PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN PADA PLTMH SALURAN IRIGASI

(1)

PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK

MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN PADA PLTMH SALURAN IRIGASI

SETTLING BASIN MODELING TO REDUCE FLUCTUATION OF SEDIMENT CONCENTRATION

ON MHP IRRIGATION CHANNELS

ARIFIN MATOKA

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2017

(2)

PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK

MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN PADA PLTMH SALURAN IRIGASI

SETTLING BASIN MODELING TO REDUCE FLUCTUATION OF SEDIMENT CONCENTRATION

ON MHP IRRIGATION CHANNELS

ARIFIN MATOKA

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2017

(3)

PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK

MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN PADA PLTMH SALURAN IRIGASI

Disertasi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Doktor

Program Studi Ilmu Teknik Sipil

Disusun dan diajukan oleh

ARIFIN MATOKA kepada

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2017

(4)

(5)

PERNYATAAN KEASLIAN DESERTASI

Yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Arifin Matoka

Nomor Mahasiswa : P0800311402 Program Studi : S3 Teknik Sipil

Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa desertasi yang saya tulis ini benar-benar merupakan hasil karya sendiri, bukan merupakan pengambilalihan tulisan atau pemikiran orang lain. Apabila dikemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau keseluruhan desertasi ini hasil karya orang lain maka saya bersedia menerima sangsi ataupun perbuatan tersebut.

Makassar, November 2017 Yang menyatakan

Arifin Matoka

(6)

PRAKATA

Segala pujian dan rasa syukur hanyalah hak bagi Allah Subhana Wata’ala, yang Maha Pemurah lagi Maha Penyayang, serta salawat dan salam atas junjungan kita Mohammad Rasulullah Sallallah Alaihi Wasallam, semoga pula tercurah bagi kita sekalian. Dengan seijin Allah Wata’ala sehingga penulis dapat menyelesaikan desertasi ini yang berjudul : Pemodelan Settling Basin untuk Mereduksi Fluktuasi Konsentrasi Sedimen pada PLTMH Saluran Irigasi, dalam rangka menyelesaikan Program Pendidikan Doktor, Teknik Sipil Sekolah Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin Makassar.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan desertasi ini tidak akan terselesaikan tampa bantuan dari berbagai pihak baik secara moril maupun materil, oleh karenanya dengan rasa hormat dan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang tulus kepada yang tercinta Ayahanda H. Abdul Aziz Matoka (Alm) dan Ibunda Hj. Nelly Niode (Almh), yang telah membesarkan membimbing dan mendidik penuh kasih sayang dan semua doa restu mereka sepanjang hidupnya, dan disebabkan jiwa dan semangat mereka yang ditanamkan kejiwa penulis menjadi bekal yang tidak ternilai harganya dalam menyelesaikan penyusunan desertasi ini, Semoga senantiasa Allah Subahana Wata’ala merrihdoi mereka dan menerima amalannya.

(7)

Dari lubuk hati yang paling dalam, penulis mengharapkan kritik, saran dan koreksi dari semua pihak, karena penulis menyadari bahwa desertasi ini tidak luput dari kekurangan. Penulis juga rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : Prof. Dr. Ir. H.

Nadjamuddin Harun, MS, sebagai Promotor , Prof. Dr. Ir. H. Salama Manjang, sebagai Ko Promotor, Dr. Ir. M. Arsyad Thaha, MT, sebagai Ko Promotor, Prof. Dr. Ir. H. Muh. Saleh Pallu, M.Eng, sebagai Komisi Penilai, Prof. Dr. Ir. H. Muhammad Tola, M.Eng sebagai Komisi Penilai, Dr. Ir.

Mukhsan Putra Hatta, ST.MT sebagai Komisi Penilai, Dr. Eng. Ir. Rita Tahir Lopa, MT sebagai Komisi Penilai, yang telah memberi kesediaan waktu, saran dan bimbingan sejak masa penyusunan proposal, penelitian dan penyusunan hingga seminar hasil penelitian ini.

Penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada, :

1. Rektor Universitas Hasanuddin, yang telah memberi kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan, melakukan Riset dan Penelitian serta terselesaikannya penulisan desertasi ini.

2. Rektor Universitas Negeri Gorontalo yang juga telah memberi dorongan dan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan.

3. Direktur Sekolah Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin, yang telah memfasilitasi pendidikan, riset dan penelitian sampai terselesaikan penulisan desertasi ini.

(8)

4. Dekan Fakutas Teknik Universitas Hasanuddin, yang telah nyediakan sarana dan prasarana sehingga pendidikan, riset dan penelitian sampai penulisan desertasi ini dapat dilakukan dengan baik.

5. Dekan Fakutas Teknik Universitas Negeri Gorontalo yang telah memberi dorongan kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan S3 ini.

6. Ketua Program studi S3 Teknik Sipil Universitas Hasanuddin Prof. Dr. Ir. H. Wihardi Tjaronge, ST, M.Eng, yang senantiasa

mendorong dan memotifasi serta banyak membantu hingga terselesainya Pendidikan, Riset dan Penelitian penulis .

7. Guru Besar dan dosen pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, yang telah mengajari dan memberikan ilmunya selama Kuliah reguler yang telah kami jalani.

8. Guru Besar dan dosen pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, yang telah mengajari dan memberikan ilmunya selama Kuliah reguler yang telah kami jalani.

9. Kepala Dinas Kehutanan Energi dan Sumber Daya Mineral Provinsi Gorontalo diwakili kepala bidang energi Bapak Abd. Rahmat Dangkua, ST yang telah banyak membantu penulis menyelesaikan penelitian ini.

10. Kepala Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Gorontalo diwakili Kepala seksi Irigasi dan Air Tanah Bapak Is Chairudin Rauf, ST yang juga telah banyak membantu penulis menyelesaikan penelitian ini.

(9)

11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan yang sangat berarti kepada penulis,

Akhirnya penulis juga menghaturkan ucapan terima kasih dan pengahrgaan setinggi-tingginya kepada kedua mertua saya yang saya cintai dan saya banggakan yang banyak memberi begitu banyak perhatian Bapak Ir. H. Abd Mannan Wahab, Ibu Hj. Munira Hanafi, juga terima kasih kepada Kakak-kakak saya dr. H. Wenang Matoka, SpM, Hj.

Sulastri Matoka, Hj. Norma Matoka S.Sos, Hj. Kartin Matoka, Dra.

Ulva Matoka, MS, H. Abd. Rahman Matoka, Hj. Megawati Matoka SPd. MPd, dan Adik Saya Mardhiah Matoka, semua yang selalu tidak lepas dari doa hidayah saya agar Allah senantiasa membimbing dan merhidhoi kita semua.

Khusus kepada Istri saya tercinta dr. Nurul Hasanah, Sp.PK, M.Kes pada kesempatan ini dengan penuh keharuan penulis mengucapkan terima kasih terima kasih yang sebesar-besarnya dan penghargaan yang setinggi tingginya atas segala pengorbanan, kesabaran, pengertian, kasih sayang, dukungan dan doa yang tulus selama ini yang telah mengiringi penulis yang Insya Allah dalam keridhoan Allah SWT.

Untuk putri-putriku yang kubanggakan Ainun Mardhiah Matoka, Siti Fatimah Matoka, Amina Qurrota Aini Matoka, Siti Maryam Matoka dan Siti Khodijah Rizki Rhamadhani Matoka, terima kasih atas segala pengertian,

(10)

kesabaran, pengorbanan dan kasih sayang dukungan dan doanya.

Semoga cita-cita kalian menjadi hafizah dan alimah diridhoi Allah SWT.

Akhirnya penulis memohon maaf dalam masa pendidikan, riset dan penelitian serta penulisan desertasi ini ada hal-hal yang tidak berkenan sehubungan dengan pribadi penulis mohon dengan setulus-tulusnya untuk dimaafkan. Semoga desertasi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi dan semoga Allah SWT memberikan rahmat dan hidayahnya kepada kita sekalian . Amien.

Makassar, November 2017

Arifin Matoka

(11)

ABSTRAK

ARIFIN MATOKA. Pemodelan Settling Basin untuk Mereduksi Fluktuasi

Konsentrasi Sediment pada PLTMH Saluran Irigasi (dibimbing oleh H. Nadjamudin Harun, H. Salama Manjang dan Arsyad Thaha).

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan pengaruh fluktuasi konsentrasi sediment C (g/l), pada PLTMH dan melakukan pemodelan bak pengendap (setling basin) untuk mereduksi pengaruhnya tersebut.

Penelitian ini dilakukan di 5 lokasi pengamatan saluran irigasi provinsi gorontalo dan dilokasi PLTMH Tulabolo Kabupaten Bone Bolango. Adapun pemodelan settling basin ini dibagi dalam 3 model desain dari 9 skenario keadaan. Kondisi PLTMH saat hujan tanpa pemodelan, diperoleh deviasi tegangan Vd = 17,6%, deviasi Frekwensi fd

= 6,8% dan deviasi putaran turbin nd = 6,8% pada fluktuasi konsentrasi sedimen C antara 2.551 (g/l) dan 3.864 (g/l) kondisi PLTMH tidak normal. Pada pemodelan setling basin desain III diperoleh deviasi tegangan Vd = 3%, deviasi Frekwensi nd = 1.5 % dan deviasi putaran nd

=1.6 % pada konsentrasi fluktuasi sedimen C antara 1.160 (g/l) dan 1.340 (g/l) menghasilkan kondisi PLTMH beroperasi normal.

Dengan adanya penelitian ini dapat sebagai rujukan dasar untuk pengembangan PLTMH Irigasi secara Nasional.

Kata kunci : Microhydro, irigasi ,sedimentasi, pemodelan setling basin.

(12)

ABSTRACT

ARIFIN MATOKA. Settling Basin Modeling to Reduce Fluctuation of Sediment Concentration on Mhp Irrigation Channels (Guided by:

Nadjamudin Harun, Salama Manjang and Arsyad Taha).

This study aimed to determine the correlation of the effect of the concentration fluctuation of sediment C (g/l) in MHP and to create a Settling Basin modeling to reduce its effect.

The research was conducted in 5 locations to observation the irrigation channel in Gorontalo Province and location of Tulabolo MHP, Bone Bolango Regency. This basin settling modeling was divided into 3 design models of 9 scenarios.

The research result indicated that the condition of MHP during the rainy had no modeling, the voltage deviation Vd = 17,6%, deviation of Frequency was fd = 6.8% and deviation of turbine rotation was nd = 6.8%

in fluctuation of sediment concentration C was between 2,551 (g/l) and 3,864 ( g/l) the condition of the MHP was abnormal. With the settling basinn modeling design III, the voltage deviation obtained was Vd = 3%, deviation of frequency was fd = 1.5 % and the deviation of rotation was nd

= 1.6 % at the sediment fluctuation concentration C between 1.160 (g/l) and 1.340 (g/l) witch resulted in the MHP condition to operate normaly.

With this research can be a basic reference for the development of PLTMH Irrigation nationally.

Keywords: microhydro, irrigation, sedimentat, settling basin modeling.

(13)

DAFTAR ISI

halaman

PRAKATA v

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xiv

DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN xviii

I. BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah 1

B. Rumusan Masalah 6

C. Tujuan Penelitian 6

D. Manfaat Penelitian 7

E. Ruang Lingkup Penelitian 8

F. Kebaharuan Penelitian 9

(14)

II. BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. PLTMH Pada Saluran Irigasi 10

B. Fasilitas Bangunan Sipil dan Sedimentasi 13

1. Pintu Masuk (Intake) 13

2. Saluran Pembawa 14

3. Sedimentasi 15

4. Setling Basin 16

5. Efisiensi B PS Pada Saluran Irigasi 18 6. Rumah Pembangkit dan Saluran Pembuang 20

C. Sistem Elektrikal – Mekanikal 21

1. Jenis Turbin pada PLTMH Irigasi 21

2. Generator pada PLTMH 22

3. Pengaruh Fluktuasi Kosentrasi Sedimen Pada PLTMH 30 D. Pengujian Statistik

1. Membuat Tabel Rekapitulasi 32

2. Menentukan Model Regresi Linier 32

3. Mencari Koofisien Korelasi 33

4. Melakukan uji hipotesis 34

5. Koofisien Determinasi 35

E. Road Map Penelitian 36

F. Kerangka Fikir 45

(15)

III. BABIII METODE PENELITIAN

A. Tahapan Penelitian 56

B. Alat Untuk Penelitian 57

C. Lokasi Penelitian 58

D. Desain Penelitian 59

E. Parameter Elektrikal dan sedimentasi 61 F. Analisis Pengaruh Potensi Air pada PLTMH 64 1. Analisa Perhitungan Fenomena Berat Jenis Air 64 2. Analisa Pengaruh Fluktuasi Sedimen pada PLTMH 64 3. Analisa Perngaruh Pada Pengaturan PLTMH 64 G. Efisiensi Bangunan Penangkap Sedimen 55

IV. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Parameter dan Pengujian

1. Tinjauan Obyek Penelitian PLTMH Tulabolo 66 a. Daya yang Dibangkitkan PLTMH Tulabolo 66 b. Spesifikasi data dari penelitian 67

2. Analisa dan Pengujian Data 67

a. Kondisi PLTMH Keadaan Hujan 67

1. Menentukan model pada tegangan 67

2. Koefisien Korelasi 69

3. Kecocokan Model 70

4. Pengujian pada frekwensi dan putaran 71

(16)

b. Kondisi PLTMH pada saat Tidak ada Hujan 78 B. Pemodelan Setling Basin dan Pengaruhnya 81 1. Pemodelan Settling Basin Desain I 81

a. Karakteristik Saat Hujan 81

b. Karakteristik Saat Selesai Hujan 85 2. Pemodelan Settling Basin Desain II 88

a. Karakteristik Saat Hujan 88

b. Karakteristik Saat Selesai Hujan 91 3. Pemodelan Settling Basin Desain III 94 C. Analisa Pengaruh Potensi Air Pada PLTMH 97 1. Analisa Perhitungan Fenomena Berat Jenis Air 98 2. Analisa Perhitungan Fluktuasi Kosentrasi Pada PLTMH

98 3. Analisa Pengaruh Pengaturan pad PLTMH 101 D. Kosentrasi Sedimeni pada Irigasi Provinsi Gorontalo 104 1. Kondisi dan Data Bangunan Saluran Irigasi 104 2. Perhitungan Efisiensi Bangunan BPS 106 V. BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan 110

B. Saran 112

DAFTAR PUSTAKA 114

LAMPIRAN-LAMPIRAN

(17)

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel halaman

Tabel 1. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan

tanpa Pemodelan Settling Basin 68

Tabel 2. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) (sd C) σc dengan frekuensi saat hujan

tanpa pemodelan settling basin 72

Tabel 3. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap Putaran turbin/generator saat hujan

tanpa pemodelan settling basin 75

Tabel 4. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n saat tidak hujan 79

Tabel 5. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n saat hujan

dengan pemodelan setling basin desain I 82

Tabel 6. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n setelah hujan

dengan pemodelan setling basin desain I 85

Tabel 7. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n saat hujan

dengan Pemodelan Settling Basin Desain II 89

Tabel 8. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V f dan n, setelah hujan

pada Pemodelan Desain II 94

(18)

Tabel 9 . Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V f, n saat hujan

pada pemodelan desain III 95

Tabel 10. Pengaruh Konsentrasi sedimen PLTMH saat hujan

terhadap konstanta k dan hasil daya teoritis 100

Tabel 11. Pengaruh Konsentrasi sedimen saat hujan terhadap

daya teoritis serta tegangan yang dihasilkan 103

Tabel 12. Potensi Irigasi Provinsi Gorontalo 103

Tabel 13. Data Efisiensi BPS untuk sampel daerah Irigasi

Pengamatan 01 Kab. Bone Bolango Provinsi Gorontalo 117

Pengamatan 02 Kab. Gorontalo Provinsi Gorontalo 108

Pengamatan 03 Kab. Gorontalo Utara Prov. Gorontalo 108

Tabel 16. Data Efisiensi BPS untuk sampel daerah Irigasi Pengamatan 04 Kab.Boalemo dan

Kab. Gorontalo Prov. Gorontalo 109

Pengamatan 05 Kab. Pohuato Prov. Gorontal 109

(19)

DAFTAR GAMBAR

Nomor gambar halaman

1. Efisiensi Sistem pembangkit tenaga air 13

2. Pintu air saluran pembawa 14

3. Power house dan draft Tube PLTMH irigasi 20

4. Turbine tipe Open Flume Propeller 21

5. Generator sinkron rotor silinder dan rotor kutub cepatu 23 6. Bentuk keluaran tegangan 3 fasa generator sinkron 3 fasa 24 7. Bentuk keluaran tegangan 1 fasa generator sinkron 1 fasa 24 8. Kurva arus medan If terhadap tegangan Ea 26 9. Gambar rangkaian ekivalen mesin sinkron 26 10. Rangkaian generator sinkron yang dikopel Turbin air 28 11. Kurva pengaturan generator Sinkron faktor daya berbeda 29 12. Karakteristik tegangan dan frekuensi generator Sinkron 29

13. Roadmap penelitian 53

14. Pemanfaatan PLTMH Pada Saluran Irigasi 54

15. Lokasi daerah pengamatan Saluran Irigasi Prov. Gorontalo 58 16. PLTMH irigasi Turbin jenis Open Flume Propeller 59

17. Setling Basin Model Desain I 60

18. Setling Basin Model Desain II 60

19. Setling Basin Model Desain III 61

20. Diagram alir metodologi penelitian 63

(20)

21. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan

tegangan generator V pada saat hujan 69

22. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan

frekuensi generator f (Hz)pada saat hujan 73 23. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan

putaran turbin genertor n(rpm) saat hujan 76 24. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 80

tegangan generator V pada saat setelah hujan

25. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 80 frekuensi generator f (Hz)pada saat setelah hujan

26. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 81 putaran turbin genertor n(rpm) saat setelah hujan

27. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 83 tegangan generator V saat hujan pada

Pemodelan Setling Basin Desain I

28. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 84 frekuensi generator f (Hz) saat hujan pada

29. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 84 putaran turbin genertor n(rpm) saat hujan pada

30. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 86 tegangan generator V saat setelah hujan pada

31. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 87 frekuensi genertor f (Hz) saat stelah hujan pada

32. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 87 putaran turbin genertor n(rpm) saat setelah hujan pada

Pemodelan Setling Basin Desain II

(21)

34. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 90 frekuensi generator f (Hz) saat hujan pada

36. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 92 tegangan generator V saat setelah hujan pada

37. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 92 frekuensi genertor f (Hz) saat setelah hujan pada

38. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 94 putaran turbin genertor n(rpm) saat setelah hujan pada

Pemodelan Setling Basin Desain III

40. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 97 frekuensi genertor f (Hz) saat hujan pada

42. Sistem pengaturan Pada Pembangkit listrik tenaga air 101

(22)

DAFTAR LAMPIRAN

No Judul lampiran no

1. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 1 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan

tanpa Pemodelan Settling Basin

2. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 2 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan

3 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 3 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat hujan

4. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 4 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat setelah hujan

5. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 5 sedimen (sd C) σc terhadap Frekuensi saat setelah hujan

6. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 6 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat setelah hujan

7. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 7 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan

dengan Pemodelan Settling Basin I

8. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 8 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan

(23)

10 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 10 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat setelah hujan

11 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 11 sedimen (sd C) σc terhadap Frekuensi saat setelah hujan

denganPemodelan Settling Basin I

12 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 12 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat setelah hujan

13 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 13 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan

dengan Pemodelan Settling Basin II

14 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 14 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan

16 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 16 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat setelah hujan

17 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 17 sedimen (sd C) σc terhadap Frekuensi saat setelah hujan

denganPemodelan Settling Basin II

18 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 18 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat setelah hujan

(24)

19 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 19 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan

dengan Pemodelan Settling Basin III

20 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 20 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan

22 Pengangkutan alat Pemodelan Sedimentasi Lamp Dok 1

23 Proses perakitan dan pemasangan Lamp Dok 1

24 Pemasangan alat pada saluran depan Power House Lamp Dok 1

25 Proses Pemasukan air ke turbin Lamp Dok 2

26 Pengoperasian dan pengambilan air sampel Lamp Dok 2

27 Pengukuran parameyer tegangan dan frekuensi Lamp Dok 2

28 Pengontrolan parameter listrik Lamp Dok 3

29 Panel pengaturandan eksitasi Lamp Dok 3

30 Pengukuran parameter putaran Lamp Dok 3

31 Pengovenan mendapatkan konsentrasi sedimen Lamp Dok 4

32 Persediaan sampel Lamp Dok 4

33 Pelebelan sampel da pengaturan sediaan sampel Lamp Dok 4

(25)

DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN

Lambang / singkatan Arti dan keterangan

1 fasa Sistem/Jaringan dua kabel 1 fasa dan 1netral 3 fasa Sistem/Jaringan 3 fasa 1 netral jarak 120⁰ listrik b₁ , b₀ Koofisien persamaan regresi linier

C Concentration sedimentation

c konstanta mesin

Cd Koefisien debit (biasanya 0,84)

cos  Faktor daya

cov (x,y) kovarian dari variabel x dengan y

𝛥h headloss

dkk dan kawan kawan

E Satuan energi

Ea tegangan induksi pada jangkar

Ep Efisiensi pengendapan sedimen

ELC Electronic Load Control

f frekuensi

g percepatan gravitasi

g/l gram per liter

H tinggi jatuh efektif maksimum

h head

(26)

Hz Satuan frekuensi

If arus medan

k konstanta

KW Kilo Watt

kg /m³ satuan densitas air

m massa air

m³/det Meter kubik per detik

m/det² satuan percepatan gravitasi

n putaran sinkron

ηt efisiensi turbin

ηg efisisensi generator

tot effisiensi total

ρ densitas air

P daya

PTrbn daya mekanik Turbin air

Pem G daya elektromagnetik generator

P_Loss rugi-rugi daya dalam sistem

PLTMH Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro

PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air

Q Debit air

Qsi Angkutan sedimen masuk

Qso Angkutan sedimen keluar

(27)

 fluks yang dihasilkan oleh arus medan

R koefisien korelasi

r densitas massa liquid, kg/m³

Ra resistansi jangkar

Rs densitas massa partikel, kg/m³

Sg Specific gravity

Sx dan Sy standard deviasi variabel x dan variabel y

t periode waktu

TTrbn Torsi mekanik Turbin air

T_em Torsi elektromagnetik generator TLoss Torsi dalam sistem

μ viskositas absolut, N.detik/m²

V Tegangan dalam Volt

Vp Volume pengendapan

Volt Satuan tegangan

𝜈 Kecepatan air yang diukur memakai current meter 𝜈sc kecepatan aliran di screen

𝜈 s kecepatan pengendapan, m/det

𝜐 viskositas kinematik, m²/detik

W Satuan daya listrik

Xm reaktansi magnetisasi

Xa fluks bocor

Xs reaktansi sinkron

(28)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Potensi energi listrik mikrohidro pada saluran irigasi tersebar di seluruh Indonesia sangat besar, sehingga sekarang tengah dilirik oleh pemerhati energi terbarukan. Sejalan dengan instruksi presiden tentang energi terbarukan dimana Presiden Republik Indonesia melalui Undang- Undang Republik Indonesia no 30 tahun 2007 tentang energi mengamanahkan pada pasal 29 dan 30 bahwa Penelitian dan Pengembangan ilmu pengetahuan dan Teknologi penyediaan dan pemanfaatan Energi wajib difasilitasi oleh Pemerintah Pusat dan Pemerintah Daerah sesuai dengan kewenangannya. Penelitian dan pengembangan ini terutama diarahkan pada Energi Baru dan Terbarukan.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan pembangkit energi listrik yang ramah lingkungan, dengan adanya pemanfaatan saluran irigasi maka potensi PLTMH akan bertambah.

Keberadaan saluran irigasi sebagai sumber energi bagi PLTMH sangat strategis karena lokasinya berada dekat daerah pemukiman penduduk, sedangkan potensi PLTMH yang umumnya berada jauh dari pemukiman masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang memenuhi syarat ada terdapat dilokasi pegunungan.

(29)

Saluran irigasi adalah suatu saluran yang dimanfaatkan untuk lahan pertanian dimana kemiringan aliran airnya dirancang sedemikian rupa agar tidak menyebabkan erosi, sehingga pada level-level tertentu diperoleh ketinggian yang cukup potensial jika dimanfaatkan untuk memutar turbin air dengan rancangan yang sesuai dengan karakteristik yang dibutuhkan.

Dari pengamatan lapangan terlihat bahwa pada saat terjadi kekeruhan air disebabkan oleh musim penghujanan yang mengakibatkan terangkatnya sedimen tanah sangat berpengaruh pada kualitas daya listrik yang dihasilkan, hal ini menarik untuk diteliti . Sedimentasi adalah suatu proses pengelindingan, penyeretan, pengapungan, pemercikan jarah- jarah tanah (sedimen) terlepas dari satuannya tubuh tanah yang menempuh rentang jarak rentang tertentu sampai tertahan disuatu tempat pengendapan. (Yang 1996) Proses pengangkutan dan pengendapan sedimen tidak tergantung hanya pada aliran air saja tetapi tergantung juga pada sifat sedimen itu sendiri. Faktor timbal balik antara sifat aliran air dan sifat sedimen yang dipengaruhi oleh hujan, menyebabkan terangkatnya sedimen sampai terendapnya. Sedimentasi yang terdapat pada saluran irigasi juga dapat mempengaruhi energi spesifik saluran irigasi disebabkan perubahan dimensi saluran irigasi, dan juga pada pemanfaatan Pembangkit Tenaga Listrik Mikrohidro (PLTMH). Fluktuasi sedimen pada saluran irigasi akan mempengaruhi putaran turbin dan denga sendirinya akan berpengaruh pada generator itu sendiri. Oleh

(30)

karena maraknya memanfaatkan potentsi irigasi yang ada maka sangat diperlukan untuk melakukan analisis dimana sehubungan dengan adanya penambahan turbin, untuk rancangan awal pada desain saluran irigasi pada konstruksi sipilnya. Dengan demikian yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah menjadi rujukan bagi perencanaan pembangunan Irigasi di seluruh Indonesia.

Sebuah penelitian di Eropa oleh (O. Phais, 2002) Mycrohydro Status and Prospect menyatakan bahwa Pembangkit listrik hidro skala

kecil atau mikrohidro merupakan suatu pembangkit listrik yang yang menggunakan tenaga air yang paling hemat biaya teknologi untuk dipertimbangkan pada skala listrik pedesaan. juga merupakan prospek utama untuk perkembangan energi hidro masa depan di Eropa, di mana dimana PLTA skala besar sering melibatkan pembangunan bendungan besar dan sudah mengeksploitasi lingkungan dengan merambah lembah yang luas sehingga di Eropa tidak dapat diterima. Mikrohidro adalah teknologi energi ramah lingkungan yang tersedia, dengan biaya perawatan kecil. Di Indonesia Cadangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro cukup besar potensi yang umumnya berada jauh dari pemukiman masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang memenuhi syarat hanya terdapat dilokasi pegunungan.

Sebuah penelitian Proceedings of the Ninth International Symposium on River Sedimenation October 2004, Yichang, China yang berjudul Sedimen Management In Hydroelectric Projects K.G. Ranga Raju

(31)

And U.C. Kothyari Department Of Civil Engineering, Indian Institute Of Technology Roorkee-247 667, India. Dari penelitian ini dilakukan pengaturan Sedimen berdasarkan persamaan yang ditampilkan berupa gambar gambar karakteristik yang aman untuk suatu perhitungan sedimentasi waduk yang di manfaatkan pembangkit hidroelektrik. Dalam penelitian ini juga disarankan sebuah ekxtractor untuk pembilasan sedimen, dalam mencapai tingkat Sedimen yang ideal bagi suatu pembangkit. Kesamaan dari penelitian ini adalah meneliti masalah sedimen pada kanal-kanal pada pembangkit hidro dengan model sungai Alluvial, perbedaannya adalah Tidak meneliti hubungan antara sedimen

dengan Pembangkit kapasitas Mikro (PLTMH), cara penanganan, metodologi yang dipakai, persamaan yang dipergunakan.

Sebuah penelitian, African Journal of Agricultural Research Vol.

7(22), pp. 3271-3276, June, 2012 Settling and Non-Settling Velocities in Irrigation Canals,Hamidieh and Ghods Irrigation Network, South of Iran,

Gh. H. Karimi And H. Moazed. Dari penelitian ini kecepatan mengendap dan tidak mengendap material sedimen pada jaringan saluran irigasi yang diteliti dengan berbagai metode memberikan bahwa batas dari teori dan Metode Kennedy merupakan nilai pengukuran yang paling baik disepakati dan di perhatikan. Metode ini dapat digunakan untuk menghindari proses sedimen pada saluran irigasi yang direncanakan. Dampak dari penelitian ini diadakan pengaturan elevasi air permukaan dan kosentrasi sedimen dalam air yang dengan demikian sangat memungkinkan membuat suatu

(32)

kondisi kecepatan tidak megendap pada saluran irigasi. Kesamaan dari penelitian ini adalah meneliti masalah sedimen melayang dan mengendap pada kanal-kanal saluran irigasi, bermanfaat untuk pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan, sedangkan perbedaannya adalah tidak meneliti hubungan antara sedimen dengan Pembangkit PLTMH. Pada umumnya pengoperasiannya pembangkit listrik mikrohidro biasanya terisolasi dari jaringan, dengan demikian membutuhkan kontrol untuk menjaga frekuensi, daya dan tegangan yang konstan untuk setiap kondisi kerja dan hal ini untuk pembangkit mikrohidro dilakukan oleh Electronic Load Control (ELC), dengan adanya penelitian ini dapat mengurangi beban pengaturan yang pada giliranya mereduksi biaya investasi, sehingga dapat menjadi rujukan bagi pemanfatan saluran irigasi sebagai energi pembangkit listrik mikrohidro pada perencanaan pembangunan Irigasi di seluruh Indonesia.

Dari hasil penelusuran daftar pustaka terlihat bahwa khususnya pada saluran irigasi telah banyak dilakukan penelitian PLTMH pada saluran irigasi dan sedimen pada saluran irigasi yang mendukung pada penelitian yang diajukan sedangkan penelitian yang menyangkut masalah pengaruh dari karakteristik hidrolika dan sedimen pada saluran irigasi pada pembangkit mikrohidro belum dilakukan sehingga dari hasil penelusuran daftar pustaka maka peneliti mengajukan judul : Pemodelan Settling Basin Untuk Mereduksi Fluktuasi Konsentrasi Sedimen Pada PLTMH Saluran Irigasi.

(33)

B. Rumusan Masalah

Dari pemaparan diatas dapatlah dirumuskan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Seberapa besar pengaruh sedimen saluran irigasi dengan parameter konsenrtasi sedimen, pada turbin air tipe open flume propeller pada PLTMH saluran Irigasi .

2. Bagai mana merumuskan hubungan pengaruh tersebut dengan pembangkit listrik tenaga mikrohidro yang terdiri dari variabel tegangan generator, putaran turbin/generator, dan frekuensi generator yang dihasilkan.

3. Bagaimana pemodelan saluran pengendap (settling basin) untuk dapat mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga diperoleh kualitas pasokan daya listrik yang standar dalam batas toleransi peralatan listrik yang aman digunakan konsumen.

4. Bagai mana manfaat pemodelan ini diterapkan pada saluran Irigasi Provinsi Gorontalo dengan menghitung efisiensi bangunan pengendap sedimen dalam saluran irigasi.

C. Tujuan Penelitian

Dari rumusan masalah diatas maka tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Melakukan uji analis pada beberapa kondisi tertentu dari konsenrtasi sedimen C (mg/l), debit air Q(m³/det), dengan melihat pengaruhnya

(34)

pada tegangan output generator V (Volt), putaran turbin-generator n (rpm), dan frekuensi f (Hz) dari PLTMH.

2. Melakukan pemodelan saluran pengendap (settling basin) yang dapat mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga mendapatkan kualitas pasokan daya listrik yang dalam batas toleransi peralatan listrik yang standar yang digunakan konsumen.

3. Dapat memperoleh besaran sedimen saluran irigasi pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, berupa konsentrasi sedimen C (g/l), debit air Q(m³/det), yang dapat mempengaruhi PLTMH.

4. Dapat menghitung efisiensi Bangunan Pengendap Sedimen untuk pertimbangan penempatan desain pemodelan setling basin yang di harapkan sesuai.

D. Manfaat Penelitian

1. Mendapatkan desain settling basin bagi PLTMH pada saluran yang ideal dan dapat digunakan sebagai rujukan ilmiah bagi pemanfaatan saluran irigasi untuk pembangkit mikrohidro secara nasional.

2. Memberi konstribusi bagi pemanfaatan energi listrik untuk mesin-mesin listrik yang pemanfaatan pada bidang pertanian yang selama ini menjadi hegemoni bagi mesin-mesin diesel yang menggunakan BBM yang semakin mahal, dan juga pengaruhnya bagi lingkungan.

3. Menunjang program pemerintah dibidang pemanfaatan energi yang terbarukan.

(35)

4. Meningkatkan perekonomian pedesaan yang pada gilirannya akan menggerakkan perekonomian nasional.

5. Meningkatkan ratio kelistrikan secara nasional secara signifikan, yang banyak dipengaruhi oleh penduduk pedesaan

6. Menjadi sumber dana penunjang bagi program pemeliharaan dan rehabilitasi saluran irigasi itu sendiri bagi instansi terkait yang selama ini menjadi problema bagi daerah setelah proyek irigasi selesai

dibangun dan diserahkan ke daerah.

E. Ruang Lingkup Penelitian

Dari uraian pendahuluan yang meliputi latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian maka:

1. Pada penelitian ini membatasi penelitian pada metode formulasi matematis secara statistik berdasarkan konsep teori dan didukung dengan eksperimen dan pengukuran laboratorium untuk mendapatkan nilai kosentrasi sedimen ideal untuk sebuah PLTMH yang spesifikasinya pada penelitian ini.

2. Penelitian ini tidak memakai model teori murni ataupun matematis dengan menganggap kondisi turbin yang terkopel pada generator pada nilai yang ideal .

3. Penelitian ini tidak membahas analisa aliran fluida secara spesifik.

4. Penelitian ini tidak membahas analisa ekonomis secara spesifik,

(36)

F. Kebaharuan Penelitian

Dari penelitian ini diperoleh korelasi fluktuasi besaran konsenrtasi sedimen C (g/lt) pada nilai maksimum dan minimumnya dan pengaruhnya pada putaran turbin jenis open flume propeller yang dipasang pada saluran irigasi yang mempengaruhi putaran n (rpm), frekuensi f (Hz) dan tegangan V (Volt) dari genertor PLTMH. Dengan pemodelan settling basin diperoleh juga kondisi PLTMH beroperasi dalam kondisi normal dan tidak normal pada batas parameter deviasi tegangan, frekuensi dan putaran pada batas yang di ijinkan. Penerapan pemodelan settling basin terdiri dari 3 pemodelan settling basin pada kondisi hujan, kondisi baru selesai hujan dan pada saat kondisi tidak hujan.

Dengan demikian penelitian ini dapat dijadikan argumen ilmiah pada pemanfaatan potensi energi yang ada pada saluran irigasi serta mereduksi efek fluktuasi sedimen pada turbin propeler open flume yang cocok pada saluran irigasi. Riset ini diharapkan menjadi solusi dengan studi kasus pada saluran Irigasi yang ada di Provinsi Gorontalo dan rujukan bagi potensi saluran irigasi secara nasional diseluruh wilayah Indonesia secara umum.

(37)

BAB I

PENDAHULUAN

G. Latar Belakang Masalah

Potensi energi listrik mikrohidro pada saluran irigasi tersebar di seluruh Indonesia sangat besar, sehingga sekarang tengah dilirik oleh pemerhati energi terbarukan. Sejalan dengan instruksi presiden tentang energi terbarukan dimana Presiden Republik Indonesia melalui Undang- Undang Republik Indonesia no 30 tahun 2007 tentang energi mengamanahkan pada pasal 29 dan 30 bahwa Penelitian dan Pengembangan ilmu pengetahuan dan Teknologi penyediaan dan pemanfaatan Energi wajib difasilitasi oleh Pemerintah Pusat dan Pemerintah Daerah sesuai dengan kewenangannya. Penelitian dan pengembangan ini terutama diarahkan pada Energi Baru dan Terbarukan.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan pembangkit energi listrik yang ramah lingkungan, dengan adanya pemanfaatan saluran irigasi maka potensi PLTMH akan bertambah.

Keberadaan saluran irigasi sebagai sumber energi bagi PLTMH sangat strategis karena lokasinya berada dekat daerah pemukiman penduduk, sedangkan potensi PLTMH yang umumnya berada jauh dari pemukiman masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang memenuhi syarat ada terdapat dilokasi pegunungan.

(38)

Saluran irigasi adalah suatu saluran yang dimanfaatkan untuk lahan pertanian dimana kemiringan aliran airnya dirancang sedemikian rupa agar tidak menyebabkan erosi, sehingga pada level-level tertentu diperoleh ketinggian yang cukup potensial jika dimanfaatkan untuk memutar turbin air dengan rancangan yang sesuai dengan karakteristik yang dibutuhkan.

Dari pengamatan lapangan terlihat bahwa pada saat terjadi kekeruhan air disebabkan oleh musim penghujanan yang mengakibatkan terangkatnya sedimen tanah sangat berpengaruh pada kualitas daya listrik yang dihasilkan, hal ini menarik untuk diteliti . Sedimentasi adalah suatu proses pengelindingan, penyeretan, pengapungan, pemercikan jarah- jarah tanah (sedimen) terlepas dari satuannya tubuh tanah yang menempuh rentang jarak rentang tertentu sampai tertahan disuatu tempat pengendapan. (Yang 1996) Proses pengangkutan dan pengendapan sedimen tidak tergantung hanya pada aliran air saja tetapi tergantung juga pada sifat sedimen itu sendiri. Faktor timbal balik antara sifat aliran air dan sifat sedimen yang dipengaruhi oleh hujan, menyebabkan terangkatnya sedimen sampai terendapnya. Sedimentasi yang terdapat pada saluran irigasi juga dapat mempengaruhi energi spesifik saluran irigasi disebabkan perubahan dimensi saluran irigasi, dan juga pada pemanfaatan Pembangkit Tenaga Listrik Mikrohidro (PLTMH). Fluktuasi sedimen pada saluran irigasi akan mempengaruhi putaran turbin dan denga sendirinya akan berpengaruh pada generator itu sendiri. Oleh

(39)

karena maraknya memanfaatkan potentsi irigasi yang ada maka sangat diperlukan untuk melakukan analisis dimana sehubungan dengan adanya penambahan turbin, untuk rancangan awal pada desain saluran irigasi pada konstruksi sipilnya. Dengan demikian yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah menjadi rujukan bagi perencanaan pembangunan Irigasi di seluruh Indonesia.

Sebuah penelitian di Eropa oleh (O. Phais, 2002) Mycrohydro Status and Prospect menyatakan bahwa Pembangkit listrik hidro skala

kecil atau mikrohidro merupakan suatu pembangkit listrik yang yang menggunakan tenaga air yang paling hemat biaya teknologi untuk dipertimbangkan pada skala listrik pedesaan. juga merupakan prospek utama untuk perkembangan energi hidro masa depan di Eropa, di mana dimana PLTA skala besar sering melibatkan pembangunan bendungan besar dan sudah mengeksploitasi lingkungan dengan merambah lembah yang luas sehingga di Eropa tidak dapat diterima. Mikrohidro adalah teknologi energi ramah lingkungan yang tersedia, dengan biaya perawatan kecil. Di Indonesia Cadangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro cukup besar potensi yang umumnya berada jauh dari pemukiman masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang memenuhi syarat hanya terdapat dilokasi pegunungan.

Sebuah penelitian Proceedings of the Ninth International Symposium on River Sedimenation October 2004, Yichang, China yang berjudul Sedimen Management In Hydroelectric Projects K.G. Ranga Raju

(40)

And U.C. Kothyari Department Of Civil Engineering, Indian Institute Of Technology Roorkee-247 667, India. Dari penelitian ini dilakukan pengaturan Sedimen berdasarkan persamaan yang ditampilkan berupa gambar gambar karakteristik yang aman untuk suatu perhitungan sedimentasi waduk yang di manfaatkan pembangkit hidroelektrik. Dalam penelitian ini juga disarankan sebuah ekxtractor untuk pembilasan sedimen, dalam mencapai tingkat Sedimen yang ideal bagi suatu pembangkit. Kesamaan dari penelitian ini adalah meneliti masalah sedimen pada kanal-kanal pada pembangkit hidro dengan model sungai Alluvial, perbedaannya adalah Tidak meneliti hubungan antara sedimen

dengan Pembangkit kapasitas Mikro (PLTMH), cara penanganan, metodologi yang dipakai, persamaan yang dipergunakan.

Sebuah penelitian, African Journal of Agricultural Research Vol.

7(22), pp. 3271-3276, June, 2012 Settling and Non-Settling Velocities in Irrigation Canals,Hamidieh and Ghods Irrigation Network, South of Iran,

Gh. H. Karimi And H. Moazed. Dari penelitian ini kecepatan mengendap dan tidak mengendap material sedimen pada jaringan saluran irigasi yang diteliti dengan berbagai metode memberikan bahwa batas dari teori dan Metode Kennedy merupakan nilai pengukuran yang paling baik disepakati dan di perhatikan. Metode ini dapat digunakan untuk menghindari proses sedimen pada saluran irigasi yang direncanakan. Dampak dari penelitian ini diadakan pengaturan elevasi air permukaan dan kosentrasi sedimen dalam air yang dengan demikian sangat memungkinkan membuat suatu

(41)

kondisi kecepatan tidak megendap pada saluran irigasi. Kesamaan dari penelitian ini adalah meneliti masalah sedimen melayang dan mengendap pada kanal-kanal saluran irigasi, bermanfaat untuk pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan, sedangkan perbedaannya adalah tidak meneliti hubungan antara sedimen dengan Pembangkit PLTMH. Pada umumnya pengoperasiannya pembangkit listrik mikrohidro biasanya terisolasi dari jaringan, dengan demikian membutuhkan kontrol untuk menjaga frekuensi, daya dan tegangan yang konstan untuk setiap kondisi kerja dan hal ini untuk pembangkit mikrohidro dilakukan oleh Electronic Load Control (ELC), dengan adanya penelitian ini dapat mengurangi beban pengaturan yang pada giliranya mereduksi biaya investasi, sehingga dapat menjadi rujukan bagi pemanfatan saluran irigasi sebagai energi pembangkit listrik mikrohidro pada perencanaan pembangunan Irigasi di seluruh Indonesia.

Dari hasil penelusuran daftar pustaka terlihat bahwa khususnya pada saluran irigasi telah banyak dilakukan penelitian PLTMH pada saluran irigasi dan sedimen pada saluran irigasi yang mendukung pada penelitian yang diajukan sedangkan penelitian yang menyangkut masalah pengaruh dari karakteristik hidrolika dan sedimen pada saluran irigasi pada pembangkit mikrohidro belum dilakukan sehingga dari hasil penelusuran daftar pustaka maka peneliti mengajukan judul : Pemodelan Settling Basin Untuk Mereduksi Fluktuasi Konsentrasi Sedimen Pada PLTMH Saluran Irigasi.

(42)

H. Rumusan Masalah

Dari pemaparan diatas dapatlah dirumuskan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

5. Seberapa besar pengaruh sedimen saluran irigasi dengan parameter konsenrtasi sedimen, pada turbin air tipe open flume propeller pada PLTMH saluran Irigasi .

6. Bagai mana merumuskan hubungan pengaruh tersebut dengan pembangkit listrik tenaga mikrohidro yang terdiri dari variabel tegangan generator, putaran turbin/generator, dan frekuensi generator yang dihasilkan.

7. Bagaimana pemodelan saluran pengendap (settling basin) untuk dapat mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga diperoleh kualitas pasokan daya listrik yang standar dalam batas toleransi peralatan listrik yang aman digunakan konsumen.

8. Bagai mana manfaat pemodelan ini diterapkan pada saluran Irigasi Provinsi Gorontalo dengan menghitung efisiensi bangunan pengendap sedimen dalam saluran irigasi.

I. Tujuan Penelitian

Dari rumusan masalah diatas maka tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

5. Melakukan uji analis pada beberapa kondisi tertentu dari konsenrtasi sedimen C (mg/l), debit air Q(m³/det), dengan melihat pengaruhnya

(43)

pada tegangan output generator V (Volt), putaran turbin-generator n (rpm), dan frekuensi f (Hz) dari PLTMH.

6. Melakukan pemodelan saluran pengendap (settling basin) yang dapat mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga mendapatkan kualitas pasokan daya listrik yang dalam batas toleransi peralatan listrik yang standar yang digunakan konsumen.

7. Dapat memperoleh besaran sedimen saluran irigasi pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, berupa konsentrasi sedimen C (g/l), debit air Q(m³/det), yang dapat mempengaruhi PLTMH.

8. Dapat menghitung efisiensi Bangunan Pengendap Sedimen untuk pertimbangan penempatan desain pemodelan setling basin yang di harapkan sesuai.

J. Manfaat Penelitian

7. Mendapatkan desain settling basin bagi PLTMH pada saluran yang ideal dan dapat digunakan sebagai rujukan ilmiah bagi pemanfaatan saluran irigasi untuk pembangkit mikrohidro secara nasional.

8. Memberi konstribusi bagi pemanfaatan energi listrik untuk mesin-mesin listrik yang pemanfaatan pada bidang pertanian yang selama ini menjadi hegemoni bagi mesin-mesin diesel yang menggunakan BBM yang semakin mahal, dan juga pengaruhnya bagi lingkungan.

9. Menunjang program pemerintah dibidang pemanfaatan energi yang terbarukan.

(44)

10. Meningkatkan perekonomian pedesaan yang pada gilirannya akan menggerakkan perekonomian nasional.

11. Meningkatkan ratio kelistrikan secara nasional secara signifikan, yang banyak dipengaruhi oleh penduduk pedesaan

12. Menjadi sumber dana penunjang bagi program pemeliharaan dan rehabilitasi saluran irigasi itu sendiri bagi instansi terkait yang selama ini menjadi problema bagi daerah setelah proyek irigasi selesai

dibangun dan diserahkan ke daerah.

K. Ruang Lingkup Penelitian

Dari uraian pendahuluan yang meliputi latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian maka:

5. Pada penelitian ini membatasi penelitian pada metode formulasi matematis secara statistik berdasarkan konsep teori dan didukung dengan eksperimen dan pengukuran laboratorium untuk mendapatkan nilai kosentrasi sedimen ideal untuk sebuah PLTMH yang spesifikasinya pada penelitian ini.

6. Penelitian ini tidak memakai model teori murni ataupun matematis dengan menganggap kondisi turbin yang terkopel pada generator pada nilai yang ideal .

7. Penelitian ini tidak membahas analisa aliran fluida secara spesifik.

8. Penelitian ini tidak membahas analisa ekonomis secara spesifik,

(45)

L. Kebaharuan Penelitian

Dari penelitian ini diperoleh korelasi fluktuasi besaran konsenrtasi sedimen C (g/lt) pada nilai maksimum dan minimumnya dan pengaruhnya pada putaran turbin jenis open flume propeller yang dipasang pada saluran irigasi yang mempengaruhi putaran n (rpm), frekuensi f (Hz) dan tegangan V (Volt) dari genertor PLTMH. Dengan pemodelan settling basin diperoleh juga kondisi PLTMH beroperasi dalam kondisi normal dan tidak normal pada batas parameter deviasi tegangan, frekuensi dan putaran pada batas yang di ijinkan. Penerapan pemodelan settling basin terdiri dari 3 pemodelan settling basin pada kondisi hujan, kondisi baru selesai hujan dan pada saat kondisi tidak hujan.

Dengan demikian penelitian ini dapat dijadikan argumen ilmiah pada pemanfaatan potensi energi yang ada pada saluran irigasi serta mereduksi efek fluktuasi sedimen pada turbin propeler open flume yang cocok pada saluran irigasi. Riset ini diharapkan menjadi solusi dengan studi kasus pada saluran Irigasi yang ada di Provinsi Gorontalo dan rujukan bagi potensi saluran irigasi secara nasional diseluruh wilayah Indonesia secara umum.

(46)

MATRIKS JURNAL REFERENSI YANG TERKAIT

No PENGARANG JUDUL POKOK MASALAH OUTCOME KESAMAAN PERBEDAAN

1 2 ³ 4 ⁵ ⁶

1

2

André

Abgottspon, et all

Amir Abbas Kamanbedas

Monitoring Suspended Sediment and Turbine Efficiency

Proceedings of HydroVision International 2013, PennWell Corporation, Tulsa, Okla., 2013.

Investigation Of Sediment Depth- Volume And Seepage (With Using Water Stops Materials) In Canals Of Irrigation Network

World Applied Sciences Journal 11 (11): 1353-1360, 2010

Sedimen di dalam air yang melewati turbin hidro dapat memiliki pengaruh yang signifikan terhadap efisiensi unit. interaksi antara sedimen

tersuspensi, keausan turbin dan efisiensi unit.

Pada Penelitian ini semua endapan sedimen di bagian bawah dari Canal (Jaringan Irigasi Amir Kabir) telah dievaluasi dengan baik. (Dengan menggunakan Software SHARC) penelitian volume dan ketebalan sedimen dengan

menggunakan water stop material itu menunjukkan

Hasil penelitian ini berdampak pada dapat dipantaunya pengaruh

kosentrasi sediment yang dibawa air meleati turbin yang nantinya

berpengaruh pada generator.

Dampak dari penelitian ini bagai mana dapat diinvestigasai ketebalan volume sedimentasi pada saluran irigasi terkait dengan pengaruh ketersediaan air untuk hasil produk suatu lahan

a. Meneliti masalah sedimen pada turbin pembangkit Hydro b. Model sungai

alluvial

c. Melakukan evaluasi perilaku sediment agar mendapatkan output pembangkit dalam batas kwalitas yang disarankan.

a. Meneliti masalah sedimen pada kanal-kanal pada saluran irigasi b. bermanfaat untuk

pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan

a. Tidak meneliti hubungan antara sedimen dengan Pembangkit PLTMH b. Kapasitas

pembangkit berbeda

c. Dalam penelitian ini hanya

memantau tampa mereduksi.

a. Tidak meneliti hubungan antara sedimen dengan Pembangkit PLTMH b. Cara

penangannan c. Metodologi yang

dipakai

d. Persamaan yang dipergunakan

(47)

3

4

Bjorne D.L. Berg, D.T. et all.

Carter D. L. ' Brockway, et all

ISSN 1818-4952

Conservation Practice Effectiveness In The Irrigated Upper Snake River/Rock Creek Watershed

Journal Of Soil And Water Conservation Nov/Dec 2008—Vol.

63, No.6

Controlling Erosion And Sediment Loss From Furrow-Irrigated Cropland

Journal of Irrigation and Drainage

langsung hubungan antara konsentrasi sedimen dan volume terjebak

Penelitian ini merupakan efek dari penilaian proyek yang ditandai dari tahun 2005 mengenai

efektivitanya

pembangunan irigasi berdasarkan batas air yang dialiri. Data data ini dibandingkan dengan data studi yang sedang berjalan dengan data studi yang telah selesai dari tahun 1968 sampai 1970, jumlah bersih sedimen tertampung berkurang

Pada penulisan ini memaparkan persoalan sedimentasi dapat dikurangi diatas 70 % dengan memanfaatkan aplikasi teknologi

pertanian yang telah direncanakan, hal ini sangat bermanfaat untuk pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan.

Dampak dari penelitian ini terjadi konservasi praktis dan efektif apa bila

pemeliharaan suatu saluran irigasi dilakukan assesmen yang teratur dan terencana melalui Conservation Effects Assessment Project(CEAP)

Dampak dari penulisan ini dimana dengan pemanfaatan teknologi dapat menjadi solusi

Meneliti masalah debit air pada pada kanal-kanal pada saluran irigasi melalui usaha usaha konservasi yang dapat bermanfaat pada pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH yang diadakan.

a. Meneliti masalah erosi dan

sedimentasi air pada pada kanal- kanal pada saluran irigasi

a. Tidak meneliti hubungan antara conservasi irigasi sedimen dengan Pembangkit PLTMH b. Cara

dipakai

a. Tidak meneliti hubungan antara erosi dan sedimentaasi dengan Pembangkit

(48)

5 Hongling Shi Qingqi Tian Et all

Engineering, Vol. 119, No. 6,

1-D Sediment Mathematical Model Forirrigation Canals Of The Lower

Yellow River

World Environmental and Water Resources Journal

Congress 2008 Ahupua'a 2008 ASCE

termasuk didalamnya menagemen air irigasi, bak penampungan sedimen, system control permukaan dengan pipa terpendam, penyaringan vegetative, system penyanggah tailwater

Dari penelitian ini diperoleh model matematik 1-D perhitungan sediment yaitu mensimulasi berbagai macam aliran gerakan sedimen dari saluran irigasi dengan perhitungan matematis.

Model ini diverivikasi pada data lapangan sepuluh tahun pada irigasi distrik Weishan dimana hasil perhitungan cocok dengan data yang diamati

persoalan dampak sedimen bagi fungsi saluran irigasi yang merupakan hajat kebutuhan

Dampak dari penelitian ini kita dapat

merencanakan model penanganan sedimentasi pada semua saluran terbuka saluran irrigasi,

b. Member solusi bagipemenfatan irigasi dalam kebutuhan air bagi hajat hidup manusia termasuk

didalamnya pemanfatan PLTMH

a. Meneliti masalah sedimen pada kanal-kanal pada saluran irigasi b. Model ini dapat

digunakan untuk mensimulasikan berbagai macam aliran dan gerakan sedimen di saluran irigasi

c. bermanfaat untuk pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan.

PLTMH b. Cara

dipakai

a. Tidak meneliti hubungan antara sedimen dengan Pembangkit PLTMH b. Cara

dipakai

(49)

6

7

Karimi Gh. H.

And H. Moazed

Omer Faruk Durdu

Settling And Non- Settling Velocities In Irrigation

Canals,Hamidieh And Ghods Irrigation Network, South Of Iran African Journal of Agricultural Research Vol. 7(22), pp. 3271- 3276, 12 June, 2012

Simulation Of A Feedback Control Technique Through Irrigation Canal Junctions Turki Journal Agriculture

For29 (2005) 391-400

Dari penelitian ini

kecepatan mengendap dan tidak mengendap material sedimentasi pada jaringan saluran irigasi yang diteliti dengan berbagai metode memberikan bahwa batas dari teori dan Metode Kennedy merupakan nilai pengukuran yang paling baik disepakati dan di perhatikan. Metode ini dapat digunakan untuk menghin dari proses sedimentasi pada saluran irigasi yang direncanakan

Dalam mencapai tingkat sedimentasi yang ideal bagi suatu pembangkit. Dari penelitan ini menjelaskan simulasi dinamika sebuah kanal irigasi tunggal berbasis Algoritma pengendali linier kuadratik

Dampak dari penelitian ini diadakan

pengaturan elevasi air permukaan dan kosentrasi sedimen dalam air yang dengan demikian sangat

memungkinkan membuat suatu kondisi kecepatan tidak megendap pada saluran irigasi.

Dalam penelitian ini berdampak pada saluran irigasi, jenis simulasi umpan balik sistem kontrol skema untuk operasi saluran irigasi dengan persimpangan

a. Meneliti masalah sedimen melayang dan mengendap pada kanal-kanal saluran irigasi b. Bermanfaat untuk

pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan

a. Meneliti masalah berkaitan dengan debit pada saluran irigasi

b. Perkiraan kebutuhan air memberi gambaran seberapa besar debit rencana pada saluran irigasi

a. Tidak meneliti hubungan antara kelayakan air dengan Pembangkit PLTMH b. Cara

dipakai

a. Debit yang diperoleh tidak mempertimbang kan atau tidak meneliti masalah sedimentasi b. pengontrolan

debit otomatis sedangkan pada penelitian saya