Pengertian PLTMH TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian PLTMH

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-hidro PLTMH, biasa disebut mikro hidro, adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai penggeraknya, misalnya saluran irigasi, sungai atau air terjun alam, dengan cara memanfaatkan tinggi terjunnya head, dalam meter dan jumlah debit airnya m 3 detik. Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro PLTMH adalah pembangkit listrik berskala kecil dengan out put antara 1MW – 10 MW yang memanfaatkan aliran air sebagai sumber tenaga. PLTMH termasuk sumber energi terbarukan dan layak disebut dengan clean energi karena ramah lingkungan. Dari segi teknologi, PLTMH memiliki konstruksi yang masih sederhana dan mudah dioperasikan serta mudah dalam perawatan dan penyediaan suku cadang. Dari segi ekonomi, biaya operasi dan perawatannya relatih murah sedangkan investasinya cukup bersaing dengan pembangki listrik lainnya. Secara sosial, PLTMH lebih mudah diterima masyarakat luas dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya seperti PLTN. Prinsip kerja PLTMH adalah memanfaatkan beda tinggi dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran atau sungai. Air yang mengalir melalui intake dan diteruskan oleh saluran pembawa hingga penstock, akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Turbin air akan memutar generator 8 Universitas Sumatera Utara dan menghasilkan listrik. Pada Gambar 2.1. menunjukkan contoh Keseluruhan sistem PLTMH. Gambar 2.1 Bagan Sebuah PLTMH Penjelasan: Komponen-komponen PLTMH 1. Bendung dan Bangunan Penyadap Gambar 2.2 Desain Tiga Dimensi Dan Komponen-Komponen Intake Terkait. Universitas Sumatera Utara 1.1. Pengertian Dan Fungsi Umum 1.1.1.Bendung weir Bendungan berfungsi untuk menaikkan mengontrol tinggi air sungai sehingga air dapat dialihkan kedalam intake. • Sayap Bendung wings wall a b Gambar. 2.3 Bendungan • Sayap Bendung wings wall Sayap bendung terbuat dari pasangan batu kali, gunanya untuk mencegah erosi tepi sungai dan banjir yang dapat menghancurkan pekerjaan sipil. • Penahan Gerusan Penahan gerusan terbuat dari pasangan batuberonjong gunanya untuk mencegah erosi dasar sungai di hilir bendung. • Pintu Gerusan dan Saluran Penguras flushing gate and flushing canal Pintu penguras dipasang diantara bendung dan intake yang dibutuhkan untuk mencegah terjadinya endapan didaerah intake. Air yang digunakan Universitas Sumatera Utara untuk mengguras dialirkan melalui saluran penguras yang kemudian dialirkan kembali ke sungai pada sisi setelah bendung. • Bangunan Pengalih intake Bangunan pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap. a b Gambar. 2.4.Intake • Saluran Pengalih intake channel Saluran pengalih berfungsi untuk mengalirkan air dari intake ke saluran pembawa. Saluran intake terbuat dari pasngan bau kali dan dilengkapi dengan pelimpah samping dan pintu intake. a b Gambar 2.5. Saluran Pengalih Universitas Sumatera Utara • Pintu intake Pintu intake berguna untuk menutup dan membuka saluran intake, menutup saluran biasanya dilakukan pada saat pemeliharaan atau terjadinya renovasi pada saluran. Atau pada saat banjir digunakan untuk mengurangi volume air yang masuk ke saluran. a b Gambar 2.6. Pintu Intake 1.1.2. Saluran Pembawa headrace Merupakan saluran yang mengalirkan air dari saluran intake menuju pipa pesat dengan menjaga ketinggian muka airnya. Tipe Saluran Pembawa biasanya sangat tergantung pada kondisi topografi geologi daerah yang dilewati, dan dapat berupa saluran terbuka, pipa ataupun terowongan. Konstruksi saluran pembawa dapat berupa pasangan batu kali atau hanya berupa tanah yang digali. Jika saluran pembawa panjang perlu dilengkapi dengan saluran pelimpah untuk setiap jarak tertentu karena jika terjadi banjir pada saluran tersebut, maka kelebihan air akan terbuang melalui saluran pelimpah. Universitas Sumatera Utara a b Gambar 2.7. Saluran Pembawa 1.1.3. Bak pengendap settling basin Bak pengendap ini biasanya seperti kolam yang dibuat dengan memperdalam dan memperlebar sebagian saluran pembawa dan menambahnya saluran penguras. Fungsimya untuk mengendapkan pasir dan kotoran yang hanyut sehingga air yang masuk keturbin relatif bersih. 1.1.4. Bak Penenang forebay Bak Penenang Forebay terletak diujung saluran pembawa. Fungsi bak penenang secara kasar ada dua jenis yaitu : a. Mengontrol perbedaan debit dalam penstock dan sebuah saluran pembawa karena fluktuasi beban b. Pemindahan sampah terakhir tanah dan pasir, kayu yang mengapung, dll. dalam air yang mengalir. Bak penenang dilengkapi dengan : a. Saluran pelimah untuk air yang berlebih over flow Universitas Sumatera Utara b. Lubang untuk menguras bak dan sedimen, c. Saringan untuk mencegah masuknya sampah yang mengapung. Gambar 2.8. Bak Penenang Universitas Sumatera Utara 1.1.5. Pipa pesat penstock Pipa pesat dapat terbuat dari logam atau plastik dengan diameter yang berbeda-beda. Spesifi kasi dan ukuran detil pipa disediakan oleh desainer di dalam gambar desain dan spesifikasi. Beberapa jenis bahan pipa pesat dapat dilihat sebagai berikut: a. Pipa PVC Pipa PVC dapat disambung dengan soket yang di lem atau dengan sealing karet. Pipanya harus terlindung dari sinar matahari; yang paling baik adalah dengan cara ditimbun di dalam tanah lihat bagian ‘penimbunan’ untuk detilnya. Apabila tidak ditimbun, pipa mesti dibungkus dengan material yang bisa melindungi dari sinar matahari misalnya dengan dengan plastik dan di ikat dengan kawat. b. Pipa Baja Pipa besi bisa berupa pipa yang dibuat dari lembaran baja atau pipa bikinan pabrik dengan ukuran sedemikian rupa sehingga mudah untuk diangkut dengan alat transportasi, mudah dipasang dan mudah disambung. Pipa yang terbuat dari gulungan lembaran baja biasanya sudah digulung dibengkel, yang kemudian dilas di lokasi PLTMH. Penyambungan ruas ruas pipa besi dapat dilakukan dengan cara dilas di lokasi atau dengan flange yang di sambung dengan baut. Universitas Sumatera Utara Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam mendisain dan perawatan pipa pesat: • Sambungan Pada Pipa. Sambungan muai Expansion joint harus di pasang pada pipa pesat yang terbuat dari besi jika jarak antara dua angkur blok lebih dari 2 meter. Sambungan muai menjaga pergerakan memanjang pipa yang di sebabkan oleh: • perbedaan suhu, terutama pada saat pipa berisi air dan pada saat pipa kosong dan terkena sinar matahari. • perubahan gaya hidrostatik di dalam pipa yang cenderung merenggangkanmemisahkan pipa atau sambungannya. Sambungan muai biasanya dibuat dari baja ringan. Sambungan muai yang paling umum digunakan adalah sambungan muai sarung sleeve expansion joint yang dilengkapi dengan pack ing ring asbes dan pack ing gland untuk menghentikan kebocoran air. Untuk PLTMH tertentu sambungan muai belosapar bellow-expansion-joint dapat digunakan seperti yang terlihat pada gambar berikut. Gambar 2.9. Sambungan Pipa Pesat Universitas Sumatera Utara • Perlindungan Terhadap Karat. Pelindung karat untuk pipa pesat besi juga sangat diperlukan untuk menjaga ketahanan pipa pada korosi. Perlindungan karat pipa besi yang di atas tanah harus di lapisi dengan satu lapisan primer meni besi dan kemudian dua lapisan akhir tar epoxy atau cat besi. Untuk pipa pesat besi yang di timbun dalam tanah, lapisan akhir harus terdiri dari tiga lapisan cat besi. • Balok Angkur. Blok angkur merupakan struktur beton kokoh yang diperlukan untuk menahan gaya yang terjadi di dalam pipa pesat. Blok angkur di bak penenang awal pipa pesat dan di rumah turbin yang masuk ke turbin sangat penting. Tambahan blok angkur juga di perlukan apabila terjadi perubahan arah pipa belokan vertikal dan horizontal dan perubahan reduksi diameter. • Penyangga Pipa Pesat. Pipa pesat yang di pasang di atas tanah harus dilengkapi dengan penyangga sepanjang pipa pesat seperti yang dijelaskan dalam gambar disain di bawah ini. Penyangga ini terbuat pasangan batu kali. Sebagian PLTMH menggunakan profil baja pada kondisi yang curam atau relatif vertikal. Struktur penyangga pipa pesat dibuat agar pipa pesat tersebut tidak sulit untuk bergerak memanjang karena pemuaiankontraksi tetapi dengan gesekan yang minimum. Untuk itu permukaan pipa pesat yang bergesekan dengan penyangganya harus dilapisi dengan aspal bitumen atau material lainnya plastik, baja berpelumas. Saluran kecil Universitas Sumatera Utara sebaiknya dibuat untuk menguras air hujan atau bocor dari permukaan kontak pipa dan penyangga. Gambar 2.10 . Potongan Memanjang dan Melintang Balok Penyangga 1.1.6. Turbin dan generator turbine and generator Turbin mengubah atau mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik berupa putaran poros turbin. Putaran poros turbin ini yang akan diteruskan untuk memutar poros generator.Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis. Gambar 2.11 Turbin dan Generator Universitas Sumatera Utara 1.1.7. Rumah pembangkit power house Rumah pembangkit dibangun untuk menampung dan melindungi peralatan turbin dan generator dinamo dari orang yang tidak berkepentingan dan dari kerusakan yang mungkin timbul akibat cuaca. Di dalam rumah turbin biasanya juga terdapat tempat untuk swith board, transformer jika diperlukan dan area untuk pekerjaan pemeliharaan termasuk lemarirak untuk peralatan dan suku cadang. Tata letak peralatan-peralatan ini menentukan ukuran dari rumah turbin. Perlu pula disediakan ruang yang cukup untuk pembongkaran unit turbin-generator di dalam rumah pembangkit. Area yang di perlukan untuk pekerjaan tersebut sekurang-kurangnya satu setengah 1.5 kali dari area unit turbin ketika beroperasi. Pintu rumah pembangkit harus cukup besar agar komponen terbesar peralatan mekanikal elektrikal dapat masuk ke dalamnya. Gambar 2.12 . Power House Universitas Sumatera Utara 1.1.7. Saluran pembuang tail race. Saluran pembuang mengalirkan air dari turbin kembali ke sungai. Saluran pembuang perlu didesain cukup luas agar air buangan turbin dapat mengalir dengan aman. Dinding pengaman pada sungai dan posisi ketinggian lantai rumah turbin dibuat cukup tinggi, yaitu di atas tinggi muka air maksimum pada saat banjir. Perlu diperhatikan erosi dan endapan dalam saluran pembuang. Erosi dapat berbahaya untuk stabilitas bangunan. Pembangkit tenaga air merupakan suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator.Daya yang keluar dari generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang keluar secara teoritis. Bentuk pembangkit tenaga mikro hidro adalah bervariasi, tetapi prinsipkerjanya adalah sama, yaitu: Perubahan tenaga potensial air menjadi tenaga elektrik listrik. Perubahan memang tidak langsung, tetapi berturut-turut melalui perubahan sebagai berikut :  Tenaga potensial Tenaga kinetik  Tenaga kinetikTenaga mekanik  Tenaga mekanikTenaga listrik Tenaga potensial adalah tenaga air karena berada pada ketinggian. Tenaga kinetik adalah tenaga air karena mempunyai Universitas Sumatera Utara kecepatan. Tenaga mekanik adalah tenaga kecepatan air yang terus memutar kincirturbin. Tenaga elektrik adalah hasil dari generator yang berputar akibat berputarnya kincirturbin. Prinsip kerja PLTMH yang paling utama adalah memanfaatkan semaksimal mungkin energi air yang dapat ditangkap oleh peralatan utamanya yang disebut turbinkincir air. Efisiensi kincir air yang dipilih untuk menangkap energi air tersebut menentukan besarnya energi mekanik atau energi poros guna memutar generator listrik. Umumnya PLTMH yang dibangun jenis run off river dimana head diperoleh tidak dengan membangun bendungan besar, melainkan dengan mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai dan menjatuhkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana beda tinggi yang diperlukan sudah diperoleh. Dengan menggunakan pipa, air dialirkan kerumah pembangkit power house yang biasanya dibangun di pinggir sungai. Kemudian air akan menyemprot keluar memutar roda turbin runner, kemudian air tersebut dikembalikan ke sungai asalnya. Energi mekanik putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Pembangkit listrik tenaga air dibawah ukuran 300 KW digolongkan sebagai PLTMH.Dalam perencanaan pembangunan sebuah. PLTMH, diperlukan pengetahuan tentang:  Hidrologi  Kelistrikan  Bangunan sipil Universitas Sumatera Utara  Permesinan  Ekonomi untuk studi kelayakan .

2.1.1 Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro PLTMH

Pembangunan PLTMH mempunyai beberapa keuntungan yang tidak dapat dipisahkan, seperti berikut ini: 1. Lokasi sumber daya air untuk PLTM dan PLTMH pada umunya berada diwilayah pedesaan dan desa terpencil yang belum terjangkau jaringanlistrik. 2. Tenaga utama menggunakan air, yang merupakan sumber energi yangabadi tidak seperti bahan bakar untuk PLTU atau PLTN yangmenggunakan bahan bakar fosil atau nuklir. 3. Biaya pengoperasian dan pemeliharan PLTMH sangat rendah jikadibandingkan dengan PLTU atau PLTN. 4. Melayani kebutuhan aktual daya listrik di wilayah pedesaan terpencil yang umumnya rendah dengan daya beli masyarakat yang juga rendah. 5. PLTMH cukup sederhana untuk dimengerti dan cukup mudah untukdioperasikan. 6. Perkembangan mutakhir yang telah dicapai pada pengembangan turbinair, telah dimungkinkan untuk memanfaatkan jenis turbin yang sesuaidengan keadaan setempat. 7. Pengembangan PLTMH dengan memanfaatkan arus sungai dapatmenimbulkan manfaat lain seperti pariwisata, perikanan, irigasi danpengendalian banjir. Dan Universitas Sumatera Utara 8. Meningkatkan kegiatan perekonomian sehingga diharapkan dapatmenambah penghasilan masyarakat.

2.1.2 Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro PLTMH

Adapun kelemahan dari pembangunan PLTMH di antaranya: 1. Sangat tergantung pada aliran sungai secara alamiah. Sedangkan aliransungai tersebut sangat bervariasi sehingga pada umumnya tenaga andalanatau tenaga mantap akan sangat kecil jika dibandingkan dengan kapasitastotalnya. 2. Tidak mampu menghasilkan tenaga yang besar.

2.2 Tenaga Listrik dan Air