Pra Proposal 1

8/18/2019 Pra Proposal 1

1/31

1

STUDI POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO

HIDRO (PLTMH) MENGGUNAKAN SOFTWARE TURBNPRO

3.0 DI ALIRAN SUNGAI TAMBAK, SIWARAK DESA

WATUAGUNG, TAMBAK, BANYUMAS

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN

TINGGI

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PURWOKERTO

2016


2/31

2

Daftar Isi

Daftar Isi.................................................................................................................. 2

BAB I ...................................................................................................................... 3

PENDAHULUAN .................................................................................................. 3

1.1

Latar Belakang ........................................................................................ 3

1.2

Rumusah Masalah .................................................................................... 4

1.3

Batasan Masalah ....................................................................................... 5

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

1.6

Hipotesa .................................................................................................... 6

1.7

Sistematika Penulisan ............................................................................... 6

BAB II ..................................................................................................................... 7

TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 7

2.1 Penelitian Terdahulu ................................................................................. 7

2.2

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro ................................................. 7

2.5

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro .......................... 14

2.5.1 Identifikasi Lokasi PLTMH ............................................................ 14

2.5.2 Pengukuran Debit Air ..................................................................... 14

2.5.3

Metode Pengukuran Jatuhan Air ( Head )......................................... 17

2.5.4

Perencanaan Bangunan Sipil PLTMH ............................................ 19

2.5.5 Mekanikal dan Elektrical ................................................................ 25

BAB III ................................................................................................................. 29

METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................ 29

3.1

Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................ 29

3.2

Alat dan Bahan ....................................................................................... 29

3.3

Tahapan Penelitian ................................................................................. 30

3.4 Jadwal Penelitian .................................................................................... 31


3/31

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik merupakan bentuk energi sekunder yang paling praktis

penggunaannya oleh manusia, dimana listrik dihasilkan dari proses konversi

energi sumber energi primer seperti, potensial air, energi angin, minyak bumi,,

batu bara panas bumi dan lain-lain. Penyediaan energi listrik sebagian besar masih

mengandalkan penggunaan Bahan bakar minyak dan batubara, sementara

kemampuan suplai bahan bakar minyak dan batubara terus menurun seiring

dengan menipisnya cadangan bahan tambang tersebut di alam.

Keterbatasan tenaga listrik merupakan salah satu permasalahan energi

yang paling mendasar di Indonesia. Ketersediaan pembangkit listrik masih

kurang. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya daerah yang belum teraliri listrik.

Maka dari itu, perlu adanya pembangkit listrik yang dapat menjangkau tempat

terpencil yang ramah lingkungan dan harganya terjangkau.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan alternatif

sumber energi listrik bagi masyarakat, PLTMH memberikan banyak keuntungan

terutama bagi masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia. Disaat sumber energi

lain mulai menipis dan memberikan dampak negative berupa polusi, maka air

menjadi sumber energi yang sangat penting karena dapat dijadikan sumber energi

pembangkit listrik yang murah dan tidak menimbulkan polusi.

Indonesia dialiri oleh banyak sungai dan keberadaan sungai tersebut belum

dimanfaatkan secara optimal. Lokasi sungai-sungai ini juga kebanyakan terletak

di desa-desa dan dareah terpencil. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH) merupakan pilihan yang tepat untuk memanfaatkan sungai-sungai di

daerah yang belum dialiri listrik.


4/31

4

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah suatu sistem

pembangkit listrik yang dapat mengubah potensi air dengan ketinggian dan debit

tertentu menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin air dan generator.

Sistem seperti ini dipasang pada sungai kecil dan tidak memerlukan dam yang

besar sehingga dampaknya sangat kecil terhadap lingkungan.

Pemerintah juga telah membuat peraturan perundangan yang menunjang

investasi dalam bidang PLTMH yaitu Peraturan Pemerintah No. 3 tahun 2005

tentang Ketenagalistrikan disebutkan, guna menjamin ketersediaan energi primer

untuk pembangkit tenaga listrik, diprioritaskan penggunaan sumber energy

setempat dengan kewajiban mengutamakan pemanfaatan sumber energi

terbarukan. Dengan demikian sudah selayaknya mulai mengembangkan potensi

PLTMH. Akan tetapi dalam pembangunan suatu PLTMH harus memperhatikan

beberapa aspek diantaranya adalah aspek teknis, aspek lingkungan, dan aspek

ketersediaan sumber energi.

Rencana proyek PLTMH ini berada di Siwarak secara umum dapat

direalisasikan pembangunannya baik atas pertimbangan sosial dan perkiraan

kebutuhan pemakaian listrik di daerah tersebut. di Siwarak mengalirkan debit

yang dapat diandalkan sepanjang tahunnya, dan memiliki kontur yang sesuai

dengan teknis perencanaan untuk dibangun PLTMH. Dengan kondisi demikian,

ada kemungkinan air yang belum dimanfaatkan tersebut digunakan untuk

membangkitkan listrik. Listrik yang dihasilkan dimaksudkan untuk memenuhi

kebutuhan energi listrik masyarakat Siwarak Kecamatan Tambak Kabupaten

Banyumas.

1.2

Rumusah Masalah

1. Seberapa besar potensi debit dan jatuhan air(head) yang terukur di

lokasi perencanaan PLTMH di Siwarak Desa Watuagung,

Kecamatan Tambak, Kabupaten Banyumas Jawa Tengah?


5/31

5

2.

Bagaimanakah menentukan jenis turbin dan generator PLTMH yang

sesuai dengan karakteristik aliran sungai di siwarak desa

Watuagung?

3.

Bagaimana spesifikasi teknis peralatan elektrik-mekanik PLTMH?

1.3

Batasan Masalah

1. Pembahasan di sisi teknis hanya menjelaskan prinsip kerja

komponen-komponen penyusun PLTMH dan faktor yang

mempengaruhiya.

2.

tidak membahas sinkronisasi tegangan, frekuensi dan fasa dengan

jala-jala PLN

3. Tidak membahas detail tentang distribusi energi listrik

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah :

1. Melakukan pemanfaatan sumber daya air yang potensial di sungai

desa Watuagung.

2. Mengetahui potensi sumber energi listrik dari sungai di Desa

Watuagung.

3. Melakukan analisis terhadap kebutuhan turbin dan generator

PLTMH sesuai dengan potensi dari sungai di Desa Watuagung.

1.5

Manfaat Penelitian

Hasil yang diperoleh dari tugas akhir ini diharapkan dapat memberi

manfaat sebagai berikut:

1. Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan pemerintah daerah

kabupaten Banyumas dalam pengembangan PLTMH di desa

Watuagung dan juga desa-desa lain di kabupaten Banyumas yang

masih krisis listrik.

2.

Dapat dijadikan referensi pada penelitian selanjutnya tentang

pemanfaatan potensi air sebagai sumber pembangkit tenaga listrik.


6/31

6

1.6 Hipotesa

Sungai di Siwarak, Desa Watuagung, Kecamatan Tambak, KabupatenBanyumas memiliki potensi sebagai sumber energy potensial yang dapat

dimanfaatkan untuk digunakan pada pembangkit listrik tenaga mikro Hidro.

Walaupun Siwarak, Desa Watuagung, Kecamatan Tambak, Kabupaten Banyumas

telah teraliri listrik dari PLN namun sekiranya dengan memanfaatkan sumber daya

alam yang ada dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat sekitar.

1.7

Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Pada Bab ini, akan dibahas tentang judul, latar belakang, perumusan

masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, hipotesis dan

sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang studi pustaka yang menjadi dasar penelitian

tentang perencanaan pembangkit listrik tenaga mikro hidro.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang lokasi dan waktu penelitian, alat dan objek

penelitian, tahap-tahap penelitian, alur penelitian, jadwal pelaksanaan penelitian

dan bentuk keluaran yangdiharapkan.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada Bab ini, berisi tentang analisis terhadap data yang telah diperoleh

dilapangan.

BAB V PENUTUPPada Bab V Penutup, berisi tentang kesimpulan secara keseluruhan dan

saran-saran dari hasil pembahasan.


7/31

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu

Dalam beberapa jurnal penelitian telah banyak dibahas mengenai sistem

hybrid antara Pembangkit Listrik Tenaga Angin dan Pembangkit Listrik Tenaga

Surya, hal ini dapat dilihat dari beberapa jurnal sebagai berikut:

1. Setyo Kasworo (2015) dengan judul “Studi Potensi Dan Perancangan

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (Pltmh) Di Aliran Sungai

Banjaran Desa Kebumen, Baturraden, Banyumas Sebagai Desa

Mandiri Energi”. Penelitian ini untuk mengetahui potensi sungai

banjaran yang ada di desa Kebumen, Baturaden, Banyumas sebagai

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro(PLTMH).

2. Galih Permana Putra (2012) dengan Judul “Perancangan Pembangkit

Listrik Tenaga Piko Hidro (Pltph) Menggunakan Software Homer 2.68

Beta Berdasarkan Potensi Debit Dan Tinggi Jatuh Air Di Aliran

Sungai Curug Desa Watuagung, Tambak- Banyumas”. Penelitian ini

tentang perencanaan system PLTMH yang mempunyai back-up berupa

Diesel Generator untuk menjaga kontinuitas penyaluran energi listrik

dengan bantuan software Homer 2.68.

2.2

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-hidro (PLTMH), merupakan suatu

pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai

penggeraknya. Air yang menjadi sumber tenaga untuk menghasilkan energi listrik

bisa berasal dari berbagai tempat, misalnya saluran irigasi, sungai atau air terjun

alam, dengan cara memanfaatkan tinggi jatuhan air (head, dalam meter) dan

jumlah debit airnya (m3/detik).


8/31

8

Gambar 1 Bagan Keseluruhan PLTMH

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH), mempunyai kelebihan

dalam hal biaya operasi yang rendah jika dibandingkan dengan Pembangkit

Listrik Tenaga Diesel (PLTD), karena mikro hidro memanfaatkan energi sumber

daya alam yang dapat diperbarui, yaitu sumber daya air serta dengan ukurannya

yang kecil penerapan mikro hidro relatif mudah dan tidak merusak lingkungan.

Secara teknis, mikrohidro mempunyai tiga komponen utama yaitu air

sumber energi, turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu

disalurkan dengan ketinggian tertentu melalui pipa pesat menuju rumah instalasi

(powerhouse). Di rumah instalasi, air tersebut akan menumbuk turbin sehingga

akan menghasilkan energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Putaran

poros turbin ini akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik

PLTMH termasuk sumber energi terbarukan dan layak disebut dengan clean

energi karena ramah lingkungan. Dari segi teknologi, PLTMH memiliki

konstruksi yang masih sederhana dan mudah dioperasikan serta mudah dalam

perawatan dan penyediaan suku cadang. Dari segi ekonomi, biaya operasi dan


9/31

9

perawatannya relatih murah sedangkan investasinya cukup bersaing dengan

pembangki listrik lainnya. Secara sosial, PLTMH lebih mudah diterima

masyarakat luas dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya.

2.3 Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

1. Dam/Bendung pengalih intake ( Diversion Weir dan Intake)

Bendung berfungsi untuk menaikkan/mengontrol tinggi air dalam

sungai secara signifikan sehingga memiliki jumlah air yang cukup untuk

dialihkan ke dalam intake pembangkit mikro hidro di bagian sisi sungai ke

dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin). Sebuah bendung dilengkapi

dengan pintu air untuk membuang kotoran/lumpur yang mengendap.

Perlengkapan lainnya adalah penjebak/saringan sampah. PLTMH umumnya

merupakan pembangkit tipe run off river sehingga bangunan bendung dan

intake dibangun berdekatan. Dengan pertimbangan dasar stabilitas sungai

dan aman terhadap banjir, dapat dipilih lokasi untuk bendung (Weir) dan

intake.

Tujuan dari intake adalah untuk memisahkan air dari sungai ataukolam untuk dialirkan ke dalam saluran, penstock atau bak penampungan.

Tantangan utama dari bangunan intake adalah ketersediaan debit air yang

penuh dari kondisi debit rendah sampai banjir. Juga sering kali adanya

lumpur, pasir dan kerikil atau puing-puing dedaunan pohon sekitar sungai

yang terbawa aliran sungai.

Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam memilih lokasi

Bendung (Weir ) dan Intake, antara lain :

a. Jalur daerah aliran sungai

Lokasi bendung (Weir ) dan intake dipilih pada daerah aliran sungai

dimana terjamin ketersediaan airnya, alirannya stabil, terhindar banjir dan

pengikisan air sungai.

b. Stabilitas lereng yang curam

Oleh karena pemilihan lokasi PLTMH sangat mempertimbangkan

jatuhan air (head), sudah tentu pada lokasi lereng atau bukit yang curam.


10/31

10

Dalam mempertimbangkan lokasi bangunan Bendung (Weir ) dan Intake

hendaknya mempertimbangkan stabilitas sedimen atau struktur tanahnya

yang stabil.

c.

Memanfaatkan fasilitas saluran irigasi yang ada di pedesaan.

Pemanfaatan ini dapat dipertimbangkan untuk efisiensi biaya

konstruksi, karena sudah banyak sungai di pedesaan telah dibangun

konstruksi sipil untuk saluran irigasi.

d. Memanfaatkan topografi alami seperti kolam dan lain-lain.

Penggunaan kealamian kolam untuk intake air dapat memberikan

keefektifan yang cukup tinggi untuk mengurangi biaya, disamping itu juga

membantu menjaga kelestarian alam, tata ruang sungai dan ekosistem

sungai yang perlu diperhatikan adalah keberlanjutan kolam dan pergerakan

sedimen.

e. Level volume yang diambil (Tinggi Dam) dan level banjir

Karena pembangunan bendung/dam inatek pada bagian yang sempit

dekat sungai, maka level banjir pada daerah itu lebih tinggi sehingga

diperlukan daerah bagian melintang dam yang diperbesar untuk kestabilan.

2. Bak Pengendap (Settling Basin)

Fungsi bangunan bak pengendap ini adalah untuk :

a. Penyalur yang menghubungkan intake dengan bak pengendap sehingga

panjangnya harus dibatasi.

b.

Mengatur aliran air dari saluran penyalur sehingga harus mencegah

terjadinya kolam pusaran dan aliran turbulen serta mengurangi

kecepatan aliran masuk ke bak pengendap sehingga perlu bagian

melebar.

c. Sebagai tempat untuk mengendapkan sedimen dimana untuk detil

desainnya perlu dihitung dengan formulasi hubungan panjang bak,

kedalaman bak, antara kecepatan pengendap, dan kecepatan aliran.

d. Sebagai penimbunan sedimen, sehingga harus didesain mudah dalam

pembuangan sedimen.


11/31

11

e.

Sebagai spillway yang mengalirkan aliran masuk ke bagian bawah

dimana mengalir dari intake.

3. Saluran Pembawa ( Head Race)

Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga

elevasi dari air yang disalurkan.Ada berbagai macam saluran pembawa,

antara lain terowongan, saluran terbuka dan saluran tertutup.Konstruksi

saluran pembawa dapat berupa saluran tertutup ataupun saluran terbuka

berupa pasangan batu kali bahkan hanya berupa tanah yang digali. Pada

saluran yang panjang perlu dilengkapi dengan saluran pelimpah pada jarak

tertentu. Ini untuk menjaga jika terjadi banjir maka kelebihan air akan

terbuang melalui saluran tersebut.

4. Bak Penenang ( Head Tank )

Bak penenang berfungsi sebagai penyaring terakhir untuk menyaring

benda-benda yang masih tersisa dalam aliran air, dan merupakan tempat

permulaan pipa pesat (penstock) yang mengendalikan aliran menjadi

minimum sebagai antisipasi aliran yang cepat pada turbin tanpa menurunkan

elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan arus baik pada saluran.

5. Pipa Pesat ( Penstock )

Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke

sebuah turbin air. Kondisi topografi dan pemilihan skema PLTMH

mempengaruhi tipe pipa pesat ( penstock ). Umumnya sebagai saluran ini

harus didesain/dirancang secara benar sesuai kemiringan (head) sistem

PLTMH. Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahal dalam

pekerjaan PLTMH, oleh karena itu desainnya perlu dipertimbangkan

terhadap keseimbangan antara kehilangan energi dan biaya yang diperlukan.

Parameter yang penting dalam desain pipa penstock terdiri dari material

yang digunakan, diameter dan ketebalan pipa serta jenis sambungan yang

digunakan.

6. Turbin dan Generator

Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis.

Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik.


12/31

12

Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air

menjadi energi mekanis. Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan

digunakan secara luas untuk tenaga industri untuk jaringan listrik.

Sekarang lebih umum dipakai untuk generator listrik. Turbin kini

dimanfaatkan secara luas dan merupakan sumber energi yang dapat

diperbaharukan.

Turbin air dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa cara, namun

yang paling utama adalah klasifikasi turbin air berdasarkan cara turbin air

tersebut merubah energi air menjadi energi puntir. Berdasarkan klasifikasi

ini, maka turbin air dibagi menjadi dua yaitu :

1. Turbin impuls

Yang dimaksud dengan turbin impuls adalah turbin air yang cara

bekerjanya dengan merubah seluruh energi air (yang terdiri dari

energy potensial + tekanan + kecepatan) yang tersedia menjadi energi

kinetic untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi puntir.

Contoh: turbin Pelton.

2.

Turbin reaksi

Yang dimaksud dengan turbin reaksi adalah turbin air yang cara

bekerjanya dengan merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi

energi puntir.

Turbin air reaksi dibagi menjadi dua jenis yaitu:

Francis

Propeller

2.4 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) memiliki prinsip

kerja yang sama dengan Pembangkit Litrik Tenaga Air (PLTA) yaitu

dengan memanfaatkan beda ketinggian air. Perbedaan ketinggian air akan

menyebabkan adanya suatu aliran air dari tempat yang lebih tinggi ke

tempat yang lebih rendah dengan bantuan gravitasi. Aliran air ini digunakan


13/31

13

untuk memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Pada

PLTMH aliran air yang digunakan dapat berupa saluran irigasi, sungai

ataupun air terjun.

Pada saluran air yang digunakan sebagai sumber PLTMH terdapat

penyaringan sampah untuk menyaring kotoran yang mengambang diatas air,

kolam pengendap untuk mengendapkan kotoran, saluran pembuangan untuk

membuang kelebihan air yang mengalir melalui saluran akibat banjir. Akhir

dari saluran pembuangan adalah sebuah kolam penenang ( forebay tank )

yang berfungsi untuk mengendapkan dan menyaring kembali air agar

kotoran tidak masuk dan merusak turbin. Selain itu kolam penenang ini

berfungsi juga untuk menenangkan aliran air yang akan masuk ke dalam

pipa pesat( penstock ). Besar volume air yang masuk ke pipa pesat diatur

melalui pintu pengatur. Pipa pesat ini akan mengalirkan air ke turbin yang

terhubung dengan generator. Turbin pada proses pembangkitan listrik ini

berputar karena adanya pengaruh energi potensial air yang mengalir dari

pipa pesat dan mengenai sudu-sudu turbin. Berputarnya turbin kemudianakan mengakibatkan generator juga berputar sehingga generator dapat

menghasilkan listrik sebagai keluarannya.

Besarnya daya listrik yang masuk ke turbin secara matematis

dituliskan sebagai berikut :

Pin turbin = ρ.Q.h.g (Watt)

secara matematis daya real yang dihasilkan dari pembangkit adalah

sebagai berikut (JICA, 2003):

Preal = ρ × Q × h × g × ηtotal

Dimana :

Pin turbin = Daya masukan ke turbin (kW)

Preal = Daya sebenarnya yang dihasilkan (kW)

Ρ = Massa jenis fluida (1000 kg/m3)


14/31

14

Q = Debit air (m3/s)

H = Ketinggian efektif (m)

G = Gaya gravitasi (m/s2)

η total = η konstruksi sipil × η penstock × η turbin × η generator ×

η sistem kontrol × η jaringan × η trafo

2.5

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

2.5.1 Identifikasi Lokasi PLTMH

Identifikasi lokasi pembangkit listrik tenaga mikro hidro ini

bertujuan untuk mengetahui lokasi dan informasi yang terkait untuk

pembangunan pembangkit listrik serta evaluasi kelayakan dari pembangkit

listrik tenaga mikro hidro.

Pada identifikasi lokasi ini dilakukan hal-hal sebagai berikut:

1. Pengumpulan data referensi dasar berupa peta topografi dan curah

hujan

2. Pengukuran data debit air

3. Perencanaan lokasi konstruksi sipil berupa intake,rute saluran air, dan

lain-lain.

4.

Melakukan penilaian kelayakan dari lokasi-lokasi yang akan

digunakan

2.5.2 Pengukuran Debit Air

Debit air adalah adalah banyaknya volume air yang mengalir pada

suatu tempat/saluran pada satu satuan waktu tertentu. Besamya aliran tiap

waktu atau disebut dengan debit, akan tergantung pada luas tampang aliran

dan kecepatan aliran rerata. Pendekatan nilai debit dapat dilakukan dengan

cara mengukur tampang aliran dan mengukur kecepatan aliran tersebut.

Pengukuran debit air dapat dilakukan dengan beberapa metode

antara lain:


15/31

15

1.

Metode dengan current meter

Current meter yang digunakan untuk mengukur aliran

sungai adalah tipe sekrup. Tetapi sekarang, sebuah current meter

elektromagnetik yang tidak memiliki bagian yang berputar.

Current meter ini sesuai untuk menguukur aliran sungai pada

sebuah lokasi hidro skala kecil. Ukurannya ringan, dan dapat

digunakan mengukur pada sungai yang dangkal.

Gambar 2 Pengukuran kecepatan aliran air dengan current

meter

2. Metode Pengukuran Pelampung

Pengukuran pelampung adalah pengukuran dengan prinsip

mencari besarnya waktu yangdiperlukan untuk bergeraknya

pelampung pada sepanjang jarak tertentu. Kecepatan rata-rata

arus dicari menggunakan pembagian antara nilai panjang jarak

dibagi dengan waktu tempuhnya. Kecepatan arus (V) dapat

dihitung dengan L/T (m/detik).

Rumus perhitungan aliran arus :

Vm = C×Vmean

Diamana :

Vm = Kecepatan aliran arus akhir

Vmean = Kecepatan aliran arus rata-rata


16/31

16

C = faktor pengali

o Saluran beton dengan bagian melintangnya

seragam = 0.85

o Arus kecil dimana dasar sungainya rata = 0.65

o Aliran dangkal (sekitar 0.5m) = 0.45

o Dangkal dan dasar sungai tidak rata = 0.25

Gambar 3 Pengukuran kecepatan arus dengan pelampung

3.

Metode Pengukuran Dam

Metode pengukuran dam dilakukan apabila debit air kecil

dan penggunaan current meter atau metode pengukuran

pelampung tidak mungkin dilakukan. Metode ini mengharuskan

untuk membuat dam/bending dengan ukuran sehingga debit air

dapat diukur dengan mengukur kedalaman limpahan air pada

dam sungai.


17/31

17

Gambar 4 Metode Pengukuran Dam

Pada metode ini, debit air dapat diperoleh dengan rumus

berikut.

Q = C . L . h1.5

C = 1.838 ( 1+ (0.0012/h) ) ( 1 – ( (h . L)1/2 ) / 10) )

Diamana:

Q : Debit air (m3/s)

C：Koefisien debit air

L：Lebar bukaan dari dam (m)

h : Kedalaman limpahan air (m)

2.5.3 Metode Pengukuran Jatuhan Air (Head )

Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki

perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro

memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah

menjadi energi listrik.

Pengukuran tinggi jatuhan air (head ) dapat dilakukan dengan

beberapa metode, antara lain:

1. Metode Penggunaan Selang Transparan

Metode ini digunakan untuk lokasi head rendah, selama itu

murah dan ketepatannya dapat diterima secara rasional. Untuk


18/31

18

mendapatkan ketinggian dari dua titik, mengukur perbedaan level air

dari air yang diisikan ke dalam selang transparan pada dua titik.

Gambar 5 Metode Penggunaan selang transparan

2. Metode waterpas dan papan plank

Metode ini menggunakan sebuah papan kayu dan sebuah

waterpas. Waterpas ini digunakan untuk mengukur tingkat horizontal

dari papan kayu, kemudian sebuah meteran untuk mengukur tinggi

ujung papan kayu dengan permukaan tanah.

Gambar 6 Metode Waterpas dan Papan Plank

3. Metode Penggunaan Altimeter

Metode ini dilakukan dengan bantuan alat altimeter yang

bekerja dengan mengukur tekanan atmosfir. Altimeter digunakan

dengan membawanya pada dua titik yang berbeda ketinggian,


19/31

19

kemudian selisih ketinggian dari dua titik tersebut merupakan beda

ketinggiannya.

Gambar 7 Altimeter

4.

Metode Meteran Pandang

Metode ini menggunakan bantuan clinometer untuk mengukur

sudut kemiringan lereng. Untuk mengetahui ketinggiannya

diperlukan sudut vertical yang diukur dengan clinometer dan sebuah

jarak hipotenus yang diukur dengan sebuah meteran.

Gambar 8 Metode Meteran Pandang

2.5.4 Perencanaan Bangunan Sipil PLTMH

Bangunan sipil pada PLTMH berguna untuk mengalirkan

aliran air sungai menuju instalasi pembangkit sebelum akhirnya

digunakan untuk menggerakkan turbin. Bangunan sipil ini terdiri

dari:

1. Bendungan (weir) dan intake


20/31

20

Bendungan untuk instalasi PLTMH terdiri dari

berbagai variasi tipe yang dapat dipilih dan digunakan

sesuai dengan kebutuhan dan tentunya atas pertimbangan

dana yang tersedia. Bendungan tersebut berfungsi untuk

menampung aliran air sungai. Sebuah bendungan

dilengkapi dengan pintu air untuk membuang

kotoran/lumpur yang mengendap.

Terdapat beberapa jenis tipe dasar dam intake,

diantaranya:

Tabel 1 Tipe Dam Intake

Tipe Gambar

Dam

Beton

Graviti

Dam

Beton

Apung

Dam

Tanah

Dam

Urugan

Batu


21/31

21

DamPasangan

Batu

Basah

Dam Batu

Bronjong

Dan Batu

Bronjong

Diperkuat

Beton

Dam Kayu

Dam

Bingkai

Kayu

Dengan

Kerikil

2. Bak Pengendap

Bak pengendap tidak hanya mempunyai struktur

yang hanya mampu untuk menempatkan dan

memindahkan sedimen yang ukurannya lebih besar dari

ukuran minimum yang dapat merusak turbi, tetapi juga

suatu saluran pelimpah untuk menjaga agar debit air yang

berlebih tidak mengalir ke saluran air.

Bagian dari bak pengendap dan fungsinya adalah

sebagai berikut.

1)

Bagian Penyalur


22/31

22

Bagian penyalur menghubungkan

intake dengan bak pengendap. Ini diperlukan

bahwa bagian penyalur harus membatasi

panjangnya.

2) Bagian Melebar

Bagian ini mengatur aliran air dari

saluran penyalur ke pencegah terjadinya

kolam pusaran dan aliran turbulen dan

mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak

pengendap untuk menentukan kecepatan

sebelumnya.

3) Bagian Pengendap

Fungsi dari bagian ini adalah untuk

menempatkan sedimen diatas ukuran dan

panjang tertentu yang kemudian dihitung

dengan menggunakan formula yang

didasarkan pada hubungan antara kecepatan

pengendapan, kecepatan aliran dalam bak

pengendap dan kedalaman air.

3. Saluran Pembawa

Terdapat dua tipe saluran pembawa ini yaitu:

1)

Saluran Terbuka

Gambar

Ke

untungan

- Relative murah

- Konstruksinya mudah

Ke

lemahan

- Kemungkinan aliran sedimen dari

lereng diatasnya

- Tingginya tingkat jatuh daun -


23/31

23

daunan, dll.

Ciri Khas

- Saluran tanah sederhana

- Jalur saluran (jalur pasangan batu

basah atau kering, jalur beton)

- Pagar Saluran ( terbuat dari kayu,

beton atau tembaga)

- Jalur saluran berbentuk lembaran

- Saluran berbentuk setengah

tabung (seperti pipa – pipa yang

berbelok -belok, dll)

2)

Saluran tertutup

Gambar

Ke

untungan

-

Pada umumnya volume

pekerjaan tanahnya besar.

- Rendahnya rata - rata

sedimen dan daun - daunan

yang jatuh disaluran.

Ke

lemahan

- Sulitnya merawat dan

meninjau saluran, termasuk

pembersihan dan

perbaikkannya.

Ciri Khas

- Tabung yang dipendam

(Hume, PVC or FRPM)

-

Pagar saluran dengan

tutupnya.

4.

Bak Penenang


24/31

24

Bak penenang merupakantempat yang digunakan

untuk melakukan pemisahan sampah terakhir dalam air

serta mengontrol perbedaan debit dalam penstock dan

sebuah saluran pembawa karena fluktuasi beban.

Kapasitas bak penenang

Vsc = As×dsc = B×L×dsc

dimana,

As : area bak penenang

B : lebar bak penenang

L : panjang bak penenang

Dsc : kedalaman air dari kedalaman aliran yang

sama dari sebuah saluran ketika

menggunakan debit maksimum (h0)

menuju kedalaman kritis dari ujung tanggul

untuk menjebak pasir dalam sebuah bak

penenang (hc)

Gambar 9 Bak penenang

5. Pipa Pesat ( Penstock )

Pipa pesat digunakan untuk mengalirkan air untuk

menggerakkan turbin yang berasal dari bak penenang.

Bahan utama pipa pesat adalah pipa – pipa baja, pipa – pipa


25/31

25

ductile dan pipa FRPM (fibre reinforced plastic multi-

unit), sedangkan pembangkit tenaga air skala kecil

menggunakan pipa – pipa hard vinyl chloride, pipa – pipahowell atau pipa-pipa spiral welded dapat

dipertimbangkan karena diameternya kecil dan tekanan

internalnya relatif rendah

6. Rumah Pembangkit

Rumah pembangkit dapat diklasifikasikan ke dalam

“tipe diatas tanah‟, “tipe semi-dibawah tanah‟ dan ; tipedibawah tanah‟. Sebagian besar pembangkit listrik tenagaair skala kecil adalah “tipe diatas tanah‟ Dimensi untuk

lantai rumah pembangkit seperti peralatan dasar dan pendukung harus memperhitungkan kenyamanan selama

operasi, perawatan dan pekerjaan pemasangan.

Berbagai tipe pondasi rumah pembangkit dapat

dipertimbangkan tergantung pada tipe turbin.

Bagaimanapun tipe pondasi untuk rumah pembangkit

dapat diklasifikasikan ke dalam “untuk Turbin Impulse‟(seperti turbin Pelton, turbin Turgo dan turbin Crossflow)

dan “untuk Turbin Reaction‟ (turbin Francis, turbinPropeller).

2.5.5 Mekanikal dan Elektrical

1. Turbin Air

Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial,

tekanan dan energi kinetic) menjadi energi mekanik dalam bentuk

putaran poros. Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator

menjadi tenaga listrik.

Ada beberapa tipe turbin air, diantaranya

1)

Turbin ImpulsPada jenis turbin ini, runner berputar karena adanya pukulan

dari pancaran air yang memiliki kecepatan, dimana tekanan telah

dikumpulkan dari tekanan ketinggian pada saat pemancaran dari

nozzle. Yang termasuk dalam jenis turbin ini yaitu

- Turbin Crossflow

- Turbin Pelton

- Turbin Turgo

2) Turbin Reaksi


26/31

26

Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya tekanan dari

aliran air. Yang merupaka turbin jenis reaksi adalah

-

Turbin Kaplan

- Diagonal Mixed Flow

- Turbin Tubular

- Turbin Straight Flow (Tipe Package)

- Turbin Turgo impulse

- Turbin Reverse pump

Output dari turbin dapat dihitung dengan rumus berikut:

Pmax = 9.8 x He x Qmax x

Dimana,

Pmax : output maksimum (kW)

He : head efektif (m)

Qmax : debit maksimum (m3/s)

: efisiensi maksimum turbin (%)

Pemilihan sebuah turbin air yang baik tergantung pada:

- Head yang tersedia

- Debit air yang tersedia


27/31

27

Dalam perencanan turbin parameter yang mendasari adalah kecepatan

spesifik turbin (Ns) dan kecepatan putar/sinkron (n) dimana kedua

parameter tersebut dihitung dengan persamaan (USBR,1976: 14):

Ns = n√

⁄

n =

Dimana,

Ns : Kecepatan spesifik turbin (mkW)

n : kecepatan putar/sinkron (rpm)

P : daya (kW)

H : tinggi jatuh effektif (m)

f : frekuensi generator (Hz)

p : jumlah kutub generator

2. Generator

Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik putaran poros

menjadi energi energi listrik. Konversi Energi tersebut berlangsung

melalui medium medan magnet. Untuk instalasi PLTMH dapat

digunakan generator sinkron dan generator asinkron

1)

Generator SinkronKapasitas generator dinyatakan dalam Volt-Ampere. Sebuah

generator harus memiliki kapasitas (Volt-Ampere) yang cukup

untuk memenuhi kebutuhan pada saat beban maksimum. Dengan

memperhatikan rugi-rugi generator serta untuk menjamin kinerja

generator maka perlu adanya faktor keamanan, sebesar 20 %.

Apabila menggunakan pengontrol beban ELC ( Electronic

Load Controller ) maka kapasitas daya tambahan sebesar 60%.


28/31

28

2)

Generator Asinkron

Penggunaan generator asinkron (generator induksi)

sebagai pembangkit listrik pada PLTMH dengan kapasitas yang

kecil lebih handal dibandingkan bila menggunakan generator

sinkron. Biasanya sebagai generator asinkron digunakan motor

induksi. Motor induksi sebagai generator sebenarnya merupakan

teknologi yang sudah tidak asing lagi di dunia PLTMH.

Biasanya sistem ini disebut “Induction Motor as Generator” atau

IMAG. Di Indonesia potensi pengembangan teknologi ini

terbuka lebar setelah adanya sistem kontrol beban elektronik

IGC (Induction Generator Controller)(IBEKA, :8-7).

3. Pentanahan (Grounding )

pentanahan merupakan salah satu faktor penting di dalam

pelistrikan untukagar arus gangguan yang timbul pada saat

tertentu, mengalir masuk tanah sehingga tidak merusak peralatan

listrik yang ada. Dalam pelaksanaannya, pentanahan meliputi:

Pentanahan sistem,

Berupa hubungan dengan tanah untuk suatu titik pada

penghantar arus dari sistem, seperti pada sistem transmisi dan

distribusi.

Pentanahan peralatan sistem,

Berupa hubungan dengan tanah untuk suatu bagian

yang tidak membawa arus dari sistem, seperti pada pipa baja

saluran tempat kabel, batang pemegang saklar


29/31

29

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Tempat dan Waktu Penelitian

Lokasi : Kampus Fakultas Teknik Universitas Jenderal Soedirman,

Purbalingga dan pengambilan data terkait dilakukan di sungai

tambak, Siwarak desa Watuagung, Tambak, Banyumas

Waktu : Maret 2016 – Juni 2016

3.2

Alat dan Bahan

Adapun peralatan yang digunakan pada penelitian adalah

a. Peralatan Simulasi

laptop dengan spedifikasi sebagai berikut :

Intel ® Core ™ i3-3110M @ 2.40 Ghz (4 CPUs), RAM 6144 MB,

harddisk 320 GB.`

Sistem Operasi yang dipakai adalah sistem operasi Windows 7 32-

bit, dan Software TURBNPRO Versi 3.0 sebagai simulator PLTMH.

b. Peralatan Utama

1. Multimeter analog dan digital.

2.

Tachometer

3. Test pen

4. Pelampung

5. Stopwatch

6. Water Pass

7. Roll Meter


30/31

30

8.

Selang Transparan

c.

Peralatan Pendukung

1. HP/kamera digital beserta kabel data.

2. Perangkat printer.

3. Buku catatan.

4. Flashdisk

3.3

Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas

akhir ini, yaitu

1. Tahap Persiapan dengan mengumpulkan data-data yang berasal dari

buku petunjuk dan sumber-sumber yang relevan (Metode literature).

2. Tahap Pengumpulan Data yaitu dengan mendatangi lokasi untuk

mengetahui potensi yang ada dengan memperhatikan debit air yang ada

pada sungai dan tingkat kemiringan sungai untuk mengetahui potensi

tinggi jatuhan air(head ).

3. Tahap analisis yaitu dilakukan pengolahan data yang telah didapatkan

dan melakukan pembuktian hipotesis yang telah dibuat. Langkah-

langkah pada tahap analisis ini adalah sebagai berikut:

1)

Analisis Sipil

Menghitung besar debit aliran

Menentukan tinggi jatuh air efektif (Heff) berdasarkan

pengukuran di lapangan.

Menghitung debit rata – rata tahunan dari data curah hujan yang

diambil di stasiun pengamat curah hujan terdekat dalam kurun

waktu tertentu

2)

Analisis elektrikal mekanikal


31/31

31

Dengan menggunakan bantuan software TURBNPRO V3.0

dilakukan analisis untuk :

Mengetahui nilai daya yang dapat dibangkitkan dari aliran

sungai

Mengetahui putaran dan kecepatan spesifik turbin (Ns dan nq)

Menentukan diameter poros dan roda turbin

Menentukan rasio kecepatan putaran antara turbin dan generator

untuk menentukan diameter pulley

3) Analisis Ekonomi

Perkiraan biaya konstruksi pada tahap perencanaan kasar.

Menghitung Unit Energi Cost.

Menghitung Payback Periods.

Menghitung Net Present Value (NPV).

Menghitung Internal Rate of Return (IRR).

4.

Tahap akhir yaitu Tahap akhir dari penelitian, meliputi penulisan

laporan dan seminar hasil penelitian.

3.4

Jadwal Penelitian

No

.Jenis Kegiatan

Maret April Mei Juni

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1Tahap

Persiapan √ √ √

2

Tahap

Pengumpulan

Data√ √ √ √ √ √

3Tahap Simulasi

dan Analisis √ √ √ √ √ √

4 Tahap Akhir√ √ √ √

Pra Proposal 1

Documents

Transcript of Pra Proposal 1