JEJARING DAN MIKROHIRO DI INDONESIA (1)

PERENCANAAN

PEMANFAATAN ENERGI ALIRAN DAN TERJUNAN AIR

1

PEMANFAATAN ENERGI ALIRAN DAN TERJUNAN AIR

Disampaikan Oleh : Faisal Rahadian

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH),

biasa disebut mikrohidro, adalah suatu

PLTMH

2

biasa disebut mikrohidro, adalah suatu

pembangkit listrik kecil yang menggunakan

tenaga air di bawah kapasitas 100 kW yang dapat

berasal dari

saluran irigasi, sungai atau air terjun

alam

dengan cara memanfaatkan tinggi terjun

Hydropower

klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Hidro

3

Big Dam

Small Dam

Pembangkit listrik skala kecil

Hydropower Dam

,

Tinggi Bendung > 15 m

Bendung tidak renewable

Small Hydropower

,

Tinggi Bendung < 15 m

SMALL HIDRO

, kurang dari 10 MW

SMALL HIDRO

, kurang dari 10 MW

KLASIFIKASI PLTH skala kecil

Pembangkit Listrik Tenaga Hidro skala kecil

4

Kurang dari 1 kW

Tinggi bendung < 5 m ? •Tidak menggunakan bendungan (Dam less)

•Tinggi bendung < 2 m

•Head < 50 meter

•Tegangan rendah

•Tidak menggunakan bendungan (Dam less)

•Tinggi bendung < 2 m

•Head < 50 meter

konsep PLTMH

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

Micro Hydro Power (MHP), Micro Hydropower,

Dikenalkan oleh insinyur hydropower di negara barat

yang prihatin terhadap penduduk negara miskin yang

tidak memperoleh listrik, padahal tersedia sumber

energi hidro berlimpah di wilayah-nya.; MHPG, ITDG,

SKAT

5

Rasionalisasi desain pembangkit listrik tenaga hidro

agar dapat di bangun, dikelola, dan dimiliki oleh

masyarakat sendiri.

Tidak menggunakan bendungan (dam),

Tinggi mercu bendung (weir) < 2 meter

Head rendah, kurang dari 50 meter untuk

TEKNIS

TEKNIS TAHAP NON-TEKNISNON-TEKNIS

Tahap Pembangunan PLTMH

potensi sumber energi hidro

potensi sumber energi hidro PENJAJAGAN AWAL potensi pasar listrikpotensi pasar listrik kelayakan teknis

kelayakan teknis STUDI KELAYAKAN kesepakatan masyarakatkesepakatan masyarakat detailed engineering design

detailed engineering design DESAIN RINCI pengorganisasianpengorganisasian instalasi PLTMH

instalasi PLTMH PEMBANGUNAN lembaga pengelolalembaga pengelola kualitas listrik, operasi. dan

maintenance yang baik kualitas listrik, operasi. dan

maintenance yang baik OPERASI

•

Studi potensi sumber energi hidro adalah penjajakan awal ketersediaan potensi

sumber energi hidro untuk pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH).

Studi Potensi Sumber Energi Hidro

7

sumber energi hidro untuk pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH).

•

Digunakan untuk memilih dan mengutamakan lokasi yang akan ditindak lanjuti

dengan studi kelayakan

•

Studi potensi meliputi kegiatan observasi, pengumpulan data dan informasi

lokasi daerah aliran sungai suatu dusun/desa yang diperkirakan memiliki

potensi sumber energi hidro

•

Hasil Studi Potensi dibutuhkan untuk pengambilan keputusan apakah studi

PRELIMINARY STUDY

Kriteria Kelayakan Potensi

(

contoh

)

Ada calon konsumen listrik di sekitar instalasi PLTMH pada radius 2 km dari pembangkit atau gardu distribusi (GD).

Panjang jaringan distribusi dari titik lokasi pembangkit terhadap penerima daya (beban) kurang dari 2 km untuk tegangan rendah (220 V)

Daya terbangkit cukup memadai untuk keseluruhan warga agar tidak menimbulkan konflik sosial, minimal 1 Ampere atau 200 Watt /KK

Fluktuasi debit sumber air tidak terlampau besar, dan maksimal 1 bulan

8

konsumen

jarak

kapasitas

debit air

Fluktuasi debit sumber air tidak terlampau besar, dan maksimal 1 bulan kering pada musim kemarau

Mitigasi bencana; konstruksi berada pada tanah yang stabil, Tinggi

bendung tidak lebih dari 2 meter, dan Head desain kurang dari 50 meter. Jalan akses menuju lokasi dapat dijangkau atau dapat ditempuh dengan aman dan ekonomis.

Lokasi pembangkit tidak merusak lingkungan dan atau berada di kawasan konservasi yang dilarang

Masyarakat memiliki sumber pendapatan uang untuk membiayai operasi dan pemeliharaan instalasi PLTMH

debit air

bencana

aksesibilitas

lingkungan

PRELIMINARY STUDY

Persamaan Energi Potensial Air

Energi Potensial Air;

Daya = Energi per detik ;

9

U = Energi potensial [Joule]

m = Masa [kg]

g = gaya gravitasi 9,8 [m/det2_]

H = Head, tinggi elevasi [m]

W = Daya [Watt]

Q = Debit air [liter/detik]

H = 10 meter

U = 9,8 x 1000 X 10 Joule

PRELIMINARY STUDY

Kalkulasi Potensi Energi Hidro

W = 9,8 x Q x H

_net

x

ƞ

_total

Dimana W = Potensi kapasitas daya terbangkit [Watt]

9,8 = Kecepatan gravitasi [meter/detik2]

10

_{W = 5 x Q x H}

H

lo

ss

es

9,8 = Kecepatan gravitasi [meter/detik2]

Q = debit air [liter/detik]

H_net = Energi Head [meter] = H_geodetic - H_losses

Ƞ

_total = efisiensi total; sekitar 0,55

W = 5 x Q x H

11

[meter]

W = 5 x Q x H [Watt]

PRELIMINARY STUDY

Sidik cepat bentang alam

12

Ada air terjun

Kelerengan di atas 2:1

Curah hujan di atas 4000 mm Tutupan vegetasi rapat

PRELIMINARY STUDY

Analisis peta dasar 1 : 1000

13

Peta topografi

Peta terrain goggle map Wilayah dengan kontur rapat Alur sungai

PRELIMINARY STUDY

Observasi lokasi potensial

14

Menyusuri sungai dari desa ke arah lokasi potensial

Transek melintang 1 km kiri Transek melintang 1 km kiri kanan lokasi potensial

Transek jalur kabel distribusi Status tata guna dan

pemilikan lahan

Pengukuran Head Geodetic Pengukuran debit air sesaat Pengamatan tinggi muka banjir

PRELIMINARY STUDY

Pengukuran Head Geodetic

15

Selang waterpas; 1 cm

Waterpas; 1 cm Waterpas; 1 cm Total Station ; 5 cm Theodolite; 10 cm

Pressure gauge; 0,01 Bar=1 m

Range finder; 1 m Clinometers; 5 meter

GPS; 10 m

PRELIMINARY STUDY

Pengukuran Head Geodetic

16

Selang waterpas; 1 cm

Waterpas; 1 cm Waterpas; 1 cm Total Station ; 5 cm Theodolite; 10 cm

Pressure gauge; 0,01 Bar=1 m

Range finder; 20 cm Clinometers; 5 meter

GPS; 10 m

PRELIMINARY STUDY

Pengukuran Debit Sesaat

17

Metoda wadah

V notch weir V notch weir Rectangular Weir

Flow meter ; Q=VA Larutan Garam

PRELIMINARY STUDY

Pengukuran Debit Sesaat

18

Metoda wadah

V notch weir V notch weir Rectangular Weir

Flow meter ; Q=VA

Larutan Garam

Studi kelayakan PLTMH adalah penelitian investasi PLTMH untuk menghasilkan daya atau pendapatan secara berkelanjutan selama umur pakai desain. Kriteria kelayakan terdiri dari :

• Hidrologi; W = 9,8 x n x Q X H ; Q90 untuk Isolated Grid

Studi kelayakan PLTMH

19

• Hidrologi; W = 9,8 x n x Q X H ; Q90 untuk Isolated Grid

• Sipil ; umur desain konstruksi 20 tahun

• Mekanikal Elektrikal ; umur desain 10 tahun, moving parts 3 tahun.

• Ekonomi/Finansial; masyarakat mampu membiayai operasi PLTMH dan menabung uang

untuk perbaikan; Internal Rate of Return (IRR); Benefit Cost Ratio (B/C ); Net Present Value (NPV), Cash Flow, dsb

• Sosial Budaya : masyarakat mau dan mampu mengelola,, dan menyelesaikan konflik

• Lingkungan; tidak ada dampak yang serius terhadap kerusakan lingkungan

• Keberlanjutan ; instalasi PLTMH dapat melayani kebutuhan listrik sesuai dengan umur

ANALISIS HIDROLOGI

Mengetahui potensi sumber energi hidro sepanjang tahun untuk menggerakan turbin. Studi hidrologi bertujuan untuk mendapatkan beberapa parameter yang akan digunakan dalam perencanaan pembangunan mikrohidro, antara lain :

Debit andalan yang akan menjadi dasar perencanaan bangunan dan

20

Debit andalan yang akan menjadi dasar perencanaan bangunan dan penentuan jenis turbin.

Debit banjir sebagai dasar rencana bangunan utama dan parameter keamanan seluruh bangunan PLTMH

Konservasi daerah tangkapan air (catchment area) yang berpengaruh terhadap stabilitas debit andalan.

HIDROLOGI

Flow Duration Curve

21

Debit desain

Off grid Q90 = 64,2

Grid Connected Q60 = 104,2

BANGUNAN SIPIL

Data dan informasi yang diperlukan dalam perencanaan bangunan sipil

instalasi PLTMH meliputi aspek geologi, topografi dan mekanika tanah

untuk penentuan lokasi, landskap, desain konstruksi, dsb.

Aman terhadap bahaya banjir, longsor, dan petir

22

Aman terhadap bahaya banjir, longsor, dan petir

Tidak menimbulkan resiko bencana terhadap penduduk dan

lingkungan

Tersedia lahan untuk penempatan komponen bangunan sipil yang

aman; kemiringan 1: 100 s/d 1:1500.

Penempatan pipa pesat ; kemiringan max 1:1

Layout PLTMH run off river

Layout PLTMH

Turbin Propeller Open Flume

Turbin hidro adalah teknologi konversi energi hidrolika air menjadi energi

mekanik poros untuk menggerakan generator listrik atau mesin produksi

Evolusi teknologi PLTMH

26

Rusak setiap banjir Umur pakai < 3 tahun Listrik tidak stabil Dimensi besar

AHB 2011

Spesifikasi Turbin

Umur pakai ; minimal 10 tahun

Kehandalan ; 300 jam per tahun

Overhaul ; 3 tahun, bearing, water seal, belt

Efisiensi minimal 55 %

27

Efisiensi minimal 55 %

Casing tidak bocor, tidak menyebabkan lantai becek

Turbin Cross Flow T14, Lisensi Entec

Turbin Cross Flow T15, Lisensi Entec

Taman Nasional Gunung Halimun

Pump As Turbine (PAT), 15 kW, Ebara

Propeller Open Flume, CIT

AHB 2011

PT Kramat Raya

Francis 1 MW