OPTIMALISASI PENGOPERASIAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR BERSKALA PICO HYDRO.

LAPORAN PROYEK AKHIR

OPTIMALISASI PENGOPERASIAN PEMBANGKIT LISTRIK

TENAGA AIR BERSKALA PICO HYDRO

Laporan Proyek Akhir ini Diajukan Untuk Memenuhui Syarat Kelulusan Diploma III Teknik Elektro

Universitas Pendidikan Indonesia

Oleh :

Ahmad Ragana Yudha

NIM. 1105869

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

Optimalisasi Pengoperasian

Pembangkit Listrik Tenaga Air

Berskala Pico Hydro

Oleh

Ahmad Ragana Yudha

Sebuah proyek akhir yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh Gelar Ahli Madya pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

© Ahmad Ragana Yudha 2014 Universitas Pendidikan Indonesia

Juli 2014

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

LEMBAR PENGESAHAN PROYEK AKHIR

OPTIMALISASI PENGOPERASIAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR BERSKALA PICO HYDRO

Menyetujui,

Tim Pembimbing Proyek Akhir

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Drs. Tasma Sucita, ST., MT NIP. 19641007 199101 1 001

Maman Somantri, S.Pd., MT NIP. 19720119 200112 1 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Diploma III Teknik Elektro

Dandhi Kuswardhana, S.Pd., MT NIP. 19800623 200812 1 002

Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Elektro

DAFTAR ISI

2.1.1. Pengertian Pembangkit Tenaga Listrik ... 6

2.1.2. Proses Pembangkitan Tenaga Listrik ... 7

2.3.4. Kolam Penenang ... 14

2.4.3. Kriteria Pemilihan Jenis Turbin ... 21

2.5. Generator ... 24

2.5.1. Prinsip Kerja Generator ... 24

2.5.2. Generator Sinkron ... 24

2.5.2.1. Prinsip Dasar Generator Sinkron ... 25

2.5.2.2. Generator Sinkron Tanpa Beban ... 25

2.5.2.3. Generator SInkron Berbeban ... 26

2.5.2.4. Rangkaian Ekuivalen Generator Sinkron ... 27

2.5.2.5. Kontruksi Generator Sinkron ... 28

2.5.2.6. Prinsip Kerja Generator Sinkron ... 30

2.5.2.7. Kecepatan Putaran Generator Sinkron ... 31

2.5.2.8. Daya yang Dihasilkan Generator Sinkron .. 32

3.4. Flowchart ... 39

4.4.1. Bagian Saluran Pembuangan (Tail Race) ... 64

4.4.2. Bagian Bawah Aliran Sungai ... 64

4.5. Potensi Kapasitas Daya Pembangkit ... 66

4.7. Pengukuran Generator ... 67

4.7.1. Pengukuran Generator Tanpa Beban ... 67

4.7.2. Pengukuran Generator Berbeban ... 67

4.8. Pembahasan Hasil Penelitian ... 70

BAB V PENUTUP ... 71

5.1. Kesimpulan ... 71

5.2. Saran ... 71

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Ilustrasi Alur Tenaga Listrik ... 6

Gambar 2.2 Proses Pembangkitan Tenaga Listrik ... 7

Gambar 2.3 Proses PLTA Pico Hydro ... 11

Gambar 2.10 Karakteristik Generator Sinkron Tanpa beban ... 26

Gambar 2.11 Karakteristik Generator Sinkron Berbeban Induktif ... 27

Gambar 2.12 Rangkaian Ekuivalen Generator Sinkron ... 28

Gambar 2.13 Rotor Kutub Menonjol (Silent Pole Rotor) ... 29

Gambar 2.14 Rotor Kutub Tak Menonjol (Rotor Silinder) ... 30

Gambar 3.1 Diagram Blok PLTA Pico Hydro ... 37

Gambar 3.2 Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir ... 39

Gambar 3.3 Kontruksi Bangunan Sipil PLTA Pico Hydro ... 41

Gambar 3.4 Aliran Sungai Belakang Gedung Lama FPTK ... 43

Gambar 3.5 Bendungan Pada Saluran Air Sungai ... 44

Gambar 3.6 Saluran Intake Samping Bendungan ... 45

Gambar 4.1. Tinggi Jatuh Air (Head) ... 62

Gambar 4.2. Saluran Pipa Pembuangan (Tail Race) ... 63

Gambar 4.3. Penambahan Pipa Saluran Pembuangan (Tail Race) ... 64

Gambar 4.4. Desai Pembuatan Bendungan Bagian Bawah Sungai ... 65

Gambar 4.5. Penutup Bendungan Bagian Bawah Sungai ... 65

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Pengelompokan Turbin ... 14

Tabel 2.2. Daerah Operasi Turbin ... 20

Tabel 2.3. Kecepatan Spesifikasi Turbin ... 22

Tabel 3.1. Spesifikasi Jenis Turbin yang Digunakan ... 51

Tabel 3.2. Spesifikasi Jenis Generator yang Digunakan ... 52

Tabel 4.1. Pengukuran Kecepatan Aliran Sungai ... 57

Tabel 4.2. Lebar Sungai ... 58

Tabel 4.3. Kedalaman Air Pada Sungai ... 58

Tabel 4.4. Perhitungan Luas Penampang Basah ... 59

ABSTRAK

Air merupakan salah satu sumber energi terbesar yang ada di bumi ini. Pemanfaatan air sebagai sumber energi sudah banyak dikembangkan, salah satunya yaitu dimanfaatkan sebagai pembangkit energi listrik. Pembangkit Listrik Tenaga Air Pico Hydro (PLTA Pico Hydro) adalah salah satu dari jenis pembangkit listrik dengan mengkonversikan energi potensial air menjadi energi listrik, dengan skala yang relatif lebih kecil. Tujuan dari optimalisasi pengoperasian pembangkit listrik tenaga air pico hydro yang dilakukan yaitu untuk memperbaiki pengoperasian pembangkit melalui hasil output yang dihasilkan oleh generator. Metode yang digunakan dalam optimalisasi pembangkit yaitu melalui hasil observasi lapang dengan mengumpulkan data-data hasil pengukuran generator. Memperbaiki kondisi lingkungan pembangkit yang sudah ada dengan membersihkan aliran sungai yang akan digunakan sebagai sumber air kemudian memperbaiki bagian dari pembangkit yang masih belum sesuai dan penambahan beberapa bagian untuk menunjang pengoperasian pembangkit. Hasil yang diperoleh adalah debit air aliran sungai yaitu 0,23 m3/detik, tinggi jatuh air (head) yaitu 2,8 meter dan kemudian hasil output generator sebesar 85 Watt setelah dioptimalkan pengopersiannya.

ABSTRACT

Water is one of biggest energy exist sources in this earth. The exploiting water as sources of energy have a lot of developed, one of them is as electric energy generating. PLTA Pico Hydro is one of the water electrics power types, that is a generator which used the energy by converting water potential energy become the electrics energy using smaller relative scale. The purpose of the optimalitation of pico hydro water generator operation which is done for fixing generator operation through output result used by generator. The method which is used in generator in optimalitation is by doing observation result in field it self with collecting data of generator measurement. Repairing the generator condition area is used by cleans the bank river as water resource, and repairing the part of unfinished generator and adding some part of it to support the generator operation. The last result is 0,23 m3/second for water debit in bank river, head is 2,8 meter and then the output generator result is as 85 Watt after the optimalitation operation.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di zaman yang serba modern ini semakin canggih, khususnya di bidang kelistrikan. Dimana kebutuhan akan listrik pada saat ini sudah menjadi kebutuhan primer, sehingga kebutuhan energi listrik dalam setiap aktivitas masyarakat akan semakin meningkat serta menuntut kualitas yang lebih baik.

Dengam berkembangnya kebutuhan energi listrik di Indonesia, maka seharusnya berbanding lurus dengan pembangkit listrik di Indonesia agar kebutuhan energi listrik tetap stabil. Perkembangan pembangkit listrik di Indonesia berlangsung dengan cepat, hal ini dikarenakan bertambahnya permintaan beban dan pertumbuhan ekonomi masyarakat. Tenaga listrik di Indonesia dibangkitkan dalam pusat-pusat listrik seperti Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), dan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), kemudian disalurkan melalui saluran transmisi untuk selanjutnya mengalami proses perubahan tegangan sampai akhirnya dapat disalurkan ke konsumen.

2

Indonesia dapat disebut sebagai negeri yang kaya dengan sumber daya alam, yang dapat digunakan atau dimanfaatkan sebagai alternatif pembangkit energi listrik. Hal ini dibungktikan dengan letak geografis Indonesia yang dikelilingi oleh pulau - pulau dan dikelilingi oleh samudra yang memiliki sumber air yang sangat melimpah. Oleh karena itu, air merupakan energi yang relatif mudah didapat di Indonesia, dan dapat digunakan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang berskala besar atau yang berskala kecil seperti mini hydro, micro hydro dan pico hydro.

Sementara itu, Indonesia memiliki potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sebesar 70.000 Mega Watt (MW). Potensi ini baru dimanfaatkan sekitar enam persen atau 3.529 MW atau 14,2 persen dari jumlah energi pembangkitan PT. PLN. Sebagai perbandingan, potensi tenaga air di negara-negara bekas Uni Sovyet yang disebut Commonwealth of Independen States (CIS) mencapai 98.000 MW dengan jumlah bendungan sekitar 500 buah dengan keseluruhan daya terpasang PLTA 66.000 MW atau sekitar 67 persen dari potensi yang tersedia.

Di sekitar kampus Universitas Pendidikan Indonesia terdapat sungai-sungai yang airnya mengalir sepanjang waktu, sungai-sungai-sungai-sungai ini ada yang berukuran cukup besar dan ada juga yang berukuran kecil. Mengingat posisi geografisnya di daerah dataran tinggi, sungai-sungai ini memiliki perbedaan ketinggian yang relatif besar. Keberadaan sungai-sungai ini memberikan peluang yang bagus untuk pengembangan pembangkit energi listrik dalam skala mikro (mikrohidro) atau pun piko (pikohidro).

3

Hasil pengukuran menunjukan bahwa aliran sungai yang terdapat di FPTK memiliki potensi yang lebih besar apabila di optimalkan dengan baik. Dari data yang terkumpul bahwa bisa disimpulkan sungai tersebut memiliki rata-rata ketinggian jatuh air (head) sebesar 2,8 meter, kecepatan rata-rata aliran air yaitu 0,92 meter/detik (pada musim hujan) dan debit air pada aliran sungai sebesar 0,23 m3/detik (pada musim hujan). Dari potensi ini, sungai tersebut apabila dioptimalkan dengan lebih baik lagi akan dapat menghasilkan energi listrik dengan kapasitas daya 100 Watt atau bahkan lebih, apabila menggunakan jenis turbin dan generator yang berbeda.

Berdasarkan hal tersebut di atas, maka pada penelitian ini penulis akan melakukan suatu pengkajian mengenai OPTIMALISASI PENGOPERASIAN

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR BERSKALA PICO HYDRO. Hasil

kajian ini diharapkan dapat membantu untuk mengoptimalisasikan PLTA Pico Hydro yang sudah ada di lingkungan kampus Universitas Pendidikan Indonesia.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dijelaskan, maka Proyek Akhir ini akan membahas mengenai bagaimana mengoptimalkan pengoperasian PLTA Pico Hydro JPTE UPI. Dengan melihat aspek - aspek berikut :

1. Bagaimana kondisi debit air dan head yang sudah ada ?

2. Bagian manakah dari pembangkit yang mungkin dapat dioptimalkan? 3. Bagaimana solusi untuk mengoptimalkan pembangkit tersebut?

1.3. Tujuan Penelitian

Secara lebih jelas, tujuan yang akan dicapai dalam Proyek Akhir ini adalah mengoptimalkan pengoperasian PLTA Berskala Pico Hydro, dengan aspek-aspek sebagai berikut :

1. Mengetahui kondisi debit air dan head yang ada pada PLTA Pico Hydro. 2. Mengoptimalkan pengoperasian kondisi PLTA Pico Hydro.

4

1.4. Pembatasan Masalah

Dalam proyek akhir ini hal-hal yang akan dibahas hanya masalah yang berkaitan dengan sistem pembangkitan energi listrik tenaga air saja. Untuk membatasi ruang lingkup proyek akhir sehingga lebih terarah dan tercapai tujuan yang diinginkan, maka penulis membatasi masalah pada :

1. Sistem pembangkit yang dikaji adalah PLTA Pico Hydro JPTE UPI. 2. Optimalisasi yang akan dilakukan adalah perbaikan hasil daya yang

dihasilkan dari PLTA Pico Hydro JPTE UPI, kondisi lingkungan dari pembangkit dan bangunan sipil dari PLTA Pico Hydro.

1.5. Metode Pengumpulan Data

Ada beberapa metode pengumpulan data yang digunakan dalam penulisan Proyek Akhir ini, yaitu :

1. Studi Literatur

Yaitu mempelajari referensi - referensi berupa buku-buku yang berkaitan dengan penulisan Laporan Proyek Akhir.

2. Metode Observasi Lapang / Pengukuran

Yaitu melakukan pengukuran dan pengamatan langsung di lapangan untuk mendapatkan data-data yang nantinya dapat diolah untuk pengembangan selanjutnya.

3. Analisis Data

Yaitu melakukan analisis atau perhitungan dari data - data yang telah diperoleh hasil pengukuran atau pengamatan dan dilakukan.

4. Metode Bimbingan

5

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penyusunan Laporan Proyek Akhir ini dibagi menjadi lima

bab dan gambaran umum setiap bab adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini penulis akan menjelaskan mengenai pendahulu yang bekenaan tentang beberapa hal antara lain yaitu latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, metode pengumpulan data yang digunakan dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI DAN KAJIAN PLTA PICO HYDRO

Pada bab ini penulis akan membahas mengenai dasar teori yang mendukung kepada judul Proyek Akhir yaitu seperti teori mengenai turbin dan generator. Dan juga penulis akan membahas mengenai kajian PLTA Pico Hydro yang sudah ada dan memabahas mengenai turbin dan generator yang digunakan.

BAB III METODE PEMBAHASAN

Pada bab tiga ini penulis akan membahsa mengenai metode yang digunakan dalam pembahasan Tugas Akhir ini.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab empat ini penulis akan membahas mengenai pengujian PLTA Pico Hydro seperti mencatat dan menghitung hasil pengukuran. Juga membahas mengenai perbandingan hasil pembangkit (sebelum dan sesudah dioptimalkan).

BAB V PENUTUP

BAB III

METODE PEMBAHASAN

3.1. Metode Pembahasan

Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini antara lain, yaitu :

1. Metode Literatur

Metode literature yaitu, metode dengan mengumpulkan, mengidentifikasi, serta mengolah data tertulis yang diperoleh dan dapat digunakan sebagai input dalam proses analisa. Pengumpulan dilakukan dengan cara kompilasi data yang diperoleh dari referensi-referensi seperti karya ilmiah, hasil penelitian sebelumnya, maupun buku-buku referensi lainnya yang mendukung pembuatan tugas akhir ini.

2. Metode Observasi

Metode observasi yaitu, metode dengan mengumpulkan data - data yang diperlukan untuk pembahasan tugas akhir yang didapatkan dari lapang. Data - data tersebut berupa hasil pengamatan dari PLTA Pico Hydro saat bekerja dan data lapang di lingkungan pembangkit.

3. Metode Diskusi atau Bimbingan

Metode diskusi atau bimbingan yaitu, melakukan konsultasi dan bimbingan dengan dosen atau pihak dari CV. Cihanjuang dan atau pihak - pihak yang berkaitan dengan penyusunan laporan tugas akhir.

3.2. Objek Pembahasan

37

3.1. Blok Diagram

Dalam sistem PLTA Pico Hydro memiliki beberapa bagian untuk memutarkan turbin dan selanjutnya akan memutarkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Untuk lebih jelas dapat dilihat diagram blok PLTA Pico Hydro sebagai berikut :

Aliran Sungai

( Belakang Gedung Lama FPTK ) Bendungan

Saluran Intake

( Automatic Load Control )

Konsumen / Pemakai

38

3.2.1. Penjelasan Blok Diagram

Berikut adalah penjelasan dari diagram blok diatas :

1. Aliran sungai yang memiliki debit tertentu akan di manfaatkan sebagai penggerak turbin.

2. Aliran air tersebut dibendung terlebih dahulu agar aliran air bisa masuk kedalam pipa saluran intake yang berada di samping bendungan.

3. Kemudian aliran air yang telah masuk melalui pipa saluran intake dialirkan melalui head race (pipa pembawa air).

4. Setelah melalui head race (pipa pembawa air), kemudian aliran air tersebut di tampung terlebih dahulu kedalam kolam penenang dan kolam turbin.

5. Kemudian air tersebut nantinya akan masuk kedalam penstock (saluran pembuangan turbin)

6. Secara bersamaan air yang telah terbuang melalui penstock (saluran pembuangan) akan memutarkan sudu atau baling-baling turbin karena adanya sedotan dari air yang telah dibuang melalui sungai.

7. Setelah turbin berputar maka generator yang berada tepat di atas turbin tersebutpun akan ikut berputar dan akan menghasilkan energi listrik. 8. Kemudian generator yang telah menghasilkan energi listrik tersebut

39

3.2. Flowchart

Studi lapang ke lokasi PLTA Pico Hydro

Memulai untuk pengecekan data operasional, data name plate dan data hasil lapang.

Mendapatkan Data Hasil Pengecekan

Pembuatan Laporan Tugas Akhir Mulai

Pembuatan dan Pengajuan Proposal Tugas Akhir

Apakah disetujui ?

Analisis Data

Tindakan Optimalisasi Pada PLTA Pico Hydro

Bekerja dengan Baik ?

Kesimpulan

Selesai Pengujian Terhadap

40

Gambar 3.2 Flowchart Pengerjaan Tugas Akhir 3.4.1. Penjelasan Flowchart Pembahasan

Diagram alur pembuatan tugas akhir ini penulis memulai dengan membuat proposal dan pengajuan judul untuk tugas akhir. Setelah proposal disetujui maka penulis akan melanjutkan untuk pengerjaan tugas akhir dan apabila proposal tugas akhir tidak disetujui maka penulis akan mengganti dan mengajukan kembali proposal untuk judul tugas akhir.

Apabila proposal judul akhir disetujui maka penulis akan melakukan studi lapang lokasi PLTA Pico Hydro yang bertempat di sekitar lingkungan FPTK UPI. Setelah melakukan tinjauan tentang lokasi PLTA Pico Hydro penulis kemudian mulai untuk pengecekan bagian - bagian dari PLTA Pico Hydro seperti membersihkan lokasi pembangkit dan memasang pipa hisap tambahan. Selanjutnya penulis mendapatkan hasil data yang diperoleh dari pembangkit tersebut yaitu berupa debit air sungai, head (tinggi jatuh air) dan data mengenai kontruksi bangunan pembangakit yang ada. Dan kemudian mengecek juga data opersional, data name plate turbin dan generator.

Setelah hal tersebut diatas dilaksanakan maka penulis akan mendapatkan data yang diperlukan kemudian akan menganalisisnya dari hasil data yang telah diperoleh. Setelah menganalisis, penulis kemudian melakukan tindakan optimalisasi pada PLTA Pico Hydro seperti melakukan tindakan perbaikan terhadap bagian - bagian dari PLTA Pico Hydro.

Selanjutnya penulis akan melakukan pengujian terhadap PLTA Pico Hydro yang telah diperbaiki. Apabila pengujian dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan diharapkan maka penulis akan melanjutkan pengerjaan tugas akhir dan apabila pengujian tidak berjalan dengan baik dan tidak sesuai yang diharapkan maka penulis harus melakukan kembali tidakan optimalisasi dan melakukan kembali pengujian terhadap pembangkit hingga mendapatkan hasil yang diharapkan.

41

3.5. Instalasi PLTA Pico Hydro

Spesifikasi instalasi sipil sangatlah penting, hal ini menentukan efisiensi dan besarnya anggaran biaya yang diperlukan untuk pembangunan. Konstruksi bangunan seperti bendungan, kolam penenag dan bangunan rumah turbin tergantung dari letak geografis dan keadaan kondisi dari lokasi yang akan dijadikan PLTA Pico Hydro.

3.6. Kontruksi Bangunan Sipil PLTA Pico Hydro

Gambar 3.3

Kontruksi Bangunan Sipil PLTA Pico Hydro Yang Direkomendasikan Oleh Pabrik (Sumber: CV. Cihanjuang Inti Teknik)

Spesifikasi konstruksi bangunan sipil menurut buku panduan dari pihak pabrik ini tidak harus mutlak untuk diikuti, namun tergantung dari letak keadaan geografis. Hal paling penting yang harus dipenuhi dalam kontruksi bangunan sipil adalah sebagai berikut :

1. Tercapainya head dari permukaan air dalam bak turbin hingga permukaan

air pada sungai. Lebih rendah dari 3 meter menyebabkan daya listrik yang

42

2. Ujung pipa terendam dalam air.

3. Tidak terjadi kebocoran udara masuk pada sepanjang pipa hisap, yang ditandai dengan gelembung - gelembung udara pada keluaran pipa hisap.

4. Air harus lancar keluar dari pipa sehingga tidak boleh ada penghalang baik didalam pipa maupun pada keluaran.

5. Penopang kolam harus kokoh, tidak ada kebocoran dan tahan terhadap getaran yang ditimbulkan.

6. Dudukan turbin pada kolam turbin harus tegak lurus tidak longgar dan harus pas dengan lubang pembuangan.

7. Wajib menggunkan saringan sampah untuk memudahkan perawatan, pengoperasian dan agar sampah tidak masuk kedalam kolam penenang atau kolam turbin. Saringan dapat dipasang pada intake atau pada samping bendungan.

3.6.1. Aliran Sungai

Aliran sungai yang digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga air adalah aliran sungai yang berada di lingkungan Kampus Universitas Pendidikan Indoesia tepatnya yaitu aliran sungai yang berada tepat di belakang Gedung Lama FPTK. Di pilihnya aliran sungai ini karena memiliki debit dan head sungai yang cukup tinggi untuk bisa membangkitkan energi listrik dan juga tempatnya yang strategis untuk pembangunan pembangkit listrik.

Data aliran sungai yang diperoleh dari hasil pengukuran lapang, yaitu : 1. Kecepatan Aliran Sungai : 0,92 m/detik

43

Gambar 3.4

Aliran Sungai Belakang Gedung Lama FPTK

3.6.2. Bendungan

Bendungan berfungsi untuk membendung air dan menyalurkan air ke dalam kolam penenang melalui pipa pembawa. Dalam pembuatannya bendungan harus didesain sangat kokoh, sehingga apabila terjadi dorongan air yang sangat besar bendungan tidak mengalami kerusakan.

Data spesifikasi bendungan yang diperoleh dari hasil pengukuran lapang, yaitu :

1. Tinggi Bendungan : 100 cm

2. Lebar Bendungan : 60 cm

3. Penutup Bendungan

44

Gambar 3.5

Bendungan Pada Saluran Air Sungai

3.6.3. Intake

Saluran intake ini berfungsi untuk mengalirkan aliran air sungai yang telah di bending menuju ke saluran pembawa air (head race). Saluran intake dipasang disamping bendungan untuk memudahkan air mengalir, pada pipa saluran intake di pasang penyaring berupa kawat yang dibentuk menyerupai lingkaran pipa agar sampah dalam aliran sungai tidak ikut terbawa kedalam kolam.

Data spesifikasi saluran intake yang diperoleh dari hasil pengukuran dan pengamatan di lapang, yaitu :

1. Jenis Pipa : Pipa Paralon Maspion D 2. Ukuran Intake : 6 inchi

45

Gambar 3.6

Saluran Intake Pada Samping Bendungan

3.6.4. Saluran Pembawa Air (Head Race)

Saluran Pembawa Air (Head Race) berfungsi untuk menyalurkan air dari aliran sungai sampai menuju ke kolam penenang dan kolam turbin. Selain berfungsi menyalurkan air haed race juga digunakan untuk memindahkan aliran air agar terbagi menjadi dua, fungsinya yaitu supaya air yang terdapat pada sungai tetap ada dan tidak dialirkan semuanya kedalam kolam hal itu dibutuhkan agar pipa pembuangan pada sungai dapat terendam oleh air yang berada pada sungai. Data spesifikasi saluran pembawa air (head race) yang diperoleh dari hasil pengukuran dan pengamatan di lapang, yaitu :

1. Jenis Pipa : Pipa Paralon Maspion D 2. Ukuran Pipa : 6 inchi

46

Gambar 3.7

Saluran Pembawa Air (Head Race)

3.6.5. Kolam Penenang dan Kolam Turbin

Kolam penenang adalah suatu kolam yang digunakan untuk menampung air sementara sebelum air disalurkan ke kolam turbin. Kolam turbin dirancang berbeda dengan kolam penenang karena pada dasar kolam turbin ini dibuat lubang untuk menyalurkan buangan air sungai setelah memutarkan turbin.

Data spesifikasi kolam turbin dan kolam penenang yang diperoleh dari hasil pengukuran dan pengamatan di lapang, yaitu :

1. Kolam Penenang

a) Tinggi Kolam : 120 cm b) Kedalaman Kolam : 40 cm c) Panjang Kolam : 100 cm d) Lebar Kolam : 100 cm e) Daya Tampung Air : 0,4 m3 2. Kolam Turbin

47

Gambar 3.8

Kolam Turbin dan Kolam Penenang

3.6.6. Saluran Pembuangan (Penstock)

Saluran pembuangan (penstock) atau (tail race) berfungsi sebagai saluran air setelah memutarkan turbin, yang selanjutnya menyalurkan aliran air kembali ke aliran sungai. Apabila saluran pembuangan ini terhambat oleh sampah yang terdapat di dalam pipa saluran atau terdapat lubang di daerah saluran pembuangan pipa, maka putaran yang dihasilkan oleh turbin sangat berpengaruh dan hal tersebut juga akan sangat berpengaruh pada energi listrik yang dihasilkan oleh generator.

Data spesifikasi saluran pembuangan (head race) yang diperoleh dari hasil pengukuran dan pengamatan di lapang, yaitu :

1. Jenis Pipa : Pipa Paralon Maspion D 2. Ukuran Pipa : 2,5 inchi

48

Gambar 3.9

Saluran Pembuangan

3.6.7. Turbin

Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenis - jenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter - parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu dengan mempertimbangkan :

1. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Head) dan debit yang akan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh adalah turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller sangat efektif beroperasi pada head rendah.

2. Faktor daya (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang tersedia.

49

Kecepatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentu berdasarkan data eksperimen.

Dengan mengetahui kecepatan dan besaran spesifik turbin maka perencanaan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah dan dapat diestimasi (diperkirakan). Pada perencanaan PLTA Pico Hydro ini, pemilihan turbin yang cocok untuk lokasi yang tersedia adalah Turbin Propeller Tipe

Open Flume TC 60 untuk head rendah 3 meter.

3.6.7.1. Turbin Propeller Tipe Open Flume TC 60

Dalam proses perancangan sistem kelistrikan PLTA Pico Hydro yang berkapasitas 100 VA, penulis menggunakan turbin jenis propeller tipe open flume TC 60 karena berputar antara kisaran 2700 rpm dan memiliki baling - baling pada turbin berdiameter 6 cm, memiliki lima sudu yang sudut kemiringannya kurang lebih 35 .

Gambar 3.10

50

Pemasangan turbin ini adalah dicelupkan ke dalam kolam penempatan turbin, yang terdapat lubang berdiameter 2,5 inchi pada dasar kolam. Penempatan turbin ini harus tepat dan tidak boleh miring ataupun ada kebocoran pada penempatannya, karena akan menyebabkan air lebih banyak yang terbuang sehingga turbin tidak akan berputar atau tidak berjalan. Turbin ini disambung langsung dengan generator sehingga memiliki efisiensi yang tinggi, selain itu keuntungan digunakannya sambungan langsung ini adalah untuk memudahkan proses pemeliharaan.

Gambar 3.11

Bagian - Bagian dari Turbin Propeller Tipe Open Flume TC 60 (Sumber: CV. Cihanjuang Inti Teknik)

Keterangan dari komponen - komponen yang terdapat pada turbin propeller tipe open flume TC 60 :

1. Propeller Fix Blade. 7. Mekanikal Seal. 2. Housing Propeller. 8. Rumah Bearing.

3. Fix Guide Vane. 9. Generator.

4. Shaft. 10. Tutup Generator

51

Tabel 3.1 Spesifikasi Jenis Turbin yang Digunakan

Jenis Turbin Propeller Open Flume TC-60

Putaran ± 2700 rpm

Desain Head 3 Meter

Desain Debit 5,5 Liter / Detik Sudu (Baling - Baling) 5 Buah Sudu

(Sumber: CV. Cihanjuang Inti Teknik – Cimahi, Jawa Barat)

Tabel diatas menunjukan spesifikasi jenis turbin yang akan digunakan untuk PLTA Pico Hydro. Dengan memiliki spesifikasi tersebut maka turbin jenis ini memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

1. Kontruksi bangunan sipil dan instalasi listrik yang sederhana. 2. Kebutuhan air yang relatif sedikit.

3. Tanpa bahan bakar.

4. Tanpa perwatan yang khusus.

5. Dengan perangkat tambahan mampu meningkatkan tingkat keawetan, performansi dan kapasitas energi (ampere-jam) seperti sistem kontrol beban, aki (battery) dengan inverter atau dengan menggunakan teknologi lampu LED.

3.6.8. Generator

52

Tabel 3.2 Spesifikasi Jenis Generator yang Digunakan

Jenis Generator Permanent Magnet 4 Kutub

Tegangan 200 - 220 Volt

Tegangan Tanpa Beban ± 300 Volt

Frekuensi 90 Hz

Rating Power 100 Watt

(Sumber: CV. Cihanjuang Inti Teknik – Cimahi, Jawa Barat)

Tabel diatas menunjukan spesifikasi jenis generator yang akan digunakan untuk instalasi PLTA Pico Hydro.

Gambar 3.12

Generator Kapasitas 100 VA

3.6.9. Automatic Load Control (ALC)

Automatil Load Control (ALC) adalah suatu alat yang dapat mengatur

53

Gambar 3.13

Automatic Load Control

Data spesifikasi ALC yang diperoleh dari hasil pengamatan di lapang, yaitu : 1. Outup Tegangan : ± 300 Volt

54

3.6.10.Pengujian PLTA Pico Hydro 3.6.10.1. Pengujian Tanpa Beban

Pengukuran atau pengujian pertama terhadap PLTA Pico Hydro adalah pengujian tanpa beban seperti gambar dibawah ini. Pengujian ini hanya menghasilkan output tegangan dari generator.

Gambar 3.14

Pengujian Tanpa Beban

3.6.10.2. Pengujian Berbeban

Pengujian kedua adalah pengujian berbeban. Pada pengujian ini akan mendapatkan hasil output generator seperti tegangan, arus dan daya. Beban yang digunakan untuk pengujian PLTA Pico Hydro adalah menggunakan lampu pijar dengan beban lampu bervariasi.

Gambar 3.15

55

3.7. Petunjuk Pengoperasian PLTA Pico Hydro

Sistem PLTA Pico Hydro dengan turbin propeller ini di rancang sedemikian rupa sehingga pengguna mudah dalam instalasi maupun ketika mengoperasikannya. Langkah - langkah prosedur yang harus dilaksanakan, sesuai dengan petunjuk dari pihak pabrik, yaitu :

1. Rangkaian instalasi harus terpasang dengan benar. 2. Pasang kabel grounding yang telah disediakan.

3. Tutup pintu bendungan agar air sungai bisa masuk kedalam kolam penenang.

4. Pasang turbin TC-60 pada lubang dudukannya dalam kolam turbin ketika telah terjadi hisapan yang cukup kuat dari pipa. Pastikan tidak terjadi kebocoran sepanjang saluran pipa buang, karena daya yang dikeluarkan akan kecil. Kebocoran pipa juga dapat diketahui dari kondisi air keluar pipa yang berbuih dengan pertanda udara masuk ke dalam pipa atau turbin. Apabila turbin sudah terpasang sesuai dengan petunjuk tetapi putaran turbin pelan atau sama sekali tidak berputar, maka angkatlah turbin dari dalam kolam, biarkan air mengalir sampai memenuhi pipa, pastikan tidak ada udara yang terjebak di dalam pipa, pasang kembali turbin sesuai dengan petunjuk.

5. Turbin akan langsung berputar dan generator akan langsung menghasilkan listrik yang dapat diketahui dari nyala lampu ballast yang semakin terang, tegangan mencapai 200-220 volt.

6. Periksa ketinggian nyata antara muka air atas dengan muka air bawah. Jika tidak tercapai 3 meter daya listrik yang dihasilkan kurang dari spesifikasi yang ada.

7. Pastikan jaringan lampu konsumen telah terpasang dengan baik (tidak terjadi hubungan arus pendek).

56

9. Coba hidup matikan lampu konsumen, apabila tegangan masih cukup stabil pada 200-220 volt dan lampu ballast berubah intensitasnya maka sistem kontrol telah bekerja dengan baik.

10.Apabila lampu ballast redup atau sama sekali tidak menyala dapat dimungkinkan terjadi beberapa hal sebagai berikut:

a) Terdapat sampah pada saluran pipa. b) Sekring putus.

c) Kebocoran pada pipa. d) Lampu ballast putus. e) Terjadi hubungan pendek. f) Terjadi keruksakan pada turbin. g) Terjadi keruksakan pada control. h) Dan dudukan turbin tidak pas.

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan yang telah dijelaskan di atas mengenai Optimalisasi Pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Pico Hydro, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Kondisi debit air sungai 0,23 m3/detik dengan tinggi jatuh air (head) sekitar 2,8 meter.

2. Dengan memperbaiki beberapa bagian dari PLTA Pico Hydro berpengaruh terhadap hasil energi listrik yang dihasilkan oleh generator.

3. Penambahan saluran pipa pembuangan air (tail race) dan pembuatan bendungan bawah pada sungai, mempengaruhi hasil putaran dari turbin yang akan berputar lebih cepat.

5.2. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan sehubungan dengan hasil yang telah dibahas mengenai Optimalisasi Pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Pico Hydro, yaitu :

1. Dengan potensi pembangkit yang tersedia di sungai cukup besar, memungkinkan untuk membangun lebih dari satu pembangkit dengan kapasitas yang sama untuk menghasilkan energi listrik yang leih besar. 2. Pengatur pintu air pada bendungan seharusnya dibuat secara otomotis

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (2012) Dasar Teori Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Piko. [Online]. Tersedia di:

repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/21804/4/Chapter%20II.pdf [Diakses 20 Maret 2014].

Ansyori, Insya A. (2013) Pengertian Pembangkit Tenaga Listrik. [Online]. Tersedia di: http://insyaansori.blogspot.com/2013/09/pembangkit-tenaga listrik.html [Diakses 20 Maret 2014].

Arismundar, A. Kuwahara, S. (1975). Teknik Tebaga Listrik Jilid 1 Pembangkitan Dengan Tenaga Air. Jakarta : PT Pradnya Paramita.

Havianto, Jonny. (2012) Konsep Pedomain Desain PLTA Skala Kecil. [Online]. Tersedia di: http://jonny-havianto.blogspot.com/2012/12/konsep-pedoman-desain-plta-skala-kecil.html [Diakses 22 Maret 2014].

Nugraha, Ihfazh Nurdin Eka. (2012). Penerapan Dan Analisis Pembangkit Listrik Tenaga Pikodihro Dengan Turbin Propeller Open Flume TC 60 dan Generator Sinkron Satu Fasa 100 VA di UPI Bandung. Bandung.