STUDI PERUMUSAN ALTERNATIF SKEMA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) UNTUK OPTIMALISASI POTENSI ENERGI DAN POTENSI WISATA CURUG CIMAHI

STUDI PERUMUSAN ALTERNATIF SKEMA PEMBANGKIT

LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) UNTUK

OPTIMALISASI POTENSI ENERGI DAN POTENSI WISATA

CURUG CIMAHI

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Tenaga Listrik Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika

Institut Teknologi Bandung

oleh :

ABDUR ROHMAN

NIM : 13204195

PROGRAM STUDI TEKNIK TENAGA LISTRIK

SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2009

STUDI PERUMUSAN ALTERNATIF SKEMA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) UNTUK OPTIMALISASI POTENSI

ENERGI DAN POTENSI WISATA CURUG CIMAHI

Oleh:

ABDUR ROHMAN NIM : 13204195

TUGAS AKHIR

Telah diterima dan disahkan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar

Sarjana Teknik

pada

Program Studi Teknik Tenaga Listrik Sekolah Teknik Elektro dan Informatika

Institut Teknologi Bandung Bandung, Juni 2009

Pembimbing,

Dr. Ir. Mukmin Widyanto Atmopawiro NIP. 130704300

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaykum warahmatullahi wabarakatuh

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah swt, Rabb seluruh alam. Shalawat dan salam semoga selalu tercurah kepada pemimpin dan suri tauladan orang-orang yang beriman, Rasulullah Muhammad saw.

Dengan selesainya tugas akhir ini, penulis bersyukur kepada Allah swt. Selain itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

• Bapak Dr. Ir. Mukmin Widyanto Atmopawiro sebagai dosen wali sekaligus pembimbing tugas akhir atas segala perhatian, kasih sayang, nasehat, bimbingan, dan motivasi yang sangat berarti bagi penulis.

• Seluruh dosen Teknik Elektro ITB yang telah berbagi ilmu dan pengalamannya yang bermanfaat, termasuk dosen-dosen penguji, yaitu Bapak Dr. Ir. Yusra Sabri Siradjuddin, Bapak Ir. Nanang Haryanto MT, dan Bapak Deni Hamdani, M.Sc.

• Ayah, Ibu, kakak-kakak dan adik-adik penulis yang telah mendorong, membantu, dan mendoakan penulis.

• Sahabat-sahabat Asrama Putra Salman dan Asrama Putri Salman, yaitu : Ahmad, Ashlih, Julian, Husni, Azzam, Rusnang, Dhani, Gantina, Ndhuk Lis, Muthi, Iin, dan seluruh anggota asrama lainnya yang telah memberikan bantuan dan dukungan yang tak ternilai.

• Kang Nanang, Kang Yudha, dan Kakak-Kakak di Salman yang telah membantu penulis mengatasi berbagai persoalan selama penyelesaian Tugas Akhir ini.

• Teman-teman Teman-teman bimbingan Bapak Mukmin, yaitu Gama, Setya, Ikbal, Anggi, Andika, Irwanto dan Ardo untuk diskusi-diskusi yang sangat membantu.

• Rekan-rekan Aroes Koeat 2004 yang bersama-sama telah berjuang di kampusITB tercinta ini, juga teman-teman dari Teknik Elektro dan teman-teman mahasiswa ITB lainnya: Habib, Eka, Ardha, Ramadhan, Jaka, Rihan, Iwa, Citra, Kus, Febri, Arfan, Afif, Asep, Infal, Ghina, Eldi, Adib, Fikril, Nur, Riko, Eenk dan masih banyak lagi.

• Kang Aang, Bapak Ir. Akhmad Taufik Moekhith, Mas Aji Subekti, dan Dr.Ir. Agung Wiyono atas kesediaannya untuk membimbing penulis dan berdiskusi dengan penulis.

• Teman-teman Aktivis Da’wah Kampus yang telah memberikan doa dan dukungan. Semoga kita semua mendapat rahmat Allah dan bertemu kembali di surga-Nya nanti. Amiin.

serta teman-teman dan pihak-pihak lainnya atas bantuan, dukungan dan kerjasamanya. Akhir kata, penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan, baik menyangkut materi pembahasan maupun teknik penulisan. Oleh karena itu, penulis mohon maaf atas segala keterbatasan serta dengan senang hati penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan tugas akhir ini agar bermanfaat bagi perkembangan ilmu ketenagalistrikan. Kritik dan saran dapat disampaikan melalui e-mail ke alamat : abdurrohman3@gmail.com.

Semoga tugas akhir ini bermanfaat serta tercatat sebagai bukti amal sholeh yang diterima Allah SWT. Amiin.

Wassalaamu ‘alaykum warahmatullaahi wabarakaatuh.

Bandung, Juni 2009 Abdur Rohman

DAFTAR ISI

Kata Pengantar_____________________________________________________ i Daftar Isi___________________________________________________________iii Daftar Gambar_______________________________________________________v Daftar Tabel_________________________________________________________vii BAB I PENDAHULUAN_________________ _______________________________1 1.1 Latar Belakang _____________________________________________________1 1.2 Tujuan _______________________________________________________2 1.3 Manfaat _______________________________________________________2 1.4 Rumusan Masalah _________________________________________________2 1.5 Batasan Masalah _________________________________________________2 1.6 Langkah Kerja dan Metodologi _____________________________________3 1.7 Sistematika Pembahasan ___________________________________________3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA _____________________________________5 2.1 Konsep Konsevasi Energi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) 5 2.2 Kelebihan dan Kekurangan Sistem PLTMH _________________________5 2.3 Skema-Skema PLTMH ___________________________________________6 2.4 Perencanaan Skema PLTMH _____________________________________8

2.5 Metode Pengukuran Debit Air _____________________________________9 2.6 Komponen-Komponen PLTMH ____________________________________11 2.7 Kebijakan Penjualan Listrik ____________________________________20

2.8 Analisis Ekonomi PLTMH ____________________________________21 2.9 Pengembangan Wisata __________________________________________25 BAB III DATA LAPANGAN __________________________________________28 3.1 Lokasi ______________________________________________________28 3.2 Kondisi Sekitar Curug __________________________________________29 3.3 Daerah Aliran Sungai dan Debit Air Sungai ________________________30 3.4 Air Terjun dan Head __________________________________________32

3.5 Kelistrikan Masyarakat __________________________________________33 3.6 Penjualan Listrik ke PLN __________________________________________34 3.7 Capital Cost ________________________________________________34

3.8 Data Pengunjung ________________________________________________35 3.9 Pengelolaan Curug __________________________________________36

3.10 Aktivitas Ekonomi Masyarakat ____________________________________37 BAB IV LAYOUT, ANALISIS POTENSI, DAN BIAYA __________________39 4.1 Layout ______________________________________________________39 4.2 Potensi Daya ________________________________________________39 4.3 Analisis Dimensi Kanal dan Penstock ______________________________42 4.4 Analisis Biaya ________________________________________________44 BAB V ALTERNATIF-ALTERNATIF SKEMA ________________________46 5.1 Perumusan Kriteria Skema ____________________________________46 5.2 Penentuan Parameter Skema ____________________________________48 5.3 Penentuan Skema-Skema __________________________________________49 5.4 Penilaian Skema Tahap Pertama ____________________________________49 5.5 Penilaian Skema Tahap Kedua ____________________________________52

5.6 Penilaian Skema Tahap Ketiga ____________________________________58

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN ____________________________________62 6.1 Simpulan ______________________________________________________62 6.2 Saran ______________________________________________________62 DAFTAR PUSTAKA ________________________________________________63

LAMPIRAN A. PENGUKURAN HEAD ______________________________65

LAMPIRAN B. DIAGRAM MOODY ______________________________71 LAMPIRAN C. BIAYA POKOK PENYEDIAAN (BPP) TENAGA LISTRIK PT PLN (PERSERO) TAHUN 2008 __________________________________________72

LAMPIRAN D. TARIF DASAR LISTRIK TAHUN 2003 (TDL2003) UNTUK KEPERLUAN

RUMAH TANGGA DAN BISNIS ____________________________________73

LAMPIRAN E. PERHITUNGAN -PERHITUNGAN __________________75

LAMPIRAN F. DATA GENERATOR ______________________________79 LAMPIRAN G. RINCIAN PENDAPATAN SKEMA-SKEMA ____________80

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Run-off river_______________________________________ 7 Gambar 2.2 Contoh Dam_____________________________________________ 8 Gambar 2.3 Contoh Skema Integrasi PLTMH dengan Irigasi_________________ 8 Gambar 2.4 Pengukuran Luas Penampang________________________________ 9 Gambar 2.5 Komponen PLTMH________________________________________ 12 Gambar 2.6 Contoh Bendung__________________________________________ 12 Gambar 2.7 Contoh Saluran Pembawa___________________________________ 13 Gambar 2.8 Contoh Forebay___________________________________________ 13 Gambar 2.9 Contoh Penstock__________________________________________ 14 Gambar 2.10 Turbin Crossflow_________________________________________ 15 Gambar 2.11 Turbin Pelton____________________________________________ 16 Gambar 2.12 Turbin Turgo____________________________________________ 16 Gambar 2.13 Turbin Francis___________________________________________ 17 Gambar 2.14 Turbin Kaplan___________________________________________ 17 Gambar 2.15 Kurva Efisiensi Turbin____________________________________ 18 Gambar 2.16 Grafik Efisiensi Turbin Crossflow pada Berbagai Kondisi Debit____ 18 Gambar 2.17 Grafik Pemilihan Turbin___________________________________ 19 Gambar 3.2 Lokasi Cisarua____________________________________________ 28 Gambar 3.2 Lokasi Curug Cimahi______________________________________ 28 Gambar 3.3 Curug Cimahi____________________________________________ 28 Gambar 3.4 Pintu Masuk ke Curug Cimahi_______________________________ 29 Gambar 3.5 Satwa Monyet___________________________________________ 30 Gambar 3.6 (a) Toilet dan Mushalla (b) Warung (c) Mandi di Bawah Air Terjun__ 30 Gambar 3.7 Daerah Aliran Sungai Cimahi di Atas Curug____________________ 31 Gambar 3.8 Daerah Aliran Sungai Cimahi di Bawah Curug__________________ 31 Gambar 3.9 Hidrograf Harian Sungai Cimahi_____________________________ 32 Gambar 3.10 Kurva Prosentase Kejadian Debit Sungai Cimahi_______________ 32 Gambar 3.11 Tebing Batu Cadas Curam di Sisi Curug______________________ 33 Gambar 3.12 Jaringan Transmisi 20 kV__________________________________ 34 Gambar 3.13 Berbagai Sarana Outbound di Curug Tilu Leuwi Opat____________36 Gambar 3.14 Kawasan CIC___________________________________________ 37

Gambar 3.15 Warung-Warung di Sekitar Pintu Masuk Curug Cimahi___________ 37 Gambar 4.1 Layout PLTMH___________________________________________ 40 Gambar 4.2 Gross Head______________________________________________ 41 Gambar 4.3 Potensi Daya PLTMH Curug Cimahi__________________________ 42 Gambar 4.4 Desain Awal Kanal________________________________________ 43 Gambar 5.1 Bagan Penilaian Tahap Pertama______________________________ 52 Gambar 5.2 Hasil Simulasi Rekening____________________________________ 55 Gambar 5.3 Perbandingan Biaya antara Tarif PLN dengan Tarif Rp500/kWh ____ 57 Gambar 5.4. Grafik Jumlah Pengunjung Curug Cimahi______________________ 61 Gambar A.1 Segitiga Siku-Siku________________________________________ 65 Gambar A.2 Segitiga Sebarang_________________________________________ 66 Gambar A.3 Theodollite______________________________________________ 66 Gambar A.4 Sudut Kiri dan Sudut Kanan________________________________ 67 Gambar A.5 Pita Meteran_____________________________________________ 68 Gambar A.6 Tripod__________________________________________________ 68 Gambar A.7 Aksesori Level___________________________________________68 Gambar A.8 Skema Pengukuran________________________________________ 69

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Data Efisiensi Generator pada Umumnya_________________________ 20 Tabel 2.2 Uraian Capital Cost_________________________________________ 22 Tabel 3.1 Data Debit Sungai Cimahi-Cicakung____________________________ 32 Tabel 3.2 Data Kelistrikan Masyarakat___________________________________33 Tabel 3.3 Data Pengunjung Curug Cimahi________________________________ 36 Tabel 4.1 Dimensi Kanal _____________________________________________ 43 Tabel 4.2 Komponen Capital Cost______________________________________ 44 Tabel 5.1 Konsumsi Listrik Masyarakat__________________________________ 54 Tabel 5.2 Pendapatan Perhutani dari Penjualan Tiket_______________________ 60 Tabel 5.3Perbandingan Alternatif Skema________________________________ 61

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Jawa Barat kaya akan potensi wisata. Salah satu di antaranya adalah obyek wisata air terjun, yang dalam bahasa Sunda disebut curug. Selama ini curug hanya dimanfaatkan sebagai obyek wisata melalui keindahannya. Keindahan yang dimaksud adalah pemandangan air terjun yang menarik, flora dan fauna di sekitar curug yang beraneka, udara yang segar, atau suasana yang menyenangkan. Padahal, bila ditinjau lebih jauh, pada curug ada air yang jatuh dari ketinggian tertentu. Aliran air seperti ini menyimpan energi yang bisa diubah ke dalam energi listrik dengan pembangkit listrik tenaga air. Dengan demikian, curug sebenarnya mengandung dua potensi sekaligus, yaitu potensi wisata dalam keindahannya dan potensi energi dalam alirannya. Sungguh bermanfaat bila dua kandungan curug ini bisa dimanfaatkan secara optimal sekaligus. Sayangnya, ide pemanfaatan potensi wisata dan energi itu sering terbentur oleh kekhawatiran pihak pengelola kawasan curug. Pengelola khawatir bila pembangkit listrik tenaga air dioperasikan pada curug, potensi keindahannya akan terganggu. Untuk mengatasi kekhawatiran ini diperlukan suatu model pengembangan curug yang mampu mendukung potensi energi sekaligus potensi wisatanya.

Dilatarbelakangi hal itulah penulis mencoba mengusulkan alternatif skema Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di kawasan curug. Diharapkan, skema ini tidak hanya mampu membuat potensi energi curug termanfaatkan tetapi juga meningkatkan manfaat potensi wisatanya. Kawasan curug yang dipilih adalah Curug Cimahi, yang terletak di Desa Kertawangi Kecamatan Cisarua, kurang lebih 10 kilometer dari Kota Cimahi, Jawa Barat. Kawasan ini dipilih karena merupakan objek wisata yang cukup terkenal, cukup tinggi (85 meter)1, dan dekat dengan jaringan listrik PLN.

Studi tentang PLTMH di kawasan Bandung dan sekitarnya sudah pernah dilakukan oleh beberapa peneliti. Prayoga[1] melakukan studi potensi pada aliran Sungai Cisangkuy Kabupaten Bandung. Studinya difokuskan pada kajian teknis. Lesmana[2] melakukan studi pada kawasan yang sama dengan fokus pada kajian ekonomis. Sementara Putra[3] melakukan studi potensi di saluran irigasi Sungai Cipaganti dan Cibarani Bandung secara teknis dan ekonomis. Ketiga peneliti tersebut melakukan studi pada kawasan bukan tempat wisata yang memiliki head (ketinggian jatuhnya air) rendah. Dalam Tugas Akhir ini penulis berfokus pada kawasan wisata dan memiliki head tinggi.

1.2 Tujuan

Tujuan studi ini adalah memberikan alternatif skema Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro yang optimal bagi pengembangan potensi energi Curug Cimahi sekaligus potensi wisatanya.

1.3 Manfaat

Bila berhasil dibuat dengan baik, alternatif skema PLTMH untuk Curug Cimahi ini nantinya dapat menjadi masukan yang bernilai bagi terwujudnya model pengembangan Curug secara umum yang mendukung potensi energi dan potensi wisatanya.

1.4 Rumusan Masalah

1. Berapa besar potensi listrik yang terkandung dalam aliran air Curug Cimahi?

2. Apa saja kriteria yang harus dipenuhi untuk mengoptimalkan potensi energi dan potensi wisata yang dimiliki Curug Cimahi?

3. Apa saja alternatif skema PLTMH yang mungkin diwujudkan di Curug Cimahi berdasarkan kriteria tersebut?

4. Dari semua alternatif skema PLTMH skema manakah yang paling optimal? 1.5 Batasan Masalah

1. Skema yang dimaksud di sini adalah rencana operasi dan pemanfaatan energi listrik yang dihasilkan PLTMH.

2. Studi ini hanya mempertimbangkan aspek teknis, ekonomis, dan sosial. Studi ini tidak mempertimbangkan aspek kelayakan secara geologi (kerentanan tanah, kerawanan gempa, dsb) juga tidak melingkupi kajian kebijakan tata ruang.

3. Data debit yang digunakan merupakan data sekunder.

4. Pembahasan aspek teknis dibatasi pada layout dan desain awal komponen. 1.6 Langkah Kerja dan Metodologi

Langkah kerja yang dilakukan dalam studi ini adalah sebagai berikut.

Metodologi yang digunakan dalam langkah-langkah kerja tersebut adalah sebagai berikut.

1. Perumusan kriteria PLTMH dan kriteria wisata dilakukan dengan studi literatur. 2. Pengumpulan data dilakukan dengan menyalin data sekunder dari institusi yang

berwenang, studi literatur, penggunaan simulator GoogleEarth, survey lokasi, pengukuran langsung, dan wawancara.

3. Analisis data kuantitatif menggunakan perangkat lunak spreadsheet Microsoft Office Excel 2007. Pembuatan gambar-gambar dilakukan dengan perangkat lunak Microsoft Office Word 2007, Microsoft Office Visio 2003, dan Paint

1.7 Sistematika Pembahasan

Pembahasan dalam buku ini dibagi menjadi enam bab dengan rincian sebagai berikut.

Mulai Penentuan Kriteria _PLTMH

Penentuan Kriteria Pengembangan Wisata Pengumpulan Data Lapangan Analisis Data Perumusan Kriteria dan Parameter Skema Perumusan Alternatif-Alternatif Skema Mulai Penentuan Kriteria _PLTMH

Penentuan Kriteria Pengembangan Wisata Pengumpulan Data Lapangan Analisis Data Perumusan Kriteria dan Parameter Skema Perumusan Alternatif-Alternatif Skema Penentuan Alternatif Skema yang Paling Optimal Selesai Penilaian Tiap Alternatif Skema Mulai Penentuan Kriteria _PLTMH

Penentuan Kriteria Pengembangan Wisata Pengumpulan Data Lapangan Analisis Data Perumusan Kriteria dan Parameter Skema Perumusan Alternatif-Alternatif Skema

• Bab I Pendahuluan berisi latar belakang, tujuan dan manfaat, rumusan masalah, batasan masalah, Langkah Kerja dan Metodologi, dan Sistematika Pembahasan.

• Bab II Tinjauan Pustaka berisi tinjauan literatur mengenai konsep PLTMH, kriteria-kriteria PLTMH dalam aspek ekonomis, konsep ekowisata, dan kriteria-kriteria-kriteria-kriteria ekowisata.

• Bab III Data Lapangan berisi data hidrologi Curug Cimahi, gambaran geografis lokasi, data kunjungan ke Curug Cimahi, data kelistrikan masyarakat, dan data aktivitas masyarakat sekitar.

• Bab IV Layout, Analisis Potensi, dan Biaya berisi usulan layout, analisis mengenai besar potensi listrik berdasarkan data lapangan, dan analisis biaya PLTMH.

• Bab V Alternatif-Alternatif Skema berisi perumusan kriteria skema, perumusan parameter skema, perumusan skema, dan penilaian terhadap semua skema berdasarkan kriteria-kriteria yang sudah ditetapkan.

• Bab VI Simpulan dan Saran berisi simpulan mengenai besar potensi listrik, usulan skema-skema PLTMH yang mungkin, skema PLTMH yang dinilai paling optimal, dan saran mengenai tindak lanjut penelitian.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Konservasi Energi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

(PLTMH)

Sistem PLTMH merupakan sistem pembangkit listrik tenaga air yang berkapasitas 200 watt hingga 300 kilowatt[1]. Pada sistem ini energi mekanik air diubah menjadi energi listrik dengan turbin dan generator. Energi mekanik air besarnya dipengaruhi oleh debit (volume air yang mengalir tiap detik) dan head (ketinggian jatuhnya air). Nilai ketinggian jatuhnya air sebelum dikurangi rugi-rugi ketinggian (head loss) akibat gesekan pada saluran dan pipa disebut gross head. Adapun bila nilai gross head sudah dikurangi rugi-rugi ketinggian, maka disebut head.

Energi listrik tiap satuan waktu disebut daya listrik. Besarnya daya listrik yang dapat dihasilkan dari aliran air tersebut dapat ditentukan dengan hubungan berikut[4].

    ………..(2.1) dengan

Pnet adalah daya keluaran bersih sistem (watt)

ρ

adalah massa jenis air (kg/m3)

Q adalah debit air (m3/s) Hgross adalah gross head (m).

0

e adalah efisiensi sistem.

2.2 Kelebihan dan Kekurangan Sistem PLTMH

Bila dibandingkan dengan pembangkit listrik yang lain, PLTMH memiliki beberapa kelebihan. Pertama, PLTMH lebih ramah terhadap lingkungan. PLTMH tidak menimbulkan pencemaran sebagaimana pembangkit yang menggunakan bahan bakar fosil. Di samping itu, karena kapasitasnya kecil, konstruksi PLTMH tidak menimbukan dampak negatif yang berarti bagi ekosistem sungai. Bahkan, dalam beberapa kondisi adanya PLTMH dapat dimanfaatkan untuk pariwisata dan budidaya ikan. PLTMH juga dapat dibangun tanpa mengganggu fungsi saluran irigasi. Kedua, operasi dan

pemeliharaan PLTMH relatif lebih mudah. Hal ini karena teknologi PLTMH tidak rumit dan skalanya kecil. Ketiga, biaya operasi PLTMH lebih mudah diukur. Hal ini terutama karena PLTMH menggunakan air yang ketersediaan dan biaya penggunaannya dapat diprediksi dengan mudah, berbeda dengan minyak bumi yang fluktuasi harganya sulit diprediksi.

Namun demikian, PLTMH juga memiliki beberapa kekurangan sebagai berikut. 1. Pembangunan PLTMH merupakan proyek padat modal. Waktu pengembalian

modal umumnya lama.

2. Tiap lokasi memiliki keadaan yang bersifat unik. Karena itu, desain PLTMH yang optimal untuk tiap lokasi tidak bisa disamakan. Studi kelayakan suatu lokasi untuk pembangunan PLTMH biasanya memakan waktu lama dan biaya besar.

2.3 Skema-Skema PLTMH

Skema PLTMH dapat dikelompokkan berdasarkan berbagai parameter. Di sini dipaparkan pembagian skema PLTMNH berdasarkan parameter head dan parameter konfigurasi lokasi.

Berdasarkan parameter head [4]PLTMH dikelompokkan menjadi tiga, yaitu : 1. Skema head rendah, bila digunakan head sebesar 2-30 meter;

2. Skema head menengah, bila digunakan head sebesar 30-100 meter; dan 3. Skema head tinggi, bila digunakan head sebesar 100 meter atau lebih.

Adapun berdasarkan kriteria konfigurasi lokasi, PLTMH dibedakan menjadi sebagai berikut[5].

1. Skema run-off-river;

2. Skema storage dengan dam; dan

3. Skema integrasi dengan kanal atau pipa suplai air.

Skema Run-Off-River

Run-off river merupakan skema yang paling banyak digunakan dalam teknologi PLTMH. Dalam skema ini sebagian debit air dialirkan melalui kanal dan pipa menuju turbin. Tidak ada penyimpanan air, atau kalaupun ada, relatif kecil. Skema ini cocok untuk sungai yang alirannya deras. Keuntungan skema ini adalah pembuatannya mudah, biayanya murah, lebih tahan lama, dan tidak mengganggu ekosistem air. Kekurangan

skema ini adalah tidak adanya cadangan air sehingga ketika musim kering pasokan aliran air ke turbin akan banyak berkurang.

Gambar 2.1 Skema Run-off river

Skema head menengah dan head tinggi menggunakan bendung untuk mengarahkan air ke intake. Air dari intake kemudian dialirkan ke turbin melalui pipa pesat atau penstock. Penstock mahal sehingga desain ini biasanya tidak ekonomis. Ada pilihan lain yaitu mengantarkan air melalui kanal dengan kemiringan rendah malalui sepanjang sungai menuju kolam penenang. Dari kolam penenang air dialirkan melalui penstock yang pendek ke turbin. Air kembali ke sungai melalui saluran pelepasan. Jika topografi lokasi menyulitkan untuk pembuatan kanal, pipa bertekanan rendah bisa jadi pilihan ekonomis. Dapat juga dibuat kolam kecil untuk menyimpan air pada bendung seperti terlihat pada Gambar 2.1.

Skema Storage

Skema lain PLTMH adalah skema penyimpanan (storage) air. Dalam skema ini aliran air dihentikan dengan dam. Dengan demikian, air akan tersimpan dalam waduk. Keuntungan skema ini adalah adanya cadangan air yang bisa digunakan sewaktu-waktu. Kerugiannya adalah adanya dam bisa merusak ekosistem air. Selain itu, setelah beberapa tahun, bisa jadi banyak sampah yang tertimbun pada waduk.

Skema Integrasi

Pada skema ini aliran air tidak ditampung seperti pada

skema run-off river yang membutuhkan pembuatan saluran baru untuk mengarahkan air ke turbin, skema ini memanfaatkan saluran yang sudah ada, baik berupa kanal irigasi atau pipa suplai air.

Gambar 2.

2.4 Perencanaan Skema PLTMH

Untuk membuat perencananaan PLTMH ada lagkah diambil. Langkah-langkah itu adalah sebagai berikut

1. Mempelajari topografi dan geomorfologi lokasi.

2. Mengukur sumber air dan potensi energi yang dapat dibangkitkan darinya. 3. Memilih lokasi dan layout dasar.

4. Menentukan spesifikasi turbin air, generator, dan kontrol. 5. Menilai dampak terhadap lingkungan

6. Membuat evaluasi ekonomi proyek dan penentuan potensi pendanaan Gambar 2.2 Contoh Dam

Pada skema ini aliran air tidak ditampung seperti pada storage

yang membutuhkan pembuatan saluran baru untuk mengarahkan air ini memanfaatkan saluran yang sudah ada, baik berupa kanal irigasi

2.3 Contoh Skema Integrasi PLTMH dengan Irigasi

Perencanaan Skema PLTMH

Untuk membuat perencananaan PLTMH ada lagkah-langkah penting yang harus langkah itu adalah sebagai berikut[5]

Mempelajari topografi dan geomorfologi lokasi.

Mengukur sumber air dan potensi energi yang dapat dibangkitkan darinya. Memilih lokasi dan layout dasar.

Menentukan spesifikasi turbin air, generator, dan kontrol. Menilai dampak terhadap lingkungan

Membuat evaluasi ekonomi proyek dan penentuan potensi pendanaan

storage. Berbeda dengan yang membutuhkan pembuatan saluran baru untuk mengarahkan air ini memanfaatkan saluran yang sudah ada, baik berupa kanal irigasi

Contoh Skema Integrasi PLTMH dengan Irigasi

langkah penting yang harus

Mengukur sumber air dan potensi energi yang dapat dibangkitkan darinya.

7. Membangun kekokohan kelembagaan dan memenuhi prosedur-prosedur administratif yang diperlukan untuk mencapai tujuan.

2.5 Metode Pengukuran Debit Air

Debit air adalah besarnya volume air yang mengalir tiap detik. Debit air diukur dengan beberapa metode. Di sini hanya dipaparkan metode lengkung debit [1]. Metode inilah yang digunakan oleh Balai Hidrologi Pusat Sumber Daya Air Jawa Barat dalam pengukuran debit sungai-sungai di Jawa Barat. Metode ini didasarkan pada pengukuran luas penampang basah dan kecepatan aliran air, sesuai dengan persamaan:

Q = Axv ...(2.2) dengan:

Q : debit air (m3/s)

A : luas penampang basah (m2), diukur dengan patok kedalaman dan alat ukur lebar, v : kecepatan rata-rata air pada penampang basah (m/s), diukur dengan current meter.

Pengukuran Luas Penampang

Perhatikan gambar penampang sungai di bawah ini. Untuk menghitung luas penampang sungai dapat dilakukan dengan pembagian penampang tersebut menjadi bagian-bagian segiempat sembarang. Proses ini ditunjukkan oleh Gambar 2. Luas penampang pada metode ini dirumuskan dengan persamaan:

    _. . … … … 2.3

Pengukuran Kecepatan Air

Kecepatan aliran rata-rata di suatu penampang basah diukur dengan alat yang disebut dengan current meter. Kecepatan rata-rata ini diukur dari hasil pengukuran kecepatan rata-rata di beberapa titik vertikal (vertikal adalah suatu tempat yang berjarak tertentu b dari titik tetap). Kecepatan rata-rata di suatu vertikal diperoleh dari hasil pengukuran kecepatan aliran satu titik, dua, tiga, atau lebih banyak titik, tergantung pada kedalaman air, lebar aliran, dan sarana yang tersedia.

1. Pengukuran kecepatan aliran satu titik, dilaksanakan pada titik yang berjarak 0,6 atau 0,2 kedalaman (d) dari permukaan air

a. kedalaman 0,6 d dilakukan apabila kedalaman kurang dari 0,75 m

b. kedalaman 0,2 d dilakukan apabila pengukuran 0,6 d tidak dapat dilakukan, misalnya pada saat banjir

2. Pengukuran kecepatan aliran dua titik dilakukan apabila kedalaman air lebih dari 0,75 m. Pengukuran dilakukan pada jarak 0,2 d dan 0,8 d, dan kecepatan rata-ratanya diambil dari persamaan:

 . ₂ .… … … . . 2.4

dengan:

V = Kecepatan aliran rata-rata pada suatu vertikal (m/s) V0.2 = kecepatan aliran pada titik 0.2 d (m/s)

V0.8 = kecepatan aliran pada titik 0.8 d (m/s)

1. Pengukuran kecepatan aliran tiga titik dilaksanakan pada kedalaman 0,2 d, 0,6 d, dan 0,8 d, dan kecepatan rata-ratanya ditentukan dari persamaan:

 . 2₄  .… … … . . 2.5

dengan tambahan V0.6 = kecepatan aliran pada titik 0,6 d (m/s)

2. Pengukuran kecepatan aliran dibanyak titik kedalaman diukur pada kedalaman tiap 1/10 bagian kedalaman dan kecepatan rata-ratanya dapat ditentukan secara grafis.

Pengukuran Tinggi Muka Air

Tinggi muka air dihitung dari suatu titik nol yang berada kira-kira 10-20 cm di bawah tinggi muka air terendah. Titik nol ini biasanya ditandai dengan suatu patok dari besi.

Tinggi muka air dihitung 3 kali sehari tiap jam 7, 12, dan 17, dan tinggi muka air rata-rata dihitung dengan persamaan:

  " ₃  "… … … . . 2.6

dengan

H : tinggi rata-rata muka air (m)

H7 : tinggi muka air pada pengukuran jam 7 (m) H12 : tinggi muka air pada pengukuran jam 12 (m) H17 : tinggi muka air pada pengukuran jam 17 (m)

Setelah data debit rata-rata dan tinggi permukaan air diperoleh, maka hubungan keduanya dimasukkan ke dalam suatu grafik yang menyatakan debit sebagai fungsi dari tinggi muka air. Titik-titik hubungan debit dan tinggi muka air ini diregresi dengan suatu garis yang disebut dengan lengkung debit. Proses regresi ini dapat dilakukan dengan program komputer. Lengkung debit hasil regresi memiliki persamaan yang menunjukkan hubungan antara debit dan tinggi muka air. Umumnya lengkung debit memiliki bentuk persamaan sebagai berikut.

Q=A(H+B)C……….(2.7)

A,B,C : koefisien yang bergantung pada keadaan sungai, nilainya cenderung berbeda tiap tahun

Q : perkiraan debit air (m3/s) H : tinggi muka air (m)

2.6 Komponen-Komponen PLTMH

Secara umum, komponen penyusun PLTMH pada semua skema terdiri atas komponen sipil dan komponen mekanikal-elektrikal. Komponen sipil berfungsi mengantarkan air berenergi mekanik dalam jumlah yang cukup dan kualitas yang baik ke komponen mekanikal. Selanjutnya, komponen mekanikal-elektrikal mengubah energi mekanik air menjadi energi listrik. Susunan komponen-komponen tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Komponen Sipil

Komponen sipil terdiri atas

penstock, rumah pembangkit, dan saluran pelepasan

1. Bendung (weir), merupakan bangunan yang berfungsi untuk meninggikan elevasi muka air di sungai sehingga air dapat mengalir ke arah

dialirkan ke arah saluran pembawa ( penguras untuk membuang se

2. Intake, yang merupakan bangunan di sisi kiri atau kanan bendung yang berfungsi untuk mengalirkan air ke saluran pembawa sesuai dengan debit yang telah direncanakan. Intake dirancang agar selalu mengalirkan air sesuai dengan debit perencanaan pada kondisi debit sungai yang bagaimanapun.

saringan kasar untuk mencegah sampah atau kayu pembawa.

Gambar 2.5 Komponen PLTMH[4]

Komponen sipil terdiri atas bendung, intake,saluran pembawa,bak penenang, , rumah pembangkit, dan saluran pelepasan[6][7]. Berikut ini penjelasannya.

, merupakan bangunan yang berfungsi untuk meninggikan elevasi muka air di sungai sehingga air dapat mengalir ke arah intake

arah saluran pembawa (carrier). Bendung dilengkapi dengan pintu air penguras untuk membuang sedimen lumpur yang terkumpul di dasar bendung.

Gambar 2.6 Contoh Bendung[8]

, yang merupakan bangunan di sisi kiri atau kanan bendung yang berfungsi untuk mengalirkan air ke saluran pembawa sesuai dengan debit yang telah dirancang agar selalu mengalirkan air sesuai dengan debit perencanaan pada kondisi debit sungai yang bagaimanapun. Intake

saringan kasar untuk mencegah sampah atau kayu-kayu besar masuk ke dalam saluran ,saluran pembawa,bak penenang,

Berikut ini penjelasannya.

, merupakan bangunan yang berfungsi untuk meninggikan elevasi untuk selanjutnya ). Bendung dilengkapi dengan pintu air dimen lumpur yang terkumpul di dasar bendung.

, yang merupakan bangunan di sisi kiri atau kanan bendung yang berfungsi untuk mengalirkan air ke saluran pembawa sesuai dengan debit yang telah dirancang agar selalu mengalirkan air sesuai dengan debit dilengkapi dengan kayu besar masuk ke dalam saluran

3. Saluran Pembawa (Channel/Carrier), yang berfungsi untuk mengalirkan air dari intake ke bak penenang sehingga pada bak penenang selalu akan diperoleh suplai air sesuai dengan debit yang telah direncanakan.

Gambar 2.7 Contoh Saluran Pembawa[8]

4. Bak Penenang (Forebay), yang berfungsi untuk mengurangi kecepatan air yang masuk dari saluran, sehingga turbulensi air pada saat masuk ke dalam penstock berkurang. Berkurangnya turbulensi air meningkatkan daya yang dapat dibangkitkan. Bak penenang dilengkapi dengan saringan agar air yang masuk ke dalam turbin bebas dari benda-benda keras yang dapat merusak turbin.

Gambar 2.8 Contoh Forebay[8] 5. Penstock

Penstock berfungsi sebagai saluran untuk menghantarkan air dari bak penenang ke turbin tanpa kehilangan massa ataupun tekanan. Penstock sering menjadi komponen yang memakan biaya dengan porsi yang besar dalam anggaran mikro hidro. Bukan hak yang aneh bila biaya penstock mencapai 40% dari total anggaran. Karena itu, mengoptimalkan desainnya menjadi sangat penting[9].

Penstock harus kuat dalam menahan tekanan air yang muncul ketika air diblok dari alirannya. Penstock harus mampu menahan tekanan balik air (yang disebut surge atau water hammer) yang dapat muncul ketika katup pada turbin tiba-tiba tertutup oleh sesuatu sesuatu atau terlalu cepat ditutup[1].

Kekasaran penstock dan turbulensi aliran air menyebabkan munculnya rugi-rugi(loss). Semakin besar rugi-rugi, efisiensi penstock makin rendah. Besar rugi-rugi dapat dinyatakan dalam ketinggian (Hloss).

Rugi-rugi pada penstock dalam bentuk Hloss ini mengurangi head efektif, yaitu besarnya head yang dirasakan oleh turbin. Semakin kecil head efektif semakin kecil pula daya yang dapat dihasilkan turbin. Head efektif dirumuskan sebagai berikut.

$$   % &… … … . 2.8

Gambar 2.9 Contoh Penstock

Sebagaimana dapat dilihat pada persamaan 2.9, rugi-rugi pada penstock berkurang secara drastis bila diameter penstock bertambah. Akan tetapi, harga penstock meningkat tajam dengan peningkatan diameter. Karena itu, perlu ada kompromi antara performansi sistem dengan biaya[9].

6. Rumah Pembangkit (Powerhouse), yang berfungsi sebagai tempat menyimpan komponen-komponen mekanikal-elektrikal.

7. Saluran Pelepasan (Tailrace), yang berfungsi sebagai saluran pelepasan air ke sungai

Komponen Elektrikal-Mekanikal

1. Turbin

Turbin merupakan komponen yang utama dalam PLTMH. Hal ini karena turbin mengubah energi potensial dan kinetik air menjadi energi mekanik yang memutar penggerak mula generator. Besarnya daya yang dibangkitkan turbin dirumuskan sebagai berikut[4].

( )*+,-,. 01   $$… … … 2.9

dengan et adalah efisiensi turbin, Q adalah debit air (m3/s), g adalah percepatan gravitasi (m/s2) dan Heff adalah head efektif (m).

Turbin dikelompokkan menjadi dua, yaitu : turbin impuls dan turbin reaksi. Pada turbin impuls gaya yang mendorong turbin berasal dari impuls semburan air yang

menumbuk tapak. Pada turbin reaksi gaya yang mendorong sudu turbin timbul dari perbedaan tekanan antara aliran air yang menumbuk sudu turbin dengan aliran air yang meninggalkan turbin. Turbin reaksi direndam dalam air, sedangkan turbin impuls tidak direndam.

Berikut ini disajikan ulasan singkat mengenai enam jenis turbin yang lazim digunakan dalam PLTMH. Tiga turbin yang pertama merupakan turbin impuls, sedangkan tiga lainnya merupakan turbin reaksi.

1. Turbin Crossflow[4]

Turbin yang juga disebut juga turbin Michell-Banki ini memiliki tapak (runner) berbentuk drum. Tapak itu terdiri atas dua piringan sejajar yang dihubungkan dengan serangkaian mata tapak yang melengkung. Air menumbuk mata tapak melalui nozzle berbentuk segiempat. Air kemudian melewati tapak dan menumbuk mata tapak yang lain pada saat keluar.

Turbin crossflow memiliki keunggulan berupa efisiensi yang baik pada debit sebagian (part-flow). Selain itu, turbin crossflow desainnya mudah dan dapat diproduksi oleh perusahaan lokal. Turbin crossflow dapat digunakan pada jangkauan head 5-200 meter.

Gambar 2.10 Turbin Crossflow[10]

Gambar 2.15 menunjukkan kurva efisiensi beberapa jenis turbin termasuk crossflow.

2. Turbin Pelton

Turbin Pelton terdiri atas satu set bucket (seperti mangkok) yang didesain khusus yag dipasang pada sekeliling piringan bundar. Turbin ini berputar ketika ditumbuk air yang keluar dari pancaran (jet). Bucket dibelah menjadi dua bagian sedemikian sehingga air dari pancaran dapat dibelokkan. Di bagian bawah bucket terdapat belahan yang membuat bucket dapat masuk dengan licin ke dalam pancaran. Bucket Pelton dapat membelokkan pancaran hingga 165 derajat. Dalam aplikasi PLTMH Pelton dapat digunakan secara efektif pada head tinggi, sekitar 60-1000 meter.

Gambar 2.11 Turbin Pelton[5]

3. Turbin Turgo

Pada turbin ini pancaran air menumbuk beberapa mata tapak sekaligus. Pancaran air masuk melalui satu sisi dan keluar pada sisi yang lain. Turbin ini membutuhkan diameter yang lebih kecil daripada Pelton untuk menghasilkan daya yang sama. Namun demikian, desain turbin ini lebih rumit daripada Pelton[11]. Dari segi desain, turbin Turgo memiliki kemiripan dengan turbin Pelton. Hanya saja, turbin ini dirancang untuk memiliki kecepatan spesifik yang lebih tinggi. Karena kecepatannya yang tinggi ini, Turbin Turgo memiliki kemungkinan yang lebih besar untuk dihubungkan secara langsung ke genarator daripada dihubungkan ke transmisi mekanik. Turbin Turgo cocok digunakan pada head 50-250 meter.

Gambar 2.12 Turbin Turgo[12]

4. Turbin Francis

Turbin Francis merupakan turbin reaksi dengan aliran radial.. Turbin Francis umumnya dilengkapi dengan baling-baling pemandu yang bisa disetel (adjustable guide vane). Dengan adanya baling-baling itu aliran air dapat diatur sehingga menumbuk tapak turbin pada sudut yang tepat. Selubung turbin ini dibuat spiral dan meruncing untuk mendistribusikan air secara merata ke seluruh garis keliling tapak turbin. Mata tapak turbin didesain sedemikian rupa sehingga mampu mengarahkan air untuk keluar secara aksial dari pusat tapak. Turbin ini biasanya digunakan pada jangkauan head 25-350 meter[11]

5. Turbin Propeller

Turbin propeller dasar terdiri atas sebuah propeller yang mirip dengan propeller kapal laut yang dipasang di dalam pembuluh penstock. Poros turbin dipasang ke arah luar di tempat pembuluh berbelok. Turbin ini memiliki gerbang untuk mengatur debit air. Biasanya tiga hingga enam mata tapak digunakan pada turbin ini. Geometri tapak tidak dapat diubah. Akibatya, turbin ini memiliki efisiensi yang sangat rendah pada kondisi part-flow.

6. Turbin Kaplan

Turbin Kaplan merupakan modifikasi dari turbin propeller. Pada turbin Kaplan geometri tapak dapat diubah-ubah posisinya sehingga efisiensi turbin pada part-flow dapat dijaga tetap tinggi.

Gambar 2.14 Turbin Kaplan [4][13] Efisiensi Turbin

Berikut ini grafik yang menunjukkan efisiensi berbagai jenis turbin. Gambar 2.13 Turbin Francis

Gambar 2.16 Grafik Efisiensi Turbin

Kriteria Pemilihan Turbin

Pemilihan turbin dapat dilakukan berdasarkan kriteria debit, kecepatan spesifik,

head efektif dan jangkauan debit saja dapat dilakukan berdasarkan informasi dari grafik pada Gambar 2.17.

Gambar 2.35 Kurva Efisiensi Turbin[4]

Grafik Efisiensi Turbin Crossflow pada Berbagai Kondisi Debit

Kriteria Pemilihan Turbin

Pemilihan turbin dapat dilakukan berdasarkan kriteria net head

kecepatan spesifik, masalah kavitasi, dan harga[5]. Pemilihan turbin berdasarkan dan jangkauan debit saja dapat dilakukan berdasarkan informasi dari grafik

pada Berbagai Kondisi Debit[14]

head, jangkauan Pemilihan turbin berdasarkan dan jangkauan debit saja dapat dilakukan berdasarkan informasi dari grafik

Gambar 2.17 Grafik Pemilihan Turbin[14]

Daerah dalam area garis biru mewakili turbin Kaplan. Daerah dalam area garis merah mewakili turbin Francis. Daerah dalam area garis hijau mewakili turbin Pelton. Daerah dalam area garis hitam putus-putus mewakili turbin Turgo. Daerah dalam area garis hitam mewakili turbin Crossflow.

b. Transmisi Mekanik

Transmisi mekanik berfungsi memindahkan energi mekanik dari poros turbin ke poros generator. Transmisi mekanik mengatur supaya kecepatan putar poros generator bernilai sama dengan kecepatan sinkron generator sehingga frekuensi listrik yang dihasilkan generator bernilai tetap sesuai standar. Umumnya transmisi mekanik berupa sabuk (belt) atau kotak gir (gearbox). Sabuk lebih murah harganya tetapi tidak tahan lama, sedangkan kotak gir lebih mahal tetapi tahan lama. Efisiensi sabuk antara 95%-98% sementara efisiensi kotak gir 95%-97%[1]

Generator berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator terdiri atas dua bagian, yaitu rotor (bagian yang berputar) dan stator (bagian yang diam). Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator sinkron dan generator asinkron/induksi. Untuk Generator sinkron memiliki kecepatan putar yang sebanding dengan frekuensi listrik yang dihasilkannya, sedangkan generator induksi tidak[15].

Di Indonesia frekuensi listrik standar adalah 50 Hz. Kesalahan nilai frekuensi tidak boleh melebihi 5%[4]. Apabila PLTMH dihubungkan ke grid, maka otomatis frekuensi listriknya konstan sesuai dengan standar. Akan tetapi bila PLTMH tidak dihubungkan ke grid, diperlukan sistem kontrol untuk menjaga nilai frekuensi tetap dalam batas toleransi. Sistem kontrol yang cukup baik dan andal pada PLTMH adalah pengaturan frekuensi melalui pengaturan beban secara elektronik menggunakan Electronic Load Controller (ELC). Pada sistem ini daya keluaran generator dibuat konstan. Apabila terjadi penurunan beban di konsumen, maka kelebihan daya dari generator akan dialihkan ke ballast load. Biasanya ballast load berupa resistor yang difungsikan sebagai pemanas air atau pemanas udara. Adapun untuk menjaga agar tegangan keluaran generator nilainya tetap meski bebannya berubah, digunakan Automatic Voltage Controller (AVR).

Efisiensi generator dipengaruhi kapasitasnya. Makin besar kapasitas, efisiensi maskin besar. Nilai efisiensi generator secara tipikal disajikan dalam tabel berikut.

Rating Daya (kW) Efisiensi 10 0.910 50 0.940 100 0.950 250 0.955 500 0.960 1000 0.970

Tabel 2.3 Data Efisiensi Generator pada Umumnya[5]

2.7 Kebijakan Penjualan Listrik

Listrik yang dihasilkan dari PLTMH dapat digunakan langsung untuk memenuhi kebutuhan listrik beban atau disalurkan ke grid PLN. Secara teknis, penyaluran/koneksi ke grid memiliki keuntungan karena frekuensi listrik lebih mudah dikendalikan. Akan

tetapi, koneksi ini menyebabkan sistem dapat mati bila terjadi gangguan di luar kontrol operator[5].

Terkait dengan penjualan energy listrik ke PLN melalui penyaluran ke grid, pemerintah melalui Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral telah mengeluarkan Kepmen ESDM No. 1122 K/30/MEM/2002 tentang Pedoman Pengusahaan Pembangkit Tenaga Listrik Skala Kecil Tersebar (PSK Tersebar). Pedoman Pengusahaan Pembangkit Tenaga Listrik Skala Kecil Tersebar (PSK Tersebar) dimaksudkan untuk meningkatkan pemanfaatan energi terbarukan untuk pembangkit tenaga listrik sampai dengan kapasitas 1 MW yang diusahakan oleh usaha kecil dan koperasi. Harga listrik yang dihasilkan ditentukan dengan formula yaitu 80% x BPP PLN tegangan menengah, atau 60% x BPP PLN tegangan rendah. Melalui mekanisme PSK Tersebar ini PLN diwajibkan untuk membeli listrik yang dihasilkan oleh koperasi dan usaha kecil[16]

2.8 Analisis Ekonomi PLTMH

Analisis ekonomi PLTMH meliputi analisis besarnya capital cost, running cost, annual cost, dan kriteria penilaian kelayakan proyek PLTMH.

Capital Cost

Capital Cost merupakan biaya investasi awal untuk pembangunan PLTMH. Komponen pembiayaan yang termasuk dalam capital cost adalah sebagai berikut[4][8]

1. Perencanaan

Komponen perencanaan pada pembangunan PLTMH dialokasikan untuk kegiatan survey energi, studi kelayakan, detail desain, supervisi pembangunan, komisioning, dan pembuatan manual-manual training.

2. Manajemen dan Keuangan

Komponen ini meliputi penguatan kelembagaan, pengurusan secara hukum, dan training untuk pihak manajemen.

3. Penstock

Komponen ini meliputi biaya pembangunan bendung, intake, kanal, rumah pembangkit, jalan menuju lokasi, dan lain-lain.

5. Peralatan Elektrikal – Mekanik

Komponen ini berupa biaya turbin, generator, transmisi mekanik, dan lain-lain. 6. Jaringan Transmisi dan Distribusi

Biaya Jaringan Transmisi dan Distribusi meliputi biaya trafo, kabel, pemasangan kabel, tiang listrik, instalasi rumah, dan lain-lain.

7. Kontingensi

Besarnya porsi biaya tiap item di atas sangat bergantung kepada kondisi lokasi yang dipilih. Besarnya pekerjaan sipil sangat dipengaruhi harga satuan barang setempat dan volume material. Harga penstock dipengaruhi panjang penstock dan besar diameternya. Hal ini tentu bergantung kepada desain yang paling cocok untuk lokasi yang dipilih. Contoh kisaran besarnya porsi biaya untuk tiap item di atas dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut.

Item Porsi

Perencanaan 3%

Manajemen dan Keuangan 1%

Penstock 27%

Pekerjaan Sipil Lain 25%

Peralatan Mekanikal-Elektrikal 26% Jaringan Transmisi dan Distribusi 9%

Lain-lain 2%

Kontingensi 7%

Total Capital Cost 100%

Tabel 2.4 Uraian Capital Cost[4]

Dalam praktiknya ada komponen biaya yang disebut biaya Pengembangan Proyek (Project Development). Komponen ini diperhitungkan sebagai akibat proses penyiapan dan perencanaan pembangunan PLTMH yang tidak mudah dan memerlukan kegiatan pendukung. Aktivitas yang berkait dengan kegiatan pengembangan ini adalah kegiatan administrasi proyek, manajemen proyek di tingkat owner (pemilik pekerjaan), biaya legal, penyiapan dan pelaksanaan tender, atau ganti rugi atas pembebasan tanah apabila ada[8]. Komponen ini besarnya tidak pasti.

Besarnya capital cost bergantung kepada kapasitas atau daya terpasang PLTMH. Umumnya, makin besar daya terpasang PLTMH, makin rendah capital cost-nya.

Running cost

Running cost adalah biaya yang diperlukan ketika PLTMH sudah beroperasi. Komponen running cost adalah sebagai berikut.

1. Operasional dan Pemeliharaan Tetap

Termasuk dalam item ini gaji karyawan, biaya pemeliharaan rutin, dll. 2. Operasional yang Bervariasi

Termasuk di dalamnya penggantian suku cadang, sewa tenaga ahli untuk menyelesaikan suatu masalah, dll.

3. Kontingensi

Annual cost

Annual cost merupakan nilai biaya total tahunan yang digunakan dalam analisis finansial. Annual cost terdiri atas running cost dan capital cost yang diterjemahkan ke dalam biaya tahunan dengan discount factor (yang disebut annual capital cost).

Annual cost = running cost + annual capital cost………(2.10)

Analisis Finansial

Analisis finansial dibutuhkan untuk menentukan apakah proyek PLTMH menguntungkan atau tidak. Beberapa kriteria yang digunakan dalam analisis finansial adalah Net Present Value (NPV),Net Income, Internal Rate of Return (IRR), dan Benefit-Cost Ratio (B/C).

Nilai Waktu dari Uang

Dalam analisis finansial, nilai uang dibedakan menjadi nilai sekarang dan nilai di masa depan. Istilah nilai sekarang (present value, PV) dapat diartikan sebagai nilai pada saat ini dari sejumlah nilai uang di masa depan (future value, FV) yang dievaluasi dengan suatu tingkat suku bunga tertentu[2]. Tingkat suku bunga ini disebut discount rate (r). Untuk menghitung nilai sekarang (PV0) dari suatu nilai uang pada periode n di masa mendatang (FVn) dengan suatu tingkat bunga r dapat digunakan persamaan di bawah ini:

 _63455… … … . . 2.11.

Faktor 

6 5 disebut sebagai discount factor untuk jumlah nilai tunggal. Adapun untuk

menemukan PV dari jumlah nilai tahunan yang tetap selama n tahun di masa depan digunakan discount factor untuk nilai tahunan, yaitu 6 58

6 5 . Misalnya, tiap tahun ada

pendapatan sebesar A, maka nilai sekarang dari pendapatan tersebut adalah

  9 :1  ; _{% 1<}

;1  ;

Net Present Value (NPV)

Nilai kumulatif dari aliran kas (cashflow) yang terjadi dalam periode tertentu yang telah dikondisikan ke masa sekarang, setelah di-discount dengan r tertentu disebut dengan Net Present Value (NPV). Dengan menjumlahkan nilai sekarang dari aliran kas NPV menunjukkan seberapa banyak keuntungan yang dihasilkan oleh sebuah investasi dalam kurun waktu tertentu. Sebuah proyek akan menguntungkan apabila NPV-nya positif. NPV dirumuskan sebagai berikut.

=
  >?*% @*_{1  ;} A*  B_* *  

 *C

… … … . 2.12

dengan

Ri : pendapatan dalam periode i; Ii : investasi dalam periode i ; Oi : biaya operasi dalam periode i ; Mi : biaya pemeliharaan dalam periode i; Vr : nilai residu; r: discount rate; dan n : jumlah tahun.

Net Income

Net Income (pendapatan bersih) merupakan selisih antara pendapatan kotor yang sudah dikurangi biaya pada kurun waktu tertentu, biasanya setahun. Untuk mendapatkan net income, terlebih dahulu ditentukan nilai annual cost(A). Sebagaimana dipaparkan di atas, annual cost terdiri atas komponen annual capital cost dan running cost. Kemudian, pendapatan kotor tahunan (Rtahunan) dikurangi nilai annual cost tersebut[4]. Net Income(NI) dirumuskan sebagai berikut.

Internal Rate of Return

Internal Rate of Return (IRR) adalah discount rate yang menghasilkan NPV = 0. Contohnya, suatu proyek menghasilkan NPV Rp80.000.000,00 pada discount rate 12%. Bila discount rate ini dinaikkan, NPV akan turun. NPV akan terus turun sampai mencapai nol, dan discount rate pada saat itu disebut dengan IRR. IRR adalah salah satu cara tercepat dalam menentukan layak tidaknya proyek untuk dijalankan. Suatu proyek dikatakan layak jalan apabila discount ratenya lebih kecil atau sama dengan IRR. IRR dihitung dengan cara melakukan metode coba-coba (trial and error), yaitu mencoba beberapa nilai discount rate hingga didapatkan NPV=0[2].

Benefit-Cost Ratio(B/C)

Metode ini membandingkan PV semua keuntungan dengan PV semua biaya daninvestasi lewat sebuah angka perbandingan (rasio). Hal ini membuat aliran pendapatan dan pengeluaran dibandingkan. Secara matematis, rasio B/C dirumuskan dengan persamaan B C⁄  ∑ RI 1  rI K IC ∑ II OI MI 1  rI K IC … … … . . 2.14

Suatu proyek PLTMH dinilai layak bila memenuhi kriteria berikut[4]: a. NPV > 0

b. Net Income>0 c. IRR > discount rate d. B/C >1

2.9 Pengembangan Wisata

Sekitar tiga dekade terakhir ini berkembang konsep pengembangan wisata yang dipraktekkan di berbagai negara. Konsep itu adalah ekowisata (ecotourism). Konsep ekowisata merupakan hasil pencarian jawaban dari upaya meminimalkan dampak negatif bagi kelestarian keanekaragaman hayati yang diakibatkan oleh kegiatan pariwisata.

Uni Konservasi Dunia (IUCN) pada tahuhn 1996 menetapkan definisi ekowisata (ecotourism) sebagai berikut[17].

“...environmentally responsible travel and visitation to natural areas, in order to enjoy and appreciate nature (and any accompanying cultural features, both past and present) that promote conservation, have a low visitor impact and provide for beneficially active socio-economic involvement of local peoples.”

Definisi tersebut menyebutkan bahwa ekowisata adalah perjalanan dan kunjungan yang berkesadaran lingkungan ke kawasan-kawasan alami untuk menikmati dan mengapresiasi alam (dan segala sajian budaya yang menyertainya, baik yang berasal dari masa kini maupun dari masa lampau) yang memajukan konservasi, memiliki dampak pengunjung yang rendah, dan mewujudkan keterlibatan sosial-ekonomi masyarakat lokal secara aktif dan menguntungkan.

The International Ecotourism Society (2002) dalam Subadra (2007) mendifinisikan ekowisata sebagai berikut[18].

“…responsible travel to natural areas that conserves the environment and sustains the well-being of local people.”

Definisi itu menjelaskan bahwa ekowisata adalah perjalanan yang bertanggung jawab ke kawasan-kawasan alami yang mengonversi lingkungan dan dan melestarikan kehidupan masyarakat lokal. Dari definisi ini jelas bahwa ekowisata merupakan bentuk wisata yang dikelola dengan pendekatan konservasi. Pengertian konservasi itu sendiri telah dibuat oleh The International Union for Conservation of Nature and Natural Resources (1980), yaitu bahwa konservasi adalah usaha manusia untuk memanfaatkan biosfer dengan berusaha memberikan hasil yang besar dan lestari untuk generasi kini dan mendatang[19]

Konsep ekowisata sebenarnya bermaksud untuk menyatukan dan menyeimbangkan beberapa konflik secara objektif dengan menetapkan ketentuan dalam berwisata, yaitu melindungi sumber daya alam dan budaya serta menghasilkan keuntungan dalam bidang ekonomi untuk masyarakat lokal.

Dengan demikian, ekowisata memiliki kriteria-kriteria berikut[17]. 1. Memiliki dampak yang rendah terhadap sumber daya alam kawasan lindung.

2. Melibatkan parapihak (stakeholders) dalam tahap perencanaan, pengembangan, implementasi, dan pengawasan. Parapihak yang dimaksud di sini meliputi perseorangan, komunitas, para ekowisatawan, para operator tur, dan institusi pemerintah

3. Menghormati budaya dan tradisi lokal.

4. Menghasilkan pendapatan yang berkelanjutan bagi masyarakat lokal dan sebisa mungkin bagi semua parapihak

5. Menghasilkan pendapatan yang digunakan untuk konservasi kawasan lindung. 6. Memberikan pendidikan kepada semua parapihak tentang peran mereka

masing-masing dalam konservasi.

Pengembangan Wisata Jawa Barat

Pemerintah Propinsi Jawa Barat saat ini tengah berupaya dengan sungguh-sungguh untuk mempromosikan objek-objek wisata di kawasan Jawa Barat. Salah satu upaya nyata Pemprov Jabar adalah dengan menganggarkan dana sejumlah 41 miliar untuk pembenahan objek-objek wisata Jabar pada tahun 2009 dan 2010[20]

Pada awal bulan Mei 2009 Dinas Kebudayaan dan pariwisata Jawa Barat menerbitkan www.westjava-indonesia.com yang merupakan situs resmi kebudayaan dan pariwisata Jawa Barat. Saat pertama kali diterbitkan, situs ini memuat profil 34 objek daya tarik wisata yang meliputi candi, gedung bersejarah, tempat ibadah, makam, kawasan gunung dan pantai, dan perkampungan adat. Ada 1 objek yang berupa curug, yakni Curug Dago. Curug Dago dipromosikan sebagai tempat ditemukannya 2 prasasti dari bahan batu andesit

Menurut Ir. H. Herdiwan Iing Suranta[20], Kepala Dinas Pariwisata dan Kebudayaan (Disparbud) Jabar, ada tiga hal yang perlu diperhatikan dalam pengembangan objek wisata, yaitu : jalan, objek wisata itu sendiri, dan sarana pendukung (hotel, tempat kuliner, dan lainnya).

BAB III

DATA LAPANGAN

3.1 Lokasi

Curug Cimahi terletak di Jalan Kolonel Masturi Desa Kertawangi, Kecamatan Cisarua, Kabupaten Bandung Barat, Provinsi Jawa Barat. Perjalanan menuju curug ini dapat ditempuh dengan kendaraan pribadi atau kendaraan umum. Dengan kendaraan pribadi lokasi dapat dicapai dengan perjalanan selama sekitar 1 jam dari Kota Bandung. Dengan kendraan umum lokasi dapat dicapai dengan angkutan umum tujuan Cisarua dari Terminal Pasar Atas Cimahi atau dari Terminal Lembang Kabupaten Bandung.

Curug yang terletak pada koordinat 6°47'57" Lintang Selatan 107°34'40" Bujur Timur ini berada pada ketinggian sekitar 1300 m di atas permukaan laut[22].

Gambar 3.1 Lokasi Cisarua[21] Gambar 3.2 Lokasi Curug Cimahi[22]

Gambar 3.3 Curug Cimahi Curug Cimahi

seluruh hutan di sekitar Curug Cimahi adalah 23 hektare, tapi yang digunakan untuk kawasan wisata hanya 2 hektare. Dalam area seluas dua hektare itu, selain ada air terjun, terdapat pula pepohonan dan satwa-satwa yang menghuni hutan di sekitar Curug Cimahi.

Gambar 3.4 Pintu Masuk ke Curug Cimahi

3.2 Kondisi Sekitar Curug

Untuk bisa menikmati keindahan panorama air terjun tersebut, kita cukup membayar tiket di pos penjagaan sebelah pintu masuk senilai Rp 3.000. Pada tiket tertulis keterangan bahwa harga ini sudah termasuk Asuransi Kecelakaan Diri Pengunjung sebesar Rp250,00. Dalam hal asuransi ini Perhutani bekerja sama dengan PT ASURANSI BHAKTI BHAYANGKARA.

Ketika masuk ke areal lokasi wisata, pengunjung sudah dapat melihat bagian atas dari air terjun tersebut. Namun untuk dapat melihat bagian bawah air terjun, pengunjung diharuskan menuruni anak tangga yang jumlahnya lebih kurang 520 undakan. Dalam kondisi normal, pengunjung dapat menempuh 520 undakan itu dengan waktu sekitar 20 - 25 menit tanpa istirahat. Bila hujan turun, undakan tersebut menjadi licin.

Sebelah kiri jalan terdapat dinding bukit berupa tanah atau cadas. Pada sekitar 30 meter sebelum air terjun, kita dapat menjumpai air keluar dari dinding bukit. Sedangkan di bagian kanan terdapat jurang yang tidak terlalu dalam dan dibatasi oleh pagar kayu. Sambil menuruni anak tangga itu, pengunjung dapat menikmati indahnya pemandangan alam di sekitar lokasi air terjun. Banyak pepohonan dan satwa di sepanjang jalur menuju Curug. Satwa yang banyak dijumpai adalah monyet ekor panjang (Macaca fascicularis ) dan burung, di antaranya jalak dan ciung batu kecil (Myophonus glaucinus)[23]

Gambar 3.5 Satwa Monyet

Di bagian bawah, dekat air terjun, terdapat beberapa warung yang menjual makanan dan minuman. Juga ada toilet dan mushalla. Selain menikmati pemandangan, di lokasi itu para pengunjung juga dapat mandi dan merasakan sejuknya air terjun.

Gambar 3.6 (a) Toilet dan Mushalla (b) Warung (c) Mandi di Bawah Air Terjun Beberapa Kekurangan

Ada beberapa kekurangan yang ada di kawasan Curug ini. Pertama, masalah keamanan. Hanya ada satu pos penjagaan yang terletak di depan dekat pintu masuk. Jaraknya jauh dari lokasi tempat pengunjung terkonsentrasi, yaitu di bagian bawah (dekat air terjun). Petugas pun hanya ada dua. Biasanya dua-duanya berada di pos. Kondisi ini kurang menjamin keamanan pengunjung. Bila pada suatu ketika terjadi musibah pada pengunjung yang berada di sekitar curug, misalnya jatuh sakit atau tenggelam, petugas akan kesulitan menolongnya. Kedua, masalah kebersihan. Sarana kebersihan yang ada di Curug Cimahi pun kurang memadai. Tidak dijumpai tempat sampah sepanjang tangga menuju curug. Kebanyakan tempat sampah berada di bawah (dekat air terjun) dan di atas (dekat pos)[24]

3.3 Daerah Aliran Sungai dan Debit Air Sungai

Sungai Cimahi berhulu di Situ Lembang dan bermuara di Kota Cimahi. Daerah aliran sungai di bagian atas curug berupa tanah yang miring dengan kemiringan yang

(c)

bervariasi. Tidak dijumpai dataran yang cukup lebar di sisi kanan atau kiri aliran sungai kecuali di bagian bawah curug. Di samping kanan dan kiri sungai terdapat semak-semak yang padat. Endapan sungai berupa lumpur dan pasir. Air sungai keruh, tidak jernih. Menurut penuturan masyarakat sekitar, bila musim kemarau tiba, debit sungai Cimahi mengecil. Curug ini tidak dijadikan sumber air bersih ataupun pengairan oleh masyarakat.

Gambar 3.7 Daerah Aliran Sungai Cimahi di Atas Curug

Gambar 3.8 Daerah Aliran Sungai Cimahi di Bawah Curug

Data Debit Sungai Cimahi-Cicakung pada table 3.1 didapat dari Dinas Pengelolaan Sumber Air (PSDA) Propinsi Jawa Barat. Data debit ini dibuat menurut data hasil pengukuran debit dari tahun 1996 sampai dengan tahun 2007. Metode yang digunakan adalah metode lengkung debit berdasarkan persamaan lengkung debit:

Q  1.056 H  0.200.R" Periode Pencatatan

29 Mei 1996s.d. 31 Desember 2007 Debit terbesar s.d. tahun 2007 (m3/s)

(Terjadi pada tanggal 30 Januari 2006)

2.45

(Terjadi pada tanggal 27 Desember 1996)

Debit rata-rata per tahun (m3/s) 0.53

Tinggi Aliran (mm) 626.1

Tabel 3.1 Data Debit Sungai Cimahi-Cicakung[25]

Gambar 3.9 Hidrograf Harian Sungai Cimahi[25]

Gambar 3.10 Kurva Prosentase Kejadian Debit Sungai Cimahi[25]

Data debit ini diukur di pos pengukuran yang letaknya sekitar 2 kilometer dari Curug Cimahi. Menurut keterangan penduduk setempat, sungai tempat pos pengukuran itu sama dengan sungai tempat mengalirnya air Curug Cimahi.

3.4 Air Terjun dan Head

Dilakukan pengukuran ketinggian air terjun (head) pada tanggal 7 April 2009. Metode yang digunakan adalah trigonometri dengan menggunakan theodolite. Dari pengukuran dan perhitungan, diperoleh gross head Curug Cimahi adalah sebesar 57.62 meter. Keterangan rinci pengukuran head dapat dilihat di lampiran. Pada sisi atas curug hingga lokasi yang hendak dijadikan tempat bendung didapatkan jarak ±130 m.

Pada sisi kanan dan kiri curug nampak bentangan tebing batu cadas yang curam. Sedikit vegetasi tumbuh padanya.

Gambar 3.11 Tebing Batu Cadas Curam di Sisi Curug

3.5 Kelistrikan Masyarakat

Data kelistrikan masyarakat yang berhasil dihimpun adalah sebagai berikut. Jumlah penduduk RW 6 Desa Kertawangi 198 Kepala Keluarga (KK)

Jumlah penduduk yang belum memasang listrik

Di wilayah RW 6 Desa Kertawangi Kec. Cisarua : sekitar 5 KK dan 30 warung. Di Wilayah 3 Kecamatan (Parongpong, Lembang, dan Cisarua) : ± 30 % total penduduk

Batas daya yang digunakan penduduk 900 VA dan 1300 VA

Letak Gardu Induk terdekat ±1500 meter dari pintu gerbang Curug Letak line 20 kV terdekat ±300 meter dari pintu gerbang Curug Biaya listrik warung per bulan Rp120.000,00-Rp150.000,00.

Tabel 3.2. Data Kelistrkan Masyarakat2

3.6 Penjualan Listrik ke PLN

Penjualan listrik ke PLN memerlukan proses yang cukup panjang. Pihak yang menghasilkan listrik secara mandiri disebut IPP (

penjual, IPP harus berhubungan dengan semua prosedur yang disyaratkan oleh pihak PPA (Power Purchase Agreement

dengan PLN. Termasuk di dalamnya kesepakatan tentang harga jual listrik. energi listrik sesuai dengan PSK Tersebar adalah sebesar

menengah, atau 60% x BPP PLN tegangan rendah lampiran. Akan tetapi, pada t

swasta yang diinterkoneksikan pada Tegangan Menengah (TM) adalah sebesar Rp530,00/kWh, lebih rendah dari harga yang sesuai dengan PSK Tersebar

listrik swasta ke PLN bisa saja lebih tinggi dari itu bila PLN menyetujuinya. listrik yang dihasilkan oleh

mengurus administrasinya ke Kantor PLN Distribusi di Bandung. 3.7 Capital Cost

Untuk mengetahui kisaran beberapa pihak sebagai berikut.

a. Dr.Ir. Yusra Sabri Siradjuddin, dosen Teknik Tenaga Listrik ITB b. Akhmad Taufik Moekhith, peneliti di Pusat Kebijakan Keenergian ITB

3 _{Wawancara dengan M. Aji Subekti,} 4

Wawancara dengan Kepala Kantor PLN Distribusi Unit Pelayana

Gambar 3.12 Jaringan Transmisi 20 kV Listrik ke PLN

enjualan listrik ke PLN memerlukan proses yang cukup panjang. Pihak yang menghasilkan listrik secara mandiri disebut IPP (Independent Power Producer

penjual, IPP harus berhubungan dengan pihak PLN Jawa Barat dan Pemda

semua prosedur yang disyaratkan oleh pihak-pihak tersebut dipenuhi, IPP mendapat Power Purchase Agreement) yang berisi perjanjian jual-beli listrik antara IPP dengan PLN. Termasuk di dalamnya kesepakatan tentang harga jual listrik.

istrik sesuai dengan PSK Tersebar adalah sebesar 80% x BPP PLN tegangan menengah, atau 60% x BPP PLN tegangan rendah. Besarnya BPP PLN dapat dilihat di pada tahun lalu (2008) harga yang diberikan PLN untuk listrik koneksikan pada Tegangan Menengah (TM) adalah sebesar , lebih rendah dari harga yang sesuai dengan PSK Tersebar

listrik swasta ke PLN bisa saja lebih tinggi dari itu bila PLN menyetujuinya.

listrik yang dihasilkan oleh pembangkit di Cisarua hendak dijual ke PLN, IPP harus mengurus administrasinya ke Kantor PLN Distribusi di Bandung.4

Untuk mengetahui kisaran capital cost, wawancara telah dilakukan dengan beberapa pihak sebagai berikut.

Siradjuddin, dosen Teknik Tenaga Listrik ITB Akhmad Taufik Moekhith, peneliti di Pusat Kebijakan Keenergian ITB

awancara dengan M. Aji Subekti, direktur Renerconsys (perusahaan PLTMH) Wawancara dengan Kepala Kantor PLN Distribusi Unit Pelayanan Cisarua,

enjualan listrik ke PLN memerlukan proses yang cukup panjang. Pihak yang Independent Power Producer). Sebagai PLN Jawa Barat dan Pemda. Setelah tersebut dipenuhi, IPP mendapat beli listrik antara IPP dengan PLN. Termasuk di dalamnya kesepakatan tentang harga jual listrik. Harga jual 80% x BPP PLN tegangan . Besarnya BPP PLN dapat dilihat di ahun lalu (2008) harga yang diberikan PLN untuk listrik koneksikan pada Tegangan Menengah (TM) adalah sebesar , lebih rendah dari harga yang sesuai dengan PSK Tersebar. Harga jual listrik swasta ke PLN bisa saja lebih tinggi dari itu bila PLN menyetujuinya.3 Apabila pembangkit di Cisarua hendak dijual ke PLN, IPP harus

, wawancara telah dilakukan dengan