Desain Kapasitas Produksi Listrik Berdasarkan Debit Andalan Berkelanjutan di Daerah Aliran Sungai Cidanau.
DESAIN KAPASITAS PRODUKSI LISTRIK BERDASARKAN
DEBIT ANDALAN BERKELANJUTAN DI DAERAH ALIRAN
SUNGAI CIDANAU
RENNY SEPTIANI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Desain Kapasitas Produksi Listrik
Berdasarkan Debit Andalan Berkelanjutan di Daerah ALiran Sungai Cidanau adalah benar karya
saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka
di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Renny Septiani
NIM F44090021
ABSTRAK
RENNY SEPTIANI. Desain Kapasitas Produksi Listrik Berdasarkan Debit
Andalan Berkelanjutan di Daerah Aliran Sungai Cidanau. Dibimbing oleh
MUHAMMAD YANUAR JARWADI PURWANTO.
Perencanaan pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
merupakan salah satu hal penting dalam alokasi sumber daya air di kawasan
perdesaan. Perencanaan PLTMH yang diteliti ini, berlokasi di Desa Kubang Baros,
Kecamatan Cinangka, Kabupaten Serang, Banten. Dalam perencanaan PLTMH,
selain perencanaan desain kapasitas produksi listrik perlu diketahui kondisi
eksisting alokasi sumber daya air di kawasan hulu PLTMH. Alokasi sumber daya
air diperhitungkan dengan memprediksi jumlah kebutuhan air di kecamatan
Cinangka, Padarincang dan Ciomas pada tahun 2050. Perhitungan kebutuhan air
ini bertujuan agar jumlah air yang tersedia dapat terus dipergunakan dalam jangka
waktu yang lama. Sehingga alokasi sumber daya air dapat berjalan secara
berkelanjutan dan tetap terjaga. Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa
DAS Cidanau menghasilkan debit andalan sebesar 3.51 m3/detik dengan total
prediksi kebutuhan air pada tahun 2050 yaitu sebesar 2.1 m3/detik. Sehingga pada
perencanaan desain kapasitas produksi listrik PLTMH ini menghasilkan daya
sebesar 307.74 kW.
Kata Kunci: Debit Andalan Berkelanjutan, Kapasitas Produksi Listrik.
ABSTRACT
RENNY SEPTIANI. Design of Electrical Production Capacity By Reliability
Discharge of Cidanau Watershed. Supervised by MUHAMMAD YANUAR
JARWADI PURWANTO.
Planning development Project of Micro Hydro Power (PMHP) is one of the
important thing in the allocation of water resources in rural areas. Planning PMPH
observed located in Kubang Baros Village, Serang District, Banten. In planning
PMPH, besides planning design capacity of the production electricity, need to
know the condition of existing allocation of water resources in the upstream areas.
Allocation of water resources accounted by predict water demand for region subdistrict Cinangka, Padarincang and Ciomas in 2050. Calculation water needs aims
to the amount of water available can sustain to be used in a long time. So, the
allocation for water resources can be run in sustainable and stable. Based on the
results of the study determined that the Cidanau Watershed produce reliability
discharge equal to 3.51 m3/sekon, with a prediction of water requirement in 2050
is 2.1 m3/sekon. The conclusion for this planning design of electrical production
capacity produces electrical power equal to 387.91 kW.
Keywords: Reliability Discharge, Electrical Design Capacity Production
DESAIN KAPASITAS PRODUKSI LISTRIK BERDASARKAN
DEBIT ANDALAN BERKELANJUTAN DI DAERAH ALIRAN
SUNGAI CIDANAU
RENNY SEPTIANI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Desain Kapasitas Produksi Listrik Berdasarkan Debit Andalan
Berkelanjutan di Daerah Aliran Sungai Cidanau.
Nama
: Renny Septiani
NIM
: F44090021
Disetujui oleh
Pembimbing Akademik
Dr.Ir.M.Yanuar Jarwadi Purwanto, MS., IPM
NIP. 19590425 198303 1 002
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur diucapkan atas kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Penelitian dengan judul
“Desain Kapasitas Produksi Listrik Berdasarkan Debit Andalan Berkelanjutan di
Daerah Aliran Sungai Cidanau” dilaksanakan pada bulan Maret-Juli.
Pada kesempatan ini disampaikan ucapan terima kasih kepada
Dr.Ir.M.Yanuar Jarwadi Purwanto, MS.,IPM yang telah membimbing,
memberikan banyak ilmu dan pengalamannya serta dukungan sehingga penelitian
ini dapat terselesaikan. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada:
1. Dr. Satyanto Krido Saptomo, S.TP,M.Si dan Sutoyo, S.TP.,M.Si sebagai
dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan dan saran dalam
penelitian ini.
2. Keluarga: ayahanda Ruslan Effendi, ibunda Darsiyem, Rosda Lia Yanti
dan Muhammad Budi Darmansyah yang telah memberikan kasih sayang,
dukungan dan doa.
3. Para dosen dan staf di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB
4. Rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB
5. Rekan-rekan seperjuangan Azyra, Ikatan Keluarga Mahasiswa Bumi
Sriwijaya „46 dan semua pihak yang telah membantu selama proses
pembuatan proposal ini.
Saran dan kritik sangat diharapkan dalam proses perbaikan dan
pembelajaran yang dilakukan guna membangun dalam penyempurnaan skripsi
ini. Semoga ide yang disampaikan dalam skripsi ini dapat tersampaikan dengan
baik dan memberikan manfaat bagi mahasiswa dan pembaca. Atas perhatiannya
penulis ucapkan terima kasih.
Bogor, Juli 2013
Renny Septiani
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Daerah Aliran Sungai
2
Ketersediaan Air
3
Debit Andalan Berkelanjutan
4
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
5
Perencanaan Daya Listrik
7
METODE
7
Waktu dan Tempat
7
Alat dan Bahan
8
Prosedur Penelitian
8
Metode Penelitian
9
HASIL DAN PEMBAHASAN
14
Karakteristik DAS
14
Analisis Ketersediaan Air DAS Cidanau
15
Analisis Kebutuhan Air
16
Analisis Daya Listrik
17
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
19
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Daerah operasi turbin
Hubungan suhu dengan parameter Δ dan σTa4 (Mock 1973 dalam
Kadir 2010)
Koefisien albedo untuk berbagai tutupan lahan (Triatmodjo 2008)
Nilai tekanan uap air jenuh terhadap suhu (Triatmodjo 2008)
Nilai singkapan lahan (m)
6
9
10
10
11
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Komponen pokok mikrohidro
Diagram alir penelitian
Diagram alir perhitungan debit FJ Mock
Hasil perhitungan debit andalan
7
8
13
16
DAFTAR LAMPIRAN
1 Grafik curah hujan tahunan DAS Cidanau tahun 1996-2006
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Cidanau
Peta Administrasi DAS Cidanau
Data temperatur rata-rata bulanan periode 1996-2006 (0C)
Data kelembaban relatif rata-rata bulanan periode 1996-2006 (%)
Data kecepatan angin rata-rata bulanan Periode 1996-2006 (km/jam)
Data Lama Penyinaran Rata-rata Bulanan Periode 1996-2006 (%)
Data Radiasi Terestrial Ekstra (Ra) yang menunjukkan evaporasi
ekuivalen (mm/hari)
Perkiraan nilai persentase lahan terbuka dengan menggunakan Citra
Landsat
Perkiraan nilai persentase lahan terbuka dengan menggunakan
software Google Earth
Contoh, urutan dan hasil perhitungan debit andalan FJ Mock
Contoh, urutan dan hasil perhitungan debit andalan FJ Mock
Lanjutan
Rekapitulasi perhitungan debit andalan FJ Mock
Skema Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cidanau
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dewasa ini sejalan dengan perkembangan sosial, budaya, ekonomi dan
informasi, listrik merupakan salah satu kebutuhan penting bagi masyarakat baik di
kota besar maupun bagi masyarakat terpencil di perdesaan. Permasalahan yang
terjadi saat ini adalah terbatasnya kemampuan PLN dalam menyediakan tenaga
listrik kepada masyarakat Indonesia. Berdasarkan data Direktorat Jenderal Listrik
dan Pemanfaatan Energi (DJLPE) pencapaian rasio elektrifikasi baru mencapai
64 % dan rasio desa berlistrik mencapai 88 % dari total sekitar 66,000 desa pada
tahun 2008. Di sisi lain Indonesia memiliki begitu banyak potensi air yang belum
termanfaatkan secara optimal yaitu sekitar 75.67 GW, namun baru sekitar 4.2 GW
termanfaatkan dan diantaranya potensi untuk mini atau mikrohidro sekitar 450
MW yang termanfaatkan sekitar 230 MW terpasang sampai pada tahun 2008.
Salah satu kasus yang terjadi ialah berkurangnya pasokan listrik bagi masyarakat
desa sekitar Kubang Baros provinsi Banten. Perencanaan pembangunan energi
berskala kecil merupakan hal penting dalam alokasi sumber daya air untuk
menyediakan energi listrik di kawasan perdesaan. Salah satu alternatif yang dapat
dilakukan
adalah dengan melakukan perencanaan proyek pembangunan
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Cidanau.
Mikrohidro merupakan salah satu pembangkit listrik skala kecil yang
ditujukan untuk daerah-daerah pedesaan dengan memanfaatkan tinggi terjunan
(head) dan jumlah debit air sebagai tenaga penggeraknya seperti saluran irigasi,
sungai atau air terjun. Mikrohidro dapat dimanfaatkan pada ketinggian air yang
tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 m dapat dihasilkan listrik
400 W. Potensi pemanfaatan mikrohidro secara nasional diperkirakan mencapai
7,500 MW, sedangkan yang baru dimanfaatkan sekitar 600 MW (Yapeka 2010).
Walaupun potensi energi yang dihasilkan tidak terlalu besar, namun mikrohidro
dapat dipertimbangkan untuk memperluas jangkauan listrik di seluruh pelosok
nusantara.
PLTMH Cidanau merupakan suatu proyek perencanaan pembangunan
listrik dari Pemerintah Daerah Banten, guna memenuhi kebutuhan listrik
masyarakat desa Kubang Baros dan sekitarnya yang direncanakan akan dibangun
dengan memanfaatkan sumber air Cidanau. Pada perencanaan ini pun dilakukan
pertimbangan debit andalan berkelanjutan, dimana debit yang diperhitungkan
diperkirakan pula dengan besar kebutuhan air yang diperlukan di kawasan hulu di
masa yang akan datang. Pembangunan PLTMH ini diharapkan dapat memenuhi
kebutuhan listrik dan meningkatkan kegiatan ekonomi masyarakat Banten
sehingga tercipta kemakmuran dan kesejahteraan masyarakat. Melalui penelitian
ini diharapkan dapat menghasilkan desain perencanaan kapasitas PLTMH
Cidanau sehingga dapat terealisasikan secara nyata.
2
Perumusan Masalah
Penelitian ini dilakukan untuk perencanaan pembangunan PLTMH Cidanau
guna memenuhi kebutuhan listrik dan meningkatkan kegiatan ekonomi
masyarakat Banten. Adapun rumusan masalah yang akan dibahas adalah sebagai
berikut:
1. Debit yang dihasilkan dari aliran sungai Cidanau
2. Daya listrik yang dapat dihasilkan dari aliran sungai Cidanau
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menganalisis debit andalan daerah aliran sungai Cidanau.
2. Mendesain kapasitas produksi listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro Cidanau.
Manfaat Penelitian
Manfaat hasil penelitian ini:
1. Memberikan informasi mengenai besarnya debit andalan dan daya listrik
yang dihasilkan pada DAS Cidanau
2. Memberikan bahan evaluasi dan rekomendasi mengenai sistem
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cidanau.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini:
1. Pembangkit Listrik Mikrohidro ini berlokasi di desa Kubang Baros,
Kecamatan Cinangka, Kabupaten Serang, Banten.
2. Penelitian ini membahas tentang debit andalan DAS Cidanau dan desain
kapasitas produksi listrik pada Pembangkit Listrik Mikrohidro.
TINJAUAN PUSTAKA
Daerah Aliran Sungai
Daerah aliran sungai (DAS) adalah daerah yang dibatasi oleh punggungpunggung gunung atau pegunungan dimana air hujan yang jatuh di daerah tersebut
akan mengalir menuju sungai utama pada suatu titik atau stasiun yang ditinjau.
DAS dapat ditentukan dengan menggunakan peta topografi yang dilengkapi
dengan garis-garis kontur. Garis-garis kontur dipelajari untuk menentukan arah
aliran limpasan permukaan. Limpasan berasal dari titik tertinggi menuju titik yang
lebih rendah dalam arah tegak lurus dengan garis-garis kontur (Triatmodjo 2008).
3
Suatu DAS dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian hulu, tengah, dan hilir.
Bagian hulu berfungsi sebagai konservasi yang dikelola untuk mempertahankan
kondisi lingkungan DAS. Sedangkan bagian tengah dan hilir berfungsi untuk
pemanfaatan air sungai yang dikelola untuk kepentingan sosial dan ekonomi. Luas
DAS dapat diperkirakan dengan mengukur daerah DAS pada peta topografi atau
menggunakan software terbaru saat ini. Luas DAS sangat mempengaruhi debit
sungai. Pada umumnya, jika semakin besar DAS semakin besar jumlah limpasan
permukan sehingga semakin besar pula aliran permukaan atau debit sungai
(Triatmodjo 2008).
Pada dasarnya, DAS berfungsi untuk menangkap dan menampung air hujan,
sebagai daerah resapan, daerah penyimpanan air dan tempat pengaliran air.
Namun, seiring berjalannya waktu, berbagai upaya dilakukan untuk
memanfaatkan DAS yang ada untuk memenuhi kebutuhan manusia dan
meningkatkan taraf hidup manusia (Adhisyah 2003).
Ketersediaan Air
Ketersediaan air adalah jumlah air (debit) yang diperkirakan terus menerus
ada di suatu lokasi (bendung atau bangunan air lainnya) di sungai dengan jumlah
tertentu dan dalam jangka waktu (periode) tertentu (Direktorat Irigasi 1980 dalam
Triatmodjo 2008). Air yang tersedia tersebut dapat digunakan untuk berbagai
keperluan seperti, air baku yang meliputi air domestik (air minum dan rumah
tangga), air non domestik (perdagangan, perkantoran), industri, pemeliharaan
sungai, peternakan, perikanan, irigasi dan pembangkit listrik tenaga air (PLTA).
Pada PLTA, air hanya dilewatkan untuk memutar turbin dan setelah itu dapat
dimanfaatkan untuk keperluan lainnya. Debit aliran sungai adalah jumlah air yang
mengalir melalui tampang lintang sungai tiap satu satuan waktu yang dinyatakan
dalam satuan meter kubik (m3). Dikarenakan debit aliran sungai yang sangat
bervariasi dari waktu ke waktu, maka diperlukan data pengamatan debit dalam
waktu yang panjang. Debit di suatu lokasi dapat diperkirakan dengan
menggunakan berbagai cara, antara lain:
a. Pengukuran di lapangan, dilakukan dengan membuat stasiun pengamatan
atau dengan mengukur debit di bangunan air, seperti bendung dan peluap.
b. Berdasarkan data debit dari stasiun terdekatnya.
c. Berdasarkan data hujan, misalnya dalam analisis hubungan-limpasan dan
analisis hidrograf. Debit aliran sungai berasal dari hujan yang jatuh di das,
sehingga dengan mengetahui kedalaman hujan dan kehilangan air akan
dapat diperkirakan debit aliran yang terukur dalam satu periode pendek.
Berdasarkan data tersebut, dibuatlah suatu persamaan yang mengambarkan
hubungan limpasan dan analisis hidrograf. Metode Regresi, Mock dan
Model Tangki adalah contoh metode yang biasanya digunakan untuk
menurunkan debit bulanan atau setengah bulanan.
d. Berdasarkan pembangkitan data debit dengan menggunakan model deret
berkala
Dalam perencanaan PLTMH Cidanau ini, dikarenakan minimnya data
maka metode perhitungan debit dilakukan dengan menggunakan metode simulasi
4
perimbangan air FJ Mock. Metode ini ditemukan oleh Dr. F.J.Mock pada tahun
1973. Metode ini didasarkan pada fenomena alam di beberapa tempat di Indonesia.
Dengan menggunakan metode ini, besarnya aliran dari data curah hujan,
karakteristik hidrologi daerah pengaliran dan evapotranspirasi dapat dihitung.
Pada dasarnya metode ini dideskripsikan sebagai hujan yang jatuh pada catchment
area sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi, sebagian akan langsung
mengalir menjadi aliran permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk
ke dalam tanah (infiltrasi). Pada awal infiltrasi, top soil akan mengalami
penjenuhan, kemudian menjadi perkolasi membentuk air bawah tanah (ground
water) dan akan keluar ke sungai sebagai aliran dasar (base flow).
Debit Andalan Berkelanjutan
Debit andalan berkelanjutan merupakan suatu nilai debit andalan yang
diperhitungkan dengan mengurangi debit andalan saat ini (aktual) dengan selisih
antara kebutuhan air di masa yang akan datang (prediksi) dengan kebutuhan air
saat ini. Debit andalan adalah debit minimum sungai dengan besaran tertentu
yang mempunyai kemungkinan terpenuhi untuk berbagai keperluan. Diantaranya
untuk keperluan irigasi, debit minimum sungai kemungkinan terpenuhi ditetapkan
80%, sedangkan untuk keperluan air baku ditetapkan 90% (Triatmodjo 2008).
Makin besar persentase andalan menunjukkan makin penting pemakaiannya dan
menunjukkan prioritas yang makin awal yang harus diberi air. Dalam menentukan
debit andalan dapat dilakukan dengan beberapa metode yang disesuaikan dengan
data yang tersedia. Data yang tersedia dapat berupa seri data debit yang panjang
dimiliki oleh setiap stasiun pengamatan debit sungai maupun seri data curah hujan
minimal selama 10 tahun. Metode yang sering digunakan untuk analisis debit
andalan adalah metode statistik rangking menggunakan analisis frekuensi atau
probabilitas dengan rumus Weibull.
Saat ini, kebutuhan air baku harus dilihat berdasarkan kondisi dan letak
DAS yang ada. Jika kebutuhan air yang diperlukan berada di hilir, maka kondisi
DAS di sekitarnya harus diperhatikan baik dari jumlah penduduk dan kegiatan
yang dilakukan masyarakat. Untuk itu, perlu adanya perhitungan jumlah
kebutuhan air penduduk aktual dan prediksi kebutuhan air. Dalam perhitungan
kebutuhan air ini, terbagi menjadi lima sektor (BPSDA 2006), yaitu sektor
domestik, pertanian, industri, peternakan, dan perikanan. Namun, dalam penelitian
ini, ada empat faktor yang dianggap mempengaruhi jumlah pemakaian air dari
sungai Cidanau yaitu jumlah penduduk, pertanian, peternakan dan industri di
kecamatan Cinangka, Padarincang dan Ciomas. Perhitungan kebutuhan air ini
dilakukan dengan metode pendekatan eksponensial yang telah direkomendasikan
di dalam buku Pedoman Perencanaan Sumber Daya Air Wiayah Sungai yang telah
diterbitkan Direktorat Jenderal Sumber Daya Air tahun 2001. Prediksi jumlah
kebutuhan air di masa yang akan datang tersebut dianalisis lebih lanjut dalam
Wianti (2013).
5
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan suatu
pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga
penggeraknya seperti saluran irigasi, sungai atau air terjun dengan cara
memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro berasal
dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis,
mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi),
turbin, dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang
memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro
memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head) dan jumlah air (debit). Semakin
tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah
menjadi energi listrik. Disamping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi
jatuhan air dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga
permukaan air menjadi tinggi. Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat ke dalam
rumah pembangkit yang pada umumnya dibangun di bagian tepi sungai untuk
menggerakkan turbin atau kincir air mikrohidro yang akan menghasilkan energi
mekanik. Energi mekanik diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
Energi listrik yang dihasilkan dari PLTMH relatif kecil dibandingkan dengan
PLTA skala besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat menghasilkan
listrik sebesar 400 watt. Sehingga peralatan yang digunakan dalam instalasi dan
pengoperasian mikrohidro relatif sederhana dan areal yang terlayani dapat
menjangkau daerah-daerah terpencil dan pedesaan. Beberapa keuntungan pada
pembangkit listrik tenaga listrik mikrohidro antara lain (Soetarno 1975):
a. Biaya yang dikeluarkan dalam pengoperasian PLTMH cukup murah
karena menggunakan energi alam.
b. Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah
terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit
latihan.
c. Tidak menimbulkan pencemaran (kerusakan lingkungan).
d. Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.
e. Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan
sehingga ketersediaan air tetap terjamin.
Komponen penting dalam pembangunan PLTMH, terdiri dari:
1. Bendung dan intake (Diversion Weir and Intake)
Bendung berfungsi untuk menaikkan atau mengontrol tinggi air dalam
sungai secara signifikan sehingga memiliki jumlah air yang cukup untuk
dialihkan ke dalam intake pembangkit mikrohidro di bagian sisi sungai ke
dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin). Sedangkan intake berfungsi
untuk memisahkan air dari sungai untuk dialirkan ke dalam saluran
pembangkit.
2. Bak pengendap (Settling Basin)
Bak pengendap adalah tempat penyalur yang menghubungkan intake
dengan bak pengendap sehingga panjangnya harus dibatasi. Bak
pengendap berfungsi untuk:
6
3.
4.
5.
6.
a. Mengatur aliran air dari saluran penyalur untuk mencegah terjadinya
kolam pusaran dan aliran turbulen serta mengurangi kecepatan aliran
yang masuk ke bak pengendap.
b. Untuk mengendapkan sedimen.
c. Sebagai spillway yang mengalirkan aliran masuk ke bagian bawah
dimana mengalir dari intake.
Saluran Pembawa (Channel/ headrace)
Saluran pembawa menyalurkan air dari intake menuju bak penenang atau
tempat mulainya penstock. Saluran pembawa dirancang berupa saluran
terbuka yang mengikuti kontur permukaan bukit untuk menjaga energi dari
aliran air yang disalurkan.
Bak Penenang (Headtank)
Bak penenang berfungsi sebagai penyaring terakhir seperti settling basin
yaitu untuk menyaring benda-benda yang masih tersisa dalam aliran air.
Selain itu, merupakan tempat permulaan pipa pesat (penstock) yang
mengendalikan aliran menjadi minimum.
Pipa Pesat (Penstock)
Pipa pesat adalah pipa yang berfungsi untuk mengalirkan air dari bak
penenang. Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah
ke sebuah turbin air yang terdapat di dalam rumah pembangkit.
Rumah Pembangkit
Rumah pembangkit merupakan rumah sederhana yang berisi peralatan
utama pengubah energi potensial air menjadi energi listrik yaitu turbin,
generator beserta panel-panel listrik dan sistem kontrolnya. Dalam desain
rumah pembangkit ini bergantung pada jenis dan tipe turbin yang
digunakan dan sirkulasi air yang dikeluarkan setelah menggerakkan turbin.
Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan
dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros.
Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator menjadi tenaga listrik.
Berdasarkan prinsip kerjanya, turbin air dibagi menjadi dua kelompok:
a. Turbin implus (cross-flow, pelton & turgo), dimana tekanan pada
setiap sisi sudu gerak runnernya pada bagian turbin berputar sama.
b. Turbin reaksi (f rancis, kaplanpropeller), digunakan untuk
berbagai keperluan (wide range) dengan tinggi terjun menengah
(medium head).
Tabel 1 Daerah operasi turbin
Jenis Turbin
Kaplan dan Propeller
Francis
Pelton
Crossflow
Variasi Head (m)
2
DEBIT ANDALAN BERKELANJUTAN DI DAERAH ALIRAN
SUNGAI CIDANAU
RENNY SEPTIANI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Desain Kapasitas Produksi Listrik
Berdasarkan Debit Andalan Berkelanjutan di Daerah ALiran Sungai Cidanau adalah benar karya
saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka
di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Renny Septiani
NIM F44090021
ABSTRAK
RENNY SEPTIANI. Desain Kapasitas Produksi Listrik Berdasarkan Debit
Andalan Berkelanjutan di Daerah Aliran Sungai Cidanau. Dibimbing oleh
MUHAMMAD YANUAR JARWADI PURWANTO.
Perencanaan pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
merupakan salah satu hal penting dalam alokasi sumber daya air di kawasan
perdesaan. Perencanaan PLTMH yang diteliti ini, berlokasi di Desa Kubang Baros,
Kecamatan Cinangka, Kabupaten Serang, Banten. Dalam perencanaan PLTMH,
selain perencanaan desain kapasitas produksi listrik perlu diketahui kondisi
eksisting alokasi sumber daya air di kawasan hulu PLTMH. Alokasi sumber daya
air diperhitungkan dengan memprediksi jumlah kebutuhan air di kecamatan
Cinangka, Padarincang dan Ciomas pada tahun 2050. Perhitungan kebutuhan air
ini bertujuan agar jumlah air yang tersedia dapat terus dipergunakan dalam jangka
waktu yang lama. Sehingga alokasi sumber daya air dapat berjalan secara
berkelanjutan dan tetap terjaga. Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa
DAS Cidanau menghasilkan debit andalan sebesar 3.51 m3/detik dengan total
prediksi kebutuhan air pada tahun 2050 yaitu sebesar 2.1 m3/detik. Sehingga pada
perencanaan desain kapasitas produksi listrik PLTMH ini menghasilkan daya
sebesar 307.74 kW.
Kata Kunci: Debit Andalan Berkelanjutan, Kapasitas Produksi Listrik.
ABSTRACT
RENNY SEPTIANI. Design of Electrical Production Capacity By Reliability
Discharge of Cidanau Watershed. Supervised by MUHAMMAD YANUAR
JARWADI PURWANTO.
Planning development Project of Micro Hydro Power (PMHP) is one of the
important thing in the allocation of water resources in rural areas. Planning PMPH
observed located in Kubang Baros Village, Serang District, Banten. In planning
PMPH, besides planning design capacity of the production electricity, need to
know the condition of existing allocation of water resources in the upstream areas.
Allocation of water resources accounted by predict water demand for region subdistrict Cinangka, Padarincang and Ciomas in 2050. Calculation water needs aims
to the amount of water available can sustain to be used in a long time. So, the
allocation for water resources can be run in sustainable and stable. Based on the
results of the study determined that the Cidanau Watershed produce reliability
discharge equal to 3.51 m3/sekon, with a prediction of water requirement in 2050
is 2.1 m3/sekon. The conclusion for this planning design of electrical production
capacity produces electrical power equal to 387.91 kW.
Keywords: Reliability Discharge, Electrical Design Capacity Production
DESAIN KAPASITAS PRODUKSI LISTRIK BERDASARKAN
DEBIT ANDALAN BERKELANJUTAN DI DAERAH ALIRAN
SUNGAI CIDANAU
RENNY SEPTIANI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Desain Kapasitas Produksi Listrik Berdasarkan Debit Andalan
Berkelanjutan di Daerah Aliran Sungai Cidanau.
Nama
: Renny Septiani
NIM
: F44090021
Disetujui oleh
Pembimbing Akademik
Dr.Ir.M.Yanuar Jarwadi Purwanto, MS., IPM
NIP. 19590425 198303 1 002
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur diucapkan atas kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Penelitian dengan judul
“Desain Kapasitas Produksi Listrik Berdasarkan Debit Andalan Berkelanjutan di
Daerah Aliran Sungai Cidanau” dilaksanakan pada bulan Maret-Juli.
Pada kesempatan ini disampaikan ucapan terima kasih kepada
Dr.Ir.M.Yanuar Jarwadi Purwanto, MS.,IPM yang telah membimbing,
memberikan banyak ilmu dan pengalamannya serta dukungan sehingga penelitian
ini dapat terselesaikan. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada:
1. Dr. Satyanto Krido Saptomo, S.TP,M.Si dan Sutoyo, S.TP.,M.Si sebagai
dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan dan saran dalam
penelitian ini.
2. Keluarga: ayahanda Ruslan Effendi, ibunda Darsiyem, Rosda Lia Yanti
dan Muhammad Budi Darmansyah yang telah memberikan kasih sayang,
dukungan dan doa.
3. Para dosen dan staf di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB
4. Rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB
5. Rekan-rekan seperjuangan Azyra, Ikatan Keluarga Mahasiswa Bumi
Sriwijaya „46 dan semua pihak yang telah membantu selama proses
pembuatan proposal ini.
Saran dan kritik sangat diharapkan dalam proses perbaikan dan
pembelajaran yang dilakukan guna membangun dalam penyempurnaan skripsi
ini. Semoga ide yang disampaikan dalam skripsi ini dapat tersampaikan dengan
baik dan memberikan manfaat bagi mahasiswa dan pembaca. Atas perhatiannya
penulis ucapkan terima kasih.
Bogor, Juli 2013
Renny Septiani
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Daerah Aliran Sungai
2
Ketersediaan Air
3
Debit Andalan Berkelanjutan
4
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
5
Perencanaan Daya Listrik
7
METODE
7
Waktu dan Tempat
7
Alat dan Bahan
8
Prosedur Penelitian
8
Metode Penelitian
9
HASIL DAN PEMBAHASAN
14
Karakteristik DAS
14
Analisis Ketersediaan Air DAS Cidanau
15
Analisis Kebutuhan Air
16
Analisis Daya Listrik
17
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
19
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
Daerah operasi turbin
Hubungan suhu dengan parameter Δ dan σTa4 (Mock 1973 dalam
Kadir 2010)
Koefisien albedo untuk berbagai tutupan lahan (Triatmodjo 2008)
Nilai tekanan uap air jenuh terhadap suhu (Triatmodjo 2008)
Nilai singkapan lahan (m)
6
9
10
10
11
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Komponen pokok mikrohidro
Diagram alir penelitian
Diagram alir perhitungan debit FJ Mock
Hasil perhitungan debit andalan
7
8
13
16
DAFTAR LAMPIRAN
1 Grafik curah hujan tahunan DAS Cidanau tahun 1996-2006
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Cidanau
Peta Administrasi DAS Cidanau
Data temperatur rata-rata bulanan periode 1996-2006 (0C)
Data kelembaban relatif rata-rata bulanan periode 1996-2006 (%)
Data kecepatan angin rata-rata bulanan Periode 1996-2006 (km/jam)
Data Lama Penyinaran Rata-rata Bulanan Periode 1996-2006 (%)
Data Radiasi Terestrial Ekstra (Ra) yang menunjukkan evaporasi
ekuivalen (mm/hari)
Perkiraan nilai persentase lahan terbuka dengan menggunakan Citra
Landsat
Perkiraan nilai persentase lahan terbuka dengan menggunakan
software Google Earth
Contoh, urutan dan hasil perhitungan debit andalan FJ Mock
Contoh, urutan dan hasil perhitungan debit andalan FJ Mock
Lanjutan
Rekapitulasi perhitungan debit andalan FJ Mock
Skema Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cidanau
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dewasa ini sejalan dengan perkembangan sosial, budaya, ekonomi dan
informasi, listrik merupakan salah satu kebutuhan penting bagi masyarakat baik di
kota besar maupun bagi masyarakat terpencil di perdesaan. Permasalahan yang
terjadi saat ini adalah terbatasnya kemampuan PLN dalam menyediakan tenaga
listrik kepada masyarakat Indonesia. Berdasarkan data Direktorat Jenderal Listrik
dan Pemanfaatan Energi (DJLPE) pencapaian rasio elektrifikasi baru mencapai
64 % dan rasio desa berlistrik mencapai 88 % dari total sekitar 66,000 desa pada
tahun 2008. Di sisi lain Indonesia memiliki begitu banyak potensi air yang belum
termanfaatkan secara optimal yaitu sekitar 75.67 GW, namun baru sekitar 4.2 GW
termanfaatkan dan diantaranya potensi untuk mini atau mikrohidro sekitar 450
MW yang termanfaatkan sekitar 230 MW terpasang sampai pada tahun 2008.
Salah satu kasus yang terjadi ialah berkurangnya pasokan listrik bagi masyarakat
desa sekitar Kubang Baros provinsi Banten. Perencanaan pembangunan energi
berskala kecil merupakan hal penting dalam alokasi sumber daya air untuk
menyediakan energi listrik di kawasan perdesaan. Salah satu alternatif yang dapat
dilakukan
adalah dengan melakukan perencanaan proyek pembangunan
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Cidanau.
Mikrohidro merupakan salah satu pembangkit listrik skala kecil yang
ditujukan untuk daerah-daerah pedesaan dengan memanfaatkan tinggi terjunan
(head) dan jumlah debit air sebagai tenaga penggeraknya seperti saluran irigasi,
sungai atau air terjun. Mikrohidro dapat dimanfaatkan pada ketinggian air yang
tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 m dapat dihasilkan listrik
400 W. Potensi pemanfaatan mikrohidro secara nasional diperkirakan mencapai
7,500 MW, sedangkan yang baru dimanfaatkan sekitar 600 MW (Yapeka 2010).
Walaupun potensi energi yang dihasilkan tidak terlalu besar, namun mikrohidro
dapat dipertimbangkan untuk memperluas jangkauan listrik di seluruh pelosok
nusantara.
PLTMH Cidanau merupakan suatu proyek perencanaan pembangunan
listrik dari Pemerintah Daerah Banten, guna memenuhi kebutuhan listrik
masyarakat desa Kubang Baros dan sekitarnya yang direncanakan akan dibangun
dengan memanfaatkan sumber air Cidanau. Pada perencanaan ini pun dilakukan
pertimbangan debit andalan berkelanjutan, dimana debit yang diperhitungkan
diperkirakan pula dengan besar kebutuhan air yang diperlukan di kawasan hulu di
masa yang akan datang. Pembangunan PLTMH ini diharapkan dapat memenuhi
kebutuhan listrik dan meningkatkan kegiatan ekonomi masyarakat Banten
sehingga tercipta kemakmuran dan kesejahteraan masyarakat. Melalui penelitian
ini diharapkan dapat menghasilkan desain perencanaan kapasitas PLTMH
Cidanau sehingga dapat terealisasikan secara nyata.
2
Perumusan Masalah
Penelitian ini dilakukan untuk perencanaan pembangunan PLTMH Cidanau
guna memenuhi kebutuhan listrik dan meningkatkan kegiatan ekonomi
masyarakat Banten. Adapun rumusan masalah yang akan dibahas adalah sebagai
berikut:
1. Debit yang dihasilkan dari aliran sungai Cidanau
2. Daya listrik yang dapat dihasilkan dari aliran sungai Cidanau
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menganalisis debit andalan daerah aliran sungai Cidanau.
2. Mendesain kapasitas produksi listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro Cidanau.
Manfaat Penelitian
Manfaat hasil penelitian ini:
1. Memberikan informasi mengenai besarnya debit andalan dan daya listrik
yang dihasilkan pada DAS Cidanau
2. Memberikan bahan evaluasi dan rekomendasi mengenai sistem
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Cidanau.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini:
1. Pembangkit Listrik Mikrohidro ini berlokasi di desa Kubang Baros,
Kecamatan Cinangka, Kabupaten Serang, Banten.
2. Penelitian ini membahas tentang debit andalan DAS Cidanau dan desain
kapasitas produksi listrik pada Pembangkit Listrik Mikrohidro.
TINJAUAN PUSTAKA
Daerah Aliran Sungai
Daerah aliran sungai (DAS) adalah daerah yang dibatasi oleh punggungpunggung gunung atau pegunungan dimana air hujan yang jatuh di daerah tersebut
akan mengalir menuju sungai utama pada suatu titik atau stasiun yang ditinjau.
DAS dapat ditentukan dengan menggunakan peta topografi yang dilengkapi
dengan garis-garis kontur. Garis-garis kontur dipelajari untuk menentukan arah
aliran limpasan permukaan. Limpasan berasal dari titik tertinggi menuju titik yang
lebih rendah dalam arah tegak lurus dengan garis-garis kontur (Triatmodjo 2008).
3
Suatu DAS dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian hulu, tengah, dan hilir.
Bagian hulu berfungsi sebagai konservasi yang dikelola untuk mempertahankan
kondisi lingkungan DAS. Sedangkan bagian tengah dan hilir berfungsi untuk
pemanfaatan air sungai yang dikelola untuk kepentingan sosial dan ekonomi. Luas
DAS dapat diperkirakan dengan mengukur daerah DAS pada peta topografi atau
menggunakan software terbaru saat ini. Luas DAS sangat mempengaruhi debit
sungai. Pada umumnya, jika semakin besar DAS semakin besar jumlah limpasan
permukan sehingga semakin besar pula aliran permukaan atau debit sungai
(Triatmodjo 2008).
Pada dasarnya, DAS berfungsi untuk menangkap dan menampung air hujan,
sebagai daerah resapan, daerah penyimpanan air dan tempat pengaliran air.
Namun, seiring berjalannya waktu, berbagai upaya dilakukan untuk
memanfaatkan DAS yang ada untuk memenuhi kebutuhan manusia dan
meningkatkan taraf hidup manusia (Adhisyah 2003).
Ketersediaan Air
Ketersediaan air adalah jumlah air (debit) yang diperkirakan terus menerus
ada di suatu lokasi (bendung atau bangunan air lainnya) di sungai dengan jumlah
tertentu dan dalam jangka waktu (periode) tertentu (Direktorat Irigasi 1980 dalam
Triatmodjo 2008). Air yang tersedia tersebut dapat digunakan untuk berbagai
keperluan seperti, air baku yang meliputi air domestik (air minum dan rumah
tangga), air non domestik (perdagangan, perkantoran), industri, pemeliharaan
sungai, peternakan, perikanan, irigasi dan pembangkit listrik tenaga air (PLTA).
Pada PLTA, air hanya dilewatkan untuk memutar turbin dan setelah itu dapat
dimanfaatkan untuk keperluan lainnya. Debit aliran sungai adalah jumlah air yang
mengalir melalui tampang lintang sungai tiap satu satuan waktu yang dinyatakan
dalam satuan meter kubik (m3). Dikarenakan debit aliran sungai yang sangat
bervariasi dari waktu ke waktu, maka diperlukan data pengamatan debit dalam
waktu yang panjang. Debit di suatu lokasi dapat diperkirakan dengan
menggunakan berbagai cara, antara lain:
a. Pengukuran di lapangan, dilakukan dengan membuat stasiun pengamatan
atau dengan mengukur debit di bangunan air, seperti bendung dan peluap.
b. Berdasarkan data debit dari stasiun terdekatnya.
c. Berdasarkan data hujan, misalnya dalam analisis hubungan-limpasan dan
analisis hidrograf. Debit aliran sungai berasal dari hujan yang jatuh di das,
sehingga dengan mengetahui kedalaman hujan dan kehilangan air akan
dapat diperkirakan debit aliran yang terukur dalam satu periode pendek.
Berdasarkan data tersebut, dibuatlah suatu persamaan yang mengambarkan
hubungan limpasan dan analisis hidrograf. Metode Regresi, Mock dan
Model Tangki adalah contoh metode yang biasanya digunakan untuk
menurunkan debit bulanan atau setengah bulanan.
d. Berdasarkan pembangkitan data debit dengan menggunakan model deret
berkala
Dalam perencanaan PLTMH Cidanau ini, dikarenakan minimnya data
maka metode perhitungan debit dilakukan dengan menggunakan metode simulasi
4
perimbangan air FJ Mock. Metode ini ditemukan oleh Dr. F.J.Mock pada tahun
1973. Metode ini didasarkan pada fenomena alam di beberapa tempat di Indonesia.
Dengan menggunakan metode ini, besarnya aliran dari data curah hujan,
karakteristik hidrologi daerah pengaliran dan evapotranspirasi dapat dihitung.
Pada dasarnya metode ini dideskripsikan sebagai hujan yang jatuh pada catchment
area sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi, sebagian akan langsung
mengalir menjadi aliran permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk
ke dalam tanah (infiltrasi). Pada awal infiltrasi, top soil akan mengalami
penjenuhan, kemudian menjadi perkolasi membentuk air bawah tanah (ground
water) dan akan keluar ke sungai sebagai aliran dasar (base flow).
Debit Andalan Berkelanjutan
Debit andalan berkelanjutan merupakan suatu nilai debit andalan yang
diperhitungkan dengan mengurangi debit andalan saat ini (aktual) dengan selisih
antara kebutuhan air di masa yang akan datang (prediksi) dengan kebutuhan air
saat ini. Debit andalan adalah debit minimum sungai dengan besaran tertentu
yang mempunyai kemungkinan terpenuhi untuk berbagai keperluan. Diantaranya
untuk keperluan irigasi, debit minimum sungai kemungkinan terpenuhi ditetapkan
80%, sedangkan untuk keperluan air baku ditetapkan 90% (Triatmodjo 2008).
Makin besar persentase andalan menunjukkan makin penting pemakaiannya dan
menunjukkan prioritas yang makin awal yang harus diberi air. Dalam menentukan
debit andalan dapat dilakukan dengan beberapa metode yang disesuaikan dengan
data yang tersedia. Data yang tersedia dapat berupa seri data debit yang panjang
dimiliki oleh setiap stasiun pengamatan debit sungai maupun seri data curah hujan
minimal selama 10 tahun. Metode yang sering digunakan untuk analisis debit
andalan adalah metode statistik rangking menggunakan analisis frekuensi atau
probabilitas dengan rumus Weibull.
Saat ini, kebutuhan air baku harus dilihat berdasarkan kondisi dan letak
DAS yang ada. Jika kebutuhan air yang diperlukan berada di hilir, maka kondisi
DAS di sekitarnya harus diperhatikan baik dari jumlah penduduk dan kegiatan
yang dilakukan masyarakat. Untuk itu, perlu adanya perhitungan jumlah
kebutuhan air penduduk aktual dan prediksi kebutuhan air. Dalam perhitungan
kebutuhan air ini, terbagi menjadi lima sektor (BPSDA 2006), yaitu sektor
domestik, pertanian, industri, peternakan, dan perikanan. Namun, dalam penelitian
ini, ada empat faktor yang dianggap mempengaruhi jumlah pemakaian air dari
sungai Cidanau yaitu jumlah penduduk, pertanian, peternakan dan industri di
kecamatan Cinangka, Padarincang dan Ciomas. Perhitungan kebutuhan air ini
dilakukan dengan metode pendekatan eksponensial yang telah direkomendasikan
di dalam buku Pedoman Perencanaan Sumber Daya Air Wiayah Sungai yang telah
diterbitkan Direktorat Jenderal Sumber Daya Air tahun 2001. Prediksi jumlah
kebutuhan air di masa yang akan datang tersebut dianalisis lebih lanjut dalam
Wianti (2013).
5
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan suatu
pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga
penggeraknya seperti saluran irigasi, sungai atau air terjun dengan cara
memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro berasal
dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis,
mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi),
turbin, dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang
memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro
memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head) dan jumlah air (debit). Semakin
tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah
menjadi energi listrik. Disamping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi
jatuhan air dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga
permukaan air menjadi tinggi. Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat ke dalam
rumah pembangkit yang pada umumnya dibangun di bagian tepi sungai untuk
menggerakkan turbin atau kincir air mikrohidro yang akan menghasilkan energi
mekanik. Energi mekanik diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
Energi listrik yang dihasilkan dari PLTMH relatif kecil dibandingkan dengan
PLTA skala besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat menghasilkan
listrik sebesar 400 watt. Sehingga peralatan yang digunakan dalam instalasi dan
pengoperasian mikrohidro relatif sederhana dan areal yang terlayani dapat
menjangkau daerah-daerah terpencil dan pedesaan. Beberapa keuntungan pada
pembangkit listrik tenaga listrik mikrohidro antara lain (Soetarno 1975):
a. Biaya yang dikeluarkan dalam pengoperasian PLTMH cukup murah
karena menggunakan energi alam.
b. Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah
terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit
latihan.
c. Tidak menimbulkan pencemaran (kerusakan lingkungan).
d. Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.
e. Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan
sehingga ketersediaan air tetap terjamin.
Komponen penting dalam pembangunan PLTMH, terdiri dari:
1. Bendung dan intake (Diversion Weir and Intake)
Bendung berfungsi untuk menaikkan atau mengontrol tinggi air dalam
sungai secara signifikan sehingga memiliki jumlah air yang cukup untuk
dialihkan ke dalam intake pembangkit mikrohidro di bagian sisi sungai ke
dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin). Sedangkan intake berfungsi
untuk memisahkan air dari sungai untuk dialirkan ke dalam saluran
pembangkit.
2. Bak pengendap (Settling Basin)
Bak pengendap adalah tempat penyalur yang menghubungkan intake
dengan bak pengendap sehingga panjangnya harus dibatasi. Bak
pengendap berfungsi untuk:
6
3.
4.
5.
6.
a. Mengatur aliran air dari saluran penyalur untuk mencegah terjadinya
kolam pusaran dan aliran turbulen serta mengurangi kecepatan aliran
yang masuk ke bak pengendap.
b. Untuk mengendapkan sedimen.
c. Sebagai spillway yang mengalirkan aliran masuk ke bagian bawah
dimana mengalir dari intake.
Saluran Pembawa (Channel/ headrace)
Saluran pembawa menyalurkan air dari intake menuju bak penenang atau
tempat mulainya penstock. Saluran pembawa dirancang berupa saluran
terbuka yang mengikuti kontur permukaan bukit untuk menjaga energi dari
aliran air yang disalurkan.
Bak Penenang (Headtank)
Bak penenang berfungsi sebagai penyaring terakhir seperti settling basin
yaitu untuk menyaring benda-benda yang masih tersisa dalam aliran air.
Selain itu, merupakan tempat permulaan pipa pesat (penstock) yang
mengendalikan aliran menjadi minimum.
Pipa Pesat (Penstock)
Pipa pesat adalah pipa yang berfungsi untuk mengalirkan air dari bak
penenang. Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah
ke sebuah turbin air yang terdapat di dalam rumah pembangkit.
Rumah Pembangkit
Rumah pembangkit merupakan rumah sederhana yang berisi peralatan
utama pengubah energi potensial air menjadi energi listrik yaitu turbin,
generator beserta panel-panel listrik dan sistem kontrolnya. Dalam desain
rumah pembangkit ini bergantung pada jenis dan tipe turbin yang
digunakan dan sirkulasi air yang dikeluarkan setelah menggerakkan turbin.
Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan
dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros.
Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator menjadi tenaga listrik.
Berdasarkan prinsip kerjanya, turbin air dibagi menjadi dua kelompok:
a. Turbin implus (cross-flow, pelton & turgo), dimana tekanan pada
setiap sisi sudu gerak runnernya pada bagian turbin berputar sama.
b. Turbin reaksi (f rancis, kaplanpropeller), digunakan untuk
berbagai keperluan (wide range) dengan tinggi terjun menengah
(medium head).
Tabel 1 Daerah operasi turbin
Jenis Turbin
Kaplan dan Propeller
Francis
Pelton
Crossflow
Variasi Head (m)
2