.29 0.24 0.26 0.22 0.24 0.31 0.23 0.31 0.34 0.30 0.35 0.32 7.54 54.55 7 2012 0.55 0.45 0.48 0.52 0.42 0.37 0.48 0.34 0.32 0.27 0.27 0.23 0.21 0.18 0.17 0.14 0.14 0.12 0.11 0.09 0.16 0.23 0.20 0.30 6.77 63.64 8 2009 0.33 0.35 0.46 0.67 0.38 0.37 0.32 0.39 0.32 0.39 0.32 0.27 0.25 0.21 0.20 0.17 0.16 0.14 0.13 0.11 0.17 0.25 0.15 0.14 6.67 72.73 9 2007 0.20 0.22 0.38 0.39 0.50 0.43 0.52 0.43 0.34 0.29 0.28 0.25 0.22 0.19 0.18 0.15 0.15 0.13 0.13 0.11 0.30 0.17 0.23 0.27 6.45 81.82 10 2008 0.30 0.28 0.44 0.45 0.37 0.49 0.38 0.32 0.28 0.24 0.23 0.21 0.19 0.16 0.15 0.13 0.12 0.11 0.16 0.19 0.24 0.25 0.25 0.23 6.16 90.91

(12)

commit to user

39 Gambar 4.2. Grafik Hasil Perhitungan Debit Andalan 90%

0. 45 0. 37 0. 49 0. 38 0. 32 0. 28 0. 24 0. 23 0. 21 0. 19 0. 16 0. 15 0. 13 0. 12 0. 11 0.1 6 0. 19 0.24 0. 25 0. 25 0. 23 0. 3 0. 3 0. 4 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 PEB

II MARI MARII APRI APRII MEII MEIII JUNI JUNII JULI JULII AGUI AGUII SEPI SEPII OKTI OKTII NOPI NOPII DESI DESII JANI JANII PEBI

DEB IT (m 3/de t) BULAN DEBIT YG…

(13)

commit to user

4.1.3 Analisis Frekuensi

Analisis frekuensi dihitung dengan Metode Gumbel dan Log Pearson III.

(a) Metode Gumbel

Dari hasil analisis dengan menggunakan persamaan 2.9 dan 2.10 maka didapat hasil analisis frekuensi seperti pada tabel 4.6.

Tabel 4.6 Hasil Analisis Menggunakan Metode Gumbel

Tr Yt K Xt 2 0.367 -0.136 97.632 5 1.500 1.058 137.863 10 2.250 1.848 164.500 20 2.970 2.606 190.050 50 3.902 3.587 223.123 100 4.600 4.322 247.906 200 5.296 5.055 272.598 500 6.214 6.021 305.176 1000 6.907 6.752 329.797

(b) Metode Log Pearson III

Analisis menggunakan Metode Log pearson III dapat dihitung sebagai berikut :

Tabel 4.7. Data Curah Hujan Harian Maksimum

Tahun R24 Max ln X 2003 52 3.95 2004 72 4.27 2005 88 4.47 2006 91 4.51 2007 92 4.52 2008 93 4.53 2009 96 4.56 2010 137 4.92 2011 148 5.00 2012 156 5.05 Jumlah 1022 45.77

R24max = data hujan harian maksimum

Ln X = nilai Ln dari R24 max

(14)

commit to user

• Ln Xi rata-rata = 4,58 • Standard deviasi = 0,34

Dari data diatas didapat nilai Cs = -0,2.

Kemudian nilai Cs kita plot ke tabel skewness yang bisa dilihat dalam lampiran.

Karena nilai Cs terletak pada -0,2 maka pada Q50 kita dapatkan nilai K = 1,954

Sehingga nilai P = 2,718(𝑙𝑛𝑥𝑖+𝐾.𝑆𝑑)= 187,7876

4.1.4 Analisis Debit Banjir

Analisis debit banjir yang digunakan adalah debit banjir dengan periode ulang 50 tahun, dihitung menggunakan metode Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu seperti pada tabel 4.8 dan kurva HSS Nakayasu dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Tabel 4.8. Hasil Perhitungan Debit Banjir Kala Ulang 50 Tahun

Waktu UH 1 2 3 4 5 6 Q (jam) m3_/s _51.67 _13.43 _9.42 _7.50 _0.00 _0.00 _m3_/s 0 0.00 0.00 0.00 1 0.08 4.07 0.00 4.07 2 0.42 21.47 1.06 0.00 22.53 3 0.26 13.58 5.58 0.74 0.00 19.90 4 0.15 7.99 3.53 3.91 0.59 0.00 16.02 5 0.10 5.31 2.08 2.48 3.12 0.00 0.00 12.97 6 0.07 3.73 1.38 1.46 1.97 0.00 0.00 8.53 7 0.05 2.62 0.97 0.97 1.16 0.00 0.00 5.71 8 0.04 1.88 0.68 0.68 0.77 0.00 0.00 4.01 9 0.03 1.44 0.49 0.48 0.54 0.00 0.00 2.95 10 0.02 1.11 0.38 0.34 0.38 0.00 0.00 2.21 11 0.02 0.85 0.29 0.26 0.27 0.00 0.00 1.67 12 0.01 0.65 0.22 0.20 0.21 0.00 0.00 1.28 13 0.01 0.50 0.17 0.15 0.16 0.00 0.00 0.98 14 0.01 0.38 0.13 0.12 0.12 0.00 0.00 0.76 15 0.01 0.29 0.10 0.09 0.09 0.00 0.00 0.58 16 0.00 0.23 0.08 0.07 0.07 0.00 0.00 0.44 17 0.00 0.17 0.06 0.05 0.06 0.00 0.00 0.34 18 0.00 0.13 0.04 0.04 0.04 0.00 0.00 0.26 19 0.00 0.10 0.03 0.03 0.03 0.00 0.00 0.20 20 0.00 0.08 0.03 0.02 0.03 0.00 0.00 0.15 21 0.00 0.06 0.02 0.02 0.02 0.00 0.00 0.12 22 0.00 0.05 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.09 23 0.00 0.04 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.07 24 0.00 0.03 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.05

(15)

commit to user

Dari hasil perhitungan debit banjir kala ulang 50 tahun didapat debit maksimum sebesar 22,53 m3/s.

Gambar 4.3. Kurva Hidrograf Nakayasu Q50

4.1.5 Menghitung Tinggi Muka Air Optimum

Tinggi muka air optimum di atas bendung dihitung berdasarkan Qandalan50.

Debit rata-rata didapat sebesar 0,35 m3/s, maka dapat disubstitusi ke persamaan berikut : A= 𝑄 𝑣 = 0,35 0,61 = 0,57 m2

Maka dari persamaan 2.2 dapat disubstitusi menjadi persamaan berikut :

x = 𝐴 𝑙 = 0,57

1,24 = 0,47 m

Dari hasil perhitungan diperoleh tinggi muka air optimum 0,47 m diatas bendung. 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 De b it ( m 3/d etik ) Waktu (jam)

Hidrograf Satuan Metode Nakayasu

(16)

commit to user

4.1.6 Menghitung Luas Genangan

(a) Luas genangan yang diizinkan

Diketahui data sebagai berikut :

 Kecepatan aliran (v) = 0,61 m/s (didapat dari hasil pengukuran di lokasi)  Debit yang tersedia (Q) = 0,35 m3_{/s (didapat dari perhitungan Q}

andalan50)

Luas genangan dicari menggunakan persamaan 2.3 yang kemudian disubstitusi menjadi persamaan berikut :

Aizin = 𝑄 𝑣 = 0,35 0,61 = 0,57 m2

(b) Luas genangan yang direncanakan

Diketahui data sebagai berikut :

 Kecepatan aliran (v) = 0,61 m/s (didapat dari hasil pengukuran di lokasi)  Debit yang tersedia (Q) = 0,27 m3_{/s (didapat dari perhitungan Q}

andalan90)

Luas genangan dicari menggunakan persamaan 2.3 yang kemudian disubstitusi menjadi persamaan berikut :

Arencana= 𝑄 𝑣 = 0,27 0,61 = 0,44 m2

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh bahwa Aizin> Arencana, maka desain dapat

dilanjutkan ke tahap selanjutnya.

4.1.7 Analisis Bangunan Sipil PLTMH

4.1.7.1 Analisis Bendung

(a) Perhitungan hidrolika bendung

(17)

commit to user

1. Perhitungan tinggi air diatas peluap (h3)

Untuk menghitung tinggi air diatas peluap (h3) digunakan rumus 2.22 sehingga

didapat data perencanaan:  Q50= 0,35 m3/s,  C = 0,60,  g = 9,81 m/s2_,  B1 = 1,25 m,  m = 0  B2 = B1 + ( 2 x h3 x m ).

Dengan cara trial dan error didapat, h3 = 0,5 m sehingga Q = 0,63 m3/s> Q50. Jadi

h3 + tinggi jagaan = 0,5 + 0,5 = 1 m didapat B2 = 1,25 m.

(Keterangan: tinggi jagaan diperoleh dari tabel 1 kriteria perencanaan).

2. Lebar mercu peluap

Digunakan tabel 2 kriteria perencanaan dengan memperhatikan yang tertulis dalam tabel dan mempertimbangkan hasil observasi di lapangan ditetapkan lebar mercu peluap yaitu b1 = 1,25 m.

3. Tinggi bendung penahan sedimen

Penetapan perhitungan tinggi bendung dipertimbangkan dari kondisi tebing sungai dan dasar sungai yang ada dari hasil pengukuran yang telah dilakukan. Sehingga ditetapkan:

 Tinggi total bangunan penahan sedimen (H) = 3 m,  Tinggi efektif dari dasar sungai sebelah hulu (h) = 2,5 m. 4. Menentukan kemiringan bagian hilir bendung utama

Kemiringan bagian hilir ditentukan agar aliran tidak menyusur permukaan bagian hilirnya, perbandingan tegak dan datar 1 : 0,2 dan maksimum 1 : 0 (tegak). Dalam perhitungan ini ditentukan kemiringan bendung adalah 0,50.

5. Menentukan kemiringan bagian hulu bendung utama

(18)

commit to user

Dari hasil analisis tersebut maka dapat disimpulkan dimensi bendung yang optimal adalah sebagai berikut :

 Tinggi bendung (H) = 2,5 m (dioptimalkan sesuai dengan kondisi existing)  Lebar bendung (B) = 1,25 m (dioptimalkan sesuai dengan kondisi existing)  Tinggi muka air banjir = 0,5 m (didapat dari trial and error)

 Tinggi jagaan = 0,5 m (didapat dari kriteria perencanaan) Perhitungan analisis bendung selengkapnya dapat dilihat pada lampiran C.

Gambar 4.4. Sketsa Bendung Rencana

(b) Analisis stabilitas bendung

1. Stabilitas pada kondisi normal

a. Stabilitas terhadap guling

Berdasarkan rumus 2.23 maka diperoleh hasil sebagai berikut:  Pada kondisi normal diperoleh nilai SF 1,74> 1,20 → aman.  Pada kondisi gempa diperoleh nilai SF 1,71> 1,20 → aman. b. Stabilitas terhadap geser

(19)

commit to user

 Pada kondisi normal diperoleh nilai SF 1,25> 1,20 → aman.  Pada kondisi gempa diperoleh nilai SF 1,23> 1,20 → aman. 2. Stabilitas pada kondisi banjir

a. Stabilitas terhadap guling

Berdasarkan rumus 2.23 maka diperoleh hasil sebagai berikut:  Pada kondisi normal diperoleh nilai SF 2.11> 1,20 → aman.  Pada kondisi gempa diperoleh nilai SF 2,07> 1,20 → aman. b. Stabilitas terhadap geser

Berdasarkan rumus 2.24 maka diperoleh hasil sebagai berikut:  Pada kondisi normal diperoleh nilai SF 1,28> 1,20 → aman.  Pada kondisi gempa diperoleh nilai SF 1,26> 1,20 → aman.

Perhitungan stabilitas bendung selengkapnya dapat dilihat pada lampiran C.

4.1.7.2 Analisis Pipa Pesat (Penstock)

Pipa penstock direncanakan sesuai perhitungan debit andalan maksimum antara tahun 2003 sampai tahun 2012 agar debit yang mengalir tidak terbuang percuma (semua potensi debit andalan dapat digunakan). Perhitungan diameter penstock dengan persamaan 2.25 sebagai berikut :

D = 0,72 x (Qandalan)0,5

= 0,72 x 0,270,5

= 0,37 m

Dari hasil perhitungan didapat ukuran diameter penstock rata-rata sebesar 37 cm, maka ukuran penstock disesuaikan dengan ukuran yang dijual di pasaran yaitu pipa jenis PVC diameter 12 inci (30,5 cm).

4.1.7.3 Tinggi Jatuh (Head) Berdasarkan Desain Perencanaan

Tinggi jatuh yang digunakan merupakan tinggi jatuh efektif yang didapat dari tinggi jatuh bruto dikurangi tinggi jatuh dari tekanan air yang hilang

(20)

commit to user

(losses).Contoh perhitungan tinggi jatuh efektif pada bulan Januari I tahun 2003 sebagai berikut :

a. Kehilangan energi (losses)

Kehilangan energi terjadi didalam pipa (mayor losses) dan diawal pipa. Contoh perhitungan tinggi jatuh efektif pada bulan Januari I tahun 2003 menggunakan persamaan 2.26-2.29 sebagai berikut :

 Besarnya debit andalan maksimum yang dapat masuk dalam penstock dihitung dengan persamaan 2.25 sebagai berikut:

D = 0,72 x (Q)0,5

Maka disubstitusi ke dalam persamaan berikut : Qmaks pipa = ( D/0,72 )2

= (0,305/0,72)2 = 0,18 m3/s

Jika Q90> Qmaks pipa, maka yang dipakai adalah Qmaks pipa

Jika Q90< Qmaks pipa, maka yang dipakai adalah Q90

 Debit maksimum penstock (Qmaks) = 0,18m3/s

 Diameter pipa penstock (D) = 0,305 m  Panjang pipa penstock (L) = 3,5 m  Luas lingkaran pipa (A) = ¼ x 3,14 x d2

= ¼ x 3,14 x 0,3052 = 0,073 m2  Kecepatan Aliran (v) = Q90/A = 0,18/0,073 =2,45 m/s  Percepatan gravitasi (g) = 9,81 m2_/s

 Koefisien gesekan Darcy-Weisbach (f) = 0,003  Koefisien bentuk ujung pipa (k) = 0,5

 Kehilangan energi primer (mayor losses) hf1 = 𝑓 .

𝐿 𝐷 .

𝑣2 2𝑔

(21)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user = 0,003 𝑥 3,5 0,305𝑥 2,452 2 . 9,81 = 0,0106 m

 Kehilangan energi pada awal pipa hf2 = 𝑘. 𝑣2 2𝑔 = 0,5.2,452 2.9,81 = 0,1536 m

 Kehilangan energi akibat trashrack hf3 = 𝑘.(𝑡 𝑏) 4/3_{.𝑠𝑖𝑛∝.𝑉𝑜}2 2𝑔 = 1,7 . ( 0,012 0,04) 4/3_{. 𝑠𝑖𝑛20. 2,45}2 2 .9,81 = 0,0958 m

b. Tinggi jatuh (Heff)

Heff = Hbruto – (hf1 + hf2+ hf3)

= 3 m – (0,0106 + 0,1536 + 0,0958)

= 2,74 m

Besarnya tinggi jatuh efektif berdasarkan desain perencanaan hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.9.

(22)

commit to user

49 Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Tinggi Jatuh Efektif Bulan Januari-Juni

No Keterangan Satuan Bulan

i ii i ii i ii i ii i ii i ii 1 Qandalan m3/dt 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 2 d m 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 3 p m 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 4 A m2 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 5 kec (v) m/dt 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 6 g 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 7 f (pipa ) 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 8 hf1 m 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 9 hf2 m 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 10 hf3 m 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 11 hs m 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 12 Heff m 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74

(23)

commit to user

50 Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Tinggi Jatuh Efektif Bulan Juli-Desember

No Keterangan Satuan Bulan

i ii i ii i ii i ii i ii i ii 1 Qandalan m3/dt 0.18 0.16 0.15 0.13 0.12 0.11 0.16 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 2 d m 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 3 p m 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50 4 A m2 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 0.0731 5 kec (v) m/dt 2.4551 2.1418 2.0561 1.7348 1.6654 1.4989 2.2062 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 2.4551 6 g 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 7 f (pipa ) 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 8 hf1 m 0.0106 0.0080 0.0074 0.0053 0.0049 0.0039 0.0085 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 9 hf2 m 0.1536 0.1169 0.1077 0.0767 0.0707 0.0573 0.1240 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 0.1536 10 hf3 m 0.096 0.073 0.067 0.048 0.044 0.036 0.077 0.096 0.096 0.096 0.096 0.096 11 hs m 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 12 Heff m 2.74 2.80 2.82 2.87 2.88 2.90 2.79 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74

(24)

commit to user

4.1.8 Analisis Potensi Produksi Listrik

Analisis potensi produksi listrik meliputi perhitungan daya listrik yang dihasilkan (kW), perhitungan energi listrik yang dihasilkan (kWh) dan perhitungan hasil penjualan energi listrik (Rupiah).

4.1.8.1 Perhitungan Daya Listrik

Daya listrik yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.30.

Contoh perhitungan daya listrik pada bulan Januari I tahun 2003 sebagai berikut :

P = ηt x g x Qandalan x Heff

= 0,8 x 9,81 x 0,18 x 2,74

= 3,85 kW

Dari perhitungan daya listrik bulan januari I tahun 2003 diatas adalah sebesar 3,85 kW.Daya tersebut merupakan daya maksimum yang didapat dengan tinggi jatuh optimum.

Besarnya potensi daya listrik yang dihasilkan selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.11.

4.1.8.2 Perhitungan Energi Listrik

Perhitungan energi listrik didapat dengan cara mengalikan daya listrik dengan jumlah hari (15 harian) dan jumlah jam dalam satu hari.

Energi listrik yang dihasilkan dapat dihitung menggunakan persamaan 2.31. Contoh perhitungan energi listrik pada bulan Januari I tahun 2003 sebagai berikut:

E = P x 15 x 24

= 3,85 x 15 x 24

= 1387,8kWh

Dari perhitungan energi listrik bulan januari I tahun 2003 diatas adalah sebesar 1387,8 kWh.

Besarnya potensi energi listrik yang dihasilkan selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.13.

(25)

commit to user

52 Grafik perhitungan daya listrik rata-rata yang dapat dibangkitkan bisa dilihat pada gambar 4.4 berikut ini :

Gambar 4.5. Grafik Perhitungan Daya Listrik Rata-rata PLTMH Dukuh 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 Jan 1 Jan 2 Feb 1 Feb 2 Mar 1 Mar 2 Apr 1 Apr 2 Mei 1 Mei 2 Jun 1 Jun 2 Jul 1 Jul 2 Agu 1 Agu 2 Sep 1 Sep 2 Okt 1 Okt 2 Nov 1 Nov 2 Des 1 Des 2

Perhitungan Daya Listrik (KW) (Daya Rata2)

D

(26)

commit to user

53 Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Potensi Daya Listrik Bulan Januari-Juni

No Keterangan Bulan

i ii i ii i ii i ii i ii i ii 1 Heff 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2 Q90 inflow 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 3 P 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 4 P rata2/bulan 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85

Satuan daya dalam kW.

Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Potensi Daya Listrik Juli-Desember

No Keterangan Bulan

i ii i ii i ii i ii i ii i ii 1 Heff 2.74 2.80 2.82 2.87 2.88 2.90 2.79 2.74 2.74 2.74 2.74 2.74 2 Q90 inflow 0.18 0.16 0.15 0.13 0.12 0.11 0.16 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 3 P 3.85 3.44 3.32 2.85 2.75 2.49 3.53 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 4 P rata2/bulan 3.65 3.09 2.62 3.69 3.85 3.85

Satuan daya dalam kW.

Besarnya potensi daya listrik yang dapat dibangkitkan pada Bulan OktoberII hingga Juli I stabil yakni 3,85 kW. Pada Bulan Juli-II hingga Oktober I mengalami penurunan daya.Besarnya dayakeseluruhan yang mampu dibangkitkanPLTMH Dukuh per tahun sebesar 43,88 kW.

(27)

commit to user

54 Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Potensi Energi Listrik Bulan Januari-Juni

No Keterangan Bulan

i ii i ii i Ii i ii i ii i ii 1 P 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 2 Jam 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 3 Hari 15 16 15 13 15 16 15 15 15 16 15 15 4 E 1387.8 1480.3 1387.8 1202.7 1387.8 1480.3 1387.8 1387.8 1387.8 1480.3 1387.8 1387.8 5 E rata2/bulan 1434.02 1295.24 1434.02 1387.76 1434.02 1387.76

Satuan energi dalam kWh.

Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Potensi Energi Listrik Juli-Desember

No Keterangan Bulan

i ii i ii i ii i ii i ii i ii 1 P 3.85 3.44 3.32 2.85 2.75 2.49 3.53 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 2 Jam 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 3 Hari 15 16 15 16 15 15 15 16 15 15 15 16 4 E 1387.8 1320.6 1195.1 1095.7 989.6 897.7 1269.8 1480.3 1387.8 1387.8 1387.8 1480.3 5 E rata2/bulan 1354.19 1145.40 943.63 1375.05 1387.76 1434.02

Satuan energi dalam kWh.

Besarnya potensi energi listrik yang dapat dibangkitkan pada Bulan Oktober II hingga Juli I stabil yakni 1387,8 kWh. Pada Bulan Juli-II hingga Oktober I mengalami penurunan energi.Besarnya energi keseluruhan yang dapat dibangkitkan per tahun sebesar 16012,84 kWh.

(28)

commit to user

4.1.8.3 Analisis Ekonomi Teknik

Tingkat kelayakan secara ekonomis dari rencana pembangunan PLTMH dukuh berkaitan dengan besar investasi, maka kajian dan perhitungan kelayakannya seperti uraian berikut:

(a) Analisis Benefit

 Jumlah pengguna listrik = 50 kepala keluarga dengan estimasi masing-masing KK menggunakan 150 Watt/bulan.

 Estimasi daya listrik yang dibutuhkan dalam sebulan (P) P = 50 x 150 Watt = 7.500 Watt = 7,5 kW

 Energi listrik yang digunakan dalam sebulan (E) E = P x lama operasi = 5 x 31 x 24 = 2232 kWH

 Jika potensi energi listrik yang dihasilkan > energi listrik yang digunakan, maka energi listrik dalam perhitungan menggunakan energi listrik yang digunakan oleh pengguna listrik PLTMH Dukuh.

 Jika potensi energi listrik yang dihasilkan < energi listrik yang digunakan, maka energi listrik dalam perhitungan menggunakan potensi energi listrik yang dihasilkan.

 Tarif dasar lisrik diasumsikan Rp. 656,- /kWh

Contoh perhitungan hasil penjualan energi listrik pada bulan Januari sebagai berikut:

 Jumlah hari = 31 hari

 Lama operasi = 31 hari x 24 jam = 744 jam

 Daya yang dihasilkan = 7,7098 kW

 Daya yang dibutuhkan = 7,5 kW (terpenuhi)

 Energi yang dihasilkan = 7,5 x 31 x 24 = 5580 kWh

 Benefit = 3720 kWh x Rp. 656,- = Rp 3.660.480,-

Hasil penjualan energi yang dapat dihasilkan pada bulan Januari adalah sebesar Rp 3.660.480,-. Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.15.

(29)

commit to user

56 Tabel 4.15.Hasil Penjualan Energi PLTMH Dukuh.

No Bulan Jumlah Hari Lama operasi (jam) P dihasilkan (kW) P dipakai (kW) P kurang (kW) Energi (kWh) Benefit (Rp)

1 Januari 31 744 7.7098 7.5 0.0 5580.0 Rp3,660,480 2 Februari 28 672 7.7098 7.5 0.0 5040.0 Rp3,306,240 3 Maret 31 744 7.7098 7.5 0.0 5580.0 Rp3,660,480 4 April 30 720 7.7098 7.5 0.0 5400.0 Rp3,542,400 5 Mei 31 744 7.7098 7.5 0.0 5580.0 Rp3,660,480 6 Juni 30 720 7.7098 7.5 0.0 5400.0 Rp3,542,400 7 Juli 31 744 7.2940 7.3 0.2 5426.7 Rp3,559,934 8 Agustus 31 744 6.1731 6.2 1.3 4592.8 Rp3,012,880 9 September 30 720 5.2424 5.2 2.3 3774.5 Rp2,476,092 10 Oktober 31 744 7.3821 7.4 0.1 5492.3 Rp3,602,961 11 November 30 720 7.7098 7.5 0.0 5400.0 Rp3,542,400 12 Desember 31 744 7.7098 7.5 0.0 5580.0 Rp3,660,480

(30)

commit to user

(b) Komponen pembiayaan

Dari analisis finansial ini dapat dikalkulasi biaya per kW nya setiap lokasi potensi PLTMH. Sebagai catatan, untuk perhitungan perkiraan jumlah pendapatan (revenue) penjualan listrik per kW nya dapat menggunakan harga tarif yang ditetapkan per wilayah lokasi potensi sesuai Kepmen ESDM No. 1122/K/30/MEM/2002.

1. Pembiayaan langsung meliputi

 Daya yang dihasilkan = 3,85 kW (diambil dari nilai median)

 Biaya pembangunan/kW = Rp. 40.000.000,-

(Sumber: Struktur Biaya PLTMH, Ifnu Setiyadi, 2009)

 Biaya investasi = Rp. 40.000.000,- x 3,85 kW

= Rp. 154.000.000,-

 PPN 10% = Rp. 15.400.000,-

 Total biaya investasi = Rp. 169.400.000,-

 Pembulatan = Rp. 170.000.000,-

Untuk rincian biaya investasi adalah sebagai berikut

 Komponen peralatan pembangkit = 25% x Rp 169.400.000,- = Rp. 42.350.000,-

 Komponen sipil = 35% x Rp 169.400.000,-

= Rp. 59.290.000,-

 JTR/instalasi rumah = 30% xRp 169.400.000,-

= Rp. 50.820.000,-

 Jasa dan Lain-lain = 10 % x Rp 169.400.000,-

= Rp. 16.940.000,-

(c) Analisis Kelayakan Ekonomi

Analisis kelayakan ekonomi yang digunakan pada perencanaan PLTMH Dukuh ini adalah metode Benefit-Cost Ratio analysis (BCR).Metode ini merupakan perbandingan antara nilai pendapatan (net benefit) dengan nilai pengeluaran (annual cost).Nilai manfaat dan biaya yang ditinjau adalah nilai sekarang (present

(31)

commit to user

value). Langkah pertama yang dilakukan dalam analisis ini adalah menentukan

asumsi sebagai berikut :

 Umur ekonomis PLTMH Dukuh diasumsikan 10 tahun.  Tingkat suku bunga ditetapkan sebesar 10%.

 Biaya operasional per tahun sebesar Rp. 3.600.000,- Langkah berikutnya yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Menghitung nilai Net Present Value (NPV) b. Menghitung nilai Internal Rate of Return (IRR) c. Menghitung nilai Benefit-Cost Ratio analysis (BCR)

Perhitungan NPV

Tabel 4.16.Perhitungan Nilai NPV 10%

tahun cash flow interest rate present value

1 Rp37,627,226.72 0.909090909 Rp34,206,569.74 2 Rp37,627,226.72 0.826446281 Rp31,096,881.58 3 Rp37,627,226.72 0.751314801 Rp28,269,892.35 4 Rp37,627,226.72 0.683013455 Rp25,699,902.13 5 Rp37,627,226.72 0.620921323 Rp23,363,547.40 6 Rp37,627,226.72 0.56447393 Rp21,239,588.54 7 Rp37,627,226.72 0.513158118 Rp19,308,716.86 8 Rp37,627,226.72 0.46650738 Rp17,553,378.96 9 Rp37,627,226.72 0.424097618 Rp15,957,617.24 10 Rp37,627,226.72 0.385543289 Rp14,506,924.76

total present value Rp231,203,019.55

original investment Rp170,000,000.00

net present value Rp61,203,019.55

Berdasarkan perhitungan dalam Tabel 4.16 Nilai NPV =Rp 61.203.019,55> 0 maka proyek layak dilaksanakan.

Perhitungan IRR

Untuk mengetahui nilai IRR maka nilai NPV10% tadi akan dibandingkan dengan nilai NPV 15%.

(32)

commit to user

Tabel 4.17. Perhitungan Nilai NPV 15%

tahun cash flow interest rate present value

1 Rp37,627,226.72 0.869565217 Rp32,719,327.58 2 Rp37,627,226.72 0.756143667 Rp28,451,589.20 3 Rp37,627,226.72 0.657516232 Rp24,740,512.35 4 Rp37,627,226.72 0.571753246 Rp21,513,489.00 5 Rp37,627,226.72 0.497176735 Rp18,707,381.74 6 Rp37,627,226.72 0.432327596 Rp16,267,288.47 7 Rp37,627,226.72 0.37593704 Rp14,145,468.23 8 Rp37,627,226.72 0.326901774 Rp12,300,407.16 9 Rp37,627,226.72 0.284262412 Rp10,696,006.22 10 Rp37,627,226.72 0.247184706 Rp9,300,874.98

total present value Rp188,842,344.92

original investment Rp170,000,000.00

net present value Rp18,842,344.92

Maka nilai IRR = i1 + ( 𝑁𝑃𝑉1

𝑁𝑃𝑉1−𝑁𝑃𝑉2) x (i2-i1)

= 10 +( 61,203,019.55

61,203,019.55−(18,842,344.92) x (15-10)

= 17%

Karena nilai IRR > dari nilai suku bunga awal (10%) maka proyek layakdilaksanakan.

Perhitungan BCR

Untuk mengetahui nilai BCR maka nilai total present value dibandingkan dengan nilai original investment.

BCR = 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑚𝑒𝑛𝑡

= Rp 231,203,019.55 𝑅𝑝 170.000.000,00 = 1,36

Dari hasil analisis ekonomi diatas didapat hasil sebagai berikut :  Nilai BCR lebih besar dari 1, yaitu sebesar 1,36

 Nilai IRR lebih besar dari tingkat suku bunga, yaitusebesar 17%.  Nilai NPV lebih besar dari 0, yaitu Rp 61.203.019,55.

(33)

commit to user

Dari hasil tersebut maka dapat disimpulkan PLTMH Dukuh layak dibangun karena memenuhi nilai-nilai ekonomis yang disyaratkan.

4.2 Pembahasan

1. Dari hasil analisis didapat dimensi optimum bendung dengan tinggi 2,5 m, lebar 1,25 m, tinggi muka air banjir 0,5 m dan tinggi jagaan 0,5 m. Stabilitas guling dan stabilitas geser bendung pada kondisi normal dan kondisi banjir termasuk kategori aman.

2. Diameter rata-rata penstock yang didapat dari hasil analisis sebesar 0,37 m, namun karena menyesuaikan dimensi pipa PVC yang dijual di pasaran maka dipilih penstock dengan diameter 0,305 m (12 inch). Dengan debit andalan yang tersedia dan tinggi jatuh yang efektif, maka potensi daya listrik yang mampu dibangkitkan dari hasil analisis sebesar 43,88 kW per tahun, sedangkan energi listrik yang mampu dihasilkan sebesar 16012,84 kWh per tahun.

3. Kondisi existing dari hasil survey pada lokasi yang akan dibangun PLTMH telah terdapat saluran utama yang memiliki dimensi 1,24 m x 2,5 m, dengan kedalaman air 0,25 m. Kecepatan aliran yang pada saluran tersebut adalah 0,61 m/s. Debit existing yang tersedia sebesar 0,22 m3/s dan pada musim kemarau debit tetap tersedia. Dari hasil analisis dengan metode Mock, debit andalan dengan probabilitas 90% (Q90) rata-rata yang tersedia sebesar 0,26

m3/s. Ketinggian air optimum didapat 0,47 m dari debit andalan probabilitas 50 (Q50).

4. hasil penjualan energi pada periode 1 tahun sebesar Rp. 41.227.227,-. Dari hasil analisis ekonomi maka dapat disimpulkan bahwa PLTMH Dukuh layak dibangun karena memenuhi nilai-nilai ekonomis yang disyaratkan, dengan nilai BCR lebih besar dari 1, yaitu sebesar 1,36, nilai IRR lebih besar dari tingkat suku bunga, yaitu sebesar 17%, dan nilai NPV lebih besar dari 0, yaitu Rp. 61.203.019,55.