SKRIPSI
ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO DI DESA BATU PATANETEANG KABUPATEN BANTAENG
Oleh :
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2020
INDRA DARIUS KALA 105 82 1471 14
MUH. FAHRUDDIN BAHAR 105 82 1438 14
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT. Yang telah menganugrahkan rahmat dan kesehatan-Nya kepada penulis sehingga skripsi tugas akhir yang berjudul ANALISIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO
HIDRO DI DESA BATU PATANETEANG KABUPATEN BANTAENG
terselesaikan. Skripsi ini disusun dalam memenuhi persyaratan mengikuti ujian akhir guna memperoleh gelar sarjana terapan di tingkat diploma strata (S1) di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar.
Penulis sangat menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan literatur dan kemampuan yang penulis miliki. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran guna memperbaiki kekurangan tugas akhir ini.
Pada kesempatan ini juga, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua Orang tua kami yang senantisa mendoakan dan mendukung kami rela berkorban demi kelancaran penyelesaian study kami, kemudian terima kasih juga kepada Bapak/Ibu dosen pembimbing serta kepada rekan-rekan Mahasiswa yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih banyak.
iii
iii DAFTAR ISI
SAMPUL ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... v DAFTAR TABEL... vi BAB I PENDAHULUAN ... 1 A. Latar belakang ... 1 B. Rumusan masalah ... 4 C. Tujuan penelitian ... 4 D. Batasan masalah ... 5 E. Manfaat penelitian ... 5 F. Sistematika penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
A. Pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) ... 7
B. Prinsip kerja PLTMH ... 10
C. Konversi energi PLTMH ... 13
D. Komponen-komponen pada PLTMH ... 14
E. Perencanaan pembangunan PLTMH ... 23
iv
BAB III METODE PENELITIAN... 27
A. Waktu dan tempat penelitian ... 27
B. Jenis penelitian ... 27
C. Sumber data penelitian ... 27
D. Tahap penelitian ... 27
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 29
A. Hasil penelitian ... 29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 38
A. Kesimpulan ... 38
B. Saran ... 39
v DAFTAR GAMBAR 1) Gambar 2.1 ... 11 2) Gambar 2.2 ... 13 3) Gambar 2.3 ... 14 4) Gambar 2.4 ... 17 5) Gambar 2.5 ... 19 6) Gambar 2.6 ... 19 7) Gambar 3.1 ... 28 8) Gambar 4.1 ... 30 9) Gambar 4.2 ... 31 10) Gambar 4.3 ... 32 11) Gambar 4.4 ... 33 12) Gambar 4.5 ... 34
vi
DAFTAR TABEL
1 BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tenaga listrik merupakan suatu unsur penunjang yang sangat penting bagi pengembangan secara menyeluruh suatu bangsa. Pemanfaatannya secara tepat guna akan merupakan suatu alat yang ampuh untuk merangsang pertumbuhan perekonomian negara. Berdasarkan alasan tersebut, dapat dimengerti apabila pada akhir-akhir ini permintaan akan kebutuhan tenaga listrik semakin meningkat di negara-negara seluruh dunia. Maka dari itu beberapa negara di belahan dunia tengah berupaya untuk memanfaatkan sumber energi ataupun pembangkit listrik yang terbarukan yang cukup murah salah satunya ialah memanfaatkan kekayaan sumber air bumi (Zakia Liland Fajriani, 2019).
Pembangkit listrik yang murah, ketersediaannya melimpah dan tidak menimbulkan polusi salah satunya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Indonesia kaya sumber daya air yang berpotensi menghasilkan energi dalam jumlah yang besar. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sudah beroperasi sejak tahun 1882 untuk menggerakkan mesin industri teh terdapat 400 unit PLTA sampai tahun 1910, salah satunya di Cisalak yang dibangun pada tahun 1909 (Sentanu H, 2013).
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik berskala kecil dengan menggunakan tenaga air sebagai penggeraknya diantaranya, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam
2
dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis,mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin sebagai alat untuk mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik, dan generator sebagai alat untuk menghasilkan listrik dengan cara mengubah gerak menjadi energi listrik. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu.
PLTMH memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA yang berskala besar, berimplikasi pada relative,sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan pengoperasian mikrohidro. Dengan demikian, sistem pembangkit mikrohidro cocok untuk menjangkau ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan pedesaan.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan alternatif sumber energi listrik bagi masyarakat. PLTMH memberikan banyak keuntungan terutama bagi masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia. Di saat sumber energi lain mulai menipis dan memberikan dampak negatif, maka air menjadi sumber energi yang sangat penting karena dapat dijadikan sumber energi pembangkit listrik yang murah dan
3
tidak menimbulkan polusi. Pembangkit listrik mikro hidro mengacu pada pembangkit listrik dengan skala di bawah 100 kW. (Arismunandar,dkk,1991) Banyak daerah pedesaan di Indonesia yang dekat dengan aliran sungai yang memadai untuk pembangkit listrik pada skala yang demikian. Diharapkan dengan memanfaatkan potensi yang ada di desa-desa tersebut dapat memenuhi kebutuhan energinya sendiri dalam mengantisipasi kenaikan biaya energi atau kesulitan jaringan listrik nasional untuk menjangkaunya. Adapun beberapa keuntungan yang terdapat pada PLTMH sebagai berikut :
1. Dibandingkan dengan pembangkit listrik jenis yang lain, PLTMH ini cukup murah karena menggunakan energi alam.
2. Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikitlatihan.
3. Tidak menimbulkan pencemaran.
4. Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan. 5. Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian
hutansehingga ketersediaan air terjamin.
Prinsip dasar mikrohidro adalah memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh aliran air pada jarak ketinggian tertentu dari tempat instalasi pembangkit listrik. Sebuah skema mikrohidro memerlukan dua hal yaitu, debit air dan ketinggian jatuh (head) untuk menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan.
4 B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Seberapa besar daya output Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pataneteang Kabupaten Bantaeng pada saat beban puncak.
2. Bagaimana spesifikasi komponen dan kontribusi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pataneteang Kabupaten Bantaeng pada masyarakat setempat.
C. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu :
1. Untuk Mengetahui besar daya output Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pataneteang Kabupaten Bantaeng. 2. Mengetahui spesifiksi komponen dan kontribusi Pembangkit Listrik
Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pataneteang Kabupaten Bantaeng.
D. Batasan Masalah
Penelitian ini penulis hanya membahas tentang seberapa besar daya output yang dihasilkan serta kontribusi daripada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di Desa Batu Pataneteang Kabupaten Bantaeng.
5 E. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah :
1. Untuk Menambah pengetahuan dan wawasan yang berkaitan dengan sistem pembangkitan tenaga listrik Mikro Hidro baik bagi penulis, pembaca maupun bagi masyarakat setempat.
2. Sebagai bahan masukan bagi masyarakat setempat tentang bagaimana keadaan pembangkit yang ada pada daerahnya tersebut.
3. Sebagai referensi bacaan dan informasi di lembaga Perguruan Tinggi Universitas Muhammadiyah Makassar pada Fakultas Teknik secara Umum dan Jurusan Teknik Elektro secara khusus.
F. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika penulisan bagaimana sebenarnya analisis kestabilan sistem daya berdasarkan debit air dan head PLTMH yang terdiri dari 5 bab dan 1 daftar pustaka, yaitu :
1. BAB 1 PENDAHULUAN : Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, serta maksud dan tujuan dari penelitian yang dilakukan serta sistematika penulisan dari laporan hasil penilitian.
2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA : Bab ini menjelaskan tentang teori-teoripendukung yang Berkaitan dengan judul perancangan.
6
3. BAB III METODE PENELITIAN : Bab ini menjelaskan tetang lokasi tempat penelitian,alat dan bahan yang digunakan, diagram balok dan gambar rangkaian penelitian, serta metode penelitian yang berisi langkah-langkah dalam proses melakukan perancangan. 4. BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN : Bab ini membahas tentang analisa daya yang terbangkitkan pada PLTMH yang telah di tentukan, bagaimana bentuk rancangan sisitem pengentrolan beban terhadap PLTMH, hingga bagaimana perhitungan data pada kedua hal tersebut.
5. BAB V PENUTUP : Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran.
6. DAFTAR PUSTAKA : Berisi tentang daftar sumber referensi penulis dalam memilih teori yang relevan dengan judul penelitian.
7 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah pembangkit listrik berskala kecil kurang dari 100 kW (O.F.Patty.1995), yang memanfaatkan tenaga (aliran) air sebagai sumber penghasil energi seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya,
mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi
jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air. PLTMH termasuk sumber energi terbarukan dan layak disebut
clean energy karena ramah lingkungan. (Arismunandar,dkk,1991).
PLTMH umumnya merupakan pembangkit listrik jenis run of river yang mana tinggi diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, melainkan dengan mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai tersebut selanjutnya mengalirkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana
8
beda tinggi yang diperlukan sudah diperoleh. Air dialirkan ke Rumah pembangkit (Power House) yang biasanya dibangun dipinggir sungai. Air akan memutar sudu turbin (runner), kemudian air tersebut dikembalikan ke sungai asalnya. Energi mekanik dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Pembangkit listrik tenaga air dibawah 100 kW digolongkan sebagai PLTMH, (Muhammad.2010)
instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai
white resources dengan terjemahan bebasnya yaitu ”energi putih”. Sebab
instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan perkembangan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi dari pengaruh perbedaan ketinggian dengan daerah tertentu (tempat instalasi yang akan dibangun) akan dapat diubah menjadi energi listrik. (Muhammad.2010)
Bentuk pembangkit tenaga mikro hidro bervariasi, tetapi prinsip kerjanya adalah sama, yaitu: “ Perubahan tenaga potensial menjadi tenaga elektrik (listrik)”. Perubahan memang tidak langsung, tetapi berturut-turut melalui perubahan sebagai berikut:
- Tenaga potensial menjadi tenaga kinetik - Tenaga kinetik menjadi tenaga mekanik - Tenaga mekanik menjadi tenaga listrik
9
Tenaga potensial adalah tenaga air karena berada pada ketinggian. Energi kinetik adalah tenaga air karena mempunyai kecepatan. Tenaga mekanik adalah tenaga kecepatan air yang terus memutar kincir/turbin. Tenaga listrik adalah hasil dari generator yang berputar akibat berputarnya kincir/turbin.
Tabel 2.1 Klasifikasi PLTA
NO. JENIS PLTA KAPASITAS
1. PLTA besar >100 MW 2. PLTA menengah 15 – 100 MW 3. PLTA kecil 1 – 15 MW 4. PLTM (mini hidro) 100 kW – 1 MW 5. PLTMH (mikro hidro) 5 kW – 100 Kw 6. Pico hidro < 5 kW Sumber : (Prayogo. 2003)
Keuntungan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH).
a. Dibandingkan dengan pembangkit listrik jenis yang lain, PLTMH ini cukup murah karena menggunakan energi alam.
b. Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan.
10
d. Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan. e. Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan
sehingga ketersediaan air terjamin.
B. Prinsip Kerja PLTMH
Secara teknis PLTMH memiliki tiga komponen utama yaitu air (hydro), turbin, dan generator. Prinsip kerja dari PLTMH sendiri pada dasarnya sama dengan PLTA hanya saja berbeda kapasitasnya atau besarnya. Pembangkit listrik tenaga air skala mikro pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran airsaluran irigasi, sungai atau air terjun. Aliran air ini akan memutar porosturbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Energi ini selanjutnyamenggerakkan generator dan generator menghasilkan listrik. Sebuah skemamikrohidro memerlukan dua hal yaitu, debit air dan ketinggian jatuh (head)untuk menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan. Hal ini adalah sebuahsistem konversi energi dari bentuk ketinggian dan aliran (energi potensial)kedalam bentuk energi mekanik dan energi listrik (Donald, 1994).
11
Gambar 2.1 Skema PLTMH
Untuk mengetahui debit air, pertama kita harus mengetahui luas penampang saluran (A) yang diperoleh dengan mengalihkan lebar sungai/saluran dengan kedalaman rata-rata air sehingga dapat dituliskan dalam persamaan (Murhasim.2006):
A = W x dn / n………..…………(1) Keterangan:
A = Luas Penampang basah (m2) W = Lebar sungai / saluran (m)
dn = Jumlah tinggi/dalamnya air pada saluran pengukuran (m) n = banyak pengukuran
Kemudian kita harus mencari kecepatan aliran sebenarnya (Vs) yang diperoleh dengan memgalihkan kecepatan hasil pengukuran (V) dengan koefisien (Cs) yang sebenarnya. Adapun konstanta tersebut dapat dikelompokkan dalam tiga kelompok:
12
1. Untuk dasar sungai yang berbatu-batu Cs = 60 % 2. Untuk dasar sungai yang berpasir Cs = 80 % 3. Untuk dasar sungai yang bercadas Cs = 90 %
Untuk mendapatkan kecepatan aliran sebenarnya digunakan persamaan (Murhasim.2006) :
Vs = V ukur x Cs………...……....(2)
Keterangan :
Vs = Kecepatan aliran sebenarnya (m/detik)
V = Kecepatan aliran hasil pengukuran (m/detik)
Cs = Koefisien yang tergantung dari keadaan dasar sungai (%)
Setelah parameter di atas diketahui, dapat ditentuukan debit sungai/saluran dengan mengguanakan persamaan (Marling.2006) :
Q = A x Vs ………..………...………(3)
Keterangan:
Q = Debit air (m3/detik)
A = Luas penampang basah (m2)
Vs = Kecepatan Air sebenarnya (m/detik)
Adapun daya yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan rumus (Murhasim.2006):
13
Pout Turbin = g x Q x H x ηT (kW)………...…….…………...………(5) Pout Gen = P input Turbin x ηG...(6) Keterangan:
P = daya teoritis (KW) g = gaya grafitasi (m/s2)
Q = debit air (m3/detik) H = Tinggi Terjun Air (m)
ηT = efisiensi Turbin ηG = efisiensi Generator
C. Konversi Energi PLTMH
Konversi energi pada PLTMH terbagi atas tiga bagian yaitu: a. Energi Potensial - Energi Mekanik - Energi Listrik
Sumber: Theraja (2001) Gambar 2.2 Skema PLTMH
14 D. Komponen-komponen pada PLTMH
Sumber: Prayogo (2003)
Gambar 2.3 Komponen PLTMH
Komponen PLTMH secara umum terdiri dari:
a. Bendungan (Weir) dan Bangunan Penyadap (Intake)
Bendungan merupakan bagian yang sangat penting pada suatu pembangkit listrik tenaga air, karena bendungan merupakan tempat penampungan air. Bendungan untuk instalasi PLTMH dapat berupa bendungan beton atau bendungan beronjong. Pemilihan jenis bendungan yang terbaik untuk suatu tempat tertentu merupakan suatu masalah kelayakan teknis dan biaya. Kelayakan dipengaruhi oleh keadaan topografi, geologis dan cuaca. Perlengkapan lainnya adalah : penjebak/saringan sampah. Pada umumnya PLTMH, merupakan
15
pembangkit type run of river sehingga bangunan intake dibangun berdekatan dengan bendungan dengan memilih dasar sungai yang stabil dan aman terhadap banjir.
1. Saringan (Sand trap)
Saringan ini dipasang didepan pintu pengambilan air, berguna untuk menyaring kotoran–kotoran atau sampah yang terbawa sehingga air menjadi bersih dan tidak mengganggu operasi mesin PLTMH. 2. Pintu pengambilan air (Intake)
Pintu Pengambilan Air adalah pintu yang dipasang diujung pipa dan hanya digunakan saat pipa pesat dikosongkan untuk melaksanakan pembersihan pipa atau perbaikan.
3. Pipa pesat (Penstok)
Fungsinya untuk mengalirkan air dari saluran penghantar atau kolam tanda menuju turbin. Pipa pesat mempunyai posisi kemiringan yang tajam dengan maksud agar diperoleh kecepatan dan tekanan air yang tinggi untuk memutar turbin. Konstruksinya harus diperhitungkan agar dapat menerima tekanan besar yang timbul termasuk tekanan dari pukulan air. Pipa pesat merupakan bagian yang cukup mahal, untuk itu pemilihan pipa yang tepat sangat penting. 4. Katub utama (main value atau inlet value)
Katub utama dipasang didepan turbin berfungsi untuk membuka aliran air, menstart turbin atau menutup aliran
16
(menghentikan turbin). Katup utama ditutup saat perbaikan turbin atau perbaikan mesin dalam rumah pembangkit. Pengaturan tekanan air pada katup utama digunakan pompa hidrolik.
5. Power House
Adalah rumah tempat semua peralatan mekanik dan elektrik PLTMH. Peralatan Mekanik seperti Turbin dan Generator berada dalam Rumah Pembangkit, demikian pula peralatan elektrik seperti kontroler. Dalam desain powerhouse, pondasi turbin - generator harus dipisahkan dari pondasi bangunan power house. Di samping itu perlu dipikirkan keleluasaan bongkar pasang turbin dan generator. Persoalan ini masih ditambah lagi dengan perlunya saluran pembuang di dalam sampai keluar power house.
b. Turbin
Turbin merupakan salah satu bagian penting dalam PLTMH yang menerima energi potensial air dan mengubahnya menjadi putaran (energi mekanis). Turbin adalah mesin berputar yang berfungsi untuk mengambil energi mekanik dari aliran fluida. Dalam PLTMH digunakan turbin air. Turbin ini akan mengkonversikan menjadi energi gerak angular. Turbin air memiliki casing berupa baling-baling yang memfokus dan
17
Gambar 2.4 Turbin
mengontrol fluida. Energi diperoleh dari tenaga shaft yang berputar. Turbin dapat memiliki kepadatan tenaga yang tinggi. Ini dikarenakan kemampuan turbin untuk beroperasi pada kecepatan sangat tinggi. Namun pada PLTMH, turbin yang dipakai memiliki kepadatan energi yang rendah. Sebab aliran airnya juga tak terlalu deras. Putaran turbin dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik.
Macam-macam turbin air yang dikenal adalah sebagai berikut:
1. Turbin Implus, merupakan turbin air yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energy air (yang terdiri dari energy potensial + tekanan + kecepatan) yang tersedia menjadi energy kinetik untuk merubah turbin, sehingga menghasilkan energy puntir. Yang termasuk dari jenis turbin ini adalah turbin pelton. Turbin pelton dipakai untuk tinggi terjun yang tinggi. Sekarang jenis poros mendatar adalah yang paling banyak dipakai. Rotornya dilengkapi dengan ember (buckets) yang dipasang di sekeliling piringannya (disc). Ember-ember tersebut menerima semprotan air dari mulut-mulun pancaran (nozzles), yang kemudian mengembalikan pancaran air ini setelah membaginya kea
18
rah kiri dan kanan dengan bantuan sebuah punggung (ridge) yang terdapat ditengah ember. Ember ini mengalihkan tenaga impuls yang didapatnya dari piringan. Ada dua macam ember, yaitu yang terpasang pada piringan dengan baut, dan dicor menjadi satu dengan piringnya. Sebuah jarum dipasang di pusat mulut pancaran untuk mengatur jumlah air, yaitu dengan menggerakkannya maju dan mundur, dan untuk mengisi lubang keluar dari mulut pancaran. Ini digerakkan oleh pengatur kecepatan (speed governor) sesuai dengan perubahan beban. (Arismunandar,dkk.1991)
2. Turbin Reaksi merupakan turbin yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energy air yang tersedia menjadi energy puntir. Turbin ini terbagi menjadi 3 jenis turbin, yakni
a. Turbin Francis
Turbin Francis dipakai untuk berbagai keperluan dengan tinggi terjun menengah. Rumah siput dibuat dari plat baja, baja cor atau besi cor, sesuai dengan tinggi terjun dan kapasitasnyadan bertugas menahan bagiann terbesar dari beban tekanan hidrolik yang diterima oleh turbin. Tekanan selebihnya ditahan oleh sudu kukuh atah cincing kukuh. Sudu-sudu antar daiatur disekeliling luar rotor dan mengatur daya keluar (output) turbin dengan mengubah-ubah bukannya sesuai dengan perubahan beban, melalui suatu mekanisme pengatur. (Arismunandar,dkk.1991)
19
Gambar 2.5 Trubin Francis
1 = Poros 2 = Poros Utama 3 = Sudu Antar 4 = Tutup 5 = Bantalan 6 = Cincin Kukuh
7 = Rumah Siput 8 = Pipa Lepas Kontruksi Turbin Francis
b. Turbin Aliran Diagonal
Turbin ini dipakai untuk tinggi terjun yang tinggi dari turbing baling-baling sampai batas tinggi terjun menengah dari turbin Francis. Biasanya jenis ini mempunyai sudu rotor yang dapat digerakkan (diputar menurut sumbu masing-masing) seperti turbing baling-baling. (Arismunandar,dkk.1991)
20
1 = Rumah Siput 2 = Poros Sudu Antar 3 = Rotor 4 = Pipa Lepas 5 = Poros Utama 6 = Bantalan 7 = Servometer Sudu 8 = Tutup Atas 9 = Cincin pelepas air
Kontruksi Turbin Aliran Diagonal
c. Turbin Baling-baling
Turbin ini dipakai untuk tinggi terjun yang rendah. Turbin baling-baling digolongkan menjadi dua menurut kontruksi bila rotornya, yaitu turbin baling-baling dengan bila rotor tetap dan turbin Kaplan dengan bila sudu yang dapat digerakkan secara otomatis dan hidrolik. Sudu rotor pada turbin Kaplan mempunyai kontrusksi yang dapat digerakkan (menurut sumbunya) dan dapat merubah arah sudut bilahnya dengan tangan (manual) atau otomatis sesuai dengan pembukaan sudu antarnya. Bila rotor dubuka dan ditutup oleh tekanan minyak melalui katub pengontrol rotor dari alat pengatur kecepatan. Hubungan antara pembukaan sudu antar dan sudut bilah rotor biasanya dipertahankan oleh alat penghubung dari pengatur kecepatan, agar turbin dapat bekerja dengan daya guna yang tinggi. (Arismunandar,dkk.1991)
21 c. Generator
generator yang digunakan adalah generator pembangkit listrik AC. Untuk memilih kemampuan generator dalam menghasilkan energi listrik disesuaikan dengan perhitungan daya dari data hasil survei. Kemampuan generator dalam menghasilkan listrik biasanya dinyatakan dalam VoltAmpere (VA) atau dalam kilo volt Ampere (kVA).
Berikut ini cara perawatan generator mikrohidro agar berfungsi dengan baik :
1. Jangan menyentuh koneksi listrik saat generator beroperasi 2. Cek keketatan mur dan baut generator
3. Cek bila temperature generator tidak normal dan saat ada noise tidak wajar
4. Bersihkan ventilasi dan kipas generator dari debu data tidak beroperasi Adapun persamaan yang digunakan untuk mengetahui kecepatan putar generator, yakni (Arismunandar,dkk.1991):
n = 120.f/p……….(8) PLTA Mikro mempunyai perbedaan tinggi muka air yang kecil sehingga kecepatan turbin kecil. Untuk menggerakkan generator, kecepatan ini harus dinaikkan, sehingga memakai dalam satu poros untuk turbin dan generator tidak mungkin. Maka perlu dipasang transmisi mekanis dengan memakai
22 a. Ban
Karena perpindahan putaran berdasarkan gesekan, maka ban ini dipasang dalam keadaan pratarik. Untuk meninggikan gesekan, ban ini umumnya berbentuk trapezium yang dipasang pada alur roda dengan bentuk yang sama, seperti ban kipas radiator pada mobil.
b. Roda Gigi
Dapat digunakan bila jarak antara poros turbin dan poros generator kecil. c. Rantai
Digunakan bila jarak kedua poros terlalu besar untuk mengguanakan roda gigi dan terlalu kecil untuk memakai ban.(Patty.1995)
d. Penghubung turbin dengan generator
penghubung turbin dengan generator atau sistem transmisi energi mekanik ini dapat digunakan sabuk atau puli, roda gerigi atau dihubungkan langsung pada porosnya. Sabuk atau puli digunakan jika putaran per menit (rpm) turbin belum memenuhi putaran rotor pada generator, jadi puli berfungsi untuk menurunkan atau menaikan rpm motor generator. Roda gerigi mempunyai sifat yang sama dengan puli. Penghubung langsung pada poros turbin dan generator, jika putaran turbin sudah lama dengan putaran rotor pada generator.
23 E. Perencanaan Pembangunan PLTMH
Dalam perencanaan PLTA mikro untuk daerah pedesaan, pertimbangan-pertimbangan yang diambil yakni (Patty.1995):
a. Mempelajari bangunan air (irigasi, drainase dan lain-lain) yang sudah ada di desa tersebut.
b. Meneliti bahan bangunan yang berada di tempat serta pendidikan masyarakat desa.
c. Meneliti mesin yang hendak dipakai, lebih baik menggunakan mesin yang lebih mahal tetapi memerlukan biaya yang lebih sedikit dan waktu yang lebih singkat untuk refarasi.
Kemudian perencanaan suatu PLTA Mikro, terlebih untuk daerah pedesaan di Negara yang sedang berkembang, harus diusahakan biaya per kWh sekecil mungkin. Biaya pembangkitan per kWh adalah (Patty.1995) :
………..…..(9)
Untuk mendapatkan biaya pembangkitan per kWh sekecil mungkin harus diusahakan
a. Biaya investasi yang sekecil mungkin antara lain dengan: 1. Rencana PLTA yang sederhana
2. Memakai bahan setempat
3. Memakai turbin/generator yang standar 4. Memakai kendali muatan elektronis
24
5. Memakai turbin tanpa rumah spiral.
b. Biaya eksploitasi yang sekecil mungkin antara lain dengan (Patty.1995): 1. Jangan memakai tenaga yang mahal khusus untuk eksploitasi dan
pengawasan sentral; sedapat mungkin tenaga ini diambil dari penduduk desa dengan memperhatikan pendidikannya.
2. Diusahakan tidak memakai tenaga (remote control) atau secara periodik dikirim tenaga dari kantor PLN yang terdekat untuk memeriksa sentral (jadi gajinya tidak dibebankan pada biaya eksploitasi sentral).
3. Memakai mesin yang tidak begitu memerlukan perawatan, yang dapat dinilai dari penawaran pabrik mesin.
4. Untuk membersihkan saringan, membuang lumpur dan lain sebagainya, dipakai tenaga dari desa secara periodik.
c. Besarnya jumlah kWh yang dibangkitkan berarti harus besar pula jumlah kWh yang dipakai oleh desa. Usaha-usaha pemanfaatan kWh yang dibangkitkan perlu diperluas dengan:
1. Memperluas industri rumah tangga yang memakai tenaga listrik. 2. Menggunakan tenaga listrik untuk keperluan bersama.
3. Mendirikan industri pedesaan yang baru.
Pada waktu suatu pusat listrik selesai dibangun, ada beberapa hal yang harus diperhatikan, yakni (Muhammad.2010):
25
1. Setiap bagian mesin dan peralatan harus diperiksa apakah memenuhi syarat dan spesifikasi yang ada, serta betul-betul memuaskan dari segi operasi dan hasilnya, atau tidak.
2. Hasil kerja dan keadaan tiap bagian yang dicoba setelah sentral selesai dibangun, dipakai sebagai pegangan operasi dan pemeliharaan kemudian.
F. Perhitungan teknis PLTMH
Potensi daya mikrohidro dapat dihitung dengan persamaan daya: (P) = 9.8 x Q x Hn x ŋ; di mana: P = Daya (kW) Q = debit aliran (m3/s) Hn = Head net (m) 9.8 = konstanta gravitasi ŋ = efisiensi keseluruhan.
Misalnya, diketahui data di suatu lokasi adalah sebagai berikut: Q = 300 m3/s2, Hn = 12 m dan h = 0.5. Maka,
besarnya potensi day a (P) adalah: P = 9.8 x Q x Hn x h
= 9.8 x 300 x 12 x 0.5 = 17 640 W
26 BAB III
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) yang memanfaatkan aliran sungai Batumassong di Desa Pattaneteang, Kecamatan Tompobulu Kabupaten Bantaeng.
B. Jenis penelitian
Jenis Penelitian ini termasuk penelitian Deskriptif, yang bertujuan untuk mengetahui Keadaan Seberapa besar daya output dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di Desa Batu Pattaneteang, Kecamatan Tompobulu Kabupaten Bantaeng.
C. Sumber data penelitian
Sumber data penelitian yakni data yang diperoleh dari beberapa literatur dan hasil penelitian yang sudah ada, baik hasil penelitian eksperimental maupun penelitian survey atau langsung di lapangan yang terkait dengan penelitian ini.
27 D. Tahap penelitian
Tahap penelitian dilakukan dengan membagi kegiatan kedalam tahapan - tahapan berikut ini :
a. Pengumpulan Data
1. Teknik Observasi (Field Research)
Penulis melakukan penelitian secara langsung terhadap obyek penelitian untuk memperoleh data-data yang akan diperlukan dalam penulisan skripsi nantinya.
2. Studi Literatur
Penulis mengumpulkan data-data dengan membaca dan mempelajari berbagai literatur-literatur yang ada sesuai dengan masalah yang diteliti.
3. Wawancara (Interview)
Salah satu teknik pengumpulan data yang dilakukan oleh peneliti untuk memperoleh informasi tentang Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro dengan bertanya lansung pada pengelola pembangkit listrik tersebut.
b. Teknik Analisa Data
Adapun Teknik Analisa Data yang digunakan yakni analisa deskriptif. Analisa ini memberikan penjelasan atau gambaran tentang keadaan dari Pembangkit yang diteliti mulai dari pembangkitan daya pada saat pembangkit berada pada beban puncak, daya output yang dihasilkan, serta debit air pada saat pembangkit berada pada beban puncak.
28 E. Bagan Alur Penelitian
Gambar 3.1 Flow Chart Studi Literatur
Analisa Alat
Analisa Alat dan Bahan
Pengetesan dan Pengukuran Mulai
29 BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil penelitian
Deskripsi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng.
a. Keadaan/ kondisi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng.
Pembangkit listrik Tenaga Mikro Hidro Desa Batu
Pattaneteang Kabupaten Bantaeng merupakan suatu pembangkit listrik tenaga air yang berskala kecil yang membangkitkan daya sebesar 4,1 MW. Pembangkit ini memanfaatkan air dari aliran sungai Batumassong di Desa Pattaneteang, Kecamatan Tompobulu yang kemudian dialirkan ke turbin melalui sebuah pipa pesat (penstock) yang dimana memanfaatkan tinggi terjun air (head) 114 m dan debit air sebesar 3,6 m3/detik yang didapatkan dari hasil perhitungan sebagai berikut dengan menggunakan alat ukur air dan debit air sungai (Current Meter Flowatch FL-03):
Dik. W1 = 4 m W2 = 3 m dn = 1 m
30 Cs = 80 % Peny. A = (W1 + W2)/2 * dn = (4 + 3 )/2 * 1 = 3,5 m2 Va = V ukur * Cs = 1,5 * 80 % = 1,2 m/detik Q = A * Vs = 3 * 1,2 = 3,6 m3/detik
Adapun uraian keadaan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikro Hidro Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng
adalah sebagai berikut :
Ditinjau dari segi pembangkitnya, berdasarkan dari jenis generator yang dipakai, generator yang dipakai adalah generator sinkron 3 phase dan membangkitkan daya sebesar 4102 Kw dengan tegangan maksimal 20 Kv.
Adapun daya yang dihasilkan pembangkit ini dapat dihitung sebagai berikut:
31 Dik : g = 9,8 m/s2 Q = 3,6 m3/detik H = 114 m ηT = 0,85 Pin Turbin = g x Q x H (kW) = 9,8 x 3,6 x 114 = 4021,92 kW Pout Turbin = g x Q x H x ηT (kW) = 9,8 x 3,6 x 114 x 0,85 = 3418,63 Kw.
Pout Generator = Pout Turbin x ηG (kW)
= 3418,63 x 0,67
32
b. Bagian-bagian Pembangkil Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng.
1. Bendungan dan Bak Pengendap
Bendungan pengalih dan bak pengendap berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai, ke dalam bak pengendap, terdiri dari 2 pintu Intake dan 2 pintu Flushing. Memiliki trash rake untuk menyaring sampah dan endapan lumpur. Air akan melimpah pada ketinggian air 170cm. (Wkv Operation And Maintenance Book).
Gambar 4.1 Bendungan Pengalih Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Memiliki 1 pintu flushing sand trap, untuk mengeluarkan pasir ke sungai sebelum masuk ke water way.
33 2. Headpond
Berfungsi untuk menenangkan aliran air dan mencegah turbulensi air sebelum diterjunkan melalui penstock. Air akan melimpah di ketinggian 365 cm.
Gambar 4.2 Monitor Scada
34
Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke Turbin. Dalam pipa ini, energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi energi kinetik yang akan memutar roda turbin. Terbuat dari pipa baja yang dirol, lalu dilas. Untuk sambungan antar pipa digunakan flens. Pipa ini didukung oleh pondasi yang mampu menahan beban statis dan dinamisnya. Panjang pipa penstock 400 m. (Wkv Operation And Maintenance Book).
Gambar 4.3 Pipa Pesat
4. Turbin
Turbin yang dipakai pada PLTMH ini adalah Turbin WKV-FRANCIS (Wasserkraft Volk AG). Turbin ini berfungsi untuk mengonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis. Di dalamnya terdapat Guided Vane untuk mengatur
35
pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang masuk ke Runner/Blade. Aliran air akan memutar runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin. Energi yang timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Turbin ini dilengkapi casing yang berfungsimengarahkan air ke Runner. Pada bagian bawah casing terdapat pengunci turbin. (Wkv Operation And
Maintenance Book).
Gambar 4.4 WKV Francis Turbin
Turbin WKV Francis ini merupakan Turbin Governor/
Wicket Gate digerakkan secara Hydraulic. Buka dan
tutupINLET VALVE Dapat dilakukan secara manual dan otomatis. Menggunakan Oli Hydraulic ISO VG 46/ Mobil Nuto H 46 dengan kapasitas 200liter. Tekanan oli berkisar
80-36
90 Psi. Pada pengoperasian mode otomatis pergerakan Wicket
Gate mengikuti sinyal dari panel control. Terdapat 2 mode
kontrol mode power dan mode water level control.
5. Generator
Generator yang digunakan adalah generator sinkron 3 phase yang berfungsi untuk menghasikan listrik dari putaran mekanis. Generator memiliki Bearing DS (Drive Shaft) dan
Bearing NDS (Non Drive Shaft) yang didinginkan oleh oli. Oli
yang digunakan adalah Machine Oil ISO VG 68/ Mobil DTE
Oil Heavy Medium. (Wkv Operation And Maintenance Book).
Gambar 4.5 Generator Spesifikasi generator :
37 Daya = 515 Kw Tegangan = 20 KV Arus = 425,5 A Frekuensi = 50 Hz Putaran = 1500 rpm Cos φ = 1,0
c. Kontribusi Pembangkil Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) terhadap masyarakat Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng
Dengan adanya Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng ini telah memberikan manfaat tersendiri bagi masyarakat setempat terutama dalam penerangan rumah tangga. Selain itu dimanfaatkan juga oleh masyarakat untuk kegiatan hiburan, penggunaan peralatan – peralatan rumah tangga listrik dan pemakaian sarana umum serta kantor-kantor pemerintahan. Kontribusi PLTMH ini bisa menerangi rumah warga sekitar 3.500 rumah dengan beban 220 V beserta dengan gedung-gedung perkantoran dan fasilitas umum.
38 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian dan pembahasan hasil penelitian, maka dapat ditarik kesimpulan yaitu:
1. Berdasarkan dari jumlah debit air, tinggi terjun air, dan efisiensi turbin dan generator, didapatkan bahwa Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng membangkikan daya output pada saat beban puncak sebesar 4,1 MW dari kapasitas mesin sebesar 3418,63 kW.
2. Pin out Generator pada PLTMH Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng sebesar 2290 Kw.
3. PLTMH Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng memiliki beberapa komponen inti yang cukup maksimal dalam membangkitkan tenaga listrik di desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng.
4. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng menyalurkan energi listrik ke 3.500 rumah penduduk dengan tegangan 220 V beserta fasilitas umum dan Perkantoran.
39
5. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Desa Batu Pattaneteang Kabupaten Bantaeng dimanfaatkan oleh masyarakat untuk penerangan rumah tangga, pemakaian alat-alat rumah tangga listrik, hiburan dan pemakaian sarana umum.
B. Saran
1. Untuk masyarakat setempat sekiranya dapat mengembangkan PLTMH Desa Batu Pattneteang Kabupaten Bantaeng karena PLTMH ini sangat bermanfaat bagi keberlangsungan hidup masyarakat setempat.
2. Untuk peniliti selanjutnya disarankan untuk melihat bagaimana pengembangan pembangkit listrik tersebut agar dapat konsisten memberikan kontribusi kemasyarakat dan bisa lebih baik lagi kedepannya.
40
DAFTAR PUSTAKA
1. Wkv Operation And Maintenance Book (Buku panduan Operasional PLTMH Desa Pataneteang Kabupaten Bantaeng).
2. Hasan, Achmad, Pengontrol Beban Elektronik pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, P3 Teknologi Konversi dan Konservasi Energi, Deputi Teknologi Informasi, Energi, Material dan Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi.
3. Anto Palawa .2004.Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Likulambe’ di Kecamatan Sa’dan Balusu Kabupaten Tana Toraja.Skripsi tidak dipublikasikan.Makassar Fakultas Teknik Universitas Negeri Makassar
4. Arismunandar, dkk. 1991.Teknik Tenaga Listrik.Pradnya Paramita:Jakarta 5. Supratono. 2005. Sistem Tenaga Listrik, Voume II. Surabaya: Supodadi. 6. Arismunandar, Dr. dan Dr. Susumumu Kuwahara, Jakarta : 1974
Pembangkitan dengan tenaga air, Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik, Jilid I.
7. Muhammad Uday .2010.Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
