ABSTRACT
The purpose of this study was to determine the growth of the use of local renewable energy resources to needed the electrical energy of society . To analysis electrical energy solution environmentally friendly alternatives to the use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
Keywords: River Flows, An Alternative Electrical River, Flows Rapidity River, Flows Rapidity Turbin, Energy Alternative
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah Untuk Mengetahui tumbuhnya pemanfaatan sumberdaya energi terbarukan setempat untuk memenuhi kebutuhan energi listrik masyarakat. Menganalisis solusi Energi Listrik Alternatif Yang Ramah Lingkungan dengan menggunakan Arus Bawah Sungai. Mengetahui besaran arus listrik yang dihasilkan oleh alat yang dipasang di Sungai mahakam. Cara penelitian ini dengan menggunakan Pengukuran debit dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan luas penampang melintang sungai, pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia (pewarna) yang dialirkan dalam aliran sungai (substance tracing method), pengukuran debit dengan membuat !"#$"!"% &'"#$($)!"% *' +,% -'&'),+% .'+)% /% !0+)!"% !+)% 0!1 !,2% !,!$% 3$1'% /% !0+)!"% 4'&!,25 Hasil dari penelitian adalah sebagai berikut : Pengukuran debit sungai yang dilakukan di lima tempat yaitu di Loa Kulu sebesar 5478.5 M3/
detik, Kota Bangun sebesar 2823.52 m3/detik, Muara Muntai sebesar 2798.24 m3/detik, Kenohan sebesar 74.186
m3/detik, dan Kembang Janggut sebesar 2823.52 m3/detik. Sedangkan hasil pengukuran di Kecamatan Loa kulu
adalah sebagai berikut : sewaktu pagi hari di dapat arus 8.3 volt, siang hari 9.2 volt, sore hari 8.4 volt dan malam
hari 7.3 volt.
Kata Kunci: Arus Sungai, Energi Arus Bawah, Kecepatan Arus Sungai, Putaran Turbin, Energi Alternatif
KAJIAN PEMANFAATAN ARUS BAWAH SUNGAI
MAHAKAM SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK
ALTERNATIF YANG RAMAH LINGKUNGAN
RIVER FLOWS UNDER STUDY MAHAKAM RIVER AS AN ALTERNATIVE ELECTRICAL ENERGY RESOURCESENVIROMENTALY SUSTAINABLE
Sujiman
Koordinator Tim Peneliti Email : sujimankasnadi@yahoo.co.id
PENDAHULUAN 1. Latar Belakang
Sebagai negara berkembang, Indonesia sebaiknya mempertimbangkan listrik sebagai infrastruktur dasar. Dengan demikian, pengembangan kelistrikan dapat diperhitungkan sebagai investasi yang dapat mendorong, memicu dan menstimulasi berbagai kegiatan ekonomi dan industri lainnya. Salah satu contoh success story pengembangan kelistrikan adalah negara China, yang mulai membangun infrastruktur listrik yang cukup, distribusi yang hampir merata dan berkualitas sebagai awal stimulan pengembangan perekonomiannya.
Penerapan subsidi pemerintah untuk listrik pada awalnya ditujukan untuk menstimulasikan kemampuan masyarakat agar dapat memanfaatkan kesempatan ini, namun pada kenyataannya justru masyarakat semakin terlena dan terkesan menjadi sangat tergantung terhadap subsidi listrik. Hal inilah yang selanjutnya menjadi ironis, bahwa subsidi listrik ternyata lebih banyak dinikmati oleh kalangan masyarakat mampu dengan jumlah subsidi yang jauh lebih besar daripada subsidi bagi masyarakat tidak mampu yang sebetulnya lebih berhak.
Oleh sebab itulah, agar kesenjangan ini tidak terus berlanjut, maka pemerintah melalui BUMN terkait pernah menggulirkan wacana listrik gratis bagi masyarakat pelanggan yang tidak mampu. Walaupun gagasan ini masih sebatas wacana, Salah satu langkah teknis penyediaan listrik bagi masyarakat desa tertinggal adalah pemanfaatan pembangkit energi baru terbarukan sebagai sumber energi alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan (green energy) melalui program percepatan pembangunan infrastruktur perdesaan daerah tertinggal yang dikenal dengan program P2IPDT.
% 6!)'"!% ('"*!0!% 0',!(% #'7#)!8-9% *'-!: desa tertinggal dan terpencil ini umumnya berada di pulau-pulau kecil, sehingga akan sulit dijangkau
oleh sistem jaringan transmisi. Untuk mengatasi kendala ini maka perlu diprakarsai pemanfaatan sumber energi yang terpulihkan, seperti energi samudera, energi angin, dan energi sinar matahari sebagai sumber energi unggulan. Jenis energi yang bersumber dari fenomena alam ini *+(0!-+8(!-+(!"%&!*!%'"')#+% !)$5
Sebagai Negara kepulauan sumber-sumber energi alternatif berbasis air yang berkelanjutan dan terbarukan (energi arus laut/sungai,energi ombak, energi pasang surut permukaan laut, dan energi perbedaan temperatur antara permukaan laut dan dasar laut (OTEC) cukup melimpah.
Dari sumber-sumber energi alternatif tersebut, yang tersedia melimpah namun belum dimanfaatkan secara optimal adalah sumber energi yang berasal dari arus laut/sungai. Sumber ini banyak terdapat hampir di seluruh wilayah Indonesia, khsususnya Indonesia bagian Timur yang memiliki sumber arus dengan kecepatan cukup kuat. Potensi arus laut banyak ditemukan di Selat-selat NTB, NTT, Maluku dan Papua. Sedangkan potensi arus sungai cukup banyak ditemui di Sumatra,Kalimantan dan Papua.
Keuntungan penggunaan energi arus laut/sungai adalah selain ramah lingkungan juga energi arus laut/sungai mempunyai densitas yang jauh lebih besar dibandingkan dengan energi angin (830 kali) sehingga dengan kapasitas yang sama, dimensi turbin arus akan jauh lebih kecil *+ !"*+"#(!"%,$) +"%!"#+"%/0' +;%'8-+'"25
Listrik adalah sumber utama dalam kehidupan. Tanpa listrik maka aspek-aspek yang lain, seperti aspek ekonomi,sosial, keamanan dan pendidikan tidak akan berjalan. Faktanya, masih banyak wilayah-wilayah yang memiliki sumber kecepatan arus cukup besar tetapi wilayahnya belum sepenuhnya terlayani oleh listrik PLN sehingga aspek-aspek seperti disebutkan di atas menjadi tidak berjalan dengan baik. Kondisi inilah yang menyebabkan suatu Daerah menjadi
terbelakang tingkat pembangunan-nya dibanding Daerah lainya yang sudah terlayani listrik.
Pada dasarnya sistem operasional turbin arus Sungai sama dengan Turbin arus laut. Perbedaan-nya adalah arus laut bergerak dua arah (bi-direction) sedangkan arus sungai bergerak satu arah (mono-direction). Perhitungan-perhitungan ukuran bilah turbin, radial arms,poros turbin dan komponen lainnya mengikuti prinsip perhitungan yang sama dengan perhitungan desain turbin arus laut. Secara umum potensi Debit aliran Sungai Mahakam sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik guna menyuplai kebutuhan Industri maupun masyarakat di sepanjang DAS Mahakam. Namun keterbatasan teknologi dari cara memanfaatkan Potensi tersebut yang menjadi kendala besar hingga sampai saat ini baik pemerintah maupun masyarakat masih belum dapat memanfaatkan potensi besar tersebut sebagai sumber energi Listrik alternatif yang dapat menggantikan atau setidaknya mengurangi penggunaan energi fosil sebagai sumber energi listrik kedepanya nanti.
Ketergantungan Energi Fosil sebagai energi listrik sangat beresiko sekali terhadap perubahan iklim bumi. Emisi karbon yang ditimbulkan untuk membangkitkan listrik 1 mega watt/hour tersebut dibutuhkan lahan penyerapan karbon dalam bentuk hutan tropis seluas 1, 4 juta Ha selama 1,7 tahun untuk mengubah carbon CO tersebut menjadi O2 dan H2O, dapat kita bayangkan bahwa limbah carbon tersebut akan mengambang pada lapisan atmosfer bumi selama bertahun tahun dan memperburuk kualitas oksigen dibumi dan mengikat gas gas beracun lain sehingga merusak lapisan ozone. Sepanjang tahun tingkat pertumbuhan Hutan dan &'"##$"*$0!"%;$,!"%-'4!)!%#)!8(%&') '*!!"<!% -!"#!,%-+#"+8(!"5%
=)!8(% &'),$1 $;!"% >$10!;% &'"*$*$(9% industri, Pemerintahan maupun masyarakat disepanjang DAS Mahakam tidak sejalan akan
kebutuhan energi listrik. Hal ini merupakan tantangan besar bagi Pemerintah Daerah dalam hal mengupayakan ketersediaan Sumber Energi Listrik yang dibutuhkan.
Sumber energi terbarukan saat ini sudah semakin gencar di kampanyekan baik itu dari lembaga pemerintah sendiri maupun lembaga non pemerintah atau lembaga swadaya masyarakat yang ada. Keharmonisan kepentingan ini sudah selayaknya disikapi dengan baik oleh masyarakat dengan mewujudkan inovasi – inovasi sumber energi yang nantinya dapat direspon oleh pemerintah untuk ditindaklanjuti dan dikembangkan guna menyelaraskan kepentingan bersama baik pemerintah maupun masyarakat itu sendiri karena sejatinya manfaat dari hal tersebut sudah jelas sepenuhnya kembali ke masyarakat.
Pemerintah dalam hal ini berupaya melakukan penelitian tentang potensi Debit Andalan DAS Mahakam guna pemanfaatannya sebagai Pembangkit Listrik terbarukan dan Ramah Lingkungan.
2. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dalam kegiatan adalah: ! Untuk Mengetahui tumbuhnya pemanfaatan
sumberdaya energi terbarukan setempat untuk memenuhi kebutuhan energi listrik masyarakat.
! Menganalisis solusi Energi Listrik Alternatif Yang Ramah Lingkungan dengan menggunakan Arus Bawah Sungai.
! Mengetahui besaran arus listrik yang dihasilkan oleh alat yang dipasang di Sungai mahakam.
METODE PENELITIAN
Untuk mendapatkan hasil penelitian secara terskala, diperlukan sebuah Metode Penelitian dengan yang terdiri dari:
1.1 Data Sekunder.
Data sekunder diambil dari kantor camat, kantor BPS dan lainnya yang diperlukan.
1.2 Data Primer
Data diukur dengan menggunakan pengukur arus listrik seperti amper meter, ohm meter dan lainya.
1. Pengukuran debit dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan luas penampang melintang sungai.
2. Pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia (pewarna) yang dialirkan dalam aliran sungai (substance tracing method). 3. Pengukuran debit dengan membuat bangunan
pengukuran debit seperti weir ( aliran air 0!1 !,2%!,!$%3$1'%/!0+)!"%4'&!,25
Pengukuran kecepatan aliran sungai juga *!&!,% *+0!($(!"% *'"#!"% 1',7*'% !&$"#% /37!,+"#% method).Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat waktu yang diperlukan oleh benda apung tersebut bergerak dari satu titik pengamatan ke titik pengamatan lain yang telah ditentukan.Benda apung yang digunakan dalam pengukuran ini pada dasarnya adalah benda apa saja sapanjang dapat terapung dalam aliran sungai. Pemilihan tempat pengukuran sebaiknya pada !#+!"% -$"#!+% <!"#% )'0!,+3$)$-% *'"#!"% ,+*!(% banyak arus tidak beraturan.Jarak antara dua titik pengamatan yang diperlukan ditentukan sekurang-sekurangnya yang memberikan waktu perjalanan selama 20 detik.
2. Metode Analisis data
Pengukuran kecepatan aliran sungai (!1+% #$"!(!"% 1',7*'% !&$"#% /37!,+"#% 1',;7*25% Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat waktu yang diperlukan oleh benda apung tersebut bergerak dari satu titik pengamatan ke titik pengamatan lain yang telah ditentukan. Benda apung yang digunakan dalam
pengukuran ini pada dasarnya adalah benda apa saja sapanjang dapat terapung dalam aliran sungai. Pemilihan tempat pengukuran sebaiknya pada bagian sungai yang relatif lurus dengan tidak banyak arus tidak beraturan. Jarak antara dua titik pengamatan yang diperlukan ditentukan sekurang-sekurangnya yang memberikan waktu perjalanan selama 20 detik.Pengukuran dilakukan beberapa klai sehingga dapat diperoleh kecepatan rata-rata permukaan aliran sungai dengan persamaan berikut.
Q.S = L.S x D.S x Dp / t
Dp = ( Distance Point ) jarak antara dua titik pengamatan (m)
t = waktu perjalanan benda apung (detik) 1. L.S : Lebar Sungai
2. D.S : Dalam Sungai
3. Dp : Panjang Sungai ( Batas durasi Pengukuran ) ketetapan 100 m 4. Q. S: Debit Sungai ( Rata – Rata ) 5. Vper : Kecepatan Rata-rata air
permukaan sungai
Untuk medapatkan data yang sangat akurat memang kita perlu menggunakan beberapa tabel potensi dengan berdasarkan beberapa aspek antara lain Potensi Sebaran hujan, potensi Hutan resapan, dan Potensi geologis sungai itu sendiri. Namun pada kesempatan ini kami hanya melakukan pengambilan data berdasarkan Karakteristik Sungai.
Perumusan data dimaksud adalah menghitung hasil pengukuran potensi debit dari masing masing lokasi yang termasuk kriteria pengujian menjadi format terskala, hingga didapat data yang akan kita proyeksikan kepada sebuah alat Model yang direkam dengan metode analisis secara bivariat dalam bentuk Tabulasi.
Di dalam Pengujian Data ini kami menggunakan sebuah model Pembangkit berskala yang mana dimensi dari model tersebut kami buat berdasarkan data dari hasil survey awal penelitian ini.
Dan dalam pengujian ini kami menggunakan rumus :
! Menghitung Debit Alur Intake model :
Q = Panjang Alur Corong pembangkit x lebar corong pembangkit x tinggi corong pembangkit / t waktu tempuh intake sampai ke turbin ! Menghitung Daya Output model :
P = A ( luas penampang turbin ) m2 x 0,593 (bezt Law hukum kelandaian air ) x Q model x r ( density air atau tekanan horizontal air ) kg/m3 dalam ketetapan 0,5 kg/m3 dari bobot volume air didalam masing2 bilah sudu penampang turbin.
LANDASAN TEORI
Dasar hukum hidrologi melalui perspektif awam adalah merupakan dasar hukum tentang Air, dimana begitu banyaknya sub bahasan tentang Hidrologi itu sendiri, dan salah satunya adalah siklus hidrologi, yang menyampaikan tentang perputaran air dari Laut sampai kembali lagi kelaut. Dan seperti kita ketahui dan rasakan bersama bahwa air adalah merupakan kebutuhan pokok dan wajib bagi segala jenis makhluk hidup yang ada di bumi ini. Patut kita syukuri bersama bahwa dengan ciptaan Yang Maha Kuasa jualah bumi yang kita diami ini mampu menahan air yang ada agar tidak menguap bahkan hilang dari pandangan kita saat ini, masih dapat kita pegang,rasakan, dan digunakan serta dimanfaatkan setiap detiknya setiap hari.
Masih dalam kaitannya tentang siklus hidrologi, kami mengajak untuk melihat bahwa didalam tahapan rangkaian siklus hidrologi ini, begitu banyak kearifan-kearifan yang terjadi akibat dari siklus hidrologi itu sendiri, antara lain tumbuhnya kembali hutan-hutan yang gundul, keluarnya kembali mata air – mata air dari kaki gunung mengalir sehingga makluk hidup dapat memanfaatkan air tersebut untuk sumber terutama air bersih, air minum, air mandi, dan air cuci. Selain itu manfaat air tersebut mulai dirasakan manusia untuk mencari nafkah dan
rejeki, dari Transportasi, perkebunan, pertanian, tambak hingga dimanfaatkan untuk industri, minuman kemasan, makanan bahkan kimia sekalipun. Dan pada akhirnya hanya Airlah yang mampu mensuplai kebutuhan listrik secara luas bagi industri maupun masyarakat saat ini yang energinya dapat didaur ulang, disamping energi energi lain yang digunakan namun tidak bisa didaur ulang.
Pembangkit Listrik tenaga air dengan teknologi konvensional semakin pesat bahkan Data 2006 menunjukkan bahwa kapasitas PLTA yang tersebar di seluruh dunia mencapai 777 GigaWatt telah mampu memasok 2.998 TerraWh. Arti permasalahannya adalah hampir 20% kebutuhan listrik dunia berasal dari PLTA atau sekitar 88% sumber energi terbarukan berasal dari pemanfaatan tenaga air dengan metode konvensional dikatakan konvensional disini adalah memanfaatkan bendungan atau Dam untuk mendapatkan titik jatuh air guna memutar turbin pembangkit . Sejalan dengan perkembangannya berbagai penelitian dampak bendungan terhadap kelangsungan ekologi dan habitat ikan di sungai menjadi pembicaraan penting dalam setiap konferensi internasional mengenai dampak yang ditimbulkan dari pembangkit listrik dengan metode konvensional, hingga akhirnya masyarakat internasional sepakat untuk mengurangi pembangunan pembangkit listrik tenaga air dengan menggunakan metode konvensional. Maka sejak kesepakatan internasional tentang dampak-dampak emisi industri termasuk industri energi Listrik ditandatangani di Kyoto Jepang pada Tahun 1997 atau yang disebut Protokol Kyoto dimana kesepakatan ini mengikat atas dasar Konferensi Bumi di Rio de Janeiro Pada Tahun 1992 dimana Global Warming ( Pemanasan Global ), Climate Change (Perubahan Iklim Bumi) menjadi sebuah kesepakatan bersama untuk saling mengurangi efek Gas Rumah Kaca. Dan disebutkan pula bahwa energi yang baik adalah energi yang dapat didaur ulang serta tidak merusak lingkungan sekitar pembangkit.
Listrik berlomba lomba menciptakan teknologi Pembangkit Listrik tenaga air yang tidak merusak ekosistem sungai dan mengganggu transportasi sungai yang ada. Beranjak dari hal tersebut, maka kami sebagai peneliti menyikapinya dengan mencoba untuk mengetahui sejauh mana Potensi sungai Mahakam di Kabupaten Kutai Kartanegara ini mampu menghasilkan Energi Listrik yang bisa dimanfaatkan oleh Industri maupun masyarakat dengan tidak merusak dari ekosistem sungai itu sendiri.
Dasar teori Pemanfaatan Sungai sebagai sumber energi listrik terbarukan adalah memanfaatkan energi air sungai sebagai akibat tekanan gravitasi air dari hulu ( elevasi tinggi ) yang menuju kelaut ( Elevasi yang lebih Rendah). Permasalahan lain yang timbul adalah teknologi Pembangkit Listrik yang ada saat ini hanya mengubah energi jatuh air akibat gravitasi menjadi energi gerak turbin untuk memutarkan genarator hingga mengeluarkan Listrik. Sedangkan untuk teknologi Pembangkit Listrik dengan karakter sungai landai dan tidak memiliki selisih beda elevasi yang mampu untuk dijadikan energi gerak turbin, masih belum ada ataupun masih belum secara luas dimanfaatkan untuk industri maupun masyarakat.
Penelitian Pemanfaatan Arus Bawah Sungai sebagai Energi Gerak turbin untuk menghasilkan Listrik”, maka Sebagai dasar teori yang digunakan adalah mengubah energi tekanan arus bawah sungai menjadi energi gerak Pembangkit dengan menggunakan turbin vertikal sebagai penggerak awal dari gerak pembangkit”. Sebagai dasar teori yang kedua adalah memanfaatkan reducer atau gearbox sebagai poros transmisi yang mengubah energi gerak dari putaran rendah menjadi energi dengan putaran yang lebih cepat guna mengimbangi putaran Generator Pembangkit dalam menghasilkan energi listrik”. Teknologi turbin arus di sungai, pada dasarnya tidak ada perbedaan prinsipiil antara desain turbin di laut dan di Sungai, bahkan teknologi turbin di sungai relatif lebih
mudah sedang merintis kerjasama desain dan pemasangan Turbin Arus Sungai di Kabupaten Kalimantan.
Suatu kenyataan bahwa masih banyak saudara-saudara kita yang sampai dengan saat ini belum bisa menikmati layanan listrik PLN dikarenakan keterbatasan supply bahan bakar untuk pembangkit listrik maupun lokasi yang sulit dijangkau untuk keperluan transmisi dan distribusi sehingga secara ekonomis PLN 1')!-!% ,+*!(% &)78,! 0'% /,!)+?% 0+-,)+(% 0' +;% )'"*!;% dari biaya operasional). Instalasi turbin arus ini diharapkan mampu mengatasi permasalahan di atas, khususnya bagi daerah-daerah yang memiliki Sungai-sungai dengan kecepatan arus cukup deras dan layak untuk di pasang turbin arus. Biaya pembuatan dan perawatan di desain ekonomis mungkin sehingga penduduk setempat mampu untuk meng-operasikannya.
Wilayah area sungai di perkotaan, pemasangan turbin arus Sungai ini dapat digunakan sebagai sarana pendidikan juga bisa dimanfaatkan sebagai sarana wisata (taman teknologi) untuk memperkenalkan kepada warga (khususnya para pelajar) tentang pentingnya pemanfaatan sumber energy terbarukan yang ramah lingkungan dan tidak akan pernah habis sampai akhir zaman.
Hal ini dapat dipahami karena ketersediaan listrik dari waktu ke waktu selalu lebih kecil dari kebutuhan yang terus meningkat. Selain itu, kendala lain yang nampaknya masih belum ditetapkan adalah tentang status pengelolaan listrik sebagai infrastruktur dasar (sebagaimana infrastruktur publik seperti jalan, jembatan, pelabuhan, dll.) atau status listrik sebagai sebuah komoditas. Beberapa prakarsa telah diajukan, salah satu pilihan adalah menetapkan bahwa pembangkit listrik yang menggunakan sumber daya alam pulih atau terbarukan (tanpa bahan bakar tertentu), seyogianya diperlakukan sebagai infrastruktur dasar bagi masyarakat, sedangkan pembangkit listrik yang dibangun di pulau-pulau dan kota-kota besar yang telah
mapan dan berkualitas sebaiknya ditetapkan sebagai komoditas.
@!-+7% '0'(,)+8(!-+% *+% A"*7"'-+!% -!1&!+% tahun 2009 dilaporkan baru mencapai rata-rata 66%, namun di kawasan Indonesia Bagian Timur belum mencapai 45%. Tingkat penggunaan listrik bagi masyarakat yang lazim dinyatakan dalam konsumsi listrik per kapita, juga tercatat masih jauh dari memadai. Sebagai pembanding, data tahun 2005-an di Amerika Serikat dengan Gross Domestic Product (GDP) masyarakat rata-rata sekitar US$ 35.000,- pertahun maka konsumsi listriknya mencapai 10.000 kWh; Masyarakat Uni Eropa dengan GDP rata-rata masyarakat US$ 18.800,- konsumsi listriknya sekitar 5.700 kWh; Singapura dan Malaysia dengan GDP masyarakat rata-rata diatas US$ 6.000,- konsumsi listriknya sekitar 3.000 kWh; sedangkan di Indonesia jika dibagi rata-rata jumlah penduduk hanya mencapai 500 kWh, inipun dengan catatan bahwa pada kenyataannya masyarakat yang sudah menikmati listrik yang berkualitas ini baru mencapai sekitar 65% dari jumlah penduduk Indonesia.
Perkembangan teknologi pemanfaatan energi baru terbarukan, khususnya pemanfaatan radiasi sinar matahari, angin, arus laut, gelombang, dan ocean thermal energy conversion (OTEC) sebagai energi baru terbarukan di dunia saat ini mulai berkembang dengan pesat, seiring dengan meningkatnya tuntutan akan kebutuhan energi listrik terutama bagi masyarakat kawasan terpencil. Selain itu, pemanasan global yang mendorong untuk membatasi penggunaan bahan bakar hidrokarbon telah memicu pemanfaatan energi non-fosil walaupun masih dalam kualitas yang tidak sebaik energi fosil. Namun demikian, upaya untuk penyediaan listrik bagi masyarakat pulau-pulau kecil terpencil ini telah mulai digulirkan yaitu dengan target 100 pulau pada tahun 2010, dan selanjutnya secara bertahap melistriki sekitar 1.000 pulau di Indonesia Bagian Timur terutama melalui pengadaan pembangkit energi baru terbarukan
(PLN, 2009).
HASIL PENELITIAN
B')*!-!)(!"% &)7-'-% (0!-+8(!-+% *!,!% -$)C'<% terdapat 3 titik lokasi yang kami pertimbangkan untuk dilakukan pengujian model, dimana masing masing memiliki karakteristik alur sungai yang sesuai dengan alat yang akan diujikan. Meski alat atau model pembangkit ini bersifat bergerak bisa dipindah-pindah namun ada beberapa aspek non teknis juga yang perlu kita perhatikan, salah satunya adalah jarak tempuh dengan lokasi pembuatan model serta keamanan dari lokasi penelitian tersebut dilakukan, sedangkat aspek teknisnya adalah guna mempermudah akses pengujian, pada saat proses mobilisasi alat kelokasi maupun pada saat Droping down model ke sungai.
Dari ketiga aspek diatas maka kami memilih lokasi di Kecamatan Loa Kulu, Yaitu sebuah kecamatan dengan landscape Pemerintahan maupun masyarakatnya berdampingan langsung dengan DAS Mahakam, segala aspek kehidupan dikecamatan ini 70% menggunakan Sungai Mahakam sebagai salah satu dasar pendukung kelangsungan hidup. Pada Kordinat Latitude 0 31’38.89”S dan Longitude 117 01’42.18”E, Potition Accuracy 12.03 m, Altitude 65.5 Altitude accuracy 19m, Nama Desa Teluk Berhala, memiliki kondisi dinding sungai Berbatu, kondisi Alur adalah tikungan air, posisi pengukuran adalah segaris dengan poros hulu sungai. Tumbukan arus bawah naik ke permukaan tepat pada titik pengukuran, naiknya arus bawah tersebut merupakan akibat efek penyempitan alur dari proses bentukan sedimentasi dan kontur batu landai pada areal tumbukan arus sehingga terjadi tekanan arus menuju permukaan sungai.
Kita dapat secara mudah mengetahui bahwa arus bawah mempunyai karakter yang jelas, antara lain suhu airnya berbeda dengan suhu air permukaan, tekanannya kuat deras. Posisi Pengukuran tepat bersebelahan dengan akses jalan penghubung utama perekonomian.
BATUAN KARANG
AREA SEDIMENTASI
AREA IMPACT
POSISI TURBIN
PENYEMPITAN SUNGAI
PUSAT TEKANAN ARUS BATANG SUNGAI
POLA ALIRAN
Gambar 1. Pola Aliran Sungai Mahakam Kordinat Latitude 0 31’38.89”S dan Longitude 117 01’42.18”E
Guna lebih akurat didalam melakukan observasi, kami menggunakan dua metode analisis dengan metode univariat dan metode bivariat. Pada saat observasi umum metode yang digunakan adalah metode analisis univariat dimana dalam satu kecamatan sudah kami tentukan titik kordinatnya berdasarkan pola bentukan sungai pada peta satelit, sedangkat saat pengujian Model Pembangkit kami melakukan metode analisis bivariat dimana saat pengujian dibutuhkan sebuah nilai rata-rata yang nantinya dijadikan acuan maksimum dan minimum sebuah pengukuran. Variabel data yang diambil adalah dari pola interval saat pengukuran, sehingga dari variabel yang terbentuk akan dijumlahkan dan dibagi jumlah interval waktu pengukuran, maka akan dihasilkan angka rata-rata dari sebuah pengukuran.
Didalam hipotesis kami secara teori berdasarkan survey umum menyatakan bahwa Sungai mahakam memiliki potensi sumber energi Listrik.
Berdasarkan Rumus Teknik pengukuran debit aliran langsung di lapangan pada dasarnya dapat dilakukan melalui empat katagori (Gordon et al., 1992). Pengukuran dilakukan beberapa kali sehingga dapat diperoleh kecepatan rata-rata permukaan aliran sungai dengan persamaan
berikut:
Vper = L/ t
Dimana L = jarak antara dua titik pengamatan (m)
t = waktu perjalanan benda apung (detik)
Setelah kecepatan aliran sungai dan luasnya didapatkan, debit aliran sungai dapat dihitung dengan menggunakan persamaanmatematis berikut.
Q = A V
Dimana Q adalah debit ( m3/dt) V adalah kecepatan (m/dt) A adalah luasan sungai (m2)
Dalam melakukan pengukuran debit sungai perlu diperhatikan angka kecepatan aliran rata-rata, lebar sungai, kedalaman, kemiringan, dan geseran tepid an dasar sungai. Geseran tepi dan dasar sungai akan menurunkan kecepatan aliran terbesar pada bagian tengah dan terkecil pada bagian dasar sungai. Faktor penting lainnya yang perlu diperhatikan adalah jari-jari hidrolik r (hydraulic radius).
R = A/Wp
Dimana : A = luasan penampang melintang (m2)
Wp = keliling basahan (wetted perimeter)
Gambar 2. Teknologi Mekanikal Turbin
Pada pemanfaatan terdahulu, model turbin ini digunakan sebagai turbin angin, dimana turbin terdiri dari 2 sudu lengkung dalam satu poros membentuk penampang tertutup guna mengurung laju angin dari arah dalam lengkungan turbin dan mengubahnya menjadi
tenaga dorong memutar bilah turbin tersebut. Secara teori pemanfaatan model turbin tersebut juga dapat di gunakan pada arus sungai dengan debit arus yang rendah. Untuk menambah laju putaran kami menambah bilah sudu turbin menjadi 3 sudu lengkung.
Gambar 3. Desain Mekanikal Hidro
Secara perpektif desain mekanikal hidro yang kami buat dengan metode turbin 3 sudu ini mampu menampung energi dorong arus horisontal sungai hingga pada titik lemah sekalipun.
Menurut skala proyeksi dari hasil penghitungan
debit rata – rata sungai mahakam pada kordinat Latitude 0 31’38.89”S dan Longitude 117 01’42.18”E, Potition Accuracy 12.03 m, Altitude 65.5 Altitude accuracy 19m.
6!1+%1'1 $!,%&)7,7,<&'%!0!,%*'"#!"%-&'-+8(!-+% sbb:
Tabel 1.%D&'-+8(!-+%%E'("+-%F0!,%G'"#$>+!" !"#$%&'#$()"&*$#(+,'-(."*/01$'* Jenis Alat Kapasitas Model generator H$)'",%37. Turbin type Model Bilah Model Spinning
Type Spinning Rotation Model Up Rotation Dimensi Turbin Volume Turbin
Pembangkit Listrik terapung RFPGS ( Rapid Floating Power Generating System )
0,5 – 1Kva
Alternator With Permanen Magnet Direct Curent ( DC )
Vertikal
Alternatif blade 3 sudu ( savonius Turbin ) 1 Direct
Low rpm Input – High rpm output Reducer ( Gear Box ) 1 : 20 25 cm x 53 cm x 3 sudu 0,416 m3 x 3 sudu = 0,125 m3
Dalam Proses Observasi umum kami menyajikannya dalam 3 bagian kerja yang terekam dalam bentuk tabulasi antara lain : 1. I!,!% G)780% J >'(% J -')C!-+% *!"%
Pengukurannya
2. Data Suport Objek Observasi 3. Data Terseleksi Objek Observasi
Hasil Observasi dan Pengukurannya
Tabulasi Data ini adalah data utama dari serangkaian penelitian lanjutan nantinya, dimana dari data ini kita dapat mengetahui dari sejak awal penelitian dimana objek observasi tersebut sudah dapat dipastikan memiliki besaran angka potensi energi yang akan dihitung dan dianalisa nantinya.
Tabel 25%%%%G)780%*!"%G'"#$($)!"%J >'(%J -')C!-+
No. Nama Kordinat Dp T Menit L.S D.S Q.S ( M3/ dtk ) Kondisi Alur Sungai Secara Umum Waktu pengukuran 1. Loa Kulu 100m 2,3 270m 28m 5478,5 Deras, Landai,
berkarang Siang Hari, Tanpa Hujan, 2. K o t a Bangun 100m 3,4 320m 18m 2823,52 Kurang Deras, Landai, Pertemuan anak sungai
Sore Hari, air Pasang 3. M u a r a Muntai 100m 3,8 290m 22m 2798,24 Kurang Deras, Landai, Pagi 4. Kenohan 100m 4,3 120m 16m 744,186 Tenang, Dekat
Danau
Pagi 5. K e m b a n g
Janggut
100m 1,7 180m 26m 4588,235 Deras, Dalam, Sore
Didalam data ini kita akan menjumpai muatan-muatan informasi pendukung dalam menentukan lokasi pengujian dimana muatan informasi terebut adalah berupa faktor, yaitu faktor teknis maupun non teknis yang nantinya dijadikan pertimbangan tim dalam menyeleksi tempat dimana lokasi pengujian nantinya dilaksanakan.
Tabel 3. Kondisi existing listrik di berbagai kecamatan di Kutai kartanegara
Nama Kecamatan
Nama Desa Jarak Distribusi Jaringan Juml KK Mata Pencaharian Sehari hari Kondisi Listrik Saat ini Loa Kulu Teluk berhala 1 km - Nelayan
- Pekerja Tambang - Ternak Ikan
Kerambah
Kota Bangun 1. Seblimbingan 2. Liang Ulu 3. Sumber sari 4 km - Pertanian - Perkebunan - Nelayan Subsidi Muara Muntai 1. muara Leka
2. Perian 3. Tj. Batu Harapan 1 km - Nelayan - Petani Kerambah - Pekerja Tambang - Petani - Perkebunan PLN subsidi
Kenohan 1. Teluk Muda 2. Lamin Pulut 3. Lamin Talihan 4. Teluk Bingkai 500 m - Nelayan - Petani Sawit - Pekerja Tambang - Petani Kerambah Pln Subsidi
Kembang Janggut 1. Desa Kembang Janggut 200 m PLN Subsidi
Hasil dari proses perhitungan dari kedua tabel diatas akan menghasilkan rekomendasi data terseleksi. Dan didalam studi ini kami menyajikan 3 titik lokasi yang sudah dianggap layak dan mendekati target angka proyeksi guna melakukan uji Model.
Tabel 4. Pola tata alirna Sungai di daerah penelitian
No. Karakteristik D.A.S
Kembang Janggut Loa Kulu Kota Bangun
1. Pola Aliran Mengarah Mengarah Terpecah
2. Nama Sungai Batang Sungai Batang Sungai Pertemuan Sungai 3. Pasang – surut Tidak terpengaruh Terpengaruh Terpengaruh
Potensi Debit pada masing masing kecamatan *+!,!-%!(!"%(+,!%(0!-+8(!-+(!"%1'">!*+% ' ')!&!% kecamatan yang merupakan daerah yang memiliki potensi debit andalan berdasarkan peruntukan dan data observasi.
Kerja Turbin di daerah Penelitian.
Kerja turbin kami sajikan juga dalam 3 bagian penting yaitu :
1. Kerja Turbin 2. Kerja Reducer
3. Kerja Aalternator
Fungsi dari Kerja Turbin ini guna mendapatkan rekam data secara interval mengenai kondisi Turbin, Kondisi Sungai dan Arah Putaran Turbin dimana dalam pengujian ini kita juga ingin mengetahui sejauh mana pengaruh turbin terhadap arus balik dari sungai lokasi Pengujian.
Tabel 5. Data Pengujian Alat ( Turbin ) :
Waktu Pengukuran
Kondisi
sungai Kondisi turbin
Arah Putaran Turbin
Malam 1 0
Menit
Tenang Berputar pelan 1 arah
Pagi 1 0 Menit Deras B e r p u t a r c e n d e r u n g cepat 1 arah Siang 1 0 Menit L e b i h Deras
Berputar Kuat 1 arah
Sore 1 0
Menit
D e r a s Balik
Berputar Pelan 1 arah
Kerja Reducer
Kegunaan dari Data Kerja Reducer ini adalah untuk mengetahui jumlah Putaran Input Reducer yang segaris dengan putaran Turbin dan Jumlah Putaran output Reducer yang segaris dengan Putaran Alternator.
Tabel 6. Data Pengujian Alat ( Reducer Gearbox )
Waktu Interval RPM Gearbox
Malam 10 menit Tenang 1 , 5
– 2 x
60 – 80 x
1
Pagi 10 menit Deras 2 x 80 x 1
Siang 10 menit L e b i h deras 2 , 5 – 3 , 5 x 100 – 160 x 1 Sore 10 menit D e r a s balik 1 , 5 – 2 x 60 – 80 x 1
Total Rata rata Putaran Reducer /menit 1,875 – 2,375 x
75 – 100 x
Kerja Alternator
Guna dari Tabel Kerja Alternator ini adalah untuk mengetahui Nilai Rata rata dari Pengaruh Beban Terpakai terhadap Tegangan Output Inverter dan Daya Output Alternator.
Tabel 7. Hasil Pengukuran Alternator
Waktu Vcc alt 10 Rpm DC Malam 1 0 7 3 , 6 ppm 7,3 volt Pagi 1 0 8 3 , 6 ppm 8,3 volt Siang 1 0 9 3 , 3 ppm 9,2 volt Sore 1 0 8 5 , 3 ppm 8,4 Volt
Berdasarkan Data yang diperoleh dari hasil Observasi Umum dan Data dari hasil Observasi Khusus, maka kami melakukan analisa :
Potensi Debit Andalan yang dicapai Rata- rata dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Q= Debit m3/dtk
= Lebar Sungai x Dalam Sungai x Panjang Jarak Pengukuran di Bagi dengan Waktu
Tempuh Benda Apung sebagai indikator gerak laju Arus yang diukur.
Tabel 8. Potensi Debit Andalan Yang dicapai Rata-rata
No. Nama Kecamatan / Desa Dp T
Menit L.S D.S Q.S ( M3/dtk ) 1. Loa Kulu 100m 2,3 270m 28m 5478,5 2. Kota Bangun 100m 3,4 320m 18m 2823,52 3. Muara Muntai 100m 3,8 290m 22m 2798,24 4. Kenohan 100m 4,3 120m 16m 744,186 5. Kembang Janggut 100m 1,7 180m 26m 4588,235
Debit Alur Intake Model :
Q = Panjang Alur Corong pembangkit x lebar corong pembangkit x tinggi corong
Tabel 9. Debit Alur Intake Model Interval
Waktu
Nama Kecamatan / Desa Jarak T
Menit
Lebar corong
Tinggi Q.S
( M3/dtk )
1. 11.38 wib Loa Kulu / Teluk berhala 3 m 0,02 1 m 0,5 m 0,75 2. 12.22 wib Loa Kulu / Teluk berhala 3 m 0,01 1 m 0,5 m 1,50 3. 13.50 wib Loa Kulu / Teluk berhala 3 m 0,02 1 m 0,5 m 0,75 4. 14.08 wib Loa Kulu / Teluk berhala 3 m 0,03 1 m 0,5 m 0,50 5. 14.55 wib Loa Kulu / Teluk berhala 3 m 0,03 1 m 0,5 m 0,50
Daya Primer Alternator
P = A ( luas penampang turbin ) m2 x 0,593 (bezt Law hukum kelandaian air ) x Q
model x r ( density air atau tekanan horizontal air ) kg/m3 dalam ketetapan 0,5 dari bobot volume air didalam masing2 bilah sudu penampang turbin x jumlah sudu
Tabel 10. Daya Primer Alternator
No. Interval Waktu Nama Kecamatan / Desa A Q
model M3/dtk V. r Kg/m3 P Watt
1. 11.38 wib Loa Kulu / Teluk berhala 0,75 0,062 657,651825 2. 12.22 wib Loa Kulu / Teluk berhala 1,50 0,062 13153,0365 3. 13.50 wib Loa Kulu / Teluk berhala 0,75 0,062 657,651825 4. 14.08 wib Loa Kulu / Teluk berhala 0,50 0,062 438,43455 5. 14.55 wib Loa Kulu / Teluk berhala 0,50 0,062 438,43455
Daya Sekunder Alternator setelah reducer: P = P.Primer x 1/20 Perbandingan Reducer
Tabel 11. Daya Sekunder Alternator Setelah Reducer Ampere
Recharging
Daya Primer alternator ( watt ) x 1/40 rpm reducer Primer Alt ( watt
)
Reducer Sekunder Alt (
watt ) 2,5 – 3 A 657,651825 1/20 54,80432 2,5 – 3 A 13153,0365 1/20 109,6086 2, 5 – 3 A 657,651825 1/20 54,80432 2,5 – 3 A 438,43455 1/20 36,53621 2,5 – 3 A 438,43455 1/20 36,53621
Pada gambar dijelaskan bahwa disaat saat tertentu sungai ini mengalami fenomena pengaruh pasang air laut, dan data analisa menyatakan :
Tabel 12. Titik Impas Arus Balik Disaat Tegangan VCC 0
No. Interval
Waktu
Nama Kecamatan / Desa Arah Arus Q model
M3/dtk
Vcc alt
1. 11.38 wib Loa Kulu / Teluk berhala Kehilir Normal 0,75 7,3 volt 2. 12.22 wib Loa Kulu / Teluk berhala Kehilir Normal 1,50 9,2 volt 3. 18.00 wib Loa Kulu / Teluk berhala Stagnant 0 0 volt 4. 18.02 wib Loa Kulu / Teluk berhala Balik Normal 0,50 7,5 Volt 5. 18.04 wib Loa Kulu / Teluk berhala Stagnant 0 0 volt 6. 18.07 wib Loa Kulu / Teluk berhala Kehilir Deras 1,50 9,3 volt 7. 18.10 wib Loa Kulu / Teluk berhala Kehilir normal 0,50 7,5 volt
1. Debit Rata rata Das Mahakam di desa Teluk Berhala : 5478,5 m3/detik 2. Debit terpakai dari model Pembangkit : 4,5 m3/detik
AREA SEDIMENTASI AREA IMPACT POSISI TURBIN PENYEMPITAN SUNGAI BATANG SUNGAI POLA ALIRAN
POLA ARUS BALIK
PUSAT TEKANAN ARUS
3. Skala terpakai pada model adalah : 1/1217 dari debit rata rata sungai
Dapat kita bayangkan jika kapasitas pembangkit kita besarkan 100 x model dan berjarak 100m tiap pembangkit maka kita akan mendapatkan 0,82 megawatt per 100 meter dan jika kita interkoneksikan dalam 10 pembangkit maka kita akan mendapatkan 8,2 mega watt. H$($&% -+#"+8(!"% *!0!1% K% (1% IFD% 1!;!(!1% dapat mengeluarkan Listrik 8,2 Mega Watt.
Demikian hasil Analisis Data yang kami sajikan baik yang berdasarkan analisis bivariat dan analisis univariat. Dan dalam kesempatan ini kami mengharapkan hasil dari penelitian ini dapat lebih dikembangkan dengan melakukan uji coba Pemanfaatan Pembangkit untuk kepentingan masyarakat secara nyata baik industri maupun fasilitas pelayanan masyarakat.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2010. Water Turbin. (http://en.wikipedia. org/wiki/Water_turbine. diakses 12
November 2013).
Arief, R. dan A. Susatyo, 2009. Simulasi Disain Turbin Head Rendah Menggunakan Software Komputasi Aliran Fluida Dinamik. Prosiding Seminar Nasional
Astechnova, 8 Oktober 2009,
Jogjakarta: Halaman. I-96.
Dandekar, M.M, 1991. Pembangkit Listrik Tenaga
Air. Jakarta: Universitas Indonesia.
Dietzel, F. dan Dakso Sriyono, 1996. Turbin
Pompa dan Kompresor. Jakarta:
Erlangga.
Fadhlil, 2009. Membangun Kemandirian Masyarakat Pedesaan dan Bangsa Melalui PLTMH (http://fadhilsttpln07. blogdetik.com/2009/03/15/membangun- kemandirian-masyarakat-pedesaan-dan-bangsa melalui-pltmh/. Diakses 2 September 2009).
Kristiyani, R., 2010. Over view tentang PLTMH, tantangan dan peluang. Makalah
