ANALISIS POTENSI
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA) (REVIEW) PEUSANGAN TAKENGON
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi Tugas – Tugas
dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara
ADI SYAHPUTRA
090 424 032
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA) (REVIEW) PEUSANGAN TAKENGON
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan oleh: ADI SYAHPUTRA
090 424 032
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Makmur Ginting, M.Sc. Ivan Indrawan, S.T., M.T.
NIP. 19551201 198103 1 005 NIP. 19761205 200604 1 001
Penguji I Penguji II
Dr. Ir. A. Perwira Mulia, M.Sc. Ir. Teruna Jaya, M.Sc.
NIP. 19660417 199303 1 004 NIP. 19500817 198411 1 001
Mengesahkan
Koordinator PPSE Ketua
Departemen T. Sipil FT. USU Departemen T. Sipil FT. USU
Ir. Zulkarnain A. Muis, M. Eng.Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19560326 198103 1 003 NIP. 19561224 198103 1 002
ABSTRAK
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan Takengon merupakan salah satu Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang sedang dilaksanakan pembangunannya oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Perencanaan pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan Takengon dilaksanakan pada tahun 1976, dan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan Takengon pada saat ini merupakan kelanjutan dari pembangunan yang sempat terhenti selama 10 tahun yang pelaksanaan pertama pada tahun 1998, yang diakibatkan oleh konflik di Aceh (Nasri Sebayang, 2011). Dan pelaksanaan kedua dilaksanakan pada tahun 2011 hingga sekarang.
Dalam menentukan ketersediaan air atau debit ada DAS Sungai Peusangan digunakan Metode F.J.Mock, serta debit andalan digunakan metode Flow Duration Curve (FDC) dan Analisis Distribusi Frekuensi. Untuk evaluasi investasi pada pembangunan PLTA Peusangan menggunakan metode PayBack Period(PBP), metode
Benefit Cost Ratio(BCR) dan metodeInternal Rate of Return (IRR).
Pada Bendung Pembagi 1 dengan DAS seluas 8.852,744 km2, dengan metode
Flow Duration Curve (FDC) probabilitas 90% didapat debit sebesar 36,201 m3/detik, dengan metode Analisis Distribusi Frekuensi (Gumbel) sebesar 68,940 m3/detik. Pada Bendung Pembagi 2 dengan DAS seluas 9.686,021 km2, dengan metodeFlow Duration Curve (FDC) probabilitas 90% didapat debit sebesar sebesar 39,608 m3/detik, dengan metode Analisis Distribusi Frekuensi (Gumbel) sebesar 75,428 m3/detik.Didapat potensi daya pada Bendung Pembagi 1 sebesar 60,76 MW, pada Bendung Pembagi 2 sebesar 65,32 MW. Total biaya untuk membangun PLTA Peusangan Takengon adalah sebesar Rp. 1.170.000.000.000,-. Evaluasi investasi dengan metode PayBack Period (PBP) diperoleh k = 2 Tahun, berdasarkan indikasi n = 50 Tahun, PLTA Peusangan dikatakan
layak secara finansial. Dengan metode Benefit Cost Ratio (BCR) diperoleh BCR = 4,502 > 1, dikatakanlayak dilaksanakan. Serta dengan metode Internal Rate of Return
(IRR) diperoleh IRR = 73,93% > MARR = 15%, dikatakan layak secara ekonomis untuk dilaksanakan.
Debit andalan dengan metode Flow Duration Curve (FDC) dengan probabilitas 90% pada Bendung Pembagi 1 sebesar 36,201 m3/detik dan didapat potensi daya sebesar 60,76 MW dan debit andalan pada Bendung Pembagi 2 sebesar 39,608 m3/detik, dan didapat potensi daya sebesar 65,32 MW. Dari analisa evaluasi investasi dengan metodePayBack Period(PBP), Benefit Cost Ratio (BCR), danInternal Rate of Return
(IRR) dikatakan layak secara finansial untuk dilaksanakan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur di panjatkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan
karunia dan kasih sayang – Nya kepada kita semua sehingga dapat
terselesaikannya tugas akhir ini. Tugas akhir yang telah diselesaikan oleh penulis
berjudul “Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) (Review)
Peusangan Takengon”, disusun untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi
syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima
kasih yang sebesar–besarnya kepada:
1. Teristimewa kepada ibunda penulis yang telah tiada, tugas akhir ini
penulis dedikasikan untuk ibunda yang memberikan segala kepada
penulis. Hanya doa yang dapat penulis berikan kepada ibunda, maaf
karena telah lambat dalam penyelesaian laporan ini.
2. Teristimewa kepada Kedua Orang Tua (Adelan Sugiarto, dan Muliati)
yang tersayang, walau dengan cara penulis sendiri mengungkapkan
rasa sayang tersebut, yang telah sabar melakukan hal yang terbaik,
walau terkadang penulis tidak menyadari hal itu. Dan penulis tak ingin
membalas apa pun dari kasih sayang mereka, karena penulis tak ingin
mereka tahu kalau penulis sangat menyayangi mereka.
3. Kepada Syahfitri, adik penulis. Walau sering bertengkar, ribut, tapi itu
Maaf kalau cara nya salah, karena penulis tak tahu bagaimana harus
menunjukkan rasa itu, dan penulis tidak ingin juga adik tahu, karena
penulis ingin agar adik menjadi jiwa yang tegar. Lakukanlah yang
ingin engkau lakukan, walau itu harus bertentangan dengan banyak
orang, tapi abang harap, tetaplah jaga perasaan orang lain.
4. Kepada rekan – rekan mahasiswa program ekstensi teknik sipil
angkatan 2009 yang tidak bisa disebutkan satu persatu karena akan
menambah jumlah halaman, yang telah bersama – sama dalam
menempuh program ekstensi, baik yang telah mendahului penyelesaian
program, baik yang dalam tahap penyelesaian. Terima kasih karena
telah saling membantu dalam penyelesaian program ekstensi ini.
Diharapkan hubungan ini tidak terputus hanya di program ini saja.
Bagi yang dalam tahap penyelesaian, harap cepat bro, jangan sampai
terkena DO ya...
5. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen
Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah membantu penulis
dalam meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran demi
terselesaikannya tugas akhir dan program ekstensi ini.
6. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc selaku Ketua Koordinator
Program Ekstensi pada Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara yang telah meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran
demi terselesaikan tugas akhir dan program ekstensi ini, walau dengan
akhir penulisan tugas akhir ini, penulis belum menemukan alasan
tersebut, semoga kedepannya penulis dapat menemukan alasannya.
7. Bapak Ir. Makmur M. Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah
meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran dalam penyelesaian
tugas akhir ini, walau tidak lama dalam membantu penulis, tapi penulis
mengucapkan rasa terima kasih dalam penyelesaian tugas akhir ini.
8. Bapak Ivan Indrawan, ST. MT selaku Co-Pembimbing dalam
penulisan Tugas Akhir ini yang telah sangat meluangkan waktu dan
fikiran serta saran – saran demi terselesaikannya tugas akhir ini. Serta
ucapan terima kasih atas kesabaran beliau dalam membimbing penulis
dalam menyelesaikan tugas akhir ini karena terlalu lama dalam
penyelesaiannya dikarenakan suatu hal.
9. Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia, M. Sc dan Ir. Terunajaya, M. Sc
selaku Dosem penguji dalam penulisan tugas akhir ini yang telah
meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran serta pertanyaan –
pertanyaan kepada penulis sehingga menambah pembendaharaan
dalam penyelesaian tugas akhir ini.
10. Kepada Abanganda, Bang Fadillah Bahri yang telah memberikan
bantuan waktu, fikiran, semangat serta motivasi dalam penyelesaian
tugas akhir ini. Terima kasih atas bantuannya, dan tetap kita jalan
dengan hobby kita ya bang...
11. Kepada Dosen – Dosen serta para staff di Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membantu dalam
mengganggap penulis sebagai anak, adik serta teman bagi kalian, tak
banyak yang dapat penulis berikan ataupun sampaikan kepada kalian,
hanya sebuah senyuman yang dapat penulis berikan kepada kalian, dan
Terima kasih.
12. Serta kepada pihak – pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu
yang telah memberikan semangat, waktu, fikiran serta tenaga dalam
membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih belum sempurna
dikarenakan keterbatasan pengetahuan, pengalaman, data serta refrensi yang
penulis miliki. Oleh karena itu diharapkan saran serta kritikan untuk perbaikan
tulisan ini di masa yang akan datang.
Medan, Agustus 2014
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penelitian ... 2
1.4. Manfaat Penelitian ... 2
1.5. Pembatasan Masalah ... 3
1.6. Metode Penelitian ... 3
1.7. Sistematika Penulisan Laporan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1. Umum ... 6
2.2. Hidrologi ... 7
A. Defenisi Hidrologi ... 7
B. Siklus Hidrologi ... 7
C. Suhu ... 13
D. Kelembaban Udara ... 13
2.3. Daerah Aliran Sungai ... 14
2.4. Analisis Frekuensi ... 14
B. Distribusi Gumbel ... 19
2.5. Analisis Debit ... 21
A. Metode Rasional ... 21
I. Metode Perimbangan Air Sederhana (Simple water Balanced) ... 22
II. Metode Perbandingan DAS ... 23
III. Model Perhitungan Hujan Efektif ... 23
IV. Metode FJ Mock ... 25
B. Metode Hidrograf Satuan Sintetis ... 43
I. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Nakayasu ... 44
II. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Snyder .. 47
III. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Gama I . 49 2.6. Analisis Debit Andalan ... 53
A. Metode Flow Characteristic ... 54
B. Metode Debit Rata–Rata Minimum ... 54
2.7. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) ... 55
2.8. Taksiran Potensi Tenaga Air ... 57
2.9. Biaya ... 60
A. Biaya Modal (capital cost) ... 61
I. Biaya langsung (Direct cost) ... 61
II. Biaya tak langsung (Indirect cost) ... 61
B. Biaya Tahunan ... 62
2.11. Evaluasi Investasi ... 66
A. MetodeNet Present Value(NPV) ... 67
B. MetodeBenefit Cost Ratio(BCR) ... 68
C. MetodePayBack Period(PBP) ... 70
D. MetodeDiscounted PayBack Period(PBP) ... 70
E. MetodeInternal Rate of Return (IRR) ... 71
BAB III METODE PENELITIAN ... 74
3.1. Lokasi Penelitian ... 74
3.2. Data Umum Pembangunan PLTA Peusangan ... 75
3.3. Alur Penelitian ... 76
BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL ... 77
4.1. Analisis Debit ... 77
A. Analisis Curah Hujan ... 77
B. Perhitungan Metode Empiris Debit Andalan Sungai ... 78
I. Metode F.J. Mock ... 78
II. Analisa Flow Duration Curve (FDC) ... 83
III. Analisis Distribusi Frekuensi ... 86
IV. Rekapitulasi Debit ... 97
4.2. Analisa Tinggi Jatuh (Head) ... 97
4.3. Analisa Potensi Daya yang Terbangkitkan ... 97
4.4. Analisa Bangunan Sipil ... 98
A. Bendung Pengalih ... 99
C. Head Pond (Kolam Penenang) ... 100
D. Penstock (Pipa Pesat) ... 101
E. Power House ... 101
4.5. Analisa Pekerjaan Metal ... 101
4.6. Analisa Pekerjaan Jaringan Transmisi dan GI ... 102
4.7. Analisa Pekerjaan Mekanikal/Elektrikal ... 102
4.8. Analisa Biaya ... 103
4.9. Analisa Ekonomi ... 103
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 110
5.1. Kesimpulan ... 110
5.2. Saran ... 111
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2-1. : Gumbel : Hubungan n (besar sampel) dengan Yn dan Sn ... 20
Tabel 2-2. : Notasi dan Satuan Parameter Iklim ... 28
Tabel 2-3. : Hubungan Temperatur rata–rata vs Parameter A,B, dan ea ... 32
Tabel 2-4. : Nilai Radiasi Matahari Pada Permukaan Horizontal Luar Atmosfir ... 32
Tabel 2-5. : Koefisien Refleksi ... 33
Tabel 2-6. :Exposed Surface ... 33
Tabel 4-1. : Data Curah Hujan ... 77
Tabel 4-2. : Debit Rata–Rata Terkecil Hingga Terbesar ... 87
Tabel 4-3. : Pemilihan Sebaran pada Regulating Weir ... 89
Tabel 4-4. : Nilai kritis Uji Chi Square Bendung Pengatur (Regulating Weir) ... 91
Tabel 4-5. : Nilai kritis Uji Chi Square Bendung Pembagi 1 (Diversion Weir 1) ... 91
Tabel 4-6. : Nilai kritis Uji Chi Square Bendung Pembagi 2 (Diversion Weir 2) ... 92
Tabel 4-8. : Nilai Kritis Untuk Uji Keselarasan Chi Kuadrat ... 93
Tabel 4-9. : Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel ... 94
Tabel 4-10. : Reduksi Standard Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel ... 94
Tabel 4-11. : Probabilitas untuk Distribusi Gumbel ... 95
Tabel 4-12. : Nilai Debit Andalan 90% ... 96
Tabel 4-13. : Rekapitulasi Debit ... 97
Tabel 4-14. : Tinggi Jatuh pada Penstock ... 97
Tabel 4-15. : Potensi Daya pada Power House ... 98
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1-1. : Peta Alur Pembangunan PLTA ... 3
Gambar 2-1. : Sketsa tiga–dimensi proses–proses hidrologi ... 8
Gambar 2-2. : Sketsa dua–dimensi proses–proses hidrologi ... 9
Gambar 2-3. : Bagan Alirrainfall–runoff... 25
Gambar 2-4. : Bagan Alir dalam Perhitungan Debit Metode Mock ... 26
Gambar 2-5. : Sirkulasi Air ... 28
Gambar 2-6. : KomponenWater Surplus ... 36
Gambar 2-7. : Proses terbentuknya Debit ... 39
Gambar 2-8. : Lengkung Jujuh aliran ... 57
Gambar 2-9a.: Kondisi awal ... 67
Gambar 2-9b.: Kondisi Present ... 67
Gambar 3-1. : Lokasi Pembangunan PLTA ... 74
Gambar 3-2. : Peta Alur Pembangunan PLTA ... 75
Gambar 3-3. : Alur Penelitian ... 76
Gambar 4-1. : Catchman Area untuk Regulating Weir ... 82
Gambar 4-2. : Catchman Area untuk Diversion Weir 1 ... 82
Gambar 4-4. : Grafik FDC F.J. Mock pada Regulating Weir ... 84
Gambar 4-5. : Grafik FDC F.J. Mock pada Diversion Weir 1 ... 85
Gambar 4-6. : Grafik FDC F.J. Mock pada Diversion Weir 2 ... 86
Gambar 4-7. : Sketsa PLTA Peusangan Takengon ... 98
