ANALISA ENERGI PLTA DARI BENDUNG WAWOTOBI KABUPATEN KONAWE PROPINSI SULAWESI TENGGARA. Wa Ode Zulkaida

ANALISA ENERGI PLTA DARI BENDUNG WAWOTOBI KABUPATEN KONAWE PROPINSI SULAWESI TENGGARA

Wa Ode Zulkaida

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Haluoleo Kendari

ABSTRAK

Dalam usaha mengatasi krisis energi terutama energi listrik khususnya kabupaten Konawe Propinsi Sulawesi Tenggara dengan cara menganalisa kemampuan potensi air dari bendung Wawotobi yang berada pada sungai Konaweha kabupaten Konawe Propinsi Sulawesi Tenggara. Potensi air ini dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik, yaitu dengan cara konversi energi potensial air menjadi energi kinetik, dari energi kinetik di konversi menjadi energi mekanik dengan menggunakan mesin turbin dan kemudian dari energi mekanik di konversi menjadi energi listrik dengan menggunakan generator. Berdasarkan perhitungan potensi persediaan airnya dengan menggunakan analisa frekwensi Log Pearson tipe III pada keandalan 90%, didapatkan potensi air sebesar 14,74 m3/dt dan berdasarkan ketinggian efektif daya listrik bisa dibangkitkan sebesar 422,29 KW. Berdasarkan data , potensi daya listrik dibutuhkan masyarakat kabupaten Konawe sebesar 8904 KW. Dalam arti potensi air yang tersedia lebih kecil dari potensi air yang dibutuhkan masyarakatnya. Dari hasil analisa daya, tinggi efektif bendung dan debit, didapatkan bahwa daya yang bisa dihasilkan termaksud jenis PLTA kapasitas rendah, dan jenis PLTA tekanan rendah, sehingga kemampuan air bendung Wawotobi sesuai untuk PLTMH.

Kata kunci : debit, log Pearson , tinggi efektif , energi.

ABSTRACT

In the effort of overcoming energy crisis especially electrical energy, at Konawe Sub- Province, South-East Sulawesi Province by analyzing the water potential ability of Wawotobi Dam located at Konaweha River in Konawe sub-province-South-East Sulawesi province. The water potential can be used to generate elctrical energy, which is by converting water potential energy into kinetic energy, then kinetic energy is converted to mechanical energy by using a turbine engine and after that mechanical energy is converted to electrical energy by using a generator. Based on the calculation of water availability potential by using Pearson Logarithm frequency analysis type III at reliability 90%, it results the recharge is 14,74 m3/s and based on the effective height of is equal to 422,29 KW. Based on the data, electricity potential that is requered by the society of Konawe Sub-Province equal to 8904 KW. It means that available water potential is smaller than the required water potential of its society. From the power analysis result of energy, the effective high of the weir and recharge, it is concluded that energy which can be resulted is in the type of PLTA low capacities, and PLTA low pressure, so that the ability of Wawotobi water weir is appropriate to PLTMH.

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Mengingat air merupakan salah satu sumber daya yang dapat menghasilkan energi terutama energi listik yaitu dengan cara merubah energi potensial menjadi energi kinetik dan dari energi kinetik dirubah menjadi energi listrik.

Bendung Wawotobi yang terletak di kabupaten Konawe yang sekarang ini hanya difungsikan untuk irigasi, sedang masyarakatnya kekurangan energi listrik. Tenaga listrik yang diproduksi oleh pembangkit yang berada di Kabupaten Konawe sebesar 18.969.129 KWH sedangkan tenaga listrik yang terjual sebesar 27.110.248 KWH. 1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam studi analisa ini adalah :

1. Bagaimana potensi ketersediaan air

bendung Wawotobi untuk

melayani kebutuhan irigasi?

2. Bagaimana potensi ketersediaan air bendung Wawotobi bila hanya digunakan untuk PLTA dalam melayani kebutuhan energi listrik di kabupaten Konawe?

3. Bagaimana kemampuan energi listrik yang dapat dibangkitkan dari

bendung Wawotobi bila dijadikan PLTA?

1.3. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dan manfaat dari

penyusunan studi ini adalah :

1. Untuk mengetahui potensi ketersediaan air bendung Wawotobi dalam melayani kebutuhan air irigasi dan kebutuhan air untuk PLTA . 2. Untuk mengetahui energi listrik yang

dapat dibangkitkan dari bendung Wawotobi.

3. Dapat dijadikan bahan referensi untuk para peneliti lain.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

2.1.1 Analisa Hidrologi

Analisa hidrologi diperlukan untuk mengetahui potensi air sepanjang tahun sehingga dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

2.1.2 Definisi Umum Bendung

Bendung secara umum

didefinisikan sebagai bangunan air yang dibangun agar airnya lebih tinggi dan diklasifikasikan berdasarkan fungsinya, konstruksinya dan sifatnya.

2.2 Konsep Dasar Sisa Air

Konsep penentuan sisa air pada dasarnya menunjukkan selisih antara jumlah air yang masuk ke sistem atau

yang tersedia, dan yang keluar dari sistem tertentu:

Qin Qout

Gambar . Skema Penentuan Sisa Air Secara umum untuk menentukan sisa air dengan persamaan :

∆S = I - O ...(1) 2.2.1 Kebutuhan Air Irigasi

Kebutuhan air irigasi ini meliputi pemenuhan kebutuhan air untuk keperluan pertanian secara umum. Dengan demikian kebutuhan air irigasi bisa dinyatakan dengan rumus :

IR = (ET + Pd + P & I ) - R ....(2) 2.2.2 Curah Hujan Efektif

Biasanya irigasi tanaman padi curah hujan efektif diambil 70% dari curah hujan probabilitas 80%

15 % 70 xR₈₀

R_eff = ...(3) Cara perhitungannya :

1. Mengurutkan data curah hujan tahunan dari kecil ke besar

2. Menentukan tahun dasar perencanaan (basic year) dengan probabilitas 80% yang dirumuskan : ₁ 5 % 80 = + N R ...(4) 2.2.3. Kebutuhan Penyiapan Lahan

(LP)

Metode yang digunakan untuk menghitung kebutuhan air selama penyiapan lahan menggunakan metode Van de goor dan Zijstra dengan persamaan :

1

−

=

_k k P

e

e

M

L

... (5)

M

=

E

_o

+

P

...(6) S T M K = . ...(7) 2.2.4 Perkolasi (P)

Besarnya Perkolasi ditentukan sebesar 2mm/hr (sesuai KP)

2.2.5 Kebutuhan Air Tanaman Besar kebutuhan air tanaman dapat dinyatakan dengan pesamaan :

EToxkc

ET = ...(8) 2.2.6 Pola Tanam Dan Jadwal Tanam

Berdasarkan pola tanam , perkiraan kebutuhan air irigasi dihitung :

1. Kebutuhan air selama

penyiapan lahan

2. Kebutuhan bersih air disawah untuk padi

NFR = IR+ Etc + P- Re + WLR..( 9) 3. Kebutuhan air pengambilan

DR = ...(10) 2.3 Debit Andalan Daerah Aliran

Sungai

Debit andalan adalah debit yang tersedia sepanjang tahun dengan besarnya resiko kegagalan tertentu .

Dalam studi ini perhitungan debit andalan menggunakan Metode distribusi Log Pearson Type III. Langkah-langkah perhitungan debit andalan yaitu merangking data mulai dari kecil ke besar kemudian menggunakan metode frekwensi Log Pearson Tipe III adalah sebagai berikut :

1. Ubah data debit sebanyak n

buah X1 , X2 , X3 ..., Xn

menjadi loq X1, loq X2 , loq X3

..., loq Xn .

2. Hitung rata-ratanya dengan

rumus : n X Log LogX n i i ∑ = = 1 . _..(11)

3. Menghitung harga simpangan bakunya an : 1 ) ( 1 2 − − = ∑= n LogX LogX S n i i ... .(12) 4. Menghitung koefisien kemiringan

Skewness dengan persamaan :

3 1 3 ). 2 )( 1 ( ) ( S n n LogX LogX n Cs n i i − − − =

∑

= ..(13)

5. Menghitung logaritma debit keandalan menggunakan persamaan LogX = LogX +G.S .... (14)

Harga-harga G dapat diambil dari Tabel tabel koofisien skewnes frekwensi log person type III . 6. Cari antilog dari X untuk

mendapatkan debit andalan dari peluang yang sesuai.

7. Kemudian dilakukan uji apa sesuai dengan distribusi.

2.4 Kebutuhan Air PLTA

Dilakukan dengan tiga cara yaitu 1.Menentukan selisih air yang digunakan untuk seluruh daerah irigasi dengan ketersediaan air

2.Menentukan selisih air yang digunakan hanya pada daerah irigasi Unaasi dengan ketersediaan air

3.Menggunakan debit ketersediaan artinya kebutuhan irigasi dianggap nol. 2.5 Energi PLTA

Pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga air karena ketinggian dan debit tertentu dirubah menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin dan generator. P = 9,8. Hef. Q Ƞ ...(15)

Hef = H - Hf ...(16)

Hf = kehilangan total head Hef = tinggi efektif

H = tinggi air dari posisi turbin

Sistem terjadinya energi disajikan pada gambar 2.7 dibawa ini :

Ga mbar 2.7 Proses Terjadinya E.L 2.6.1 Klasifikasi Turbin Air

Turbin air dapat dibedakan diantaranya : T.Francis, T.Pelton, T.Kaplan dan T. Deriaz .

2.6.2 Karakteristik Dari Turbin Karakteristik utama dari turbin dapat dilihat pada gambar 2.8.

METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam tesis ini adalah dengan cara survey, yaitu dengan mengumpulkan data-data yang sesuai untuk kemudian dianalisis. Beberapa

data yang menunjang sesuai judul adalah sebagai berikut : hidrologi, bendung,klimatologi,irigasi, dan keb. E.L

3.2 Analisa Data

Analisa data dalam menganalisa Energi PLTA dari Bendung Wawotobi adalah berupa

1. Analisa Debit sungai Konaweha untuk mengetahui debit andalan. 2. Data ukuran Bendung , hal ini

dilakukan untuk mengetahui seberapa besar energi yang akan dihasilkan .

3. Inflou dan outflou untuk mengetahui sisa ketersediaan airnya.

PEMBAHASAN

4.1.. Perhitungan Debit Andalan Untuk perhitungan diambil salah satu contoh bulan Januarii.

• Jumlah data n = 9

• Kemudian dirangkin dari kecil ke besar dapat dilihat pada tabel 4.1.

Harga rata-rata :

[

LogQ

]

= 4,602 Harga simpangan baku :

(S) = 1 9 1086 , 0 − = 0,1165 Koefisien Skewness : ( Cs) = 3 3 ) 1165 , 0 )( 2 9 )( 1 9 ( ) 00127 , 0 ( 9 − − X = 1,387

Untuk peluang 80% dengan cara interpolasi G = - 0,833

• Harga G tersebut dimasukkan dalam persamaan :

Log Q = LogQ + G. S Q = 31985,7 lt/dt = 31,99 m3/s 4.2 Uji kesesuaian distribusi

1. Smirnov Kolmogorof Test Untuk tahun 1993 ; Q = 31176 lt/dt Log Q rerata = 4,602 Simpangan baku S = 0,1165 Skewness Cs = 1,3877 Menentukan G : Log X = + G. S G = -0,929

Berdasarkan tabel Log Pearson tipe III didapat Pr = 85 % = 0,85 berarti Pt untuk tahun 1993 sebesar 1- 0,85 = 0,15 Dengan cara yang sama bisa dicari harga Pt untuk tahun-tahun yang lain hasilnya seperti pada tabel 4.2.

Tabel di atas didapat (
maks = 0,2) Dengan jumlah data n = 9 dan

α _{= 5 % dari tabel Smirnof-}

Kolmogorof didapat
CR = 0,432.

Karen nilai
max <
Cr berarti data

sesuai dengan Distribusi Log Pearson III.

2. Uji Chi Square

Menentukan jumlah kelas : k = 1 + 3,322 Log 9 = 5 kelas

Menentukan interval kelas : 100%/5 = 20 %

P = 40% G = 0,1 Q = 41081,9 P = 60% G = -0,4 Q = 35925,3 P = 80% G = -0,83 Q = 31985,7 Menentukan derajat bebas v = k -1 –h

= 5 -1 – 2 = 2 Fteoritis k = 9/5 = 1,8

Perhitungan X2 ht dapat dilihat pada tabel 4.3 Dik : X2 hitung = 1,56 X2 tabel =11,07 Karena X2 ht < X 2 tb

Berarti data diterima.

Dengan cara yang sama, seperti contoh hasil perhitungan debit andalan dengan peluang 80% untuk bulan-bulan yang lain dapa dapat dihitung dan model grafiknya dapat dilihat pada gambar 4.1

Gambar 4.1 Grafik Debit Andalan 80 % dan Debit Rata-rata

Perhitungan Curah Hujan Efektif Analisa dengan menggunakan Metode Tahun Dasar perencanaan pada keandalan 80 % Sehingga untuk menentukan tahun dasar perencanaan digunakan persamaan :

R80 = n/5 + 1

Dimana n = banyaknya data =13 R80 = 13/5 + 1 = ~ 4

Berarti yang dipakai sebagai dasar perencanaan adalah data hujan tahunan urutan ke 4, yaitu tahun 1989. .

Khusus untuk Padi diambil berdasarkan probabilitas 70 % dari curah hujan ½ bulanan Untuk perhitungan curah hujan efektif Padi Ref (PADI) =

15

%

70

.

80

R

• Contoh Untuk Bulan Juni I (pertama) 473 , 2 15 % 70 . 53 . = = x R ef PADI

• Dengan cara yang sama hasil perhitungan bulan-bulan lain dapat dilihat pada tabel 4.6

4.3 Kebutuhan Air Untuk Penyiapan Lahan

Contoh perhitungan penyiapan lahan untuk bulan juni

Dik : T = 30 hari dan S = 250 mm ETo = 3,23 (untuk bulan juni)

• Menentukan Evaporasi Eo = 1,1 ETo = 3,533 • Menentukan M = Eo + P = 3,553 + 2 = 5,553 • Menentukan K= S T M . = 250 30 553 , 5 x = 0,67 Maka

e

K=

e

0,67= 1,955 • Menentukan Lp =

1

−

k k

e

e

M

= 11,37 mm/hr

Dengan cara yang sama hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.7.

4.4 Kebutuhan Air Untuk Irigasi

Perhitungan kebutuhan air Irigasi dengan menentukan masa tanam kebutuhan air maksimum yaitu padi padi padi.dalam setahun. Masa tanam pertama Contoh

Perhitungan untuk Masa Tanam I adalah sebagai berikut :

• Masa Tanam I dimulai periode Juni tengah bulan I

• Evapotranspirasi 3,23 mm/hr

• Perkolasi dianggap

• besarnya curah hujan efektif Re = 2,473 mm/hr

• Penggatian lapisan air , belum ada karena masih tahap penyiapan lahan

• Koefisien tanaman rata-rata C = Lp

• Kebutuahan air selama

penyiapan lahan T = 30 hr yaitu Lp = 11,411 mm

• Kebutuhan air bersih disawah menggunakan persamaan 2.10

NFR = Lp + P - Re +Wlr = 11,411 + 2 - 2,473 + 0 = 10,938 mm/hr

• Kebutuhan air pengambilan DR = 64 , 8 . ef NFR = 64 , 8 . 65 , 0 938 , 10 _{= 1,9477 lt/dt/ha}

Untuk bulan-bulan lain dapat dihitung dengan cara yang sama.

4.5 Perhitungan Sisa Air

4.5.1.Pelayanan D.I Wawotobi (13217 ha)

Perhitungan Ketesediaan (Input) Contoh perhitungan pada bulan Juni Q Andalan untuk daerah irigasi wawotobi Bulan Juni = 35156,04 lt/dt

Curah hujan efektif Juni bulan I = 0,286 lt/dt

Maka Q And + C. Hujan Efektif = 35156,326 lt/dt

Perhitungan Kebutuhan (Output)

DR Juni pada bulan I = 1,94 lt/dt/ha

Luas total fungsional daerah Irigasi = 13217 ha

Maka kebutuhan air disawah = 25640,94 lt/dt

Faktor efisiensi 1,11

Kehilangan air disaluran diambil 10 %

Maka jumlah kebutuhan air irigasi = 1,11*1,1*25640,94 = 31307,59 lt/dt

Sehingga selisih antara input dan output pada bulan Juni I yaitu : Input = 35156,326 lt/dt Output = 31307,59 lt/dt In - Out = 3848,74 lt/dt 4.5.2 Untuk Pelayanan D.I Unaasi

Bendung digunakan untuk melayani D.I Unaasi

• In Put dianggap tetapLuas areal D.I Unaasi = 556 ha

• Hitung kebutuhan dengan perbandingan luas.

4.6 Perhitungan Debit Kebutuhan Dengan persamaan G T H P Q ef L _{η η} . . . 8 , 9 = Untuk menyelesaikan

persamaan di atas digunakan data-data sebagai berikut

1. Daya Listrik Yang Dibutuhkan Berdasarkan data sumber dari

PT.PLN

• Daya listrik yang ter pasang (PLN) P = 8.904 KW

• Produksi Listrik WP =

18.969.129 KWh

• Tenaga listrik yang terjual = 27.110.248 KWh

• Sisa Produksi Ws =

8.141.119 KWh

2. Heff (Bendung Wawotobi)

Berdasarkan data gambar desain struktur bendung Wawotobi :

• Tinggi.mercu Hm = 3 m

• Lebar efektif Bef = 80 m

3. Menentukan Tinggi Efektif Untuk menentukan tinggi efektif menggunakan persamaan

Hef = H - Hf

Hf = Jumlah kehilangan = 0,69 m H = Ketinggian dari muka air ke turbin = 5,2 m

Hef = 4,581

Sehingga perhitungan debit yang dibutuhkan yaitu :

1. Berdasarkan daya yang

terpasang xH x Tx G P Q ef L _{η η} 8 , 9 = 85 , 0 85 , 0 . 581 , 4 8 , 9 8904 x x x QL= = 310,8 m3/dt

2 Berdasarkan produksi energi GxT Tx x xH W Q ef p L η η 8 , 9 = 8520 85 , 0 85 , 0 581 , 4 8 , 9 129 . 969 . 18 x x x x Qt = = 77,76 m3/dt

4.7. Analisa Debit Tersedia Dan Debit Dibutuhkan 1. Bendung difungsikan seluruh daerah perencanaan irigasi maka sisa debit yang tersedia yaitu :

QMax = 38800 lt/dt = 38,8 m 3 /dt Qmin = -14900 lt/dt = 0 m 3 /dt 2. Bendung difungsikan D.I Unaasi , maka sisa debit yang tersedia QMax = 38,8 m 3/ dt QMin = 17,5 m 3 /dt

3. Bendung untuk PLTA hasil perhitungan debit andalan dihitung Menggunakan Q andalan 90%

Dari tabel 4.11 terlihat bahwa: QMax = 35049,5 lt/dt

QMin = 14744,5 lt/dt

4.7.1 Grafik Sisa Air dan Dibutuhkan

Gambar 4.3 Analisa Sisa Air Sisa I setelah pelayanan seluruh daerah irigasi

Sisa II adalah pelayanan D.I Unaasi 90 % Andalan adalah debit andalan untuk PLTA.

4.7.2 Grafk Debit Andalan dan Debit Dibutuhkan

Gambar 4.4 Grafik Debit Andalan Dan Dibutuhkan

4.8 Perhitungan

Energi 4.8.1 Daya Turbin

- Tinggi terjun bersih Hef = 4,581 m - Debit rencana Qr = 14,74 m3/dt - Ef Turbin ȠT = 0,75 - Ef Generator ȠG = 0,85

- Daya yang dihasilkan Pk = 9,81 x Qr x Hef x ȠT x ȠG KW

= 422,29 KW 4.9 Perhitungan Sisa Daya

Dari data yang diketahui : Wp = 18.969.129 Kwh Wj = 27.110.248 Kwh Kekurangan tenaga

Ws = Wj - Wp = 8.141.119 Kwh Sisa daya = 2.261,42 KW 4.10 Penentuan Kapasitas

Pembangkit

Berdasarkan keadaan bendung dan ketersediaan air yaitu :

- Debit = 14,74 m3/dt

- Tinggi efektif bersih = 4,581 m - Daya dihasilkan = 422,29 KW

Termaksud jenis PLTA

kapasitas rendah dan jenis PLTA tekanan rendah .

5.1. Kesimpulan

1. Potensi ketersediaan air bendung Wawotobi berdasarkan perhitungan analisa frekwensi Log Pearson tipe III dengan andalan 80% sebesar 18,15 m3/dt 2. Potensi ketersediaan air bendung Wawotobi bila hanya difungsikan untuk PLTA maka

perhitungan menggunakan

keandalan 90% , dengan nilai potensi air sebesar 14,75 m3/dt .

3. Berdasarkan perhitungan

energi daya listrik yang bisa dihasilkan sebesar 422,29 KW. Potensi air dan headnya tidak dapat dijadikan PLTA dalam kapasitas besar.

5.2. Saran

1 Kepada pemerintah diharapkan dapat menigkatkan fungsi

bendung dengan cara

memanfaatkan bendung

Wawotobi bukan hanya untuk irigasi tetapi juga digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro.

2 Kepada pemerintah kabupaten

Konawe diharapkan

mengeluarkan regulasi yang berkaitan dengan pengelolaan DAS Konaweha dan bendung Wawotobi agar bisa berdaya guna dan berkelanjutan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim A; 1987, Direktorat Tata Kota dan Tata Daerah, Direktorat Cipta Karya, Departemen Pekerjaan Umum.

Arismunandar, A. dan Kuwahara,A, 1991, Teknik Tenaga Listrik, Jilit I, Cetakan ke enam , PT. Pradya Paramitha, Jakarta.

Asdack, C, 2002. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, Gadjah Mada University Press, yogiakarta.

Chow, Ven Te, 1985, Hidrolika Saluran Terbuka, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Departemen P.U , Dirjen Pengairan, Standar Perencanaan Irigasi bagian Perencanaan Jaringan Irigasi KP-01 dan KP-04, CV Galang Persada, Bandung 1986.

Lily Montarcih L., 2008, Hidrologi Dasar. Malang : Tirta Media. Patty, O.F, 1985, Tenaga Air, Cetakan Pertama, Penerbit Erlangga. Jakarta.

Subarkah, Imam, Ir. 1980, Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air.Bandung Idea Dharma. Trihatmodjo, bambang, 1993, Hidrolika II, Penerbit Fakultas Teknik , UGM.