APLIKASI CITRA SATELIT DEM (DIGITAL ELEVATION MODEL) DALAM ANALISA AWAL POTENSI PLTMH
(PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO)
Tri Marth KP, Widya Utama, M. Qodirin S
Jurusan Fisika – Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 60111
E-mail: [email protected]
ABSTRAK
Dalam makalah ini, data citra satelit DEM (Digital Elevation Model) public domain yang disediakan oleh USGS dipakai untuk melakukan kajian awal (preliminary study). Kontur elevasi permukaan bumi didekati secara numerik untuk memperoleh model citra muka bumi dengan resolusi datar dan vertikal sebesar masing-masing secara berurutan 30 m x 30 m, dan 10 cm. Berdasarkan model digital tersebut dapat diidentifikasi nilai gradien kontur topografi dan deliniasi daerah aliran sungai (DAS). Selanjutnya, berdasarkan beda elevasi dapat dihitung energi potensial air di sepanjang aliran sungai, dapat ditentukan zona prospek yang memiliki energi potensial air, dengan perbedaan elevasi minimum 2 m. Nilai estimasi potensial air digunakan untuk menentukan perhitungan estimasi kapasitas daya listrik yang dapat dihasilkan. Nilai estimasi daya listrik tersebut akan menentukan jenis turbin dan kapasitas daya listrik untuk perencanaan sebuah PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro) yang sesuai dengan karakter aliran air sungai. Analisa kelayakan wilayah juga dilakukan analisa NDVI untuk meninjau dari segi daya dukung lingkungan dalam ketersediaan sumber daya air. PLTMH berbasis renewable clean energy dengan beberapa kelebihan lain adalah : ekonomis, mudah dioperasikan, dan ramah lingkungan. Kekurangan dan sekaligus keunggulan PLTMH adalah pasokan listriknya sangat terbatas dan hanya digunakan di lingkungan lokal. Studi kasus penelitian ini dilakukan di Jawa Timur.
Katakunci : DEM, PLTMH, DAS, NDVI, Jawa Timur.
ABSTRACT
In this paper, the satellite image data DEM (Digital Elevation Model), public domain data provided by USGS used to conduct the initial assessment (preliminary study). Elevation contours of the earth's surface was approached numerically to obtain the image of the earth models with a flat and vertical resolution for each consecutive 30 mx 30 m, and 10 cm. Based on digital models can be identified gradient value of topographic contours and watershed delineation. Furthermore, based on the gradient value of elevation can be calculated potential energy of water along the river, to determined prospect zone from potential energy of water value, with a minimum gradient elevation 2 m. The estimated value of water potential is used to determine calculation of the estimated electric power capacity to be generated. The estimated value of the electric power will determine the type of turbine and electric power capacity for the planning of a MHP (micro-hydro Power Plant) in accordance with the character of the flow. Feasibility analysis was also conducted using NDVI analysis to review the terms of the environment capacity in the availability of water resources.MHP is a renewable clean energy with some other advantages are: economical, easy to operate, and environmentally friendly. Advantages and disadvantages as well as MHP is the power supply is very limited and only used in the local environment. The case study research was conducted in East Java.
__________________________________________________________________________________74
PENDAHULUAN
Listrik merupakan salah satu energi pokok yang banyak digunakan untuk aktifitas manusia
dalam kehidupan sehari-hari. Listrik dihasilkan oleh pembangkit yang digerakkan oleh berbagai
tenaga yang berasal dari alam. Ketersediaan energi listrik pada pedesaan lebih sulit dibandingkan
pada perkotaan. Solusi yang tepat dalam hal ketersediaan listrik kawasan pedesaan guna
mempercepat pengembangan ekonomi dan pembangunan desa dengan pembangunan PLTMH
(Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro). PLTMH adalah pembangkit listrik berskala kecil
(kurang dari 200 kW) yang memanfaatkan energi potensial air sebagai sumber penghasil energi.
Pembangkit ini cocok untuk kawasan pedesaan karena mudah dioperasikan dan mudah dalam
perawatan. Dari segi ekonomi, biaya operasi dan biaya operasional relatif murah. PLTMH lebih
diterima masyarakat karena tidak menimbulkan kebencaan [1].
Pembangunan PLTMH selain sebagai upaya pemenuhan energi listrik di pedesaan juga
secara tidak langsung mengajak msayarakat untuk menjaga stabilitas lingkungan yang pada
umumnya berada pada kawasan hutan. Kelestarian dan stabilitas lingkungan erat kaitannya dengan
ketersediaan air dan keberlangsungan pembangkit listrik secara kontinyu. Oleh karena itu, menjaga
kuantitas dan kualitas hutan adalah pilihan mutlak bagi masyarakat di sekitar yang memanfaatkan
hutan untuk hidup dan berharap listrik dari mikrohidro. Menjaga hutan berarti juga
mempertahankan debit air sungai sebagai sumber pembangkit. Analisa daerah potensi mikrohidro
kawasan Jawa Timur dapat dilakukan dengan menggunakan analisa citra DEM (Digital Elevation
Model), tanpa harus dilakukan survey ke lapangan. Analisa citra merupakan analisa pendekatan
perhitungan estimasi potensi mikrohidro.
METODE PENELITIAN
Analisa kawasan potensi mikrohidro di Jawa Timur dilakukan menggunakan pendekatan
citra satelit. Analisa citra satelit yang dilakukan adalah analisa DEM dan analisa citra NDVI
(Normalized Different Vegetation Index). Analisa DEM digunakan untuk memperoleh data gradient
kemiringan atau untuk menentukan tinggi jatuhan air dan lebar sungai. Sedangkan analisa NDVI
digunakan untuk analisa daya dukung lingkungan terhadap ketersediaan sumber daya air. Alur
penelitian aplikasi citra satelit dalam sebagai studi awal penentuan daerah potensi PLTMH pada
Gambar 1. Alur penelitian penentuan kawasan potensi PLTMH di Jawa Timur.
Wilayah Potensi Mikrohidro di Jawa Timur
Wilayah Jawa Timur terbagi menjadi 2 wilayah berdasarkan satuan batuannya. Wilayah
utara merupakan daerah pengendapan atau wilayah sedimentasi yang didominasi oleh sedimen laut
yaitu batuan kapur. Bagian selatan merupakan wilayah vulkanik yang didominasi oleh batuan beku
akibat dari aktivitas gunung api yang ada (gambar 2). Karakter daerah kapur identik dengan daerah
kering yang sangat berbeda dengan daerah kawasan pegunungan. Kawasan pegunungan adalah
daerah yang memiliki sumber daya air yang besar. Oleh karena itu, daerah potensi pengembangan
PLTMH di Jawa Timur berada di bagian selatan.
Gambar 2. DEM (Digital Elevation Model) Jawa Timur.
Gradasi warna pada gambar 2 menggambarkan perbedaan ketinggian pada setiap daerah.
Perbedaan ketinggian antara tempat dengan tempat lainnya membentuk sudut kemiringan atau
kelerengan. Penilaian potensi pembangunan PLTMH di Jawa Timur juga dapat dilakukan penilaian
terhadap kemiringan tanah atau kelerengan suatu wilayah. DEM
Jawa Timur
Delineasi Kawasan Potensi
Studi Kasus Wilayah Potensi
DEM
NDVI
Estimasi Kapasitas Pembangkit
Tipe Pembangkit Tinggi Jatuh Air
Lebar Sungai Daerah Aliran Sungai
__________________________________________________________________________________76
Gambar 3. Citra slope kawasan Jawa Timur.
Gambar 3 merupakan citra slope atau besar sudut kemiringan suatu wilayah. Gradasi hitam
dan putih menggambarkan perbedaan nilai slope dari 0° hingga 15°. Perbedaan ketinggian
merupakan syarat utama untuk pembangunan PLTMH. Dataran yang memiliki kemiringan relatif
besar pada umumnya berada pada daerah selatan yang merupakan daerah vulkanik.
Analisa NDVI
Ada berbagai macam transformasi indeks vegetasi, salah satunya yaitu NDVI (Normalized
Different Vegetation Index). NDVI merupakan jenis transformasi indeks vegetasi yang mempunyai
korelasi paling besar untuk aspek kerapatan kanopi. Persamaan NDVI adalah sebagai berikut [4] :
(1)
Nilai NDVI memiliki nilai berkisar antara -1 hingga 1. Wilayah yang memiliki nilai indeks
vegetasi 1 merupakan wilayah bervegetasi rapat, sedangkan wilayah berindeks -0,9 adalah wilayah
tidak bervegetasi atau kawasan perairan. Setelah diperoleh citra NDVI langkah selanjutnya adalah
pengkategorian atau slicing untuk mempermudah dalam interpretasi. Slicing dilakukan dengan
membedakan setiap daerah dengan warna yang berbeda sesuai dengan jenis tutupan lahan
berdasarkan indeksnya. Validasi jenis tutupan lahan dilakukan dengan google map.
Estimasi Kapasitas Pembangkit
Perhitungan daya pembangkit didasarkan pada data lapangan yang diantaranya debit air,
tinggi efektif terjunan air. Nilai debit air diperoleh dari data sekunder dan data tinggi efektif
terjunan air diperoleh dari citra DEM. Persamaan yang digunakan untuk menentukan nilai estimasi
pembangkit sebagai berikut [3] :
Dimana nilai P adalah daya terbangkitkan (Watt), ρ menyatakan massa jenis air (kg/m3), g adalah
gravitasi bumi (9,81 m/s2), Q adalah besar debit air (m3/s), Heef merupakan tinggi efektif terjunan
air, dan η adalah efisiensi mesin generator (%) .
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Wilayah potensi pengembangan PLTMH di Jawa Timur berada di bagian selatan yang di
tunjukkan oleh tingginya nilai slope. Slope memberikan gambaran bahwa adanya perbedaan
ketinggian yang merupakan syarat utama untuk dilakukannya pengembangan PLMH. Wilayah
selatan Jawa Timur merupakan kawasan pegunungan yang memiliki kondisi tutupan vegetasi yang
baik berdasarkan analisa citra NDVI.
Gambar 4. Citra NDVI sebagian wilayah Jawa Timur.
Gambar 3 menyatakan bahwa wilayah Jawa Timur didominasi oleh kawasan hutan,
perkebunan dan pertanian. Sebanyak 16,85 % dari total luas wilayah pada gambar 4 adalah area
pertanian dan perkebunan dan sebanyak 9,39 % adalah area vegetasi baik atau wilayah hutan. Daya
dukung yang memenuhi dan relief permukaan yang cocok sehingga wilayah selatan Jawa Timur
adalah kawasan yang cocok untuk dilakukan pengembangan PLTMH.
Salah satu wilayah di Jawa Timur dipilih untuk dilakukan simulasi perhitungan estimasi
pembangkit. Wilayah yang dipilih adalah wilayah Kecamatan Tiris, Kabupaten Probolinggo.
Wilayah Tiris adalah salah satu wilayah potensi PLTMH sesuai dengan data dinas ESDM. Potensi
mikrohidro berada di Sungai Pekalen yang memiliki nilai debit air 2,5 m3/s [2].
Sungai Pekalen berada diantara Gunung Lamongan dan Gunung Argopuro. Sumber daya
air berasal dari Gunung Argopuro. Kawasan Tiris berada pada kotak kuning pada gambar 5 yang
__________________________________________________________________________________78 menyatakan terdapat kurang lebih 5.000 jiwa yang sebagian besar berptofesi sebagai petani,
pertukangan, dan wirausahaan. Komoditas pertanian adalah kopi, pisang, dan sengon. Sehingga
dari segi sosial ekonomi kawsan ini sangat cocok untuk dilakukan pengembangan PLTMH.
Gambar 5. Slope kawasan Sungai Pekalen.
Gambar 6. DEM kawasan Tiris.
Sayatan dilakukan pada salah satu aliran sungai untuk menentukan profil vertikal agar
diketahui gradien elevasinya. Gradien elevasi yang ditunjukkan oleh gambar 6 adalah 2,5 meter
dengan kemiringan lereng 16° digunakan sebagai data ketinggian efektif terjunan air. Selanjutnya
dilakukan perhitungan estimasi potensi pembangkit menggunakan persamaan 2. P = ρ x g x Q x Heffx η
P = 1.000 kg/m3 x 9,81m/s2 x 2,5 m3/s x 2,5 m x 70%
P = 42,91875 kW.
Nilai estimasi potensi pembangkit diperoleh 43 kilo watt setelah dilakukan pembulatan
nilai dengan efisiensi mesin pembangkit sebesar 70 %. Untuk mengetahui range penurunan
kapasitas yang dipengaruhi perubahan besar debit karena faktor musim (kemarau dan penghujan)
maka juga dilakukan perhitungan mulai dari debit 1 m3/s hingga 2,5 m/s. Perubahan nilai kapasitas
pembangkit terhadap perubahan debit tercantum pada tabel 1.
Tabel 1. Nilai estimasi pembangkit terhadap perubahan debit air.
Massa Jenis Air
Hasil analisa NDVI sebagian besar adalah daerah bervegetasi baik atau kawasan hutan
(gambar 7). Tingginya nilai indeks vegetasi dipengaruhi adanya kegiatan masyarakan dalam usaha
pembudidayaan pohon sengon yang menjadi salah satu komoditas utama Kabupaten Probolinggo.
Gambar 7. Analisa NDVI kawasan Tiris.
Sebanyak 57,1 % dari luas total pada gambar 7 adalah kawasan vegetasi rapat atau
kawasan hutan. Kawasan penduduk sebagian besar berada sebelah barat G. Lamongan atau
disekitar sungai Pekalen yang di tunjukkan oleh warna merah dalam garis berwana kuning.
Sebagian lokasi pemukiman tidak tampak pada citra karena tertutup oleh rimbunan vegetasi. Oleh
karena itu hanya sebagian kecil tampak lokasi pemukiman.
Lokasi pemukiman yang terpetakan pada citra NDVI tepat dengan lokasi potensi
pembangunan PLTMH. Jadi peletekan posisi pembangunan PLTMH tepat sesuai dengan kawasan
pemukiman. Kemanfaatan pembangunan PLTMH selain ketersediaan energi listrik juga secara
__________________________________________________________________________________80 lingkungan mempengaruhi kondisi sumber daya air yang sangat berperan sebagai penggerak
generator.
KESIMPULAN
Studi pendahuluan penentuan lokasi potensi PLTMH dapat dilakukan melalui analisa citra
satelit dengan mengaplikasikan DEM dan citra NDVI. Citra DEM digunakan untuk menentukan
tinggi terjunan air yang dibutuhkan parameter perhitungan estimasi kapasitas pembangkit. Citra
NDVI digunakan untuk mengetahui kondisi lingkungan dari segi aspek vegetasi. Kondisi vegetasi
berkaitan dengan kontinyuitas sumber daya air sebagai penggerak turbin. Maka dari itu wilayah
potensi PLTMH kawasan Jawa Timur berada di bagian selatan atau kawasan pegunungan yang
memiliki kerapatan vegetasi yang baik.
DAFTAR PUSTAKA
1. Anya P. Damastuti. “Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro”. Majalah WACANA No. 8 Edisi
Mei-Juni, 1997.
2. Dinas Energi Dan Sumber Daya Mineral (ESDM). “Potensi Daerah PLTMH Indonesia”.
http://datapotensi.microhydro.co.id/index.php/potensi/mapexistingmmch (diakses tanggal 10
Juni 2012).
3. Ridwan AB. “Survey Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Di Kuta Malaka
Kabupaten Aceh Besar Propinsi Nanggroe Aceh Darussalam”. Journal of Mechatronics,
Electric Power, and Vehicular Technology, Vol. 01, No.1, 2010.
4. Tri Martha KP dan Widya Utama. “Delineasi Kawasan Prospek Kebun Energi Berbasis
Jatropha Curcas L Menggunakan Analisa NDVI dan Geomorfologi Terhadap Citra Landsat 7
