ANALISIS DEBIT ANDALAN DAN SIMULASI TAMPUNGAN
UNTUK PENGEMBANGAN PLTA
PUMPED STORAGE
DI PINTU
AIR TULUNGAGUNG SELATAN
JURNAL
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
Disusun oleh :
FERRI RIFKI RIZALDI NIM. 0910640039-64
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
MALANG
ANALISIS DEBIT ANDALAN DAN SIMULASI TAMPUNGAN
UNTUK PENGEMBANGAN PLTA
PUMPED STORAGE
DI PINTU
AIR TULUNGAGUNG SELATAN
JURNAL
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
Disusun oleh:
FERRI RIFKI RIZALDI NIM. 0910640039-64
Dosen Pembimbing I
Dr.Ery Suhartanto, ST. MT. NIP. 19730305 199903 1 002
Dosen Pembimbing II
Dr. Eng. Donny Harisuseno, ST. MT. NIP. 19750227 199903 1 001
ANALISIS DEBIT ANDALAN DAN SIMULASI TAMPUNGAN
UNTUK PENGEMBANGAN PLTA
PUMPED STORAGE
DI PINTU
AIR TULUNGAGUNG SELATAN
Ferri Rifki Rizaldi1, Ery Suhartanto2, Donny Harisuseno2 1
Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya
2
Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya e-mail: ferri_alonez@yahoo.com
ABSTRAK
Masalah kurangnya energi listrik yang terjadi saat ini, banyak sekali menimbulkan sebuah permasalahan terutama bagi kehidupan masyarakat yang khusus nya pada daerah Tulungagung. Hal ini diakibatkan karena semakin meningkatnya kebutuhan penduduk akan listrik dan berkurangnya pasokan listrik di masyarakat. Untuk itu selain mengandalkan listrik dari PLTA, yang semakin hari debit yang dibutuhkan semakin menurun, maka debit yang terbuang dari PLTA masih dapat digunakan kembali. Pada studi ini, objek yang digunakan adalah PLTA Tulungagung Selatan yang debit hasil dari PLTA hanya terbuang sia-sia. Untuk itu, studi ini mengembangkan PLTA Pumped Storege yang dapat dimaksimalkan untuk memproduksi listrik lebih dari sebelumnya.
Salah satu metode yang digunakan untuk menganalisis PLTA adalah menggunakan debit andalan dan simulasi tampungan agar debit yang digunakan dapat sesuai dengan keperluan PLTA. Data yang digunakan dalam menganalisis menggunakan debit Inflow dan debit Outflow tampungan selama 15 tahun yaitu pada tahun 1997-2011. Setelah melakukan analisis debit andalan, kemudian hasil dari debit andalan dapat disimulasikan pada tampungan memanjang (Long Storage) yaitu Saluran Parit Agung.
Hasil dari simulasi tampungan, dapat digunakan untuk menghasilkan debit pembangkitan (Qav) yang dapat digunakan untuk mengetahui berapa besar daya yang dihasilkan. Dari studi ini dapat diketahui besarnya tampungan maksimum sebesar 3.399.955 m3 dan tampungan minimum sebesar 1.584.617 m3. Dan besar debit pembangkitan (Qav) maksimum sebesar 56 m3/dt dan debit maksimum sebesar 17 m3/dt. Pada PLTA Tulungagung Selatan memiliki 2 turbin yang memiliki kapasitas debit masing-masing turbin maksimum sebesar 28 m3/dt dan debit maksimum turbin 17 m3/dt. Pada kapasitas turbin maksimum turbin dapat menghasilkan daya sebesar 9 MW. Dari perhitungan daya, dapat dihasilkan energi yang bergantung dari besarnya debit yang tersedia pada tampungan.
Kata kunci: debit andalan, PLTA, debit pembangkitan, daya, Energi. ABSTRACT
The problem of lack electrical energy that occurs at this time, cause a lot of problems, especially for a community in which its special on Tulungagung. This is caused by the increasing needs of the population will be reduced electricity and power supply in the public. For that besides relying on electricity from hydropower, which is the day of discharge required decreases, then the waste discharge of hydropower still reusable. In this study, the object used is a debit hydropower South of Tulungagung result of Hydroelectric just wasted. Therefore, this study develops Pumped Hydroelectric Storege which can be maximized to produce more electricity than before.
One of the methods used to analyze hydropower was used mainstay discharge and reservoir simulation in order to discharge that can be used in accordance with the purposes of hydropower. The data used in the analyzes using inflow and outflow debit discharge pitcher for 15 year is in the year 1997-2011. After doing the analysis mainstay discharge, then the result of the discharge can be simulated on the reservoir mainstay longitudinal (Long Storage) is Parit Agung Line
The results of the reservoir simulation, can be used to generate discharge generation (Qav) which can be used to determine how much power is generated. From this study it can be seen the amount of a maximum of 3,399,955 m3 reservoir and catchment minimum of 1,584,617 m3. And large discharge generation (Qav) to a maximum of 56 m3 / s and a maximum discharge of 17 m3 / s. In South of Tulungagung hydropower has 2 turbines which have a discharge capacity of each turbine to a maximum of 28 m3 / s and the maximum turbine discharge 17 m3 / s. At the maximum turbine capacity turbine can generate power of 9 MW. Of computation power, energy can be produced depends on the amount of discharge is available on the pitcher.
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Semakin bertambahnya jumlah penduduk di Indonesia, mengakibatkan semakin besarnya kebutuhan akan listrik yang semakin hari menjadi semakin besar. Ini disebabkan karena kebutuhan akan listrik semakin meningkat pada masyarakat. untuk mengatisipasi kebutuhan akan listrik yang terutama menggunakan sumberdaya air atau PLTA, yang juga pada daerah Indonesia sendiri memiliki sumber daya akan air yang melimpah, maka PLTA sebagai sumber utama penghasil listrik akan diterapkan cara untuk meningkatkan produksi listrik itu sendiri dengan cara PLTA Pumped Storege. Yaitu dengan cara memompakan kembali air hasil dari pembuangan pada PLTA dan digunakan kembali untuk menghasilkan listrik pada skala yang lebih besar untuk produksinya.
Untuk itu PLTA Tulungagung Selatan yang sudah ada digunakan PLTA
Pumped Storage untuk menambah hasil produksi listrik dan menambah waktu produksi listrik yang ada. Yang pada sebelumnya menhasilkan energi listrik dalam waktu yang singkat.
1.2 Tujuan
Tujuan dari studi ini adalah mengetahui besarnya debit andalan yang digunakan untuk mengoperasikan PLTA serta metode yang sesuai untuk digunakan dalam perhitungan debit andalan, besarnya tampungan yang sesuai untuk operasi PLTA dan berapa hasil energi yang dihasilkan dari PLTA
Pumped Storage.
2. KAJIAN PUSTAKA
2.1 Debit Andalan
Debit andalan dapat dikatakan adalah debit yang tersedia sepanjang tahun dengan besarnya resiko kegagalan tertentu. Menurut pengamatan dan pengalaman, besarnya debit andalan
mempunyai berbagai klasifikasi menurut keperluannya. Untuk PLTA sendiri umumnya dipakai peluang kegagalan 97,3%. Karena dalam 1 tahun biasanya turbin dan generator akan mengalami turun mesin atau (overhaul) selama 10 hari. Dengan demikian dalam 1 tahun PLTA beroperasi secara efektif selama 365 hari – 10 hari = 355 hari, yaitu (355/365) x 100% = 97,3%.
Pada debit andalan ini sendiri memiliki 4 metode yang akan digunakan untuk menganalisis hasil yang sesuai untuk kebutuhan PLTA Tulungagung Selatan. Dari 4 metode tersebut, masing – masing mempunyai karakteristik yang sesuai dengan kebutuhannya. Dari 4 metode tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut yaitu:
a) Metode karakteristik aliran (Flow Characteristic)
Metode Flow Characteristic Metode Flow Characteristic berhubungan langsung dengan basis tahun normal, tahun kering, dan tahun basah. Yang dimaksud debit berbasis tahun normal adalah jika debit rata-rata keseluruhan (Qrt ≈ Qt). Untuk debit berbasis tahun
kering adalah jika debit rata-rata tahunannya lebih kecil dari debit rata-rata keseluruhan tahun (Qrt < Qt). Sedangkan
untuk debit berbasis tahun basah adalah jika debit rata-rata keseluruhan tahun (Qrt
> Qt). Qrt adalah debit rata-rata tahunan,
sedangkan Qt adalah debit rata-rata
semua tahun.
Perhitungan debit andalan dengan metode ini antara lain memakai data yang didapatkan berdasar karakteristik alirannya.
Metode ini umumnya dipakai untuk : 1. Daerah pengaliran sungai (DPS)
dengan fluktuasi maksimum dan minimumnya relatif besar dari tahun ke tahun.
2. Kebutuhan yang relatif tidak konstan sepanjang tahun.
Menurut (Sosrodarsono, 1990), keandalan berdasarkan kondisi debit dibedakan menjadi 4 (empat), antara lain:
Debit air musim kering, yaitu debit yang dilampaui oleh debit-debit sebanyak 355 hari dalam 1 tahun keandalan :
( 355/365 ) x 100% = 97,3%.
Debit air rendah, yaitu debit yang dilampaui oleh debit-debit sebanyak
275 hari dalam 1 tahun keandalan :
( 275/365 ) x 100% = 75,3%.
Debit air normal, yaitu debit yang dilampui oleh debit-debit sebanyak
185 hari dalam 1 tahun keandalan :
( 185/365 ) x 100% = 50,7%.
Debit air cukup, yaitu debit yang dilampaui oleh debit-debit sebenyak
95 hari dalam 1 tahun keandalan :
( 95/365 ) x 100% = 26,0%.
Karakteristik aliran dalam hal ini dihubungkan dengan kriteria sebagai berikut:
- Tahun normal, jika debit rata-rata tahunannya sama dengan atau mendekati debit rata-rata dari tahun ke tahun.
- Tahun kering, jika debit rata-rata tahunannya di bawah debit rata-rata dari tahun ketahun.
- Tahun basah, jika debit rata-rata tahunannya diatas debit rata-rata dari tahun ke tahun.
b)Metode Bulan Dasar Perencanaan. Analisis debit andalan menggunakan Metode Bulan Dasar Perencanaan hampir sama dengan Metode Flow characteristic yang di analisis untuk bulan-bulan tertentu. Metode ini paling sering dipakai karena keandalan debit dihitung mulai bulan Januari sampai dengan bulan Desember, jadi lebih bisa menggambarkan keandalan pada musim kemarau dan musim penghujan.
c) Metode Debit Rata-rata Minimum. Dalam pengukuran debit andalan menggunakan metode debit rata-rata minimum, menurut mempunyai karakteristik sebagai berikut:
1. Dalam satu tahun hanya diambil satu data (data debit rata-rata harian dalam satu tahun)
2. Daerah aliran sungai (DAS) dengan fluktasi debit maksimum dan debit minimum tidak terlalu besar dari tahun ke tahun.
3. Kebutuhan relatif konstan sepanjang tahun.
Analisi debit andalan berdasarkan metode debit rata-rata minimum menggunakan analisis frekuensi (Metode Gumbel, data dianggap memenuhi persyaratan gumbel dan Metode Log Person Type III).
Debit andalan yang di analisis menggunakan metode ini ditentukan berdasarkan data debit bulanan yang minimum dari tiap-tiap tahun yang tersedia.
d)Metode Tahun Dasar Perencanaan Analisis debit andalan menggunakan Metode Tahun Dasar Perencanaan biasanya digunakan dalam perencanaan atau pengelolaan irigasi. Umumnya di bidang irigasi dipakai debit dengan andalan 80%, namun dalam studi ini, penulis menggunakan tema PLTA, yang menggunakan debit dengan andalan
97,3%. Sehingga rumus untuk
menentukan tahun dasar perencanaan adalah sebagai berikut (Montarcih, 2010:102):
(2-1)
Dengan :
N = kala ulang pengamatan yang diinginkan
R80 =debit yang terjadi < R80 adalah
2,7% dan > R80
2.2 Simulasi Tampungan
Suatu waduk dapat menampung dan mengendalikan air yang berlebihan pada saat-saat banjir dan mengatur air pada
saat-saat musim kering. Penampungan air dalam waduk adalah merupakan aspek yang terpenting dari manajemen air (water manajemen), karena dengan adanya waduk air dapat diatur dan dikendalikan penggunannya untuk kesejahteraan masyarakat yakni dengan jalan penampungan. Demikian juga air dapat disediakan dalam saat atau waktu dan tempat yang tepat dalam jumlah yang diperlukan.
Adapun fungsi utama dari waduk adalah untuk menstabilkan air di hilir waduk, yaitu dengan cara pengaturan aliran air alam di hulu waduk sekaligus
memenuhi kebutuhan berbagai
pemakaian air di hilir seperti : PLTA, irigasi, air industri, air minum dan penggelontoran kota, menjamin kedalaman air navigasi, perikanan, pengendalian polusi, pencegahan pengasinan air, dan sebagainya. Bila waduk dibuat dengan maksud utama untuk pengendalian banjir (Flood Control), maka ruang waduk (storage space) untuk ini harus segera dikosongkan setelah banjir berlalu, agar banjir berikutnya yang mungkin datang ditampung sebanyak-banyaknya.
2.3 PLTA (Pumped Storage)
Pembangkit Listrik Tenaga Pompa adalah sebuah tipe khusus dari pembangkit listrik konvensional. Keistimewaan dari stasiun pembangkit listrik ini terletak pada keadaannya apabila stasiun pembangkit demikian tidak memproduksi tenaga listrik, maka dapat dipergunakan sebagai stasiun pompa yang memompa air dari sumber air yang berada di bawah ke waduk atas saat cadangan air tinggi.Pada saat
demikian, stasiun pembangkit
mempergunakan persediaan tenaga listrik untuk dialirkan ke unit pompa.
Cara kerja stasiun pembangkit dapat dikenal sebagai tingkat menggerakkan turbin-turbin sebagai stasiun pembangkit listrik dan stasiun pemompaan ketika pompa dan motor ada dalam operasi.
Selama tingkat penggerakan turbin-turbin, aliran air dari tempat yang tinggi masuk kedalam power house lalu kemudian masuk ke kolam penampung bawah. Pada saat pemompaan akan terjadi sebaliknya.
Dasar-dasar pengaturan terdiri dari dua kolam, satu pada lokasi yang tinggi dan lainnya pada lokasi yang rendah dengan menempatkan pompa di rumah stasiun pembangkit di tengah-tengah. Air yang mengalir dari kolam pada lokasi yang lebih tinggi dari rumah pembangkit dan dari rumah pembangkit ke kolam yang lebih rendah.
Pada PLTA Pompa terdapat dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk atas. Pada saat kebutuhan beban dalam system tenaga listrik rendah, maka kelebihan daya yang tidak diserap oleh konsumen dipakai untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas. Sedangkan pada saat beban puncak, air yang terkumpul pada waduk atas akan dialirkan ke waduk bawah untuk memutar turbin dan menghasilkan daya listrik untuk memenuhi kebutuhan beban puncak.
Secara skematis prinsip kerja PLTA pompa diperlihatkan pada gambar berikut.
Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTA Pompa
Pada tahap pengembangan PLTA pompa selanjutnya ,dengan semakin maju teknologi, maka system yang terpisah tersebut ditinggalkan sehingga biaya pembangunan PLTA pompa dapat ditekan lebih rendah karena tidak perlu lagi membangun instalasi mesin ganda seperti di awal pengembangannya.
Dewasa ini instalasi mesin pada PLTA pompa biasanya terdiri atas 2 variasi sebagai berikut :
1. Pada satu poros yang sama terdapat : a. pompa, b. turbin, dan c. motor dan generator yang menyatu (bersifat reversible).
2. Pada satu poros yang sama terdapat a. pompa dan turbin yang menyatu (reversible), b. motor dan generator yang bersatu (reversible).
Untuk kedua variasi di atas, hanya terdapat satu instalasi pipa pesat dan satu buah saluran bawah (tailrace) yang dipakai secara bolak balik, baik sebagai turbin maupun pada operasi sebagai pompa.
Turbin dan pompa biasanya dipasang secara vertical untuk unit-unit berkapasitas besar dan horizontal untuk unit kecil. Kelebihan susunan variasi 1 dimana turbin dan pompa merupakan instalasi yang terpisah, dimungkinkan untuk mendapatkan efisiensi yang optimum, baik pada saat berfungsi sebagai turbin maupun pada saat
pengoperasian sebagai pompa.
Sedangkan jika variasi 2 yang dipilih, efisiensinya tidak seoptimum variasi 1, namun harga instalasi PLTA pompa akan lebih murah.
Suatu perkembangan yang unik dari turbin pompa adalah yang dikenal sebagai turbin pompa isogyre. Pada turbin pompa jenis ini terdapat sudu ganda, dimana sudu pompa (imoeler) terletak pada atas poros, sedangkan sudu turbin (runner) terletak di bagian bawah. Turbin dilengkapi dengan sudu pengarah (guide-vane) yang bias disetel sesuai dengan kondisi beban, sedangkan sudu pengarah pada pompa merupakan sudu tetap. Katup penutup untuk unit-unit pompa dan turbin berupa cylinder gate di bagian luar runner dan impeller, sehingga berisi udara (tidak berisi air) pada saat
unit yang bersangkutan beroperasi. Pada turbin pompa ini juga terdapat rumah keong (spiral case) yang dipakai bersama oleh pompa dan turbin untuk mengalirkan air ke impeller dan runner. Runner dan impeller mempunyai arah putaran yang sama, sehingga perubahan fungsi instalasi dari turbin menjadi pompa atau sebaliknya dapat dilakukan secara cepat. Secara teknis persyaratan suatu PLTA
pompa umumnya sama dengan
persyaratan teknis PLTA konvensional lainnya, yaitu adanya potensi debit aliran air (Q) dan tinggi jatuh (H) yang memadai. Namun disamping banyak karakteristik yang sama dengan PLTA konvensional, mengingat fungsinya yang khusus, PLTA pompa juga memiliki berbagai syarat teknis yang berbeda yang harus diperhatikan secara khusus pada tahap perencanaannya.
2.4 Daya yang dihasilkan PLTA (Pumped Storage)
Besarnya daya yang dihasilkan oleh PLTA (Pumped Storage) berasal dari debit pembangkitan (Qav) dengan persamaan linier yang sudah diuji sesuai dengan kebutuhan debit yang dibutuhkan dan kapasitas debit turbin maksimum dan minimum.
2.5 Debit yang akan dipompakan (Pumped)
Debit yang akan dipompakan berasal dari debit outflow yang dihasilkan dari PLTA, dalam pemompaan ini, juga dilihat dari hasil volume tampungan, sehingga debit yang akan dipompakan sangat pengaruh dari besarnya debit outflow, dan besarnya volume tampungan pada hari tersebut.
3. METODOLOGI
3.1 Data Debit
Di dalam analisa debit andalan dan
simulasi tampungan untuk
pengembangan PLTA Tulungagung Selatan menggunakan Pumped Storage
1997 s/d 2011. Pada data debit yang ada menggunakan satuan m3/dt yang dirubah menggunakan satuan juta m3, dan data debit dihitung menjadi debit bulanan. Lokasi rencana PLTA Pumped Storage
Tulungagung selatan, dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Lokasi PLTA Tulungagung Selatan
3.2 Analisa Debit Andalan
Data debit yang digunakan harus sesuai dengan keandalan yang sudah ditentukan dengan perhitungan yang sesuai kebutuhan yaitu sebesar 97,3%. Pada studi ini analisis debit andalan menggunakan berbagai metode yang digunakan adalah:
a) Metode Karakteristik Aliran (Flow Characteristic)
b) Metode Bulan Dasar Perencanaan c) Metode Debit Rata-rata Minimum d) Metode Tahun Dasar Perencanaan
Analisa debit andalan yang dilakukan bertujuan untuk mendapatkan data debit yang layak digunakan.
Langkah perhitungan debit andalan yang dilakukan adalah sebagai berikut:
a) Data debit tampungan yang ada menggunakan satuan m3/dt, diubah menjadi satuan juta m3.
b) Setelah data debit diubah menjadi satuan juta m3, kemudian data debit dihitung menjadi data debit bulanan untuk mengetahui debit andalan tiap bulannya.
c) Analisa parameter statistic debit andalan pada berbagai metode, menghitung nilai rata-rata,
simpangan baku, koefisien
kepencengan dan masing-masing bulan selama 15 tahun.
Proses ini hampir sama dengan cara menghitung dengan 4 metode yang digunakan. Kemudian akan dihasilkan hasil analisis debit andalan yang digunakan sesuai dengan kebutuhan pada tampungan memanjang yang memiliki berbagai macam kebutuhan pada sekitar tampungan.
3.3 Simulasi Tampungan
Langkah simulasi tampungan yang dilakukan adalah sebagai berikut:
a) Dari debit tampungan memanjang, yang diketahui debit inflow dan debit outflow akan dihitung jumlah tampungan per-hari.
b) Besarnya tampungan perhari dapat diketahui dengan cara sebagai berikut:
(debit tampungan awal + debit inflow) – debit outflow = volume tampungan akhir hari (3-1) c) Setelah diketahui volume tampungan
akhir hari, kemudian dapat diketahui besarnya elevasi.
Bila perhitungan simulasi volume tampungan akhir hari yang dihasilkan adalah melebihi kapasitas tampungan maksimum atau pada elevasi +79,00 m, maka tampungan akhir hari tersebut akan digunakan volume sebesar tampungan maksimum untuk menentukan tampungan akhir hari selanjutnya. Langkah ini dilakukan dari data awal hari pada tiap bulan tahun pertama berurutan terus sampai data tahun terakhir.
3.4 Analisis Debit Pembangkitan (Qav)
Langkah perhitungan debit
pembangkitan (Qav) dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a) Setelah perhitungan simulasi tampungan, akan diketahui besarnya volume tampungan akhir hari, maka dapat dihitung besarnya debit yang tersedia untuk pembangkitan (Qav) dengan prosedur sebagai berikut:
Untuk kondisi muka air Saluran Parit Agung dipertahankan pada elevasi +77,00 m, maka harga Qav dihitung sebagai berikut:
(3-2)
Untuk kondisi muka ai Saluran Parit Agung dipertahankan pada elevasi +78,50 m, maka Qav dihitung dengan cara sebagai berikut:
(3-3)
Untuk kondisi muka ai Saluran Parit Agung dipertahankan pada elevasi +78,50 m, maka Qav dihitung dengan cara sebagai berikut:
(3-4)
Dalam perhitungan debit pembangkitan (Qav), untuk perhitungan menggunakan cara yang sama pada hari pertama bulan dan tahun pertama hingga dengan tahun berikutnya selama 15 tahun.
3.5 Analisis Besarnya Daya yang dihasilkan PLTA (Pumped Storage)
Langkah perhitungan besarnya daya yang dihasilkan dari PLTA (Pumped Storage) adalah dengan cara sebagai berikut:
a) Setelah diketahui besarnya debit
pembangkitan (Qav), maka
perhitungan daya dapat dihitung dengan persamaan linearyang sudah diuji yaitu sebagai berikut:
P = 0,692 Q - 2,77 (Untuk Qav < 17 m3/dt) (3-5) P = 0,818 Q – 4,91 (Untuk Qav 17 s/d 28 m3/dt) (3-6)
Untuk perhitungan besarnya daya yang dihasilkan PLTA dengan cara yang sama dapat dilkakukan hingga 15 tahun.
3.6 Analisis Besarnya Debit yang akan dipompakan (Pumped) Langkah-Langkah perhitungan untuk menentukan besarnya debit yang akan dipompakan kembali, dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a) Diketahui besarnya volume
tampungan akhir hari dari hari 1 sampai dengan 15 tahun.
b) Kemudian dilakukan dengan cara: (Volume tampungan maksimum – volume tampungan akhir hari) = debit yang akan dipompakan (3-7) Dengan cara yang sama, perhitungan debit yang akan dipompakan dapat dilakukan dari hari pertama, hingga 15 tahun.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Nilai Besarnya Debit Andalan Berdasarkan analisa debit andalan yang dilakukan menggunakan 4 metode debit andalan, dapat diketahui besarnya debit andalan yang dihasilkan adalah sebagai berikut:
4.1.1 Metode Debit Rata-rata Minimum
Analisis yang digunakan Metode Gumbel menghasilkan debit andalan pada debit inflow sebesar 15,713 m3/dt dan debit andalan pada debit outflow sebesar 15,475 m3/dt. Sedangkan, untuk analisis menggunakan Metode Log Perason Type III menghasilkan debit andalan pada debit inflow sebesar 18,678 m3/dt dan debit andalan untuk debit outflow sebesar 18,559 m3/dt.
4.1.2 Metode Debit Karakteristik Aliran (Flow Characteristic) Dengan keandalan yang digunakan
yaitu sebesar 97,3%, dengan
menggunakan analisis Metode Log Pearson Type III diketahui besarnya debit andalan yang dihasilkan pada debit inflow sebesar 18,678 m3/dt dan debit outflow sebesar 18,559 m3/dt. Hasil perhitungan ini didapat dimulai dari tahun 1997 s/d 2011.
4.1.3 Metode Tahun Dasar
Perencanaan
Dari perhitungan debit andalan menggunakan Metode Tahun Dasar Perencanaan dengan keandalan 97,3%. dengan cara persamaan 2.1 dapat diketahui besarnya debit andalan pada debit inflow sebesar 15,964 m3/dt pada tahun 1997 dan besarnya debit andalan pada debit outflow sebesar 17,052 m3/dt pada tahun 1997.
4.1.4 Metode Bulan Dasar
Perencanaan
Dari perhitungan debit andalan menggunakan Metode Bulan Dasar Perencanaan pada tahun 1997 s/d 2011 bulan Januari s/d Desember dengan keandalan 97,3% dapat diketahui besarnya debit andalan pada debit inflow adalah sebagai berikut:
1. Bulan Januari = 14,760 m3/dt 2. Bulan Februari = 38,814 m3/dt 3. Bulan Maret = 23,099 m3/dt 4. Bulan April = 11,512 m3/dt 5. Bulan Mei = 5,871 m3/dt 6. Bulan Juni = 3,410 m3/dt 7. Bulan Juli = 1,696 m3/dt 8. Bulan Agustus = 1,792 m3/dt 9. Bulan September = 0,605 m3/dt 10. Bulan Oktober = 0,837 m3/dt 11. Bulan November = 0,446 m3/dt 12. Bulan Desember = 0,796 m3/dt Sedangkan pada debit inflow dapat diketahui besarnya debit andalan dengan keandalan 97,3% adalah sebagai berikut: 1. Bulan Januari = 14,428 m3/dt 2. Bulan Februari =39,182m3/dt 3. Bulan Maret = 23,618 m3/dt 4. Bulan April = 11,631 m3/dt 5. Bulan Mei = 5,827 m3/dt 6. Bulan Juni = 3,410 m3/dt 7. Bulan Juli = 1,804 m3/dt 8. Bulan Agustus = 1,790 m3/dt 9. Bulan September = 0,638 m3/dt 10. Bulan Oktober = 0,741 m3/dt 11. Bulan November = 0,312 m3/dt 12. Bulan Desember = 0,786 m3/dt 4.2 Analisa Simulasi Tampungan
Berdasarkan hasil simulasi
tampungan, dapat diketahui besarnya kapasitas tampungan maksimum pada elevasi +79,00 m yaitu sebesar 3.399.955 m3 dan pada tampungan minimum pada elevasi +77,00 m sebesar 1.584.617 m3, dan elevasi terendah pada saat tampungan kosong berada pada elevasi +68,00 m.
4.3 Analisa Perhitungan Debit Pembangkitan (Qav)
Berdasarkan perhitungan Debit Pembangkitan (Qav), setiap simulasi mempunyai elevasi akhir hari yang berbeda, sehingga besarnya debit pembangkitan, mempunyai hasil yang berbeda dari setiap harinya, sebagai contoh perhitungan pada bulan Januari hari 1 tahun 1997 sebagai berikut:
Diketahui:
Elevasi akhir (E) = +77,18 m
Apabila Elevasi melebihi +77,00 m, maka Qav = Q (t+1,i) – Qs
Q (t+1,i) (Prediksi) = 1.709.987 m3 = 19,79 m3/dt.
Dengan persamaan 3.2, dapat dihitung Qs adalah sebagai berikut:
=
= -1,5 m3/dt Qav = Q (t+1,i) – Qs
= 19,79 – (-1,5 m3/dt) =21,243m3/dt Jadi besarnya debit pembangkitan hari 1 bulan januari tahun 1997 adalah sebesar
21,243 m3/dt. Untuk perhitungan debit pembangkitan hari selanjutnya hingga 15 tahun, dapat menggunakan cara yang sama sesuai dengan data volume tampungan dan elevasi akhir hari.
4.4 Analisa Daya yang dihasilkan PLTA (Pumped Storage)
Dari perhitungan debit pembangkitan Qav, dapat dilanjutkan dengan mencari daya yang akan dihasilkan PLTA (Pumped Storage). Dengan persamaan yang sudah ditentukan yaitu dengan persamaan 3.5 dan 3.6 maka dapat diketahui besarnya daya dengan satuan MW. Sebagai contoh perhitungan sebelumnya, diketahui besarnya debit pembangkitan pada hari 1, bulan Januari tahun 1997, yaitu sebesar 21,24 m3/dt maka dapat diketahui menggunakan persamaan 3.6 yaitu sebagai berikut: Diketahui :
- Qav = 21,243 m3/dt
- Maka persamaan yang digunakan 3.6 karena mempunyai persyaratan debit yang digunakan diantara 17 s/d 28 m3/dt
- P = 0,818 Q – 4,91 P = 0,818 (21,243) – 4,91 = 12,244 MW
Jadi dari debit pembangkitan (Qav) sebesar 21,243 m3/dt, maka menghasilkan daya sebesar 12,244 MW. Untuk mengetahui hasil perhitungan besarnya daya, dapat menggunakan cara yang sama untuk mengetahui hingga data yang ada selama 15 tahun.
4.5 Analisa Perhitungan Debit yang akan dipompakan (Pumped) Perhitungan debit yang akan dipompakan (Pumped), dapat dilakukan
dengan persamaan 3.7 yang
menghasilkan besarnya debit yang dipompakan pada hari 1 bulan Januari tahun 1997 sebesar 19,561 m3/dt.
Untuk mengetahui besarnya debit yang akan dipompakan pada hari selanjutnya, bulan selanjutnya hingga 15
tahun, dapat dilakukan dengan cara yang sama menggunakan persamaan 3.7.
5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
a) Berdasarkan hasil perhitungan debit andalan yang dilakukan dengan 4 Metode, maka dapat disimpulkan besarnya debit andalan yang mendekati kapasitas Turbin minimum yaitu sebesar 17 m3/dt, perhitungan yang mendekati dengan kapasitas turbin minimum yaitu
dengan perhitungan Metode
Karakteristik Aliran (Flow Characteristic) karena menghasilkan debit dengan keandalan 97,3% dengan hasil perhitungan sebesar pada debit inflow 18,678 m3/dt, dan debit outflow 18,559 m3/dt.
b) Dari perhitungan simulasi
tampungan diketahui kapasitas tampungan maksimum pada elevasi +79,00 m dengan kapasitas sebesar 3.399.955 m3, serta kapasitas tampungan normal berada pada elevasi +77,00 dengan kapasitas tampungan 1.584.617 m3 dan elevasi terendah pada saat tampungan kosong berada pada elevasi +68,00. c) Pada perhitungan daya, untuk
menghasilkan daya yang diharapkan memerlukan debit inflow sebesar 17 s/d 28 m3/dt, dengan kapasitas turbin minimum sebesar 17 m3/dt dengan hasil daya yang dibangkitkan sebesar 9 MW. Untuk debit melebihi 28 m3/dt, maka turbin dioperasikan menggunakan 2 turbin dengan kapasitas debit masing-masing turbin maksimum sebesar 28 m3/dt. Jadi apabila untuk keperluan operasi pada debit dibawah 17 m3/dt tidak akan ditinjau lagi karena lebih rendah dari debit turbin minimum. Selama debit yang tersedia tidak melampaui debit pembangkitan (Qav) maksimum (56 m3/dt), maka operasi PLTA dilakukan seefisien mungkin menggunakan satu atau dua turbin
yang ada. Sehingga dapat mencegah limpasan yang tidak perlu.
d) Hasil dari perhitungan debit outflow yang keluar dari PLTA, maka dapat diketahui debit maksimum yang
dipompakan kembali menuju
tampungan memanjang (Long Storage) Saluran Parit Agung adalah sebesar 39,35 m3/dt. Debit yang dipompakan sangat tergantung dari Volume tampungan akhir hari dan debit Outflow yang keluar dari PLTA.
e) Hasil dari perhitungan energi dalam hari 1 pada Bulan Januari pada tahun
2007, maka PLTA dapat
menghasilkan energi sebesar 0,851 MWh.
5.2 Saran
Dengan adanya studi yang disusun oleh penulis secara teoritis dengan ilmu yang didapatkan, maka dapat saran sebagi berikut:
1. Berdasarkan dari perhitungan debit andalan dan simulasi tampungan
yang dilakukan, penulis
menyarankan agar pihak yang terkait
dalam mengelola PLTA
Tulungagung menyarankan agar membuat sebuah tampungan yang berada pada outlet pembuangan PLTA. Yang debit inflownya berasal dari hasil pembuangan dari PLTA. Hal ini dilakukan agar debit hasil operasi PLTA tidak terbuang sia-sia ke laut dan dapat digunakan kembali dengan cara dipompakan kembali ke tampungan memanjang (Long Storage) Saluran Parit Agung. Sehingga dapat menghasilkan daya dari PLTA itu sendiri.
2. Untuk hasil yang seperti diinginkan, maka dibutuhkan sebuah Team yang bekerja secara bersama-sama dalam meningkatkan hasil daya dari PLTA Tulungagung dengan pengawasan yang tepat.
6. DAFTAR PUSTAKA
1. Limantara, Lily Montarcih. 2010. Hidrologi Praktis. Bandung: Lubuk Agung.
2. Limantara, Lily Montarcih & Soetopo, Widandi. 2009. Statistika Terapan untuk Teknik Pengairan. Malang: Penerbit Percetak CV. Citra Malang.
3. Achmad, M. 2011. Buku Ajar Hidrologi Teknik Makassar. Makassar
4. Chow, V. T. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka (Open Channel Hydraulics), Jakarta: Erlangga.
5. Dandenkar, M. M. 1991. Pembangkit Listrik Tenaga Air. Jakarta: Universitas Indonesia.
6. Edwards, H. 1996. Teknologi Pemakaian Pompa, Jakarta: Erlangga.
7. Harisuseno, D. 2012. Materi Perencanaan dan Pengelolaan Waduk. Buku ini tidak dipublikasikan. Malang: Universitas Brawijaya.
8. Limantara, Lily Montarcih. 2010. Hidrologi Teknik Dasar. Malang : CV. Citra Malang. 9. Soemarto, CD. 1995. Hidrologi Teknik.
Jakarta: Erlangga.
10. Soewarno, 1991. Hidrologi-Pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Sungai-Hidrometri. Bandung: Nova.
11. Soewarno. 2002. Hidrologi, Aplikasi Metode Statistik Untuk Analisa Data, Jilid I. Bandung: Nova.
12. Sularso, 1987. Pompa Dan Kompresor. Jakarta: Pradnya Paramita.
13. Sosrodarsono, S. & Takeda, K. 1977. Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta: Pradnya Paramita.
14. Triatmodjo, B. 2006. Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset.
15. Triatmodjo, B. 2010. Hidrologi Terapan Jilid 2. Yogyakarta: Beta Offset.
