Studi Pemanfaatan Tenaga Listrik Pumped Storage Sebagai Penunjang Infrastruktur Geopark Danau Toba Kabupaten Samosir

(1)

DAFTAR PUSTAKA

Adugna, Tamene. 2004. Optimization of Small Hydropower in the Abbay Basin. Tesis, tidak diterbitkan. Ethiopia. Addis Ababa University.

Badan Pusat Statistik, Seksi Integrasi Pengolahan dan Diseminasi Statistik, Kabupaten Samosir 2014

CV. BNE Hydro Consult. 2013. Laporan Hidrologi PLTA Kombih 3. Bandung.CV. BNE Hydro Consult.

CV. BNE Hydro Consult. 2013. Laporan Interim PLTA Kombih 3. Bandung. CV.BNE Hydro Consult.

DOE/GO-102001-1173 FS217. July 2001. Energy Efficiency and Renewable Energy:Small Hydropower System.

European Small Hydropower Association-ESHA. 2004. Guide on how To Develop a Small Hydropower Plant. Inggris. European Small HydropowerAssociation-ESHA.

Ridho, Sanjaya,Tamba., 2015. Studi Prakiraan Potensi PLTA Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir. Skripi, tidak diterbitkan.

Medan: Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Harvey, Adam.1993.Micro-Hydro Design Manual, A Guide to Small-Scale Water Power Schemes.London. Intermediate Technology Development Group.

Marsudi, Djiteng. 2011. Pembangkitan Energi Listrik: Edisi Kedua. Jakarta: erlangga.


(2)

Mosonyi, Emil. 1991. Water Power Development. Akademi Kiado. Budapest Soemarto, C.D. 1986. Hidrologi. Jakarta: Erlangga.

Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia No. 04 Tahun 2012 tentang Harga Pembelian Tenaga Listrik oleh PT. PLN (Persero)dari Pembangkit Tenaga Listrik Yang Menggunakan Energi Terbarukan Skala Kecil dan Menengah atau Kelebihan Tenaga Listrik.

PT. Bangun Nusantara Engineering. 2013. Nota Desain Pekerjaan Elektrikal Mekanikal PLTM Toblong. Bandung. PT. Bangun Nusantara Engineering.

PT. Fajar Futura Energi Luwu. 2010. Laporan Akhir PLTM Ranteballa. Luwu. PT. Fajar Futura Energi Luwu.


(3)

BAB III

DATA AREA STUDI DAN PENGOLAHANNYA 3.1 Lokasi Objek Studi

Lokasi perencanaan PLTA Pumped Storage terletak ± 200 meter dari pusat desa Sabungan ni Huta, 3,2 km dari pusat Kecamatan Ronggur ni Huta, 18 km dari pusat Kabupaten Samosir, serta 159 km dari Ibukota Provinsi Sumatera Utara di Medan. Danau Sidihoni terdapat pada ketinggian ± 1532 m diatas permukaan laut, dan danau ini terletak diatas endapan danau yang terbentuk pada saat pengangkatan Pulau Samosir yang membentuk sistem cekungan akibat patahan dari lokasi hasil kegiatan tektonik.


(4)

Area lokasi studi merupakan daerah danau yang dikelilingi bukit, sehingga menunjang dalam pengembangan pembangkit listrik tenaga air pumped storage. Morfologi Kabupaten Samosir terdiri dari wilayah datar/ landai, kaki bukit dan pegunungan dengan kemiringan lereng yang beragam. Potensi sumber daya air didanau tersedia cukup melimpah.

3.2 Data Geografis Kabupaten Samosir

Secara geografis Kabupaten Samosir terletak di antara adalah 20 21’38’’ - 20 49’48” Lintang Utara dan 980 24’00” - 990 01’48” Bujur Timur, dengan ketinggian antara 904 – 2.157 meter di atas permukaan laut. Luas Wilayah ± 2.069,05 km2 terdiri dari luas daratan 1.444,25 km2 ( 69,80 % ) yaitu seluruh pulau samosir yang dikelilingi oleh Danau Toba dan sebagian pulau sumatera, dan luas wilayah danau ± 624,80 km2 ( 30,20 % ).

3.3 Data Geografis Danau Sidihoni

Danau Sidihoni terletak di Desa Sabungan ni huta Kecamatan Ronggur ni Huta Kabupaten Samosir. Letak geografis Danau sidihoni Kecamatan Ronggur ni Huta adalah 20 30’ - 20 45’ Lintang Utara dan 980 45’ - 990 00’ Bujur Timur, dan terletak pada ketinggian 1532 meter diatas permukaan laut.

Adapun batas – batas wilayahnya adalah sebagai berikut : Sebelah Utara : Desa Salaon Toba, Sebelah Timur : Desa Sabungan ni Huta, Sebelah Selatan : Desa Lintong ni Huta, Sebelah Barat : Desa Paraduan.


(5)

Gambar 3.2 Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta

3.4 Data Geografis Danau Toba

Danau Toba terletak di Kabupaten Samosir Provinsi Sumatera Utara. Letak geografis Danau Toba adalah 20 10’ - 20 15’ Lintang Utara dan 980 24’ - 980 30’ Bujur Timur, Danau Toba memiliki ketinggian sekitar 904 m diatas permukaan laut , membentang dari barat laut ke tenggara sepanjang 87 km dan lebar 27 km dengan kedalaman maksimum sekitar 508 m, dengan batas wilayah sebagai berikut:

Sebelah Utara : Kecamatan Pangururan, Sebelah Timur : Kecamatan Sitio tio,

Sebelah Selatan : Kecamatan Ronggur ni Huta, Sebelah Barat : Kecamatan Nainggolan .


(6)

Gambar 3.3 Danau Toba Kabupaten Samosir

3.5 Data Hidrologi

Hidrologi PLTA Pumped Storage dianalisa menggunakan data curah hujan tahunan yang terdapat di kawasan Daerah Tangkapan Air Danau Toba berkisar antara 1.700 sampai dengan 2.400 mm/tahun. Sedangkan puncak musim hujan terjadi pada bulan November – Desember dengan curah hujan antara 190 – 320 mm/bulan dan puncak musim kemarau terjadi selama bulan Juni – Juli dengan curah hujan berkisar 54 – 151 mm/bulan. Penggunaan data curah hujan terbatas pada data bulanan dengan jumlah hari hujan yang tidak tersedia, maka analisa debit andalan PLTA Pumped Storage di lakukan dengan metode penghitungan neraca air.


(7)

Tabel 3.1 Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni

No Parameter Dimensi

1. Luas Permukaan 39,5 km2

2. Kedalaman 35 m

3. Volume Air 15,7 juta m3

4. Kedalaman rata – rata 30 m

7. Jarak Danau Toba ke Danau Sidihoni 1000 m 8. Tinggi Danau Toba ke Danau Sidihoni 907 m 9. Tinggi Danau Toba di atas permukaan laut 1532 m 10. Tinggi Danau Sidihoni ke Daratan Bawah 427 m

Tabel 3.2 Karakteristik Morfometri Danau Toba

No Parameter Dimensi

1. Luas Permukaan 1.124 km2

2. Kedalaman 508 m

3. Volume 256,2 x 109 m3

4. Kedalaman rata – rata 228 m

5. Luas DTA / Daerah Tangkapan

Air 2.486 km

2

6. Rasio Luas DTA / Luas


(8)

3.6 Head Desain

Untuk merencanakan pembangunan PLTA Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir, maka diperlukan 2 buah waduk dengan elevasi ketinggian yang berbeda. Waduk atas (Danau Sidihoni) dengan daya tampung/volume air mencapai 15,7 juta m3 dan luas genangan 39,5 km2 dan waduk bawah (danau toba) dengan daya tampung/volume air mencapai 256,2 x 109 m3dan luas genangan 1.124 km2. Jarak antara waduk bawah dengan waduk atas yaitu 1000 meter dengan beda ketinggian (Head) yaitu 907 meter.

Gambar 3.4 Elavasi Ketinggian dan Volume Waduk

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

V = 15,7 x 106m3

2 x 150 MW

V = 256,2 x 10

9

m


(9)

Head desain ditetapkan berdasarkan data pengukuran tofografi dengan pengukuran lokasi rencana PLTA Pumped Storage yang terdapat pada karekteristik morfometri danau sidihoni dan danau toba, head gross desain untuk PLTA Pumped Storage ditentukan setinggi 200 m. Head desain untuk penentuan kapasitas pembangkit harus dihitung berdasarkan head yang di peroleh. Seperti yang didapat setelah adanya pengurangan head gross terhadap perhitungan rugi rugi penstock.

3.7 Effisiensi PLTA Pumped Storage 3.7.1 Effisiensi Turbin

Dengan headyang telah didapat maka sesuai dengan teori pemilihan turbin dipilihlah turbin jenis francis. Range effisiensi turbin francis sangat tergantung dari head dan debit desain, maka dengan entri masing-masing didapatlah effisiensi turbin seperti pada tabel berikut :

Tabel 3.3SpesifikasiTurbin Pada PLTA Pumped Storage

Parameter Simbol

Type Francis Hydro Turbine

Place of Origin China ( Mainland )

Output Voltage 400 V

Color Blue

Material Carbon Steel


(10)

Runner Material Stainless Steel

The Power Output 100 MW

Desain Net Head 10 - 300 m

Desain Debit 180 m3 / s

Frekuensi 50 Hz

Speed 850 rpm

Efisiensi 0,8

Sudut Turbin terhadap Penstock 45 °

3.7.2 Efisiensi Generator

Generator merupakan komponen fasilitas mekanikal – elektrikal pada PLTA Pumped Storage iniTipe generator yang akan digunakan adalah Brushless Synchronous Generator Three phase Star Connected dengan kapasitas 2 x 150 MW yang dilengkapi dengan AVR (Automatic Voltage Regulator) untuk pengatur tegangan.

Adapun Spesifikasi Generator yang digunakan untuk PLTA Pumped Storage ini adalah sebagai berikut :

Tabel 3.4 Desain Generator Pada PLTA Pumped Storage

Parameter Simbol

Type Brushless Synchronous GeneratorThree phase Star Connected

Rating Power 167 MVA / 150 MW


(11)

INominal 6200 A

Merk HYUNDAI

AVR Standard

Kecepatan Poros 400 rpm

Output Voltage 15,5 kV

Power Factor 0,9

Efisiensi 0,98

3.7.3 Efisiensi Pompa

Pompa yang akan direncanakan pada PLTA ini akan berfungsi secara standby, tergantung Volume air yang ada pada Waduk atas (Danau Sidihoni). Pada saat Volume air yang ada pada Danau Sidihoni tidak mencukupi lagi untuk memutar turbin, maka pompa akan difungsikan ( On ).Jenis pompa yang akan digunakan adalah Tipe MA Series Slurry Dewatering Pump 4 / 3E - ZHH.Adapun spesifikasi pompa ditunjukkan pada tabel berikut :

Tabel 3.5 Spesifikasi Pompa Pada PLTA Pumped Storage

Parameter Simbol Satuan

Name N MA Series Slurry Dewatering Pump 4 / 3E - ZHH

Diameter D 508 mm

Head H 12 -97 m


(12)

Power kW 128

Kapasitas Q 128 – 252 m3 / h

Kapasitas Q 35 – 70 L / S

Speed N 600 – 1400 rpm

Effisiensi Η 50 %

Place of Origin PO Hebei, CHINA ( Mainland )

Perusahaan C HEBEI MUYUAN PUMP INUDSTRY CO., LTD

3.8 Potensi Daya

Pembangkit Listrik Tenaga Pompa (Pumped Storage) adalah salah satu jenispembangkit listrik tenaga air konvensional yang digunakan sebagai pembangkit penyeimbang beban. Dimana keistimewaan dari pembangkit listrik ini terletetak pada energi yang disimpan dalam bentuk air dalam jumlah besar yang ditempatkan pada bak raksasa / danau yang dipompa pada level bawak ke level yang lebih tinggi. Pada saat beban rendah pembangkit berfungsi sebagai pompa, dan pada saat beban puncak pembangkit menghasilkan energi listrik.

Operasi 12 Jam 2 x 150 MW

275 MW Operasi 12 Jam

Siang

Malam

PLTA Pumped Storage

PLN Grid Step Up 150 KV 20 KV Step Down

380 / 220 Volt Beban


(13)

Gambar 3.5 One Line Diagram Pumped Storage

Daya yang dibangkitkan oleh generator atau daya terpasang pada PLTA Pumped Storage 2 x 150 MW dengan gross head 200 m dan debit 177,48 m3/s dimana daya tersebut akan digunakan untuk kebutuhan pelanggan di kabupaten samosir untuk 25 tahun kedepan.

3.9 Produksi Energi Listrik Tahunan Kabupaten Samosir

Berdasarkan data dari PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan, pelanggan energi listrik PLN di Kabupaten Samosir selama tahun 2006 – 2013 mengalami peningkatan, yaitu dari 20.831 pelanggan pada tahun 2006 menjadi 26.942 pelanggan pada tahun 2013 atau mengalami pertumbuhan rata – rata 4,29 % per tahun seperti pada tabel 3.4. Dapat diketahui juga bahwa pelanggan terbesar di Kabupaten Samosir adalah pelanggan dari sektor rumah tangga.

Dari tabel 3.6 dapat di jelaskan bahwa, pelanggan Konsumsi energi listrik pertahun di wilayah Kabupaten Samosir tersebut adalah sebagai berikut : Kategori Rumah tangga sebanyak 24.342 pelanggan (90,35 %), Kategori Sosial sebanyak 851 pelanggan (3,16 %), Kategori Pemerintah 383 pelanggan (1,42 %), Kategori Komersial sebanyak 278 pelanggan (1,03 %), Kategori Industri sebanyak 2 pelanggan (0,01 %).


(14)

Tabel 3.6 Banyaknya Konsumsi Energi Listrik ( kWh ) Pada PT PLN ( Persero )

Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2007 – 2013 ( kWh )

No Kategori Pelanggan

Tahun 2007 - 2013

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1. Rumahtangga 11909598 13296000 15727264 17120912 17635997 17916174 22608775

2. Komersil 1390960 2704000 2839247 3216936 3443175 3216636 2142071

3. Industri 6108 8850 14180 15784 16573 16137 10495

4. Sosial 576275 648894 777060 825792 1858199 1132687 1389876

5. Pemerintah 624454 792861 1336012 2040379 2906128 2916213 2942617

- P1 147344 171955 225010 306158 424528 422943 377191

- P2 0 0 0 0 0 0 0

- P3 477110 620906 1111002 1734221 2481600 2493270 2565426


(15)

Tabel 3.7 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2006 - 2013(Pelanggan/Costumers )

No Kategori

Pelanggan

Tahun 2006 - 2013

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1. Rumahtangga 20133 20555 21222 21854 22717 24005 24341 24342

2. Komersil 135 131 245 254 270 249 278 278

3. Industri 2 2 2 2 2 2 2 2

4. Sosial 511 579 608 729 831 849 851 851

5. Pemerintah 50 125 135 214 261 341 382 383

- P1 28 47 52 77 105 116 123 123

- P2 0 0 0 0 0 0 0 0

- P3 22 78 83 137 156 225 259 260


(16)

BAB IV ANALISA

4. 1 Analisa Lokasi Studi

Head gross desain pada lokasi studi 200 meter dianggap layak untuk dikembangkan sebagai pembangkit listrik tenaga air pumped storage. Dengan lokasi lahan yang berupa perbukitan danau dan hutan, serta tidak terdapat pemukiman penduduk, maka desain pembangkit dianggap sesuai karena tidak akan menggangu pemukiman penduduk. Pembangkit ini juga memperhatikan kompensasi debit danau, sehingga ekosistem danau akan tetap terjaga karena air dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai bahan baku air minum, selain itu juga danau toba yang memiliki pemandangan alam yang menakjubkan sangat berpotensi sebagai objek wisata yang akan dipromosikan menjadi geopark dunia, sekaligus sumber penghasilan devisa negara.

4.2 Analisa Prospek Kebutuhan Energi

Dari pengolahan data yang dilakukan disisi beban atau konsumen yang akan memanfaatkan PLTA Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir. Prospek beban ini diperlukan agar energi listrik yang dihasilkan dapat disalurkan secara merata dan proporsional kepada penduduk, pemerintah, sosial, industri, dan komersil salah satunya alat transportasi cable cars (kereta gantung) yang menjadi


(17)

sasaran pemanfaatan PLTA Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir ini.

Dimana energi keluaran dari PLTA Pumped Storage adalah: = Daya terpasang x Faktor daya x 12 x 30

= 227.000. x 0,8 x 12 x 30 = 65376.000 kWh per bulan

Dan kapasitas daya terpasang pada PLTA Pumped Storage sebesar: = Daya terpasang (Watt) / Faktor daya

= 227 .000.000

0,8

= 283.750 KVA atau 283,750 MVA

Jaringan transportasi yang memenuhi kebutuhan penduduk lokal dan ekonomi adalah kunci daya saing dan daya tarik sebuah kota atau tempat wisata walaupun ada perbedaan sejarah dan geografis, banyak tempat wisata dikabupaten samosir mengalami problem sarana transportasi. Oleh sebab itu cable cars (kereta gantung) memegang peranan penting yang dapat di kombinasikan dengan trasportasi umum yang ada dan dapat mengatasi kesulitan alam seperti sungai, perbedaan ketinggian, daerah yang padat penduduk, serta menguragi kemaceten di rute-rute yang padat. Maka dari itu energi listrik yang dihasilkan PLTA Pumped Storage sangat mencukupi dan mampu mengaliri listrik ke cable car.


(18)

Daya listrik yang diperlukan untuk satu kelompok cable car sangat tergantung kapasitas, kecepatan, dan jumlah beban. Suatu cable cars dengan kapasitas m dan kecepatan sm/detik memerlukan daya :

E = 0,75 x m x 75 second

75

HP = 0.75 ms kw

Tabel 4.1 Faktor kebutuhan daya untuk kelompok cable cars adalah :

Jumlah

Cable Cars 2 3 4 5 6 7 10 15 20 25

Faktor

Daya 0,85 0,77 0,72 0,67 0,63 0,59 0,52 0,44 0,40 0,35

Dengan Kapasitas 3500 lb = 1587,6 kg dan kecepatan 3 m/detik memerlukan daya listrik :

0,75 x 1587,6 x 3

75

HP = 48 HP

Untuk 6 Cable Cars = 0.63 x 6 x 48 = 181 HP , satu orang diperhitungkan 75 kg Penggunaan daya listrik oleh cable car ( 10 jam/hari ).

kwh = 0.20 x 181 HP x 0,746 kw

HP

x 10 jam = 270 kwh

Berdasarkan data dari PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan, pelanggan energi listrik PLN di Kabupaten Samosir selama tahun 2006 – 2013 mengalami peningkatan, yaitu dari 20.831 pelanggan pada tahun 2006 menjadi 26.942 pelanggan pada tahun 2013 atau mengalami pertumbuhan rata – rata 4,29 % per tahun .


(19)

Daya beli masyarakat sangat menentukan seberapa besar harga jual listrik yang mampu dibayar oleh pengguna listrik. Biaya pembangkitan total dengan tingkat suku bunga bervariasi ( 9%, 12% ) akan menjadi acuan dalam menentukan harga jual energi listrik . Besarnya biaya pembangkitan total akan dibandingkan dengan harga energi listrik yang dapat dibeli masyarakat. Untuk mengetahui seberapa besar daya beli energi listrik masyarakat Kabupaten Samosir, digunakan data kelistrikan, kependudukan, dan kegiatan Penduduk di Kabupaten Samosir.

Menurut data per kecamatan selama periode tahun 2006 – 2013, kecamatan yang mengalami rata – rata pertumbuhan yang tertinggi adalah kecamatan Ronggur nihuta yaitu 5,59 % pertahun, kemudian diikuti oleh kecamatan Pangururan dan simanindo masing – masing sebesar 5,51 % dan 4,65 % per tahun, sementara yang paling rendah Palipi dan Sitio - tio, yaitu masing – masing sebesar 2,44 % dan 3,00 % per tahun.

Dari kategori data pelanggan energi listrik PLN tersebut adalah sebagai berikut :

• Kategori Rumah tangga sebanyak 24.342 pelanggan (90,35 %) • Kategori Sosial sebanyak 851 pelanggan (3,16 %)

• Kategori Pemerintah 383 pelanggan (1,42 %)

• Kategori Komersial sebanyak 278 pelanggan (1,03 %) • Kategori Industri sebanyak 2 pelanggan (0,01 %)


(20)

Tabel 4.2 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan

Tahun 2006 - 2013(Pelanggan / Costumers)

Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir pada tahun 2013 adalah sebesar 26942 pelanggan.

No Kategori Pelanggan

Tahun 2006 - 2013

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1. Rumahtangga 20133 20555 21222 21854 22717 24005 24341 24342

2. Komersil 135 131 245 249 254 270 278 278

3. Industri 2 2 2 2 2 2 2 2

4. Sosial 511 579 608 729 831 849 851 851

5. Pemerintah 50 125 135 214 261 341 382 383

- P1 28 47 52 77 105 116 123 123

- P2 0 0 0 0 0 0 0 0

- P3 22 78 83 137 156 225 259 260


(21)

Tabel 4.3 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir

Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir pada tahun 2013 adalah sebagai berikut:

• Kec. Sianjur mulamula sebanyak 1.752 pelanggan • Kec. Harian sebanyak 1.210 pelanggan

• Kec. Sitiotio sebanyak 952 pelanggan • Kec. Onanrunggu sebanyak 2.668 pelanggan • Kec. Nainggolan sebanyak 2.549 pelanggan No Kecamatan

Tahun 2006 - 2013

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1. Sianjur Mulamula 1400 1435 1472 1499 1559 1656 1682 1752

2. Harian 995 1017 1063 1063 1083 1144 1162 1210

3. Sitio – tio 795 815 841 846 852 894 908 952

4. Onanrunggu 2166 2199 2237 2332 2432 2521 2561 2668

5. Nainggolan 2066 2084 2119 2242 2342 2409 2447 2549

6. Palipi 2479 2084 2556 2583 2615 2711 2754 2869

7. Ronggurnihuta 1176 1298 1333 1395 1487 1555 1579 1645

8. Pangururan 5804 5981 6286 6698 7116 7629 7751 8077

9. Simanindo 3950 4055 4211 4395 4595 4927 5010 5220


(22)

• Kec. Palipi sebanyak 2.869 pelanggan

• Kec. Ronggur ni huta sebanyak 1.645 pelanggan • Kec. Pangururan sebanyak 8.077 pelanggan • Kec. Simanindo sebanyak 5.220 pelanggan

Total Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir pada tahun 2013 adalah sebanyak 26.942 pelanggan .

Tabel 4.4 Banyaknya Penjualan Energi Listrik ( kWh ) Pada PT PLN (Persero)

Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2007 – 2013 (kWh)

No Kategori Pelanggan

Tahun 2007 - 2013

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1. Rumahtangga 11909598 13296000 15727264 17120912 17635997 17916174 22608775

2. Komersil 1390960 2704000 2839247 3216936 3443175 3216636 2142071

3. Industri 6108 8850 14180 15784 16573 16137 10495

4. Sosial 576275 648894 777060 825792 1858199 1132687 1389876

5. Pemerintah 624454 792861 1336012 2040379 2906128 2916213 2942617

- P1 147344 171955 225010 306158 424528 422943 377191

- P2 0 0 0 0 0 0 0

- P3 477110 620906 1111002 1734221 2481600 2493270 2565426


(23)

Banyaknya Penjualan Energi Listrik (kWh) pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan pada Tahun 2013 adalah sebagai berikut:

• Rumahtangga sebanyak 22.608.775 kWh • Komersil sebanyak 2.142.071 kWh • Industri sebanyak 10495 kWh • Sosial sebanyak 1.389.876 kWh • Pemerintah sebanyak 2.942.617 kWh • P1 sebanyak 377.191 kWh

• P2 sebanyak 0 kWh

• P3 sebanyak 2.565.426 kWh

Total Penjualan Energi Listrik (kWh) pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan pada Tahun 2013 adalah 29.093.834 kWh .


(24)

Tabel 4.5Banyaknya Daya Listrik ( VA ) Tersambung Pada PT PLN (Persero)

Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2007 – 2013 (KVA)

Banyaknya Daya Listrik (VA) yang tersambung Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan Kategori Pelangganpada tahun 2013 adalah sebagai berikut :

• Rumahtangga sebanyak 15.416,90 KVA • Komersil sebanyak 1.803,25 KVA • Industri sebanyak 14,10 KVA • Sosial sebanyak 1.085,55 KVA • Pemerintah sebanyak 921,82 KVA No Kategori

Pelanggan

Tahun 2007 - 2013

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1. Rumahtangga 10631 11379 12312 12999 15056 15415,9 15416,9

2. Komersil 669,20 1379 1665 1453,8 1669 1803,25 1803,25

3. Industri 11,50 11,5 14,3 14,1 14,1 14,1 14,1

4. Sosial 588,65 715,0 754,2 898,9 1077 10855,55 1085,55

5. Pemerintah 315,81 341,32 539,98 660,77 859,12 921,82 921,82

- P1 124,55 137,8 204,05 278,25 307,4 358,2 357,2

- P2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

- P3 191,26 13826 335,93 382,52 551,72 563,62 564,62


(25)

• P1 sebanyak 357,2 KVA • P2 sebanyak 0,00 KVA • P3 sebanyak 564,62 KVA

Total Daya Listrik (VA) yang tersambung Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan Kategori Pelanggan pada tahun 2013 adalah sebanyak 19.241,62 KVA .

Tabel 4.6 Banyaknya Pelanggan, KVA Tersambung, dan KWH Terjual Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan Menurut Jenis Tarif Pelanggan

Tahun 2013

Jenis Tarif Pelanggan Pelanggan

KVA

Tersambung KWH Terjual

S2 Badan Sosial K/TR 861 1086 1.132.678

R1/TR 450 - 900VA 23.772 13.919 18.666.923

R1/TR 901- 2200 VA 1.550 2.047 2.408.058

R2/TR 2201 – 6600 VA 59 178 222.199

B1 Usaha Kecil/TR 198 1.046 654.985

B2 Usaha Menengah/TR 97 757 1.487.080

Industri Rumahtangga 2 14 10.495

P1 Gedung, Kantor Pembantu/TR 131 358 377.191

P3 Penerangan Jalan 272 564 2.565.426

Dari hasil perhitungan dapat diketahui bahwa masih terdapat sisa dari selisih energi listrik output yang dihasilkan PLTA Pumped Storage dengan data


(26)

yang diterima yaitu 70.560.000 kWh - 29.093.834 kWh = 41.466.166 kWh per bulan. Sedangkasn kapasitas daya terpasang masih tersisa yaitu 306.250 KVA - 19.241,62 KVA = 287.008 KVA. Sisa kapasitas daya dan energi listrik tersebut dapat digunakan untuk kebutuhan lain dikemudian hari, sehingga pasokan listrik di Kabupaten Samosir selama 25 tahun kedepan tercukupi dan tidak ada lagi krisis listrik.

4.3 Analisa Kemampuan Daya Beli Masyarakat

Berdasarkan hasil survei Sosial Ekonomi Nasional ( Susenas ) tahun 2007 sampai dengan 2013 , rata – rata pengeluaran per kapita sebulan penduduk Kabupaten Samosir setiap tahun mengalami peningkatan yaitu pada tahun 2012 sebesar Rp 432.412 ,- dan pada tahun 2013 pengeluaran riil perkapita nya sebesar Rp 507.773 ,- dengan rata – rata peningkatan sebesar 17,43 % .

Dari data yang diketahui bahwa rata – rata banyaknya anggota rumahtangga adalah sebanyak 4,08 anggota keluarga, sehingga didapat :

Pendapatan Rumahtangga = Pengeluaran perkapita x Rata-rata anggota keluarga = Rp 507.773 ,- x 4,08

= Rp.

2.071.713,-Sedangkan pengeluaran rumahtangga untuk konsumsi energi listrik rata – rata berkisar 6 % - 10 % . Dengan diasumsikan pengeluaran rumahtangga untuk energi listrik rata – rata adalah 8 %, maka pengeluarannya adalah Rp. 2.071.713,- x 8 % = Rp. 165.737,-


(27)

Dengan batas sambungan daya pada pelanggan adalah 900 VA, dengan power faktor 0,8 dan faktor beban Kabupaten Samosir pada tahun 2013 adalah 0,563 maka didapat : 900 VA x 0,8 = 720 Watt atau sama dengan 0,72 KW .

Maka konsumsi energi listrik yang terpakai dalam 1 bulan didapat :

= Daya batas pelanggan x 30 ( 1 bulan ) x 24 ( waktu beroperasi ) x faktor beban

= 0,72 kw x 30 x 24 x 0,563 = 291,859 kWh / bulan .

Dengan biaya beban sebesar Rp. 20.000 ( Sesuai Peraturan Menteri ESDM No 31 Tahun 2014 mengenai Tarif Dasar Listrik ), sedangkan dalam penyambungan konsumen Rumahtangga 900 VA ( RI / TR 900 VA ) terdiri dari 3 golongan yaitu :

• Golongan I : 0 – 20 kWh = Rp. 275 / kWh • Golongan II : 20 – 60 kWh = Rp. 445 / kWh • Golongan III : diatas 60 kWh = Rp. 495 / kWh

Maka untuk perhitungan biaya pemakaian tiap blok berdasarkan Tarif Dasar Listrik ( TDL ) yang berlaku adalah :

• Golongan I : 20 kWh x Rp 275 = Rp. 5.500,- • Golongan II : 40 kWh x Rp 445 = Rp. 17.800,- • Golongan III : 273,33 kWh x Rp 495 = Rp. 135.298,-

Maka Total Konsumsi listrik dalam 1 bulan dengan 414,72 kWh adalah sebesar Rp. 158.598,-


(28)

Maka Rupiah / kWh = BiayapengeluaranperBlok

Energi Terpakai

=

158.598

291,859

= Rp 543,406,- / kWh

Sehingga Biaya Total Pengeluaran = Biaya pemakaian + Biaya beban = Rp 158.598,- + Rp. 20.000 ,- = Rp 178.598 ,-

Maka. Daya beli masyarakat adalah :

= Pengeluaran Rumahtangga untuk energi listrik

Biaya Total pengeluaran

x

Rupiah / kWh

= Rp .165.737,−

Rp 178 .598 ,−

x

543,40

6,-= Rp

510,36 / kWh

Dengan biaya beban Rp 20.000 / kVA / bulan ( sesuai Keppres Nomor 31 Tahun 2014 ), dan tarif daya listrik ( TDL ) rumah tangga untuk wilayah Provinsi Sumatera Utara adalah Rp 605 seperti pada table berikut :

Tabel 4.7 Harga Jual Listrik ( Rp ) Rata – rata per Sektor

Wilayah RT Industri Bisnis Sosial

Gedung Kantor Pemerintah

Penerangan Jalan Umum Sumatera


(29)

Dari tabel diatas harga jual listrik per sektor RT di Provinsi Sumatera Utara Khususnya di Kabupaten samosir adalah sebesar Rp 477,66 dan harga beli masyarakat terhadap pembangunan PLTA Pumped Storagedi kabupaten samosir sebesar Rp 510,36Jadi, Harga Jual energi listrik dari PLTA Pumped Storageini mampu dibayar oleh masyarakat karena rata – rata harga jual energi listrik dari PLTA ini masih dibawah daya beli untuk listrik rumahtangga.


(30)

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Dari pengolahan data dan pembahasan yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :

● Lokasi studi memiliki gross head 200 meter dan debit ideal yang dijadikan desain untuk lokasi studi ini 177,48 m3/detik. Dengan desain tersebut PLTA Pumped Storage mempunyai kapasitas terpasang 2 x 150 MW.

● Dengan mengasumsikan beberapa faktor desain terpilih lokasi PLTA Pumped Storage Kabupaten Samosir ini memiliki harga jual energi listrik yang dapat dijangkau oleh masyarakat untuk 25 tahun kedepan.

● Dengan adanya PLTA Pumped Storage di Kabupaten Samosir ini selain difungsikan sebagai energi terbarukan dengan harga PemKab, juga dapat dimanfaatkan untuk mengundang para wisatawan lokal maupun wisatawan asing agar Danau Toba dapat di promosikan sebagai Geopark Dunia.

5.2 Saran

● Pada studi ini sebaiknya diadakan penelitian lebih lanjut mengenai studi lingkungan, studi spesifik pemanfaatan energi listrik, tinjauan ekonomi proyek, dan kondisi tanah pada lokasi studi.

● Perlu ditingkatkan beberapa fasilitas utilitas pariwisata yang moderen di danau toba seperti cable cars (kereta gantung) sebagai alat transfortasi wisata.


(31)

BAB II

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

2.1 Dasar Hukum Pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Banyak perusahaan swasta telah memulai usaha di bidang pembangkitan atau lebih dikenal dengan IPP ( Independent Power Producers ), salah satunya dalam pengembangan PLTA. Hal tersebut didorong karena adanya Permen ESDM (Peraturan Menteri Energi Sumber Daya Mineral) No. 04 tahun 2012 di mana tertulis pada pasal 1 bahwa, “PT. PLN (Persero) wajib membeli tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik yang menggunakan energi terbarukan skala kecil dan menengah dengan kapasitas sampai dengan 10 MW atau kelebihan tenaga listrik (excess power ) dari badan usaha milik negara, badan usaha milik daerah, badan usaha swasta, koperasi dan swadaya masyarakat guna memperkuat sistem penyediaan energi setempat”. Energi terbarukan adalah energi yang berasal dari sumber daya yang tidak akan habis dan tidak terbatas, contohnya energi angin, matahari, tenaga air, dan sampah. Maka dari itu Pembangkit Listrik Tenaga Pompa ( Pumped Storage ) adalah sebuah tipe khusus dari pembangkit listrik konvensional. Dimana keistimewaan dari pembangkit listrik ini terletak pada keadaannya apabila pembangkit demikian tidak memproduksi tenaga listrik, maka dapat dipergunakan sebagai stasiun pompa yang memompa air dari waduk bawah ke waduk atas saat cadangan air tinggi, lalu dijatuhkan menuju turbin dan turbin akan memutar generator hingga menghasilkan energi listrik.


(32)

2.2 Kelebihan dan Kekurangan PLTA Kelebihan dari PLTA adalah sebagai berikut:

a) Mengunakan sumber daya yang terbarukan ( renewable energy ) b) Relatif tidak menimbulkan kerusakan lingkungan

c) Tidak memerlukan bahan bakar

d) Operasi dan perawatannya relatif lebih mudah

e) Pengembangan suatu PLTA dengan memanfaatkan aliran air danau akan memberikan manfaat atau keuntungan dari segi lainnya, seperti pariwisata, perikanan, persediaan air bersih, irigasi, dan pengendalian banjir.

f) Turbin PLTA dapat dioperasikan atau dihentikan pengoperasiannya setiap saat. Hal yang tidak dapat dilakukan pada pembangkit lain karena akan mengakibatkan pemborosan dalam pemakaian bahan bakar.

g) Dengan kemampuannya untuk melepaskan dan memikul beban, PLTA dapat difungsikan sebagai cadangan yang dapat diandalkan pada sistem kelistrikan terpadu antara PLTA, PLTU, PLTN, dan lain-lain.

h) Air yang digunakan tidak hilang, melainkan langsung dikembalikan ke sungai asalnya, sehingga tidak mengganggu daerah hilir sungai.

Kekurangan dari PLTA adalah:

a) Pembangunannya memerlukan dana yang cukup besar dan pengembalian modal relatif lambat.

b) Persiapannya memerlukan waktu yang relatif lama.

c) PLTA sangat bergantung pada ketersediaan air sungai atau danau, sehingga harus tetap menjaga daerah tangkapan air.

d) PLTA yang menggunakan waduk akan menenggelamkan lahan di sekitar pembangunan waduk tersebut.


(33)

e) PLTA danau

PLTA jenis ini menggunakan danau sebagai kolam tampungan dan

sedimenttrapsehingga dari hulu sungai bisa langsung dipasang penstock

menuju power house .

2.3 Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage

Dalam pembangkit listrik tenaga air, potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga listrik. Mula – mula potensi tenaga air dikonversikan menjadi tenaga mekanik dalam turbin air, kemudian turbin air akan memutar poros generator hingga generator akan membangkitkan energi listrik. Pada asasnya dapat dikemukakan adanya tiga faktor utama dalam penentuan pemanfaatan suatu potensi sumber tenaga air bagi pembangkitan tenaga listrik, diantaranya jumlah air yang tersedia, yang merupakan fungsi dari jatuh hujan atau salju, tinggi terjun yang dapat dimanfaatkan, hal mana tergantung dari topografi daerah tersebut, dan jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat-pusat beban atau jaringan transmisi.Pada PLTA Pompa terdapat dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk atas, waduk ini berfungsi menampung air sebagai cadangan pada saat dibutuhkan untuk membangkitkanenergi listrik . Pada saat beban listrik rendah, pompa akan berfungsi untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas dan juga sebaliknya, pada saat beban puncak air yang berada pada waduk atas akan dijatuhkan hingga menuju turbin, lalu turbin akan memutar poros generator hingga menghasilkan energi listrik.


(34)

Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTA Pompa

Dimana diketahui dari ilmu fisika, setiap benda yang berada di atas permukaan bumi, mempunyai energi potensial yang berbentuk rumus berikut :

EP = m x g x h ……… ( 2.1 )

Dimana : EP = Energi Potensial

m = massa ( 1000 kg / m3 )

g = Percepatan gravitasi ( 9,8 m / detik2 )

h = Tinggi relative terhadap permukaan bumi ( meter ). Dari di atas dapat ditulis bahwa :


(35)

Bilamana, dE merupakan energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dm yang melalui jarak h . Bilamana didefinisikan Q sebagai debit air menurut rumus berikut :

� = ��

��

Dengan : Q = Debit air

dm = Elemen massa air dt = Elemen waktu

Maka dapat ditulis : P = dE / dt = dm / dt x h atau P = Q x g x h

Maka Daya Teoritis yang dihasilkan dalam satuan watt adalah :

P =

ρ

x k xQ x. h ( Watt )

Dimana Konstanta k dapar dihitung berdasarkan pengertian bahwa 1 daya kuda= 75 kgm/detik dan 1 daya kuda = 0,736 kw sehingga apabila P ingin dinyatakan dalam kW, Sedangkan tinggi terjun h dinyatakan dalam meter dan debit air dinyatakan dalam m3 / detik, maka :

���������� = �

3 ����� �

1000 ��

�3 ���

1 �� 75���

���

� 0,736 ��

�� = 9,8

Setelah konstanta k didapatkan 9,8 , Maka Besar Daya listrik sebelum masuk ke turbin atau Daya Teoritisnya dalam satuan kW adalah


(36)

Dimana : P = Daya Teoritis ( kW ) k = Konstanta ( 9,8 m/detik2) Q = Debit air ( m3 / detik )

h = Tinggi jatuh air ( meter )

Dengan menggunakan efisiensi Turbin

η

Turbin

(

η

T

),

maka didapatkan daya mekanik turbin dengan persamaan 2.3 dibawah ini:

P = 9,8 x Q x h x

η

T ( kW ) ……… ( 2.3 ) Untuk mendapatkan daya keluaran generator perlu mempertimbangkan efisiensi generator

η Generator

( η G )

sesuai persamaan 2.4 dibawah ini :

P = 9,8 x Q x h x

η

G x

η T

( kW ) ……….. ( 2.4 ) Pada umumnya Daya keluaran generator disebut juga sebagai daya keluaran dari PLTA tersebut.

Pembangkitan energi per tahun dapat dihasilkan dari perhitungan hasil perkalian jumlah daya dibangkitkan ( kW ) dengan waktu yang diperlukan (t) selama satu tahun ( 8760 jam ) dengan factor daya ( PF ). Secara teori dapat dipergunakan persamaan :


(37)

Dimana :

E = Energi per tahun ( kWh ) P = Kapasitas Terpasang ( Kw )

PF = Faktor Daya

8760 = Waktu pembangkitan dalam satu tahun

Jika pada satuan waktu yang ditentukan adalah satu bulan maka (t) adalah 30 hari x 24 jam = 720 jam, sedangkan bilamana satuan waktu itu ditentukan dalam satu tahun, maka ( t ) adalah 365 hari x 24 jam = 8760 jam. Dan untuk factor daya yang digunakan bisa dimisalkan 70 %.

Harga pokok produksi adalah besarnya biaya yang dikeluarkan untuk memproduksi energi dari pengoperasian suatu sistem pembangkit, hal ini di perlukan untuk mengetahui apakah produksi listriknya lebih murah atau lebih mahal.

Harga pokok produksi ( HPP ) per kWh dapat dihasilkan dengan menghitung semua biaya modal ( Cannual ) per tahun, biaya operasi dan pemeliharaan(O+M) per tahun suatu pembangkit dibagi dengan produksi energi per tahun (8760 jam) kWh. Secara teori dapat dihitung dengan persamaan :

���������=����������+( �+� )/��


(38)

2.4 Infrastruktur Utama Pada Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage

Infrastruktur utama merupakan bagian penting dalam perencanaan PLTA dengan di perlukannya beberapa parameter seperti debit banjir, debit andalan, keadaan geologi tanah serta data geografis. Infrastruktur utama PLTA pumped storage terdiri dari beberapa bagian, yaitu :

Pekerjaan Waduk / Bendungan ( Weir )

Bangunan yang terdapat pada pekerjaan ini adalah bendung dan bangunan intake. Bendung digunakan sebagai pembelok aliran sungai, juga untuk menaikkan tinggi jatuh air, sedangkan intake berfungsi sebagai pintu masuk pengatur jumlah debit air yang masuk kesaluran air dan pintu pertama untuk menghalagi sampah sedimen yang masuk, serta menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil.

Pekerjaan Saluran Air

Pada bagian saluran air terdapat bangunan penangkap pasir/ santrap, saluran penghantar/ headrace/ waterway, bangunan penenang forebay/ headpond dan pipa pesat/ penstock. Biasanya dalam suatu pekerjaan bagian ini adalah yang paling panjang dari yang lainnya. Pada bagian headrace saluran yang didesain dapat berupa saluran terbuka atau tertutup, tergantung pada tofografi, desain dan kebutuhan PLTA. Bangunan sandtrap dan headpond biasanya juga dilengkapi dengan saluran pelimpas/ Spillway.


(39)

Kolam Penenang ( Forebay Tank )

Kolam penenang berfungsi untuk mengendapkan dan menyaring kembali air agar kotoran tidak masuk dan merusak turbin. Selain itu kolam penenang ini juga berfungsi untuk menenangkan aliran air yang akan masuk ke dalam pipa pesat.

Pipa Pesat ( Penstock )

Pipa pesat (penstock) adalah pipa yang yang berfungsi untuk mengalirkan air dari bak penenang (forebay tank). Perencanaan pipa pesat mencakup pemilihan material, diameter penstock, tebal dan jenis sambungan (coordination point). Pemilihan material berdasarkan pertimbangan kondisi operasi, aksesibility, berat, sistem penyambungan dan biaya.

Diameter pipa pesat dipilih dengan pertimbangan keamanan, kemudahan proses pembuatan, ketersediaan material dan tingkat rugi-rugi (fiction losses) seminimal mungkin. Ketebalan penstock dipilih untuk menahan tekanan hidrolik dan surge pressure yang dapat terjadi.

Pipa Penghisap

Pipa penghisap digunakan untuk mengalirkan air dari waduk bawah ke waduk atas dengan menggunakan pompa.

Pompa ( Pumped )


(40)

Pembangunan Powerhouse

Powerhouse atau rumah turbin merupakan bagian terakhir dari suatu PLTA. Dibangunan ini terdapat turbin air, generator, panel panel listrik dan saluran pembangunan air/ tailrace. Tailrace berguna sebagai bangunan pembuang air kesungai atau saluran irigasi asal setelah air digunakan untuk memutar turbin. Selain powerhouse, juga terdapat bagian transmisi yang letaknya terpisah dengan turbin.

Turbin Air

Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Turbin harus beroperasi dengan baik pada rentang head dan debit yang di rencanakan. Turbin harus aman dan mampu beroperasi stabil pada rentang debit yang ada tanpa mengalami getaran berlebih, tidak bising, tahan korosi, tidak patah dan tahan terhadap keausan.


(41)

2.5 Kapasitas Debit dan Tinggi Jatuh Air

Penurunan muka air normal Danau Toba terkait pemanfatan air oleh beberapa kegiatan Industri, pertanian dan pariwisata telah menjadi perhatian dari para ilmuan maupun masyarakat, khususnya yang sadar lingkungan. Sudah beberapa penyelidikan dilakukan, maupun penelitian untuk mengetahui berbagai hubungan antara kondisi iklim, alam (land use) dan pemanfaatan air Danau tersebut. Dilakukannya studi analisa kapasitas penyimpanan Catchment area (DTA) Danau Toba sehubungan keterkaitan kemampuan DTA menyimpan air untuk mensuplai kebutuhan terhadap air. Studi ini dilakukan dengan menganalisa data pada wilayah Daerah Tampungan Air Danau Toba seluas km3.584,21 ² selama 15 tahun yaitu periode tahun 1993-2007. Data tersebut berupa data curah hujan (1993-2007), data tinggi muka air, data iklim, dan data debit air yang keluar dari danau ke sungai Asahan serta suplesi air dari regulating Lau Renun yang beroperasi sejak tahun 2006. Analisa Tampungan Penyimpanan Air di Catchment Area Danau Toba dengan menganalisa air yang masuk (inflow) dan air yang keluar (outflow) menggunakan metode perhitungan neraca air (water balance) untuk suatu resevoir. Pada perhitungan yang dilakukan juga digunakan metode F.J. Mock untuk mendapatkan nilai dari variabel yang dibutuhkan pada perhitungan neraca air. Dari hasil analisa curah hujan yang dilakukan, curah hujan sangat dipengaruhi kondisi iklim. Pada perhitungan menunjukkan keadaan tidak stabil, ditandai besarnya fluktuasi curah hujan dan tidak memiliki siklus intensitas curah hujan yang teratur. Kondisi iklim di DTA Danau Toba berpengaruh pada tata guna lahan di DTA Danau Toba. Dari total luas sub catchment Danau Toba yaitu 2471,7969 Km2, yang masih berupa hutan alami hanya sebesar 27,76 %


(42)

(652,63 Km2), ± 50% berupa ladang, hutan tanaman industri dan semak belukar, 13,72 % (322,56 Km2) lahan gundul dan ± 10 % sisanya berupa persawahan.Dimana tingginya penyinaran dapat terjadi akibat berkurangnya luas lahan untuk hutan sehingga temperatur udara meningkat. Berkurangnya areal hutan yang cukup besar untuk wilayah DTA Danau Toba mengakibatkan sedikitnya air yang tertampung sebagai air cadangan pada saat curah hujan rendah, dan terjadi kehilangan (runoff) cukup besar pada curah hujan tinggi. Potensi Danau Toba dalam memenuhi kebutuhan air sangat besar bila dimanfaatkan dan dikelola secara optimal. Volume tampungan berdasarkan elevasi tertinggi dan terendah yang diizinkan adalah 905 m dpl – 902,4 m dpl = 2,6 m, jika dikalikan dengan volume Danau Toba 1112,41 km² maka debit air yang tersedia adalah 2.892.266.000 m³. Catchment area Danau Toba tidak menyimpan air hujan secara optimal, salah satu penyebabnya adalah penggundulan hutan. Kondisi ini merupakan dampak besar menurunnya muka air normal danau akibat berkurangnya daerah resapan di DTA Danau Toba.


(43)

Gambar 2.2 Wilayah Infrastruktur Danau Toba 2.6 Manajemen Pemanfaatan Kebutuhan Energi Listrik

Untuk menghitung produksi energi yang akan memanfaatkan PLTA Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir ini. Manajemen beban diperlukan agar energi listrik yang dihasilkan dapat disalurkan secara merata kepada penduduk yang menjadi sasaran pemanfaatan PLTA Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir ini.

● Dimana energi keluaran dari PLTA Pumped Storage adalah: Daya terpasang x Faktor daya x 12 x 30

● Dan kapasitas daya terpasang pada PLTA Pumped Storage sebesar: Daya terpasang (Watt) / Faktor daya


(44)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Listrik merupakan kebutuhan primer bagi kehidupan manusia, tidak hanya untuk penerangan, melainkan juga untuk kegiatan sosial dan ekonomi masyarakat. Permasalahan yang ada saat ini adalah terbatasnya suplai energi listrik yang menimbulkan ketidakseimbangan antara suplai dan permintaan daya listrik, sehingga pada waktu beban puncak akan terjadi pemadaman. Kondisi ini dapat menjadi kendala bagi tumbuhnya sektor industri, usaha pengembangan ekonomi dan kesejahteraan masyarakat.

Saat isu pemanasan global semakin terdengar, pengembangan sumber daya air untuk memenuhi kebutuhan energi listrik menjadi alternatif tepat energi terbarukan dan ramah lingkungan yang sesuai dengan potensi sumber daya alam di wilayah Indonesia. Sumber daya air sebagai pembangkit energi listrik dapat mengurangi pemanasan global, sesuai dengan konvensi perubahan iklim (United NationsFramework Convention in Climate Change = UNFCCC) dan Protokol Kyoto. Kenyataan bahwa alam Indonesia memiliki banyak air terjun, danau atau jenis lainnya yang menjadi tempat aliran air dan ketersediaan teknologi membuat aliran air yang mempunyai tinggi jatuh dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik.

Salah satu potensi sumber daya air di Indonesia yang dapat dikembangkan menjadi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pada aliran sungai dan danau. Sungai dan danau mempunyai tinggi jatuh dan debit ideal yang merupakan


(45)

syaratutama dalam pengembangan pembangkit air. Aliran sungai telah dimanfaatkan dalam pengembangan PLTA, serta untuk kedepannya direncanakan pengembangan PLTAlainya. Dalam penerapanya, pemanfaatan teknologi PLTA membutuhkan perencanaan yang matang sehingga perlu dilakukan kajian untuk menentukan kapasitas pembangkit yang sesuai berdasarkan potensi sungai atau danau yang tersedia. Oleh sebab itu, penelitian ini mengambil judul “Studi Pemanfaatan Tenaga Listrik Pumped Storage Sebagai Penunjang Infrastruktur Geopark Danau Toba Kabupaten Samosir”. Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat menjadi solusi yang tepatdalam perencanaan pengembangan PLTA sebagai penunjang infrastruktur Danau Toba agar dapat dipromosikan menjadi destinasi wisata internasional. Sehingga dapat dibagun berbagai fasilitas umum seperti penerangan jalan, hotel, dan sarana transportasi berupa kereta gantung (cable car) yang menghubungkan Camping Ground Parapat hingga Tigaras, Kecamatan Dolok Pardamean Simalungun, serta beberapa kecamatan lainnya.


(46)

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah mengetahui pemamfaatan tenaga listrik yang di hasilkan pumped storage dan mengetahui ekonomi pembangkitnya.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini, penulis membatasi permasalahan sebagai berikut: 1. Hanya membahas secara umum tentang komponen utama pumped storage 2. Tidak membahas secara detail tentang desain sipil dan desain elektrical mekanikal

3. Hanya membahas manajemen kebutuhan energinya.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pemanfaatan tenaga listrik yang dihasilkan oleh pumped storage dan mengetahui pengaruh pumped storage terhadap penanggulangan krisis listrik di kabupaten samosir dan sekitarnya.

1.5 Sistematika Penulisan BAB I. Pendahuluan

Bab ini menguraikan latar belakang permasalahan dan pemilihan objek, rumusan, batasan, tujuan, serta sisematika penulisan.


(47)

BAB II. Pembangkit Listrik Tenaga Air

Bab ini berisi mengenai konsep teori PLTA yang di perlukan dalam pengolahan, analisa dan penyusunan laporan.

BAB III. Data Area Studi dan Pengolahannya

Bab ini memuat data-data area studi dan proses pengolahan data untuk pencapaian tujuan penelitian.

BAB IV. Analisa

Bab ini berisi analisa mengenai pengolahan data yang telah dilakukan pada lokasi studi

BAB V. Penutup

Bab ini memuat kesimpulan dari analisa yang telah dilakukan sesuai tujuan penelitian dan saran pengembangan yang bisa diwujudkan.

DAFTAR PUSTAKA


(48)

ABSTRAK

Terbatasnya suplai energi listrik berbanding terbalik terhadap permintaan energi listrik yang terus meningkat. Saat isu pemanasan global semakin terdengar, pengembangan sumber daya air untuk memenuhi kebutuhan energi listrik menjadi alternatif tepat, energi terbarukan dan ramah lingkungan yang sesuai dengan potensi sumber daya alam wilayah Indonesia, karena keadaan geologi Indonesia sangat luar biasa dan banyak jumlahnya. Pada studi ini akan diteliti mengenai pemanfaatan tenaga listrik Pumped Storage sebagai penunjang infrastruktur geopark danau toba kabupaten samosir, meliputi penentuan head dan debit yang sesuai untuk di terapkan di lokasi studi. Alternatif desain analisa kemudian dipilih sesuai dengan potensi lokasi studi. Hasil studi menunjukkan bahwa PLTA Pumped Storage berpotensi untuk dikembangkan pada head 200 m dan debit desain 117,48 m3/s. PLTA Pumped Storage mampu membangkitkan daya sebesar 2 x 150 MW dengan perkiraan produksi energi tahunan sebesar 858.480.000 kwh/tahun.


(49)

TUGAS AKHIR

STUDI PEMANFAATAN TENAGA LISTRIK PUMPED STORAGE SEBAGAI PENUNJANG INFRASTRUKTUR GEOPARK DANAU TOBA

KABUPATEN SAMOSIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh

David Silaban NIM : 080402112

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN


(50)

(51)

ABSTRAK

Terbatasnya suplai energi listrik berbanding terbalik terhadap permintaan energi listrik yang terus meningkat. Saat isu pemanasan global semakin terdengar, pengembangan sumber daya air untuk memenuhi kebutuhan energi listrik menjadi alternatif tepat, energi terbarukan dan ramah lingkungan yang sesuai dengan potensi sumber daya alam wilayah Indonesia, karena keadaan geologi Indonesia sangat luar biasa dan banyak jumlahnya. Pada studi ini akan diteliti mengenai pemanfaatan tenaga listrik Pumped Storage sebagai penunjang infrastruktur geopark danau toba kabupaten samosir, meliputi penentuan head dan debit yang sesuai untuk di terapkan di lokasi studi. Alternatif desain analisa kemudian dipilih sesuai dengan potensi lokasi studi. Hasil studi menunjukkan bahwa PLTA Pumped Storage berpotensi untuk dikembangkan pada head 200 m dan debit desain 117,48 m3/s. PLTA Pumped Storage mampu membangkitkan daya sebesar 2 x 150 MW dengan perkiraan produksi energi tahunan sebesar 858.480.000 kwh/tahun.


(52)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas pertolongan, kasih dan karunia-Nya yang penulis alami dan rasakan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada keluarga terkasih, yaitu Ayahanda (Surung Silaban), Ibunda (Esdiana Sinaga), Adik – adik (Antonius Silaban, Franky Silaban, dan Sondang Hot Mariana Silaban) yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis selama perkuliahan maupun dalam menyelesikan Tugas Akhir ini.

Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selakuKetua Departemen Teknik Elektro, Dosen Wali, dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pangarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Syamsul Amien, MS dan Bapak Ir. Raja Harahap, MT. selaku Dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan untuk perbaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.


(53)

5. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Teman-teman seangkatan Jurusan Teknik Elektro Konversi Energi Listrik 2008, senior, junior serta reguler untuk semua dukungannya.

7. Semua pihak yang memberi dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

Penulis sadar betul bahwa hanya Yang Maha Pencipta Yang Tiada Bandingannya saja lah yang menyandang predikat Maha Sempurna, maka kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi saya pribadi khususnya dan bagi pembaca. Bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan teknologi, juga bagi kejayaan umat manusia sekarang, dan seterusnya di masa-masa yang akan datang.

Medan, 29 November 2015 Penulis,

NIM : 0 8 0 4 0 2 1 1 2 David Silaban


(54)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR ... 5

2.1 Dasar Hukum Pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Air ... 5

2.2 Kelebihan dan Kekurangan PLTA ... 6


(55)

2.4 Infrastruktur Utama Pada Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage ... 12

2.5 Kapasitas Debit dan Tinggi Jatuh Air ... 15

2.6 Manajemen Pemanfaatan Kebutuhan Energi Listrik ... 17

BAB III DATA AREA STUDI DAN PENGOLAHANNYA ...18

3.1 Lokasi Objek Studi ... 18

3.2 Data Geografis Kabupaten Samosir ... 19

3.3 Data Geografis Danau Sidihoni ... 19

3.4 Data Geografis Danau Toba ... 20

3.5 Data Hidrologi ... 21

3.6 Head Desain ... 23

3.7 Efisiensi PLTA Pumped Storage ... 24

3.7.1 Efisiensi Turbin ... 24

3.7.2 Efisiensi Generator ... 25

3.7.3 Efisiensi Pompa ... 26

3.8 Potensi Daya ... 27

3.9 Produksi Energi Tahunan Kabupaten Samosir ... 28

BAB IV ANALISA ... 31


(56)

4.2 Analisa Prospek Kebutuhan Energi ... 31

4.3 Analisa Kemampuan Daya Beli Masyarakat ... 41

BAB V PENUTUP ... 44

5.1 Kesimpulan ... 44

5.2 Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45 LAMPIRAN


(57)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTA Pompa ... 8

Gambar 2.2 Wilayah Infrastruktur Danau Toba ... 16

Gambar 3.1 Peta lokasi objek studi Pembangkit Listrik Tenaga Air Pumped Storage Kabupaten Samosir ... 18

Gambar 3.2 Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta ... 20

Gambar 3.3 Danau Toba Kabupaten Samosir ... 21

Gambar 3.4 Elavasi Ketinggian dan Volume Waduk ... 23

Gambar 3.5 One Line Diagram Pumped Storage ... 27

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni ... 22

Tabel 3.2 Karakteristik Morfometri Danau Toba ... 22


(58)

Tabel 3.4 Desain Generator Pada PLTA Pumped Storage ... 25 Tabel 3.5 Spesifikasi Pompa Pada PLTA Pumped Storage ... 26 Tabel 3.6 Banyaknya Konsumsi Energi Listrik (kWh) Pada PT. PLN

(Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2007– 2013 ... 29

Tabel 3.7 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2006-2013(Pelanggan/Costumers ) ... 30 Tabel 4.1 Faktor kebutuhan daya untuk kelompok cable cars... 33 Tabel 4.2 Banyak Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2006 – 2013 ... 35 Tabel 4.3 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero)

Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir .. 36

Tabel 4.4 Banyaknya Penjualan Energi Listrik (KWh) pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2007 – 2013 (KWh) ...37 Tabel 4.5 Banyaknya Daya Listrik (VA) Tersambung pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2007 – 2013 (KVA) ... 38

Tabel 4.6 Banyaknya Pelanggan, KVA Tersambung, dan KWh Terjual pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut jenis tarif pelanggan tahun 2013 ... 40


(1)

5. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6. Teman-teman seangkatan Jurusan Teknik Elektro Konversi Energi Listrik 2008, senior, junior serta reguler untuk semua dukungannya.

7. Semua pihak yang memberi dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

Penulis sadar betul bahwa hanya Yang Maha Pencipta Yang Tiada Bandingannya saja lah yang menyandang predikat Maha Sempurna, maka kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi saya pribadi khususnya dan bagi pembaca. Bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan teknologi, juga bagi kejayaan umat manusia sekarang, dan seterusnya di masa-masa yang akan datang.

Medan, 29 November 2015 Penulis,

NIM : 0 8 0 4 0 2 1 1 2 David Silaban


(2)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR ... 5

2.1 Dasar Hukum Pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Air ... 5

2.2 Kelebihan dan Kekurangan PLTA ... 6


(3)

2.4 Infrastruktur Utama Pada Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage ... 12

2.5 Kapasitas Debit dan Tinggi Jatuh Air ... 15

2.6 Manajemen Pemanfaatan Kebutuhan Energi Listrik ... 17

BAB III DATA AREA STUDI DAN PENGOLAHANNYA ...18

3.1 Lokasi Objek Studi ... 18

3.2 Data Geografis Kabupaten Samosir ... 19

3.3 Data Geografis Danau Sidihoni ... 19

3.4 Data Geografis Danau Toba ... 20

3.5 Data Hidrologi ... 21

3.6 Head Desain ... 23

3.7 Efisiensi PLTA Pumped Storage ... 24

3.7.1 Efisiensi Turbin ... 24

3.7.2 Efisiensi Generator ... 25

3.7.3 Efisiensi Pompa ... 26

3.8 Potensi Daya ... 27

3.9 Produksi Energi Tahunan Kabupaten Samosir ... 28

BAB IV ANALISA ... 31


(4)

4.2 Analisa Prospek Kebutuhan Energi ... 31

4.3 Analisa Kemampuan Daya Beli Masyarakat ... 41

BAB V PENUTUP ... 44

5.1 Kesimpulan ... 44

5.2 Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45 LAMPIRAN


(5)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTA Pompa ... 8

Gambar 2.2 Wilayah Infrastruktur Danau Toba ... 16

Gambar 3.1 Peta lokasi objek studi Pembangkit Listrik Tenaga Air Pumped Storage Kabupaten Samosir ... 18

Gambar 3.2 Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta ... 20

Gambar 3.3 Danau Toba Kabupaten Samosir ... 21

Gambar 3.4 Elavasi Ketinggian dan Volume Waduk ... 23

Gambar 3.5 One Line Diagram Pumped Storage ... 27

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni ... 22

Tabel 3.2 Karakteristik Morfometri Danau Toba ... 22


(6)

Tabel 3.4 Desain Generator Pada PLTA Pumped Storage ... 25 Tabel 3.5 Spesifikasi Pompa Pada PLTA Pumped Storage ... 26 Tabel 3.6 Banyaknya Konsumsi Energi Listrik (kWh) Pada PT. PLN

(Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2007– 2013 ... 29

Tabel 3.7 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 2006-2013(Pelanggan/Costumers ) ... 30 Tabel 4.1 Faktor kebutuhan daya untuk kelompok cable cars... 33 Tabel 4.2 Banyak Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2006 – 2013 ... 35 Tabel 4.3 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero)

Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir .. 36

Tabel 4.4 Banyaknya Penjualan Energi Listrik (KWh) pada PT PLN

(Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2007 – 2013 (KWh) ...37 Tabel 4.5 Banyaknya Daya Listrik (VA) Tersambung pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2007 – 2013 (KVA) ... 38

Tabel 4.6 Banyaknya Pelanggan, KVA Tersambung, dan KWh Terjual pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut jenis tarif pelanggan tahun 2013 ... 40