Keywoods : Perencanaan Pembangkit Tenaga Mikro Hidro

(1)

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI DESA AIR BAKOMAN KECAMATAN PULAU PANGGUNG KABUPATEN

TANGGAMUS

Sarwo Styotomo

Dosen Fakultas Teknik Universitas Sang Bumi Ruwa Jurai

ABSTRAK

Desa air Bakoman Kecamatan Pulau Panggung Lampung Selatan adalah desa definitif yang terletak 10 KM dari kota kecamatan dengan jumlah penduduk 730 KK atau kurang lebih 4380 jiwa. Desa Air Bakoman merupakan salah satu desa penghasil kopi dan lada di Propinsi Lampung, yang terletak dilereng gunung rendingan. Mata pencaharian didesa itu bertani, dimana lebih kurang 75 % areal yang digarap oleh para petani dan selebihnya merupakan hutan lindung, sehingga kecil kemungkinan untuk memperluas daerah perkebunan baru.Dengan adanya potensi tenaga air yang tersebar luas di seluruh wilayah indonesia dan kebutuhan ada nya tenaga listrik di tempat – tempat yang belum terjangkau oleh jaringanlistrik PLN, merupakan pendorong yang kuat kearah pengembangan potensi mikro hidro

_____________________________________________________

Keywoods : Perencanaan Pembangkit Tenaga Mikro Hidro

PENDAHULUAN

Indonesia adalah negara yang kaya akan potensi sumber daya alam,

yang dapat memenuhi seluruh

kebutuhan hidup manusia dalam

berbagai aspek kehidupan, salah satu dari potensi sumber daya alam yang dapat di manpaat kan oleh manusia adalah potensi tenaga air.

Dengan adanya potensi tenaga air yang tersebar luas di seluruh wilayah indonesia dan kebutuhan ada nya tenaga listrik di tempat – tempat yang belum terjangkau oleh jaringanlistrik PLN, merupakan pendorong yang kuat kearah pengembangan potensi mikro hidro

Pengembangan dari pembangkit listrik tenaga air kecil tersebut harus tetap merupakan bagian yang tidak dapat terpisah kan dari pembangunan sistem kelistrikan nasional,sehingga

pengembangan listrik sepenuhnya

dilaksanakan dalam rangka pola

pembangunan kelistrikan nasional

berdasarkan kebijakan- kebjakan sebagai berikut :

a. Tujuan nasional, yaitu khususnya memajukan kesejahteraan umum dan meningkatan kecerdasan bangsa.

b. Trilogi Pembangunan, yaitu

khususnya dalam hal perataan

pembangunan dan hasil-hasilnya.

c. Kebijakan umum bidang eenergi

dalam rangka mengurangi

ketergantungan pada sumber energi minyak bumi dan memanfaatkan secara otimal sumber-sumber daya energi nasional non minyak.

Desa air Bakoman Kecamatan Pulau Panggung Lampung Selatan adalah desa definitif yang terletak 10 KM dari kota kecamatan dengan jumlah penduduk 730 KK atau kurang lebih 4380 jiwa. Desa Air Bakoman merupakan salah satu desa penghasil kopi dan lada di Propinsi Lampung, yang terletak dilereng gunung rendingan. Mata pencaharian didesa itu bertani, dimana lebih kurang 75 % areal yang digarap oleh para petani dan selebihnya merupakan hutan lindung,

sehingga kecil kemungkinan untuk

(2)

Sampai saat ini ke desa Air Bakoman belum masuk jaringan listrik PLN, yang ada hanya pembangkit listrik tenaga diesel dan kincir air dengan daya yang dihasilkan sangat tebatas dan tidak dapat memenuhi kebutuhan seluruh

masyarakat desa Air Bakoman.

Mengingat dan mengkaji sangat

diperlukannya tenagalistrik di desa Air Bakoman untuk menunjang berbagai aktifitas maka penulis mencoba untuk

merencanakan pemanfaatan potensi

tenaga air yang ada untuk pembangkit listrik tenaga air kecil dengan kapasitas daya yang lebih besar agar kebutuhan daya listrik di desa Air Bakoman daoat terpenuhi dengan kebutuhan masyarakat.

Dalam perencanaan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) ini tentunya mencakup banyak masalah dan kondisi serta koordinasi yang rumit.

Untuk membatasi masalah tersebut

peneliti hanya dapat membahas mengenai data yang ada dan daya yang dapat dibangkitkan menurut teori dan data yang ada dilapangan.

Potensi tenaga air dan

pemanfaatannya pada umumnya

berlainan, bila dibandingkan dengan penggunaan tenaga berasal dari misalnya bahan bakar fosil.

Pertama, sumber tenaga air secara teratur dibangkitkan kembali karena pemanasan lautan oleh penyinaran matahari, sehingga merupakan suatu sumber yang secara siklis diperbaharui. Oleh karena itu tenaga air disebut sebai

suatu sumber daya energi yang

terbaharui.

Kedua, potensi secara

keseluruhan dari pada tenaga air relatif kecil bila dibandingkan dengan jumlah sumber bahan bakar fosil, sekalipun misalnya seluruh potensi tenaga air ini dikembangkan sepenuhnya.

Ketiga, penggunaan tenaga air

pada umumnya merupakan

pemanfaatan multiguna, karena

dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan, rekreasi dan navigasi.

Bahkan sering terjadi bahwa

pembangkitan tenaga listrik hanya merupakan manfaat samping, dengan misalnya irigasi atau pengendalian banjir, sebagai penggunaan utama.

Keempat, pembangkitan listrik dari tenaga air dilakukan tanpa ada perubahan suatu proses pembakaran bahan bakar. Karenanya, mesin-mesin hidro mempunyai masa manfaat yang biasanya lebih lama dari pada mesin-mesin termis.

Pada dasarnya dapat

dikemukakan adanya tiga faktor utama dalam penentuan pemakaian suatu

potensi sumber tenaga air bagai

pembangkitan tenaga listrik yaitu : a. Jumlah air yang tersedia, yang

merupakan fungsi dari jatuh air dan jatuh salju.

b. Tinggi terjun yang dapat

dimanfaatkan hal mana tergantung dari topograpis daerah tersebut. c. Jarak lokasi yang dimanfaatkan

terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan transmisi.

Pada sungai itu, dijarak nol, tinggi sungai adalah H. Lengkungan (A) memperlihatkan fungsi tersebut dari sebuah sungai yang “ideal”, yang murni lereng sebuah gunung menurun secara teratur. Dalam kenyataannya tidaklah

demikian adanya. Biasanya lebih

(3)

Prinsip Pembangkitan Tenaga Air

Secara teori energi potensi dapat dilihat dari persamaan :

E = m . g . h ………(1) Dimana :

E = energi potensial; m = massa;

g = percepatan grafitasi;

h = tinggi relatif terhadap permukaan bumi

Dari rumus diatas dapat ditulis dE = dM . g . h ………(2) Bilamana dE merupakan energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dm yang melalui jarak h.

Bilamana didefinisikan Q sebagai debit air menurut rumus berikut :

Q = dm / dt ………..(3) Dengan :

Q = debit air;

dm = elemen massa air; dt = elemen waktu Maka dapat ditulis :

P = dE /dt=dm/dt.g.h ………….(4) = Q . g . h Atau P = Q . g . h ………….(5)

Dengan memperhitungkan efisiensi

sistem dapat ditulis :

P = eff . g . Q . h ………(6) Dimana :

P = daya dibangkitkan eff = effisiensi;

g = grafitasi; h = tinggi terjun

Sebagaimana dapat dipahami dari persamaan diatas daya yang dihasilkan adalah hasil dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung dari pada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan skonomis. Pada umumnya debit yang besar membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar untuk, misalnya : bangunan ambil air (intake).

Saluran air dan turbin, oleh karena itu

tinggi jatuh yang besar dengan

sendirinya lebih murah, di hulu sungai dimana pada umumnya kemiringan dasar sungai lebih curam akan mudah diperoleh tinggi jatuh yang besar. Sebaliknya disebelah hilir sungai, tinggi jatuh rendah dan debit yang besar. Oleh karena itu bagian hulu sungai lebih ekonomis, sedangkan bagian hilirnya

kurang ekonomis memingat tinggi

jatuhnya yang kecil dan debit yang besar tadi. Lagi pula dibagian hilir tersebut penduduknya padat, sehingga akan timbul masalah pemindahan penduduk, dan karena itu banyak hal yang tak dapat

dihindari tambahnya biaya untuk

konstruksi.

Pengukuran Debit Air

Berdasarkan pengalaman

ternyata bahwa jumlah air yang tersedia

selalu kurang dari jumlah yang

diperkirakan semula. Untuk

menghindari hal tersebut, perlu

dilakukan pengukuran debit airdalam jangka waktu yang panjang dengan memperhitungkan bahwa swringkali terdapat perbedaan besar antara musim kemarau dan musim hujan.

Sebagai titik tolak perhitungan

pembangkit tenaga listrik, debit air yang akan kita pergunakan dapat dipakai debit minimal, dimana kerugiannya terjadi pada musim hujan air akan

melimpah terbuang tanpa

termanfaatkan, tapi jika instalasi di rencanakan berdasarkan nilai rata-rata debit yang diukur, maka kerugiannya terjadi pada musim kering sebab persediaan air yang menyebabkan turbin akan berjalan dengan daya guna yang lebih rendah. Berpegangan dari kedua hal tersebut diatas, maka yang terpenting

(4)

dipergunakan perlu diketahui dengan tepat.

Adapun metode pengukurannya yaitu dengan mengukur kecepatan arus dan menentukan profil penampang melintang saluran. Prinsipnya sederhana

sekali, kita lemparkan sebuah

pelampung kedalam air, kemudian kita ukur dalam beberapa detik suatu jarak

tertentu di tempuh. Dihubungkan

dengan suatu propil saluran sehingga kita bisa mendapatkan debitnya. Harus

kita usahakan sedapat mungkin

pengukuran dilakikan pada sebagian saluran yang lurus dengan propil yang dikira-kira tetap.

Kita tandai suatu trayek tertentu sepanjang saluran (dalam meter), dititik pengukuran pertama (a) kearah hulu kita lemparkan pelampung kedalam air,

kemudian kita ukur waktu yang

diperlukan pelampung itu untuk sampai ke titik (b) dalam detik. Dari pengukuran itu kita dapatkan kecepatan arus dalam m/det.

Perlu kita perhatikan bahwa percepatan arus permukaan lebih cepat dari arus kecepatan arus dasar.

Aturan untuk trayek : Kecepatan arus rata-rata 80 % dari arus permukaan. Ukurlah propil saluran titik (a) dan titik (b) jika mungkin dititik lain sepanjang trayek. Karena pada akhirnya yang dipersoalkan adalah kecepatan pada propil rata-rata.

Pengukuran Selilsih Tinggi Permukaan Air (head)

Metode Pengukuran Selisih Tinggi Permukaan I

Alat-alat yang digunakan :

- Mistar pengukur

- Water pas

- Beberapa tonggak dari bambu

- Mistar kayu yang panjang dan lurus Cara ini sangat sederhana sekali, tetapi banyak menyita waktu.

Pelaksanaannya dapat dilihat seperti gambar 3 dimana trayek / jalan

dilampaui secara bertahap dengan cara yang telah ditentukan, sehingga

dihasilkan selisih permukaan.

Htot = -H1 + H2 + H3 + ………H6 Bersamaan dengan itu diukur pula jarak L1 ……….. L2 untuk menentukan panjang pipa pemasukan. Metode ini kurang praktis untuk daerah yang berbukit landai, karena harus melakukan pengukuran yang banyak.

Metode Pengukuran Selisih Tinggi Permukaan 2

- Mistar ukur lipat

- Water pas

- 2 buah patok

- Mistar panjang

Pelaksanaannya dapat dilihat

seperti gambar 4, dimana

pengukurannya dimulai dari titik

terendah yang dipasang dengan

pertolongan dua buah tonggak dan water pas mistar secara horizontal.

Dengan mengamati melalui

mistar , bidiklah sebuah titik yang sejajar dengan mistar ditempat yang lebih tinggi kemudian dengan cara yang sama dari

titik tersebut kita melakukan

pengukuran lagi dan demikian

seterusnya.

Htot = -H1 + H2 + H3 dan seterusnya

(5)

Metode Pengukuran Selisih Tinggi Permukaan 3

- Mistar ukur lipat

- Selang dari plastik yang tembus pandang

- Air

Selang diisi penuh dengan air (jangan sampai ada gelembung udara) dan peganglah salah satu ujungnya dekat dengan permukaan tanah (pada titik A). Salah seorang pembantu membawa ujung selang yang satu lagi kearah turun sedemikian rupa sehingga air dititik A tepat tidak melimpah dari selang.

Ukur jarak / tinggi H antara permukaan yang sama tinggi dititik B dengan tanah. Untuk lebih memudahkan bila di B dipasang tonggak berskala yang dapat digeser. Dengan cara ini kita melakukan pengukuran berkali-kali sampai pada titik terendah.

Metode Pengukuran Selisih Tinggi Permukaan 4

- Pita pengukur

- Water pas tangan

Data yang harus diketahui yaitu

antara mata sipengukur dengan

permukaan tanah. Pelaksaannya dapat dilihat pada gambar 6, dimana jika kita

ambil / membidikkan water pas

tersebut, maka kita akan melihat sebuah indikator untuk menentukan horizontal atau tidaknya alat yang bersangkutan dengan sepasang benang silang.

Selisih tinggi permukaan total diperoleh dengan mengalikan antara jarak permukaan tanah mata pengukur dengan hasil jumlah pengukur terakhir tidak tepat, jika hal tersebut terjadi maka

pengukuran dilakukan pada posisi jongkok.

Merencanakan Pekerjaan Teknik

Didalam merencanakan pekerjaan teknik ini terjadi dalam tiga bagian yang meliputi :

Pekerjaan Teknik Mesin

Pekerjaan teknik mesin ini terdiri dari :

a. Perencanaan turbin air , dimana yang

termasuk didalamnya adalah

pemilihan jenis turbin, ukuran-ukuran turbin, perencanaan sudut putar, perencanaan sudut pengarah dan perhitungan kekuatan.

b. Perencanaan instalasi turbin, yang

termasuk didalamnya adalah

kerugian instalasi turbin air dan sistem transmisi turbin.

c. Daya dari sistem.

d. Pemeriksaan kembali kekuatan

instalasi turbin air, termasuk didalamnya adalah pipa pesat, porostransmisi (poros turbin dan poros keluar roda gigi).

e. Perhitungan perputaran kritis poros.

f. Perhitungan lenturan statis

maksimum poros.

Pekerjaan Teknik Elektro

Pekerjaan teknik elektro terdiri dari :

a. Perencanaan jaringan distribusi listrik termasuk didalamnya adalah,

sistem yang dipergunakan,

penggambaran situasi perencanaan jaringan, pemakaian hantaran dan

konfigurasinya, perhitungan

parameter saluran, pemakaian tiang dan komponannya (jenis dan ukuran tiang, pemakaian dan pemasangan

(6)

andongan), peramalan tegangan dan pertanahan.

b. Perencanaan sistem pengaturan dan proteksi, yang termasuk didalamnya

adalah perencanaan pengaturan

frekuensi dengan beban komplemen, perencanaan perlengkapan hubung

bagi (pemilihan pemisah,

perencanaan panel dan lemari

hubung bagi), proteksi terhadap

hilangnya beban, penempatan

peralatan listrik.

Pemilihan Turbin

Turbin adalah suatu mesin

penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar rotor turbin (runner). Adapun fluida kerjanya bisa berupa uap, gas atau air. Jadi turbin air adalah mesin penggerak yang menggunakan energi potensial air sebagai fluida kerjanya. Secara garis besar turbin air dikelompokkan menjadi dua golongan utama yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.

Turbin Impuls

Turbin ini dibuat sedemikian rupa sehingga runner bekerja karena aliran air, disini beda tinggi diubah menjadi kecepatan. Yang khas dari jenis ini adalah turbin pelton, dengan memasang mangkok pada keliling rotor (runner) dari mulut nozzel.

Turbin Reaksi

Turbin reaksi dibuat sedemikian rupa sehingga rotor belerja pada aliran air dengan tinggi terjun karena tekanan. Yang termasuk jenis ini adalah turbin Francis, turbin aliran diagonal (propeller turbin). Turbin Francis adalah turbin dimana air mengalir ke rotor dengan arah radial dan keluar dengan arah aksial

; perubahan terjadi sambil melewati rotor dengan arah diagonal menuju ke poros. Turbin baling-baling adalah turbin dimana air melewati rotor dengan arah aksial. Turbin dimana air melewati rotor dengan pompa denganmembalik arah putaran rotor dinamakan turbin pompa balik (reversible pump turbine). Turbin jenis ini terbagi atas Francis, janis aliran diagonal dan jenis baling-baling, sesuai dengan konstruksi rotornya diagonal menuju ke poros.

Konstruksi Turbin Air Turbin Pelton

Turbin pelton dipakai untuk tinggi terjun (head) yang tinggi, sekarang jenis poros mendatar adalah yang banyak dipakai. Rotor pada turbin pelton

dilengkapi dengan mangkok yang

terpasang disekeliling piringannya. Mangkuk-mangkuk tersebut menerima

semprotan air dari mulut-mulut

pancaran (ridge) yang terdapat ditengah mangkuk ini mengalihkan tenaga imluls yang didpatnya pada piringan.

Ada dua macam mangkuk yaitu yang terpasang pada piringan dengan baut dan dicor menjadi satu dengan piringan. Sebuah jarum dipasang pada pusat mulut pancaran untuk mengatur

jumlah aliran air yaitu dengan

menggerakkan maju dan mundur dan untuk mengisi lubang keluar dari mulut pancaran ini digerakkan oleh pengatur kecepatan (speed governer) sesuai dengan perubahan beban.

Deflaktor adalah alat untuk

membelokkan pancaran air yang

dipasang antara mulut pancaran dan rotor. Bila beban tiba-tiba dibuat (rejected), deflaktor secara tiba-tiba manghalangi pancaran air, kemudian tempat keluar mulut pancaran

(7)

Kenaikkan kecepatan turbin air dan kenaikkan tekanan pada pipa pesat dikendalikan oleh sebuah katup kecil.

Turbin Francis

Turbin Francis biasanya dipakai untuk berbagai keperluan dengan tinggi terjun menengah Rumah siput (scroll) dibuat dari plat baja cor atau besi cor,

sesuai dengan tinggi terjun dan

kapasitasnya serta bertugas menahan bagian terbesar dari beban tekanan hidrolik yang diterima oleh turbin. Tekanan selebihnya ditahan oleh kukuh (stay vane) atau cincin kukuh (stay ring). Sudut-sudut antara (guide vane) diatur disekeliling luar rotor (runner) dan mengatur daya keluar (out put) turbin

dengan mengubah-ubah bukaannya

dengan perubahan beban melalui suatu mekanisme pengatur. Bentuk rotor

berbeda-beda, disesuaikan dengan

perubahan beban, melalui suatu

mekanisme pengaturan. Bentuk rotor berbeda-beda sesuai dengan kecepatan jenisnya (specific speed).

Turbin Aliran Diagonal

Turbin aliran diagonal dipakai untuk tinggi terjun yang tinggi, turbin ini mempunyai sudut rotor yang dapat digerakkan (diputar menurut sumbu masing-masing) seperti turbin baling-baling. Turbin aliran diagonal dilengkapi dengan pengatur bilah (blade) sudut secara otomatis dan hidrolik disebut juga turbin deriaz. Konstruksinya mirip turbin baling-baling.

Turbin Baling-Baling

Turbin baling-baling dipakai untuk tinggi terjun yang rendah. Turbin baling-baling digolongkan menjadi dua menurut konstruksi bilah rotornya, yaitu turbin baling-baling dengan sudutnya

yang dapat digerakkan secara otomatis dan hidrolik. Sudut rotor pada turbin kaplan mempunyai konstruksi yang dapat digerakkan (menurut sumbunya) dan dapat merubah arah sudut bilahnya dengan tangan (manual) atau otomatis

sesuai dengan pembukaansudut

antarnya. Hubungan antara pembukaan sudut antar dan sudut bilah rotor

biasanya dipertahankan oleh alat

penghubung (cam) daya guna (eficiency) yang tinggi.

Ada lagi turbin baling-baling macam lain yang disebut turbin tabung yang dipakai untuk terjun yang rendah sekali. Turbin ini mempunyai rumah berupa slinder, sehingga aliran air mengalir melalui arah aksial pada selubung slindrer.

Turbin jenis ini kebanyakan berjenis poros mendatar dan bagian peralatannya dipasang pada suatu mulai dari tempat masuk turbin sampai pada tempat keluarnya pada pipa lepas. Katup tempat

masuk rotor dan generatornya

dirangkaikan langsung dengan turbin, pipa lepas dan lilin sebagainya. Beberapa dari turbin jenis ini diperlengkapi dengan roda gigi percepatan yang erpasang antara kkopling turbin air dan generator, sehingga generator berwujud pampat.

Turbin Crossflow

Turbin crossflow adalah bentuk mutakhir dari kincir tradisional buatan poncelet. Seperti halnya turbin pelton dan turbin turgo, turbin crossflow

termasuk jenis turbin impuls.

Penemunya adalah A.G.M. Michell, seorang teknikus Inggris – Australia

yang kemudian mematenkan hasil

(8)

Di Budapest, Prof. Donat Banki juga mengembangkan jenis turbin serupa dan mempublisir hasil rancangannya pada tahun 1917, dari nama kedua tokoh tersebut itulah maka turbin crossflow dikenal orang dengan sebutan turbin Michell atau Banki.

Kalau kita bandingkan dengan jenis turbin lainnya, batasan putaran spesifik turbin crossflow terletak antara turbin francis dan turbin pelton. Daerah kerjanya mendekati turbin francis, tetapi konstruksi dan bentuknya jauh lebih sederhana.

Hasil pengujian yang dilakukan oleh Ossberger menunjukkan bahwa efisiensi turbin crossflow berkisar sekitar 80 %. Kelebihan lainnya adalah bahwa turbin crossflow belum pernah pernah

ditemukan kasus kavitasi seperti

umumnya yang terjadi pada turbin jenis lainnya.

Jenis turbin ini cocok

untukditerapkan di daerah-daerah yang memiliki energi efektif anatra 1 sampai 200 meter, debit air antara 0,02 sampai 8 m3_{/det dan daya yang dihasilkan antara}

1 sampai 1.000 KW, dengan variasi kecepatan antara 50 sampai 2.000 rpm.

Prinsip kerja dan sifat umum turbin crossflow yaitu : pemasukan air ke sudut turbin secara radikal. Air dialirkan melalui sudu-sudu jalan yang berbentuk slinder, pertama-tama air dari luar masuk kedalam slinder sudu-sudu dan

kemudian dari dalam keluar.

Jadikerjanya roda jalan turbin ini adalah seperti ubin pelton yaitu hanya sebagian

sudu-sudu saja yang bekerja

membalikkan aliran air.

Turbin ini mempunyai 22 tingkat kecepatan mirip dengan roda curtis di turbin uap. Aliran air yang lewat kedua (tingkat kedua) menghasilkan daya kurang lebih 20 % - nya daya yang

dihasilkan tingkat pertama, jadi

faedahnya tetap ada dan air tanpa ada kesulitan bisa meninggalkan roda jalan.

Perkembangan selanjutnya yang ditemukan oleh Michell dan Banki yaitu turbin ini dilengkapi dengan pipa isap dan sebagai akibatnya daya yang dihasilkan turbin, proses kerja dan rendemen turbin menjadi lebih baik.

Turbin ini mempunyai alat

pengarah sehingga dengan demikian

celah bebas dengan sudu-sudu

disekeliling roda hanya sedikit. Karena

itu pada keadaan beban penuh

perputarannya roda terjadi sedikit kemacetan-kemacetan, yang menimbula-kan sedikit tekanan. Tekanan lebih tersebut kurang lebih hanya 6 % - nya dari tekanan kerja turbin, turbin ini termasuk golongan konstruksi turbin tekanan sama/impuls turbin.

Bentuk sudu dengan kecepatan menunjukkan perbandingan kecepatan u / c1_{= 0,5 diisi bagian masuk sudu, harga}

kecepatan air masuk c1 _{didapat dari}

tinggi air jatuh (H) yang telah diketahui, sedangkan harga keceopatan tangensial didapat dari hubungan yang saling bergantung satu sama lain antara diameter (D) dan kecepatan putar roda turbin (n) yaitu u = D .  . n / 60 ; kecepatan spesifik terletak antara nq_{= 11}

menit –1 _{sampai dengan 50 menit} –1_,

tergantung kepada perbandingan lebar B / D dan besarnya kelengkungan sudu. Dalam hal ini B / D bisa sampai 3,5 dan

kelengkungan sudu sampai 120 0

besarnya.

(9)

bila kapasitas air sedang-sedang saja maka yang dioperasikan sel yang besar, dan bila kapasitas airnya banyak maka turbin bekerja dengan kedua buah sel tersebut.

Dalam ketiga kondisi operasi

tersebut diatas perbandingan

kecepatannya adalah tetap sama. Jadi bila ada gangguan pada kondisi beban

sebagian (tidak maksimum) pun

rendemen turbin masih baik. Spesial pada tinggi air jatuh yang kecil pipa isap mempunyai tugas memanfaatkan selisih tinggi antara sisi bagian bawah atau dengan kata lain memanfaatkan ruang bebas.

Menentukan Jenis Turbin

Seperti yang telah diuraikan pada (sub bab 2.6), dijelaskan bahwa dari cara kerjanya turbin air dibagi dua kelompok besar yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Untuk menen tukan model/jenis turbin air ada dua cara yaitu :

Berdasarkan Kecepatan Jenisnya

Apabila perhitungan kita berdasarkan pada kecepatan jenis, maka terlebih dahulu dihitung berapa besar kecepatan jenisnya. Dengan berlandaskan pada kecepatan jenis ini dapat ditentukan model turbin airnya. Adapun bentuk persamaan kecepatan jenisnya dapat dinyatakan sebagai berikut :

Ns= ₅_/₄

  

(Putaran / s)

Dimana :

N = Putaran turbin P = Daya turbin H = Tinggi terjun (m)

Berdasarkan persamaan diatas dapat ditentukan model turbin yang sesuai dengan melihat tabel dibawah ini :

Tabel 1. Kecepatan Jenis Turbin

Jenis Turbin Kecepatan Spesifikasi

Pelton Crosslow Francis Kaplan

12 - Ns - 60 25 - Ns - 200 70 - Ns - 400 350 - Ns - 2000

Berdasarkan Tinggi Jatuh Air

Cara lain untuk menentukan jenis turbin yang akan digunakan adalah dengan cara mengetahui tinggi terjun air berdasarkan tabel dibawah ini :

Tabel 2. Pengelompokkan Turbin berdasarkan tinggi jatuh air

Tinggi Terjun Model Turbin

200 - 2.000

30 - 600

Kurang dari 60 Kurang dari 18 Kurang dari 3

Pelton Francis Kaplan Crosslow Roda Air

Kendali Turbin

Suatu pusat tenaga terpisah harus mampu memenuhi tugas yang lebih sulit bila dibandingkan dengan pusat tenaga yang dihubungkan kejaringan. Ia mesti mampu menyesuaikan putaran dengan sendirinya. Bila beban tidak konstan, turbin harus diatur. Produksi daya harus mencukupi jumlah kebutuhannya.

Pengaturan debit harus lebih

menguntungkan dari segi bahwa

senantiasa hanya sejumlah air sebanyak yang diperlukan untuk pembangkit daya sesaat yang dibutuhkan.

Guna mengimbangi perubahan beban kecil yang mendadak maka dipasang daya maksimum yang dengan seketika bisa ditambah kurangkan hendaknya tidak melampaui 10 % sampai 30 % kapasitas terpasang. Ini tidak

semata-mata mengait masalah mekanis

(10)

efek hantaman air didalam pipa pesat yang timbul bila piranti kendali ditutup atau dibuka terlalu cepat.

Untuk menghindari putaran

lebih, gonernur penting adanya. Cara

pengendalian sederhana adalah

pengaturan dengan tangan. Namun yang terakhir ini hanya disarankan untuk kondisi (kapasitas pembangkitan dan pembebanan) konstan atau bila putaran turbin kecil saja perannya.

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui berapa besarnya

potensi tenaga air yang dapat

digunakan untuk pembangkit

tenaga listrik.

2. Untuk pra kajian kelayakan untuk pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di lokasi penelitian.

3. Untuk mengetahui besarnya debit air dan tinggi terjun bila dibangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).

Penelitian ini diharapkan bermanfaat bagi :

1. Peneliti lain yang ada atau sedang melaksanakan penelitian tentang Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).

2. Penelitian merupakan salah satu

cara guna menguji dan

meningkatkan kemampuan serta ketrampilan di bidang ilmu teknik kelistrikan.

3. Membuktikan relevansi antara teori dengan penerapan dilapangan. 4. memanfaatkan potensi alam yang

ada di desa Air Bakoman,

Khususnya aliran sungai sehingga memenuhi keinginan masyarakat desa akan kebutuhan tenaga listrik.

5. Melancarkan berbagai aktifitas

masyarakat pada malam hari dan

mambuka lapangan kerja dengan timbulnya industri kecil/home industry, serta dapat terbentuknya koperasi listrik desa.

METODE PENELITIAN

a. Melakukan kajian literatur sebagai acuan dan publikasi yang berkaitan dengan sumber daya energi pada daerah lokasi penelitian.

b. Melakukan pengamatan lapangan

untuk memperoleh gambaran yang jelas mengenai kondisi fisik desa, potensi energi yang ada didesa tersebut untuk kemungkinan dapat

dikembangkan sebagai sumber

energi listrik pedesaan.

c. Melakukan pengumpulan data

sekunder melalui Bappeda, atau sumber data yang linnya maupun

pengukuran parameter yang

dibutuhkan untuk mengetahui

besar potensi tenaga air guna

membangu Pembangkit Listrik

Tenaga Mikro Hidup (PLTMH) yang tersedia di desa tersebut.

d. Membahas mengenai data yang ada

dan daya yang dapat dibangkitkan menurut teori dan data yang ada di lapangan.

e. Melakukan analisis data sebagai bahan penyusunan laporan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data-Data Teknis

Dari hasil survey ternyata air terjun di desa Air Bakoman yang dipilih sebagai sumber daya bagi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidup (PLTMH) terletak di tepi desa Air Bakoman yaitu sekitar 2 km dari pusat desa.

(11)

Hal ini dimaksudkan agar pada operasinya tetap bertahan keadaannya.

Tabel 3. Hasil pengukuran debit air

Pengukuran Hasil Pengukuran (m3_/s)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

0,455 0,461 0,463 0,452 0,466 0,461 0,460 0,470 0,469 0,453

Rata - rata = 0.461 m3_/s

Hasil pengukuran tinggi selisih permukaan dengan jarak 250 meter dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 4. Pengukuran selisih tinggi permukaan (head)

Pengukuran h1–

h15

Hasil Pengukuran

h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 6 h 7 h 8 h 9 h 10 h 11 h 12 h 13 h 14 h 15

0,6 0,7 0,4 0,6 1,2 0,4 0,5 0,6 1,2 1,4 1,9 0,6 0,6 1,0 1,2

Jumlah h1+ h2 …. + h15 = 13 meter

Daya yang Dapat Dibangkitkan

Data-data yang kami peroleh dari hasil survey di desa Air Bakoman

didapat jumlah debit air serta tinggi terjun yaitu sebagai berikut :

Q = 0, 461 m3_/s

h = 13 meter

Efisiensi turbin dan generator dari referensi sebagai berikut :

efft = 0,80

effg= 0,90

Maka daya yang dibangkitkan oleh turbin adalah :

Pt = 9,81 x Q x h x efft

= 9,81 x 0,461 x 13 x 0,80 = 47, 03 kW atau,

= 63,13 Hp, dimana ; 1 Hp = 745,9 Watt

Pg = Pt x effg

= 47,03 x 0,90 = 42,32 kW

Pemilihan Jenis Turbin

Untuk pemilihan jenis turbin yang akan digunakan pada pembangkit listrik tenaga air kecil yang sesuai dapat ditentukan dengan dua cara yaitu :

Berdasarkan Tinggi Jatuh Air

Apabila kita menggunakan tinggi

jatuh air sebagai dasar untuk

menentukan jenis turbin, maka dari hasil pengukuran tinggi jatuh air adalah 13 meter maka dapat ditentukan model/ jenis turbinnya, seperti yang terdapat pada pengelompokkan jenis turbin yang tertera pada tabel 2, bab II. Dari tabel tersebut terlihat bahwa jenis turbin srossflow lebih cocok pada ketinggian ini.

Berdasarkan kecepatan jenisnya

Apabila penentuan model turbin berdasarkan pada kecepatan jenisnya, maka terlebih dahulu dihitung kecepatan spesifikasinya.

Daya turbin = 63,14 Hp Tinggi efektif = 13 meter

(12)

Gear Ratio =Alternator rpm = 3 Turbin rpm

Crossflow rpm = 1500 = 500

3 Diameter runner = 41Hnet

Crossflow rp

= 4113 500

= 0,295 meter

Untuk diameter runner 0,295 meter pada pembuatannya dibulatkan menjadi 0,3 meter sehingga :

Crossflow rpm = 41Hnet

Crossflow runner = 41₁₃

0,3 = 492,76 rpm Daya turbin = 63,14 Hp Tinggi efektif = 13 meter

Maka putaran spesifikasinya (Ns) adalah:

Ns = ₅_/₄

  

= 4,92,763,14

=

68 , 24

16 , 3911

= 158,74 rpm

Dengan kecepatan spesifikasinya di atas, maka dapat ditentukan jenis turbin yang akan digunakan pada suatu pembangkit listrik tenaga air kecil dengan melihat tabel 1 pada bab II, maka turbin yang cocok digunakan pada pembangkit listrik tenaga air kecil di desa Air Bakoman adalah dengan menggunakan turbin Crossflow. Turbin yang cukup sederhana yang mana roda-roda dari turbin ini berbentuk sebuah tabung yang disekelilingnya dipasang sejumlah sudu-sudu, sudu-sudu ini

berbentuk segi panjang yang

dilengkungkan dengan radius tertentu dan dipasang pada roda-rodanya dengan

konstruksi las. Roda-roda turbin

ditumpu oleh dua atau tiga bantalan

sehingga penyetelan roda turbin

terhadap keudukannya menjadi mudah. Untuk mencegah kebocoran air dari dalam turbin, maka poros utama poros sudu antar dan pada

sambungan-sambungan baut dipasang

paking-paking perapat yang terbuat dari karakter pack khusus.

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan

Dari hasil pengukuran debit air

dan pengukuran selisih tinggi

permukaan (head) serta analisis data dapatlah diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Didalam perencanaan

pembangunan suatu PLTMH maka penelitian di lapangan haruslah dilakukan beberapa kali serta

dengan waktu yang berbeda

(musim hujan dan musim

kemarau). Kemudian hasil akhirnya yaitu hasil yang mendekati semua pengukuran adalah hasil yang

digunakan sebagai dasar

perhitungan.

2. Mengingat negara Indonesia pada umumnya dan kecamatan Pulau Panggung khususnya yang kaya akan pegunungan dan banyak

terdapat aliran sungai maka

pemanfaatan PLTMH sebagai

sumber tenaga listrik perlu

dikembangkan secara luas.

3. Jika ditinjau dari kebutuhan daya

listrik yang dibutuhkan

(13)

dibangkitkan belum memenuhi kebutuhan masyarakat desa Air Bakoman. Namun dalam hal ini

sudahmembantu mengatasi

pengadaan tenaga listrik desa. 4. Dengan kapasitas daya yang dapat

dibangkitkan oleh pembangkit

listrik Mikro-Hidro sebesar 42,32 kW, maka rumah yang dapat dialiri listrik adalah 117 rumah yang masing-masing mendapat 350 Watt atau 450 kVA.

Saran

Dari hasil penelitian ini

disarankan :

1. Selain menyangkut

perhitungan-perhitungan teknis, suatu

pembangkit listrik mikro hidro hendaknya lebih memperhatikan pada usaha penyesuaian terhadap kondisi setempat, yang semuanya

diarahkan bagi terjaminnya

kelancaran dan kelestarian operasi serta pemeliharaannya.

2. Dalam usaha menanggulangi

kekurangan yang ada serta untuk

mengatasi permasalahan yang

mungkin timbul maka kerja sama dengan berbagai macam pihak

perlu ditingkatkan dan

dilaksanakan secara lebih terpadu, khususnya pada tahap-tahap awal persiapan dan pelaksanaannya.

3. Perlu dimasyarakatkan hasil

penelitian ini baik oleh instansi terkit maupun perguruan tinggi

sebagai pengabdian kepada

masyarakat.

DAFTAR PUSTAKA

Adam Harvay, 1993,” Mikro Hidro Design Manual “,Intermediate Tecnologi Publication.

Prof, DR, Ir, Abdul Kadir, 1982,” Energi “, UI Press.

DR, Ir, Artono Arismunandar dan DR, S,

Kuwara, 1992, “ Buku

Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid II “, Pradnya Paramita Jakarta.

Ir, Wiranto Arismunandar, M.Sc, 1975, “ Penggerak Mula Turbin “, ITB.

M. Edi Sunarto, 1993, “ Turbin Pleton

Mikro “, Andi Offset

Yogyakarta.

BPPT, 1982, “ Kumpulan Pengalaman Sederhana Tentang Uji Coba Turbin Air Kecil “, LMK Jakarta.

M. Dandahar, KN. Sharma, 1991, “ Pembangkit Listrik Tenaga Air “, UI Press.