Prinsip Kerja Pembangkit Listrik pdf

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 1 I. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama dalam pemuatan PLTMH yaitu air (sebagai sumber energi), turbin, dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dengan ketinggian tetentu menju rumah instalasi (rumah turbin). Pada rumah tersebut (power house) instalasi air tersebut akan menumbuk turbin,dipastikan turbin akan menerima langsung energi dari air dan mengubahnya menjadi energi mekanik yang menyebabkan berputarnya poros turbin. Poros tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan menggunakan kopling. Kemudian dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan pada rumah – rumah masyarakat sekitar ataupun untuk keperluan lainnya. Ini merupakan seikit ulasan ringkas mengenai mikrohidro dengan merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik.

II. Tahapan Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Perencanaan adalah suatu proses yang mencoba meletakkan dasar tujuan dan sasaran termasuk menyiapkan segala sumber daya untuk mencapainya. Perencanaan memberikan pegangan bagi pelaksanaan mengenai alokasi sumber daya untuk melaksanakan kegiatan (Imam Soeharto, 1997). Secara garis besar, perencanaan berfungsi untuk meletakkan dasar sasaran proyek, yaitu penjadwalan, anggaran dan mutu.

Pengertian di atas menekankan bahwa perencanaan merupakan suatu proses, ini berarti perencanaan tersebut mengalami tahap-tahap pengerjaan tertentu. Tahap-tahap pekerjaan itu yang disebut proses untuk menyusun suatu perencanaan yang lengkap.

Sebelum membuat Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ada tahapan –tahapan yang harus kita lakukan, yaitu :

1. Studi Potensi 2. Detail Design 3. Analisis Ekonomi 4. Laporan Akhir

Setelah tahapan – tahapan tersebut dilakukan, maka pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dapat direalisasikan sesuai dengan tempat ( lokasi ) yang telah di survei.

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 2 Studi potensi merupakan cara agar kita dapat mengetahui seberapa besar potensi wilayah tersebut ( wilayah perairan misal sungai ) untuk dapat menghasilkan listrik.Studi potensi dilakukan dengan beberapa tahapan seperti :

A. Observasi

Pencarian Peta wilayah yang akan dijadikan tempat pembuatan PLTMH pada media online ( google maps, google earth,dll) maupun data yang ada pada dinas setempat. Misalkan : didapatkan skala peta suatu wilayah tersebut 1 berbanding 25.000 .

B. Head

Head merupakan perbedaan ketinggian muka air antara lokasi forebay dan as turbin. Pengukuran ketinggian head dilakukan secara teoritis maupun secara langsung pada lokasi rencana forebay sampai dengan lokasi rencana rumah pembangkitnya.

Gambar . Contoh pengukuran Head teoritis

Setelah pengukuran aliran sungai dilakukan secara teoritis, maka apabila dilihat dari google earth keakuratan terlalu umum (besar) pada suatu peta bila dibandingkan dengn real pada lapangan berbeda, untuk itu dilakukan ispeksi pada lapangan secara langsung.

C. Debit

Ukur dan gambar kurva debit air (hydrograph) didapatkan dengan melakukannya setiap hari selama satu tahun. Akan tetapi hal tersebut akan memakan waktu dan biaya yang berlebihan. Untuk itu data debit air biasanya bisa kita dapatkan pada dinas pengairan di wilayah tersebut. Ada beberapa metode ppengukuran debit air, yaitu :

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 3  Pengukuran dengan Alat Apung

 Pengukuran dengan Alat Ukur Kecepatan Air ( Current Meter – Metode Luasan Kecepatan Aliran)

 Metode Bendung Bibir Tajam ( Sharp Crested Weir Method)  Metode Kadar Garam Air (Salt Concentration Method)

Metode yang banyak dipakai pada saat survei ke lapangan adalah metode pengukuran sesaat atau pengukuran dengan menggunakan alat ukur kecepatan air ( current meter ) .

Setelah data debit air didapat, hal yang patut diperhitungkan dengan kondisi di Indonesia yang mempunyai 2 musim kita harus memiliki data curah hujan. Data curah hujan biasanya harus digunakan data beberapa puluh tahun ataupun beberapa tahun sebelumnya. Data tersebut akan dijadikan acuan pada perhitungan. Data curah hujan bisa didapatkan di BMKG ( Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika ).

Jika head dan debit air telah diketahui maka mudah untuk melakukan perhitungan dalam mengukur energi listrik yang akan dihasilkan.

Ket :

P = Daya (Watt)

Q = Debit air minimum

H = Head (Beda Ketinggian air jatuh)

Rumus di atas hanya berlaku dengan asumsi kapasitas hidrolik dengan efisiensi sebesar 100%. Kehilangan energi di pipa pesat, turbin, transmisi mekanik, generator dan transmisi listrik dapat mengurangi energi listrik yang akan dihasilkan. Dengan memperkirakan kehilangan energi sekitar 20-30%, maka listrik yang akan dihasilkan dihitung dengan rumus berikut :

*Kurva Q dapat diambil dari Flow Duration Curve (FDC) P [W] = Q [I/s] x H [m] x 9.81

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 4 III. Gambaran Umum Langkah Pekerjaan

Di bawah ini merupakan suatu gambaran umum tentang langkah – langkah / persiapan sebelum pembuatan Pembangit Listrik Tenaga Mikrohidro, yaitu :

 Pekerjaan persiapan (Studi Meja)

Peta, Topografi, Geologi regional, Hidrologi, Kondisi sosial masyarakat, dan Kondisi umum tempat tujuan (desa) . Misal : Kabupaten Garut.

 Pekerjaan Lapangan

Survey topografi, Pengukuran Hidrologi, Pekerjaan Geoteknik, Kelistrikan Jalan akses, dan Penggunaan lahan penentuan letak bangunan ( Layout Bangunan , dll).

 Evaluasi dan Perancangan

Perhitungan , Perancangan dasar PLTMH, Penggambaran, dan Analisa nilai investasi.

 Laporan dan Evaluasi

Dokumen pekerjaan perencanaan PLTMH ....( diisi dengan nama tempat) Misal : Dokumen pekerjaan perencanaan PLTMH Sukarame

IV. Deskripsi Lokasi

4.1Lokasi dan Data Teknis

 Peta Topografi : 8 lampiran

 Peta Nomer :

- Koordinat : 07441.114’LS dan 10749.208 BT

 Skala : -

 Peta Lokasi Global : Terlampir

4.2Peta Terlampir

Gambar Peta

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 5  Nama Desa : Desa Sukarame

 Nama Kecamatan : Kecamatan Cisewu  Nama Kabupaten : Kabupaten sumedang  Provinsi : Jawa Barat

 Sumber Peta : Google maps, Google earth

4.3Gambaran umum lokasi Desa Sukarame

Desa Sukarame secara geografis terletak di 07441.114’LS dan 10749.208 BT. Desa Sukarame termasuk salah satu dari 7 desa yang terdapat di Kecamatan Cisewu, Kabupaten Garut, Jawa Barat. Luas wilayah Desa Sukarame sebesar 1.479 Ha. Sedangkan batas – batas dari Desa Sukarame adalah :

 Sebelah utara : Desa Sukajaya  Sebelah selatan : Desa Indralayang  Sebelah timur : Desa Mangunjaya  Sebelah barat : Desa Cikarang

Desa Sukarame terletak pada ketinggian ± 600 m dari permukaan laut. Iklim di desa tersebut tergolong sedang dengan suhu berkisar antara 24⁰C - 27 ⁰C. Air yang digunakan untuk PLMTH Sukarame berasal dari sungai Cilayu. Sungai Cilayu yang mengalir ke arah timur ke barat, terletak di wilayah Desa Sukarame. Panjang sungai Cilayu mencapai 15,70 km. Kondisi tanah di wilayah tersebut cukup terjal. Sedangkan tanah sepanjang sungai berbatu dan cukup gembur.

4.4Potensi sumber daya air di Desa Sukarame

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 6 memadai. Curah hujan rata-rata di daerah itu 1500 mm dengan jumlah bulan hujan 6 bulan setiap tahun. Pengukuran sesaat pada musim kemarau mendapatkan debit aliran air di Sungai Cilayu sebanyak 0,15 m3/detik.

Topografi daerah Desa Sukarame, khususnya sekitar aliran Sungai Cilayu, memiliki potensi yang cukup untuk mendapatkan tinggi jatuhan air yang memadai untuk pembangunan PLTMH. Tinggi jatuhan air (head) untuk PLTMH Sukarame terdapat pada lokasi sejauh ±300 meter dari jalan utama desa di daerah pemukiman Desa Sukarame. Tinggi head untuk PLTMH Sukarame sebesar ±100 m.

Sumber : Cisewu dalam angka 2009, BPS Kabupaten Garut

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 7 = 100 m

4.5Kondisi elektrifikasi di Desa Sukarame

Desa Sukarame dapat dikatakan sebagai daerah tertinggal karena mayoritas penduduknya belum mendapat listrik yang disuplai oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Jarak terdekat jaringan listrik PLN ke Desa Sukarame sekitar 7 km. Oleh karena itu, pembangunan PLTMH Sukarame nantinya dapat dioperasikan dan dimanfaatkan oleh penduduk Desa Sukarame untuk memenuhi kebutuhan listrik seharihari. Pemasangan instalasi listrik diutamakan pada pusat desa dan menjangkau ±45 KK yang terbagi dalam instalasi listrik rumah warga, fasilitas umum dan fasilitas sosial. Pemasangan jaringan listrik dan instalasi listrik rumah warga, fasilitas umum dan fasilitas sosial baru dipasang pada Kampung Cibadak, Cipongpok, Pasirhuni dan Cisalada.

4.6Layout sistem PLTMH Sukarame

PLTMH Sukarame memanfaatkan aliran air sungai untuk pertanian masyarakat lokal dan airnya setelah digunakan dialirkan kembali ke saluran sungai tersebut. Intake saluran ini terletak pada sisi kanan Sungai Cilayu Desa Sukarame dilihat dari arah aliran sungai. Rencana PLTMH Sukarame ini akan menggunakan bendung (weir), intake dan bak penenang di satu lokasi pada sisi kanan Sungai Cilayu Desa Sukarame dilihat dari arah aliran sungai. Debit air aliran sungai ini adalah 0,15 m3/detik. Sedangkan besar head yang terukur adalah ±100 meter.

4.7Aksesibilitas

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 8 km selama 1.5 jam, dan dari Desa Sukarame menuju ke lokasi PLTMH Sukarame berupa jalan tanah terjal sejauh 500 m.

V. Analisa Pembangunan PLTMH

5.1Estimasi daya terbangkit di Sungai Cilayu

Komponen utama perhitungan daya yang biasa dibangkitkan oleh suatu PLTMH adalah potensi debit air yang tersedia (Q) dan tinggi jatuh (Hnet). Berdasarkan data lapangan, debit air di sungai Cilayu di Desa Sukarame, Kecamatan Cisewu, Kabupaten Garut, Propinsi Jawa Barat bervariasi. Untuk debit tertinggi terjadi pada tahun 2008 yaitu sebesar 1,282 m3/detik. Sedangkan dari hasil pengukuran ketinggian jatuh yang bisa dimanfaatkan (Hnet) sebesar 14 meter dengan panjang pipa penstock sebesar 140 meter.

Ket :

P = daya output (kW)

Hnet = tinggi jatuh air bersih (m) Qd = debit desain (m3/det)

g = kostanta gravitasi bumi (9.81 m/s3) � = efesiensi total (%)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 9 Contoh perhitungan :

DIK : g = 9.81 (m/s3) Hnet = 14 m

Qd = 1.174 (m3/det) data bulan januari

�tot =

�

turbine

x

�

generator

x

�

mekanik

x

�

sal.air = 0.596 % DIT : P....?

Jawab :

P = g x Hnet x Qd x�tot (kW)

= 9.81 m/s3 x 14 m x 1.174 m3/det x 0.596 = 96.097 kW

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 10 Bulan Debit (l/det) Head (m) Daya Output

(kW)

Januari 1174 14 96.097

Februari 1282 14 104.937

Maret 1047 14 85.701

April 372 14 30.449

Mei 319 14 26.111

Juni 184 14 15.061

Juli 394 14 32.250

Agustus 162 14 13.260

September 149 14 12.196

Oktober 1027 14 84.064

Nopember 947 14 77.516

Desember 1262 14 103.300

Estimasi daya terbangkit terbesar pada Sungai Cilayu sebesar 104,937 kW. Daya terbangkit terbesar ini terjadi antara bulan Januari sampai bulan Maret serta pada bulan Desember. Hal ini disebabkan pada bulan-bulan tersebut terjadi musim hujan, maka debit airnya sangat tinggi. Sedangkan pada musim kemarau, estimasi daya terbangkit terendah sebesar 12,196 kW.

VI. Kesimpulan

Sebagai penutup dalam laporan ini, kesimpulan yang dapat saya tarik dari studi potensi dengan menjadikan daerah Desa Sukarame menjadi objek perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro adalah :

1. Dengan debit terbesar 1.282 m3/det (data tahun 2008 bulan Februari) estimasi daya terbangkit yang dapat dihasilkan sebesar 104,937 kW.