STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR DI BENDUNGAN PANDANDURI SWANGI LOMBOK TIMUR NUSA TENGGARA BARAT

(1)

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR DI BENDUNGAN PANDANDURI SWANGI LOMBOK TIMUR NUSA TENGGARA

BARAT

Eva Cahyaning Tyas, Suwanto Marsudi2, Ussy Andawayanti2 1

Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya

2

Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya e-mail: evacahyaning@gmail.com

ABSTRAK

Pengembangan sumber daya air bisa dilakukan dengan memanfaatkan bangunan air yang dibangun untuk dikembangkan menjadi unit pembangkit listrik berskala kecil (PLTA minihidro). Studi ini diperlukan untuk mengidentifikasi potensi dan keuntungan dari sebuah unit pembangkit.

Studi ini dilakukan untuk mengetahui besarnya energi paling efektif yang dapat dilakukan berdasarkan kelayakan teknis maupun ekonomi. Studi ini berlokasi di bendungan pandanduri swangi dengan memanfaatkan debit pada bendungan. PLTA minihidro direncanakan untuk menambah fungsi dari bendungan dengan memanfaatkan tinggi jatuh dan debit pada bendungan. Debit yang digunakan sesuai dengan pola operasi waduk dengan 3 alternatif debit, perencanaan desain turbin menggunakan metode USBR, untuk analisa ekonomi menggunakan parameter yaitu Benefit Cost Ratio (BCR) , Net Present Value (NPV) , dan Internal Rate of Return (IRR)

Hasil kajian menunjukkan debit terlayak baik secara teknis maupun ekonomi yaitu sebesar 2,43 m3/dtk serta dapat membangkitkan energi tahunan 3727 MWh. Pada studi ini PLTA minihidro menggunakan turbin Francis dan generator sebesar 50 Hz. Secara ekonomi biaya total perencanaan sebesar 14,43 milyar rupiah dengan nilai BCR 2,14, NPV 17,39 milyar rupiah, IRR 27,03% dan paid back period 5,99 tahun.

Kata kunci: PLTA minihidro, debit, energi, kelayakan ekonomi

ABSTRACT

Water resource development can be done by utilizing the water building built to be developed into a small-scale power generation units (hydropower minihydro). This study is required to identify the potential and advantages of a generating unit.

This study was conducted to determine the most effective energy that can be done based on the technical and economic feasibility. This study is located at the dam Pandanduri swangi by utilizing head effective of dam. Hydropower minihidro planned to add functionality by utilizing head dam fall and discharge at the dam. Discharge used in accordance with the pattern of reservoir operation with 3 alternate discharge, turbine design planning using USBR method, for economic analysis using parameters that Benefit Cost Ratio (BCR), Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR).

The results show, the most discharge both technicall and economic feasibility, that is equal to 2.43 m3 / sec and can generate 3727 MWh of annual energy. In this study using a mini-hydro hydropower Francis turbine and generator at 50 Hz. Economically, the overall cost of 14.43 billion plan with BCR values of 2.14, 17.39 billion NPV, IRR 27.03% and paid back period of 5.99 years.

(2)

1. Pendahuluan

Dalam hal penyediaan listrik, perluasan jaringan sampai ke daerah-daerah terpencil pada umum tidak ekonomis. Begitu juga dengan penggunaan pembangkit berbahan bakar minyak dan batu bara untuk daerah terpencil biasanya tidak ekonomis, karena skala pembangkitan yang terlalu kecil dan tingginya biaya bahan bakar. Sampai saat ini pembangkit listrik dengan tenaga air merupakan pembangkit yang paling ekonomis (Patty, 1995:134).

Energi listrik juga sangat penting peranannya dalam kehidupan manusia. Namun di beberapa tempat sering terjadi pemadaman listrik secara bergilir, khususnya di Kabupaten Lombok Timur, hal ini dikarenakan kurangnya pasokan listrik yang disuplai PLN, untuk itu perlu adanya peranan dari pemerintah bersama perusahaan listrik negara dalam memenuhi kebutuhan listrik. Oleh karena itu untuk menambah pasokan listrik di pulau lombok kebutuhan akan energi listrik maka perlu dibangunnya PLTA pada Bendungan Pandanduri Swangi dalam rangka menambah pasokan listrik dengan energi yang terbarukan di kabupaten Lombok Timur.

PLTA dipilih sebagai salah satu energi alternatif dikarenakan memiliki beberapa keunggulan dibanding dengan pembangkit listrik lainnya, seperti ramah terhadap lingkungan, lebih awet, serta biaya operasioanal lebih kecil. Selain itu perawatan mekanik untuk PLTA lebih mudah.

Dengan demikian sudah sepantasnya pemerintah mulai mengembangkan potensi PLTA lebih banyak lagi. Akan tetapi dalam pembangunan suatu PLTA harus memperhatikan beberapa aspek diantaranya adalah aspek teknis, aspek lingkungan, dan aspek ketersediaan sumber energi.

Keuntungan dari pengembangan PLTA adalah:

1. Mengurangi ketergantungan pada penggunaan bahan bakar fosil, 2. Bahan baku yang relatif murah jika

dibandingkan dengan PLTU dan PLTG PLTD

3. Peningkatan nilai guna pada bendungan yang pada awalnya hanya untuk irigasi menjadi irigasi sebagai fungsi primer dan pembangkit listrik sebagai fungsi sekunder.

Sungai Palung mengalirkan debit yang dapat diandalkan sepanjang tahunnya, dan terdapat bendungan yang dapat dimanfaatkan sebagai PLTA. Dengan kondisi demikian, ada

kemungkinan air yang akan

dimanfaatkan sebagai air irigasi, dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Listrik yang dihasilkan

dimaksudkan untuk memenuhi

kebutuhan energi listrik masyarakat di Kecamatan Terara dan sekitarnya. Sebelum mengambil keputusan untuk pengembangan dan pemanfaatan sumber daya air yang ada

2. Pustaka dan Metodologi

Klasifikasi pembangkit listrik tenaga air

Klasifikasi dari pembangkit listrik tenaga air perlu ditentukan terlebih dulu untuk mengetahui karakteristik

tipe pembangkit listrik,

mengklasifikasikan sistem pem-bangkit listrik perlu dilakukan terkait dengan sistem distribusi energi listrik, apakah listrik dapat disalurkan melalui grid terpusat ataukah grid terisolasi. Klasifikasi pembangkit listrik dapat di-tentukan dari beberapa faktor (Penche, 2004) yakni:

(3)

Tabel 1. Klasifikasi dan Karakteristik Pembangkit Air

Sumber : Panche (2004:3)

Debit andalan

Debit andalan adalah Debit andalan didefinisikan sebagai debit yang tersedia guna keperluan tertentu misalnya untuk keperluan irigasi, PLTA, air baku dan lain-lain sepanjang tahun, dengan resiko kegagalan yang

telah diperhitungkan (C.D.

Soemarto,1986). Setelah itu baru ditetapkan frekuensi kejadian yang didalamnya terdapat paling sedikit satu kegagalan. Dengan data cukup panjang dapat digunakan analisis statistika untuk mengetahui gambaran umum secara kuantitatif besaran jumlah air. Beberapa debit andalan untuk berbagai tujuan, antara lain: (C.D. Soemarto, 1987).

1. Penyediaan air minum 99% 2. Penyediaan air industri 95%-98% 3. Pusat Listrik Tenaga Air 85%-90%

Perencanaan Bangunan PLTA

Perencanaan bangunan PLTA

meliputi:

Bangunan Pembawa

Bangunan pembawa merupakan bangunan yang berfungsi untuk mengantarkan air atau membawa air mulai dari bangunan pengambilan menuju ke rumah pembangkit.

Terdapat bermacam bentuk dari bangunan pembawa tergantung dari sistem pembawaan air menuju rumah pembangkit, bangunan pembawa antara lain:

1. Pipa Pesat (Penstock)

Pipa pesat adalah saluran yang menyalurkan dan mengarahkan air dari waduk ke turbin. Diameter pipa pesat

dipilih dengan pertimbangan

keamanan, kemudahan proses

pembuatan, ketersediaan material dan tingkat rugi (friction losses) seminimal mungkin. Pipa pesat biasanya dilengkapi dengan tangki peredam (surge tank) yang berfungsi untuk menyerap pukulan air serta menyimpan air cadangan untuk mengatasi peningkatan beban yang tiba-tiba. Berdasarkan lokasinya pipa pesat dibagi dua, yaitu:

a. Pipa pesat tertanam (Burried penstock)

Untuk penanaman batang pipa dalam tanah, maka topografi tanah dan sisa kelebihan dari pipa harus dipikirkan dengan baik. (Dandenkar dan Sharma, 1991:273).

Tabel 2. Kekurangan dan Kelebihan Pipa Pesat dalam Tanah No Kelebihan Kekurangan 1 Terlindung dari pengaruh

suhu karena tertutup tanah

Akses yang sulit untuk inspeksi 2 Terlindung dari

pembekuan.

Biaya mahal jika diameter besar dan kondisi tanah berbatu 3

Tidak membutuhkan sambungan (Expansion

joints )

Cenderung terjadi pergeseran pipa pada

lembah yang curam 4 Landscape tetap tidak bias

diubah

Membutuhkan lapisan tertentu terhadap korosi

dan salinitas tanah 5

Terlindung dari gempa, longsoran tanah, dan

badai Sulit dalam pemeliharaan dan perbaikan 6 Dapat mengurangi ketebalan pipa Sumber : Varshney, 1977:402

b. Pipa pesat tidak tertanam (Exposed penstock)

Pipa diatas tanah didukung oleh fondasi atau tanggul penunjang.

(4)

Menurut USBR, batang pipa yang tidak terlindung termasuk batang pipa yang didukung diatas tanah dan batang pipa yang dilindungi oleh lapisan beton tidak diijinkan untuk menahan tegangan struktur. (Dandenkar dan Sharma, 1991:275)

Tabel 3. Kelebihan dan Kekurangan Pipa Pesat Tidak Tertanam

No Kelebihan Kekurangan

1 Mudah dalam inspeksi Sangat terpengaruh oleh suhu eksternal 2 Biaya instalasi lebih murah

Kemungkinan terjadi pembekuan saat musim

dingin 3

Terlindung terhadap longsoran jika dilengkapi

dengan blok angker

Tekanan longitudinal mungkin timbul karena

blok angker 4 Mudah dalam pemeliharaan

dan perbaikan

Diperlukan sambungan (Expansion joints)

Sumber: Varshney, 1977:403 2. Kedalaman minimum pipa pesat

Kedalaman minimum akan

berpengaruh terhadap gejala vortex, kedalaman mini-mum dapat dihitung dengan persamaan (Penche,2004): Ht > s

s = c V√D Dimana:

c : 0,7245 untuk inlet asimetris 0,5434 untuk inlet simetris V : kecepatan masuk aliran (m/dt) D : diameter inlet pipa pesat (m)

Gambar 1. Skema Inlet Pipa Pesat

2. Sistem Pengambilan Melalui Pipa Pesat (Inlet)

Sistem pengambilan pada mulut pipa pesat perlu diperhitungkan dengan tujuan untuk mengatur sistem regulasi debit air yang masuk ke dalam turbin baik saat kondisi operasional maupun kondisi perawatan ,intake pipa pesat

biasanya didesain dengan

menggunakan sistem katup (valve), Tipe katup yang sering diaplikasikan adalah :

a. Gate valve b. Butterfly valve c. Needle valve

Rumah Pembangkit (Power House)

Rumah pembangkit, merupakan bangunan tempat diletakkannya seluruh perangkat konversi energi, mulai dari turbin air lengkap dengan governornya, sebagai pengatur tekanan air, sistem transmisi mekanik (jika diperlukan), generator, perangkat pendukung lain, seperti: panel kontrol, panel distribusi daya, beban komplemen, dan sebagainya. Bangunan inilah yang melindungi turbin, generator dan peralatan pembangkit lainnya.

D. Bangunan Pembuang

Bangunan pembuang digunakan untuk mengalirkan debit setelah melalui turbin meuju ke sungai, bangunan pembuang sendiri bisa direncanakan sesuai dengan kondisi lapangan, umunya bangunan pembuang direncanakan dengan tipe sal-uran terbuka (saluran tailrace).

Tinggi Jatuh Efektif

Tinggi jatuh efektif adalah selisih antara elevasi muka air pada bangunan pengambilan atau waduk (EMAW) den-gan tail water level (TWL) dikurangi dengan total kehilangan tinggi tekan (Ramos, 2000). Persamaan tinggi jatuh efektif adalah:

Heff = EMAW – TWL – hl

dimana:

Heff : tinggi jatuh efektif (m)

EMAW: elevasi muka air waduk atau hulu bangunan pengambilan (m)

TWL : tail water level (m)

hl : total kehilangan tingi tekan (m)

(5)

Gambar 2. Sketsa Tinggi Jatuh Effektif

Kehilangan tinggi tekan

digolongkan menjadi 2 jenis yaitu kehilangan pada saluran terbuka dan kehilangan pada saluran tertutup.

Kehilangan tinggi tekan pada saluran terbuka biasanya terjadi pada intake pengambilan, saluran transisi dan penya-ring.

Kehilangan tinggi pada saluran tertutup dikelompokkan menjadi 2 jenis yaitu kehilangan tinggi mayor (gesekan) dan kehilangan tinggi minor. Kehilangan tinggi mayor dihitung dengan persamaan darcy wisbach (Penche,2004):

hf = f

sedangkan kehilangan minor dihitung dengan persamaan (Ramos, 2000): hf = ξ

dengan:

hf : kehilangan tinggi tekan V : kecepatan masuk (m/dt) g : percepatan gravitasi (m/dt2) L : panjang saluran tertutup / pipa (m) D : diameter pipa (m)

f : koefisien kekasaran (moody diagram)

ξ :keofisien berdasarkan jenis kontraksi

Gambar 3. Diagram Moody Perencanaan Peralatan Mekanik Dan Elektrik

Perencanaan peralatan mekanik dan elektrik meliputi:

A. Turbin Hidraulik

Turbin dapat diklasifikasikan

berdasarkan tabel berikut

(Ramos,2000):

Tabel 4. Klasifikasi Jenis Turbin

Dalam perencanan turbin parameter yang mendasari adalah kecepatan spesifik turbin (Ns) dan kecepatan putar/sinkron (n) dimana kedua parameter tersebut dihitung dengan persamaan (USBR, 1976:):

Ns=n √_/

n = 120 f dengan:

Ns: Kecepatan spesifik turbin (mkW) n : kecepatan putar/sinkron (rpm) P : daya (kW)

H : tinggi jatuh effektif (m) f : frekuensi generator (Hz) p : jumlah kutub generator

nilai n bisa didapatkan dengan melakukan nilai coba-coba dengan persamaan:

(6)

n’ =

√ atau n’ = √

Untuk turbin propeller: n’ =

√ atau n’ = √

setelah didapatkan nilai parameter tersebut maka dapat ditentukan parameter lain seperti:

1. Titik Pusat Dan Kavitasi Pada Turbin

Titik pusat perlu diletakkan pada titik yang aman sehingga terhindar dari bahaya kavitasi kavitasi akan terjadi bila nilai σaktual < σkritis, dimana σdapat dihitung dengan persamaan (USBR, 1976):

σc = .

Hs = Ha – Hv – H.σ

Sedangkan titik pusat turbin dapat dihitung dengan persamaan:

Z = twl + Hs + b dengan:

Ns: Kecepatan spesifik turbin (mkW) σc : koefisien thoma kritis

σ : koefisien thoma

Ha: tekanan absolut atmosfer (Pa/gρ) Hv: tekanan uap jenuh air (Pw/gρ) H : tinggi jatuh effektif (m) Hs: tinggi hisap turbin (m) Z : titik pusat tubrin twl: elevasi tail water level

b : jarak pusat turbin dengan runner (m)

2. dimensi turbin

Dimensi turbin reaksi meliputi:

Dimensi runner turbin, dimensi wicket gate, dimensi spiral case dan dimensi draft tube.

Gambar 3. Pemilihan Bentuk Runner berdasarkan Kecepatan

Spesifik

3. Effisiensi Turbin

Effisiensi turbin sangat tergantung pengaruh dari debit aktual dalam turbin dengan debit desain turbin (Q/Qd), effisiensi turbin ditunjukkan pada gambar berikut (Ramos,2009):

Gambar 5. Grafik Effisiensi Turbin B. Peralatan Elektrik

Peralatan elektrik PLTA minihidro

berfungsi sebagai pengaturan

kelistrikan setelah dilakukan proses pembangkitan listrik, peralatan elektrik meliputi generator, governor, speed increaser, transformer, switchgear dan auxiliary equipment.

(7)

Analisa Pembangkitan Energi

Produksi energi tahunan dihitung berdasarkan tenaga andalan. Tenaga and-alan dihitung berdasarkan debit andalan yang tersedia untuk pembangkitan energi listrik yang berupa debit outflow dengan periode n harian.(Arismunandar,2005)

E = 9,8 x H x Q x ηg x ηt x 24 x n Dimana:

E : Energi tiap satu periode (kWh) H : Tinggi jatuh efektif (m)

Q : Debit outflow (m3/dtk) ηg : effisiensi generator ηt : efisiensi turbin

n : jumlah hari dalam satu periode.

Analisa Kelayakan Ekonomi

Analisa ekonomi dilakukan untuk mengetahui kelayakan suatu proyek dari segi ekonomi. Dalam melakukan analisa ekonomi dibutuhkan dua komponen utama yaitu:

1. cost (komponen biaya)

Meliputi biaya langsung (biaya konstru-ksi) dan biaya tak langsung (O&P, conti-ngencies dan engineering) 2. Benefit (komponen manfaat).

Manfaat didapatakan dari hasil penjualan listrik berdasarkan harga tarif yang berlaku.

Parameter kelayakan ekonomi

meliputi:

a. Benefit Cost Ratio =

b. Net Present Value

NPV = PV Benefit – PV Cost c. Internal Rate Of Return

IRR = I′₊ NPV′ NPV′− NPV′′(I

′′_{− I′)} 3. Analisa Sensitivitas

Analisa sensitivitas dilakukan pada 3 kondisi yaitu:

Cost naik 20%, benefit tetap Cost tetap, benefit turun 20% Cost naik 20%, benefit turun 20%

3. Hasil dan Pembahasan

Konsep perencanaan PLTA

minihydro adalah dengan

memanfaatkan pola operasi waduk yang kemudian menjadi debit operasi PLTA yang ditempatkan pada hulu bendungan.

Debit Operasi yang digunakan untuk pola operasi PLTA nantinya adalah debit terbesar, debit terkecil dan debit rerata.

1. Alternatif 1 : 4,28 m3/dt 2. Alternatif 2 : 1,11 m3/dt 3. Alternatif 3 : 2,43 m3/dt

Bangunan Pembawa yang

digunakan yaitu bangunan

pengambilan (intake) dan pipa pesat. Bangunan pengambilan dilengkapi dengan saringan sampah (trashrack) dengan tipe shaft tegak yang memiliki bukaan sebesar 3,5 m. Pipa Pesat dengan panjang 240 m dan berdiameter 2 m.

Bangunan Pembuang yang

digunakan yaitu saluran tail race. Saluran ini berfungsi untuk membuang aliran setelah melewati turbin menuju sungai yang kemudian digunakan untuk irigasi. Dalam perencanaan bangunan pembuang digunakan data teknis rencana sebagai berikut:

Debit rencana : 4,28 m3/dtk Elv dasar saluran : + 242,500 Bentuk ambang : ogee tipe I

Lebar ambang : 10 meter

Tinggi ambang : 1 meter Elevasi ambang : +243,500

Elevasi dasar : +242,500

Koefisien debit (C) : 1,8 m1/2/dt Dengan menggunakan persamaan Q = C B H1,5 dengan nilai koefisien debit untuk pengaliran tenggelam (C = 1,8) maka akan didapatkan lengkung kapasitas debit (rating curve) berdasarkan debit operasional pada ambang tailrace sebagai berikut:

(8)

sumber: hasil perhitungan

Gambar 6. Rating Curve pada Ambang

Sehingga elevasi TWL untuk setiap debit alternative akan ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 7. Desain Ambang Pada Saluran Tail Race

Perhitungan Tinggi Jatuh Effektif Dengan menggunakan persamaan

empirik berdasarkan potensi

kehilangan tinggi tekan maka tinggi jatuh effektif ditentukan seperti pada tabel berikut:

Tabel 5. Perhitungan Tinggi Jatuh Effektif

Paremeter tinggi tekan Hf

kehilangan pada bangunan pengambilan

trashrack 0.13

kehilangan pada pipa pesat

Inlet 0.13

Gesekan 7.20

Outlet 0.10

Katup 0.86

Total Kehilangan 8.41

Diasumsikan waduk dalam keadaan penuh

Elv waduk normal 281.5

Elv muka air di hulu

Debit Alternatif 1 243.88

head efektif

Sumber: Hasil Perhitungan

Perencanaan Peralatan Hidromekanikal Dan Elektrikal

Peralatan hidromekanikal dan elektrikal yang direncanakan dalam studi ini meliputi: turbin hidrolik,

peralatan elektrik dan rumah

pembangkit. Turbin hidrolik

Berdasarkan besarnya debit desain dan tinggi jatuh effektif dapat dipilih tipe turbin yang digunakan.

Debit desain : 4,28 m3/dt Tinggi jatuh effektif : 29,20 m

Daya teoritis :1225,33 kW

atau 1053,78 HP

Gambar 8. Pemilihan Turbin Reaksi

Maka direncanakan:

Tipe turbin : Francis

Jumlah turbin : 1 unit

Debit : 4,28 m3/dt

Frekuensi generator : 50 Hz Kutub generator : 10 buah Kecepatan putar : 600 rpm DRAFT TUBE SALURAN TAILRACE TANAH ASLI Q Alt 1 +243,880 +242,500 +243,500 0.8m 0.8m

TAIL WATER LEVEL

200.0m

DINDING HALANG PAS. BETON

+247,500 +251,500 1 .2 0 Q Alt 1 +243,660 Q Alt 1 +243,760 sumber: hasil perhitungan

trashrack 0.13

Inlet 0.13

Gesekan 7.20

Outlet 0.10

Katup 0.86

head efektif

atau 1053,78 HP

Maka direncanakan:

Debit : 4,28 m3/dt

Frekuensi generator : 50 Hz Kutub generator : 10 buah Kecepatan putar : 600 rpm DRAFT TUBE SALURAN TAILRACE TANAH ASLI Q Alt 1 +243,880 +242,500 +243,500 0.8m 0.8m

TAIL WATER LEVEL

200.0m

DINDING HALANG PAS. BETON

+247,500 +251,500 1 .2 0 Q Alt 1 +243,660 Q Alt 1 +243,760 sumber: hasil perhitungan

trashrack 0.13

Inlet 0.13

Gesekan 7.20

Outlet 0.10

Katup 0.86

head efektif

atau 1053,78 HP

Maka direncanakan:

Debit : 4,28 m3/dt

Frekuensi generator : 50 Hz Kutub generator : 10 buah Kecepatan putar : 600 rpm

(9)

Kecepatan spesifik : 286,89 mkW Diameter runner : 0,77 m

σkritis : 0,21

σaktual : 0,35

elv pusat turbin : + 243,30

tinggi hisap : -0,5 m

dan direncanakan sistem intake turbin tipe spiral case dan draft tube tipe elbow dengan dimensi:

diameter runner : 0.78 m

tinggi guide vane : 0,27 m

lebar ruang whirl : 0,16 m

Gambar 9. Penjelasan Tiap Section Rumah Siput

Tabel 6. Perhitungan Dimensi Rumah Siput Turbin

Section Persamaan Dimensi

(m) A = D3(1,2 – 19.56 / Ns) 0.91 B = D3(1,1 + 54.8 / Ns) 1.04 C = D3(1,32 + 49.25 / Ns) 1.2 D = D3(1,5 + 48.8 / Ns) 1.35 E = D3(0.98 +63.6 / Ns) 0.97 F = D3(1+ 131.4 / Ns) 1.18 G = D3(0.89 +96.5 / Ns) 0.99 H = D3(0.79 + 81.75 / Ns) 0.87 I = D3(0,1 + 6.5 x 10-4Ns) 0.23 L = D3(0,88 + 4,9 x 10-4Ns) 0.82 M = D3(0,6 + 1.5 x 10 -5 Ns) 0.49

Gambar 10. Penjelasan Tiap Section Draft Tube

Tabel 7. Perhitungan dimensi Draft tube

Section Persamaan Dimensi

(m) N = D3(1,54 + 203.5 / Ns) 1.81 O = D3(0.83 +140.7 / Ns) 1.07 P = D3(1,37 – 5,6 x 10 -4 Ns) 0.98 Q = D3(0,58 + 22,6/ Ns) 0.53 R = D3(1,6 -0.0013 Ns) 0.99 S = Ns/ (-9,28 + 0.25Ns) 4.6 T = D3(1.5 + 1,9 x 10 -4 Ns) 1.25 Z = D3(2,63 + 33,8/ Ns) 2.21

peralatan elektrik yang direncanakan meliputi: generator 3 fasa dengan menggunakam brushless type exciter,

governor, speed increaser,

transformer, switchgear dan auxiliary equipment.

rumah pembangkit direncanakan dengan tipe dalam tanah (underground facility) dengan dimensi:

Tinggi : 10 meter

Lebar : 15 meter

Panjang : 50 meter

Material rumah : beton Tebal dinding rumah : 0.3 meter Kedalaman pondasi : 1.5 meter

(10)

`Analisa Pembangkitan Energi

Energi yang dihasilkan pada PLTA minihidro Pandanduri tiap satu hari operasi ditabelkan sebagai berikut:

Tabel 8. Hasil Pembangkitan Energi harian Tiap Alternatif

Sedangkan hasil pembangkitan tahunan untuk tiap alternatif adalah:

Tabel 9. Hasil Pembangkitan Energi Tahunan Tiap Alternatif

No. Unit Turbin Debit Desain Hari Operasi-onal Daya Energi Tahunan (Unit) (m3/dt) (Hari) (kWh) (MWh) 1 1 4.28 353 1094 9268 2 1 1.11 353 287 2434 3 1 2.43 353 625 5297

Sumber: Hasil Perhitungan Analisa Ekonomi

Biaya proyek dan OP dihitung dengan menggunakan persamaan empirik sebagai berikut:

Tabel 10. Estimasi Biaya PLTA Minihidro

No. Item

Pekerjaan

Biaya (Milyar Rupiah) Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3 1 Biaya Engineering 1.87 0.91 1.38 2 Peralatan Hidromekanik 11.39 4.33 6.83 3 Pemasangan Hidromekanik 1.71 4.14 1.03 4 Saluran 0.18 3.17 0.11 5 Lain Lain 2.35 4.25 1.36 6 Biaya Contingencies 1.75 1.68 1.07 7 Biaya O & P 0.175 0.17 0.11 8 Capital Cost 19.25 18.48 11.78 9 PPN 10% 1.93 1.85 1.18 10 Total Cost 21.18 20.33 12.96 No. Item Pekerjaan

Biaya (Milyar Rupiah) Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3 11 Rasio Rp/Kwh 4,830 10,845 3,476

Sedangkan estimasi manfaat tahunan dari penjualan energi listrik adalah:

Tabel 11. Estimasi Manfaat PLTA Minihidro No Alternatif Harga Jual Listrik (Rp/kWh) Pembangkitan Tahunan (MWh) Pendapatan (Milyar Rp) 1 1 1075 4384 4,713 2 2 1075 1874 2,014 3 3 1075 3728 4,007

Dengan rencana usia proyek adalah 35 tahun maka akan didapatkan parameter kelayakan ekonomi sebagai berikut:

Tabel 12. Analisa Ekonomi Tiap Alternatif

Dan analisa sensitivitas sebagai berikut:

Kondisi 1: benefit turun 20%, cost tetap.

Kondisi 2: benefit tetap, cost naik 20% Kondisi 3: benefit turun 20%, cost naik

20% .

Hasil analisa sensitivitas untuk tiap alternatif ditabelkan sebagai berikut:

Tabel 13. Hasil Analisa Sensitivitas Tiap Alternatif Kondisi Suku Bunga (%) Total Cost (PV Cost) Total Benefit (PV Benefit) NPV BCR Alternatif 1 1 12.00% 25.14 30.75 5.61 1.22 2 12.00% 30.17 38.44 8.27 1.27 3 12.00% 30.17 30.75 0.58 1.02

(11)

Kondisi Suku Bunga (%) Total Cost (PV Cost) Total Benefit (PV Benefit) NPV BCR Alternatif 2 1 12.00% 24.14 13.15 -10.99 0.54 2 12.00% 28.96 16.43 -12.53 0.57 3 12.00% 28.96 13.15 -15.82 0.45 Alternatif 3 1 12.00% 15.39 26.15 10.76 1.70 2 12.00% 18.46 32.69 14.22 1.77 3 12.00% 18.46 26.15 7.69 1.42

Sehingga dari analisa ekonomi dipilih alternatif 3 sebagai alternatif yang paling layak dan mengguntungkan

4. Kesimpulan

1. Berdasarkan analisa besar debit yang akan digunakan dalam perencanaan PLTA mini hydro adalah No Alternatif Q (m3/dtk) Head (m) Power (kW) 1 Alternatif 1 4,28 29,20 1092 2 Alternatif 2 1,11 29,43 286 3 Alternatif 3 2,43 29,32 624

2. Berdasarkan analisa dengan

menggunakan metode USBR

maupun ESHA, dengan

mengetahui tinggi jatuh efektif , debit, serta perhitungan didapatkan jenis turbin Francis. Turbin ini merupakan jenis turbin axial. Dimana kecepatan spesifik turbin Francis berada pada kisaran 0,05 – 0,33. Dari hasil tersebut dipilih alternatif 1 dengan 10 kutub generator dengan kecepatan spesifik terkoreksi adalah 0,30. 3. Berdasarkan analisa, setiap debit

yang melalui melalui Pipa Pesat (Penstock) pada bendungan

Pandanduri Swangi dapat

dikembangkan untuk

pembangkitan energi listrik dengan memanfaatkan tinggi jatuhnya. Dengan menggunakan data debit

pada bendungan, dapat

dibangkitkan energi sebesar: a. Alternatif 1 : 4384 MWh

pertahun dengan rasio Rp/kWh = 4,830

b. Alternatif 2:1874 MWh pertahun dengan rasio Rp/kWh = 10,845 c. Alternatif 3: 3727 MWh pertahun

dengan rasio Rp/kWh = 3,476 4. Berdasarkan analisa ekonomi

terhadap alternatif debit andalan terpilih (alternatif 3) didapatkan besar biaya total sebesar 14,51 milyar rupiah dengan nilai BCR 2,12, NPV 17,30 milyar rupiah, IRR 26,87% dan paid back period 6,03 tahun. Dengan hasil analisa tersebut dapat disimpulkan bahwa perencanaan PLTA mini hidro dengan alternatif 3 layak secara ekonomi.

5. Saran

Agar studi Perencanaan PLTA mini hydro bisa lebih baik maka perlu dilakukan studi pendahuluan yang lebih

komprehensif sehingga akan

didapatkan data pendukung yang akan membuat laporan dari studi kelayakan lebih akurat. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam studi kelayakan PLTA mini hydro adalah:

 Melakukan pengukuran topografi dan survei kondisi lokasi studi.  Melakukan tinjauan terhadap

perkembangan perekonomian yang sedang terjadi.

 Melakukan tinajauan terhadap

teknologi yang sedang

berkembang dalam bidang

(12)

Daftar Pustaka

1. Anonim. 2005. RETScreen®

Engineering & Cases Textbook.

Kanada: RETScreen International.

2. Anonim, 1976. Engineering

Monograph No. 20 Selecting Reaction Turbines. Amerika: United States Bureau Of Reclamation.