Optimasi Potensi Energi air terjun geulis cisuru sebagai sumber energi listrik AWAL
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
OPTIMASI POTENSI ENERGI
AIR TERJUN GEULIS CISURU SEBAGAI SUMBER
ENERGI LISTRIK
ENERGY POTENTIAL OPTIMIZATION
OF GEULIS CISURU WATERFALL AS ELECTRICAL ENERGY
RESOURCE
SKRIPSI
Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
J U D U L
Disusun Oleh :
HERIYANTO
I0112068
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
2016
i
perpustakaan.uns.ac.id
ii
digilib.uns.ac.id
HALAMAN PERSETUJUAN
O
.T
NIP. 19510710 198103 1 003
NIP. 19581127 198803 1 001
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
iii
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
iv
digilib.uns.ac.id
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan.”
(Q.S.94:6)
“ Dan Dia mendapatimu sebagai seorang yang bingung, lalu Dia memberikan
petunjuk.” (Q.S 93:7)
“Tidak ada yang bisa menjamin bahwa dengan tidak menyerah kau akan berhasil.
Tetapi jika kau menyerah, tak ada lagi yang tersisa.”
(Aomine Daiki)
“We walk away from our dreams afraid we may fail, or worse yet, afraid we may
succeed.” (Finding Forrester)
“Tatkala engkau menjadi palu, beranilah memukul habis-habisan. Tiba giliran
menjadi landasan, tahanlah pukulan biar berlalu.”
(Buya HAMKA)
“Ikatlah ilmu dengan menuliskannya.”
(Ali bin Abi Thalib)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
v
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Skripsi ini dipersembahkan teruntuk:
Ibu, Bapak, Adik dan keluarga besar Kromokarso tercinta yang
senantiasa setia menjadi tempat untukku pulang.
Seluruh Guru kehidupan dan para sahabat terkasih yang senantiasa
mengilhami.
Almamaterku tercinta yang telah membukakan cakrawala.
Negeriku tercinta, Indonesia, tempat berlindung di hari tua.
Cita-cita dan masa depan yang ditakdirkan kelak menggenapkan
separuh agama.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
vi
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
Heriyanto, Mamok Suprapto, Adi Yusuf Muttaqien. 2016. Optimasi Potensi
Energi Air Terjun Geulis Cisuru sebagai Sumber Energi Listrik. Skripsi.
Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret.
Surakarta.
Kebutuhan energi listrik di Indonesia terus tumbuh, sementara cadangan energi
fosil semakin menipis. Hal ini menyebabkan diperlukannya inovasi sumberdaya
alam terbarukan yang ramah lingkungan untuk menghadapi krisis energi listrik.
Air merupakan sumberdaya alam terbarukan untuk alternatif pembangkit energi
listrik yang memanfaatkan aliran air dan tinggi jatuh. Air Terjun Geulis Cisuru
yang terletak di Desa Cisuru, Kecamatan Cipari, Kabupaten Cilacap dipilih
menjadi lokasi penelitian, karena memiliki cukup tinggi jatuh dan tersedianya
debit sepanjang tahun.
Parameter dan variabel terpenting dalam penelitian ini adalah tinggi jatuh dan
debit andalan. Metode Mock dan Metode Weibull digunakan untuk menghitung
debit dan probabilitas keandalan yang dihasilkan. Untuk memaksimalkan potensi
energi yang dihasilkan pada lokasi penelitian, maka diperlukan skenario optimasi.
Skenario optimasi yang dilakukan adalah perencanaan tata letak komponen
PLTMH, penambahan tinggi jatuh, dan pengulangan jatuh air. Pengulangan jatuh
air memerlukan komponen tambahan yakni pompa untuk menaikkan air pada
ketinggian maksimalnya dan menjatuhkan kembali di turbin ke-2 dan seterusnya.
Kapasitas pompa menentukan besarnya potensi energi listrik yang dihasilkan pada
pengulangan jatuh air. Energi yang dihasilkan kemudian digunakan untuk
menghitung benefit dan dianalisis kelayakannya secara ekonomi teknik.
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa skenario penambahan tinggi jatuh tanpa
pengulangan jatuh air menghasilkan potensi energi paling optimal. Skenario ini
menghasilkan daya 2.827,3 kW dan energi listrik 67.856 kWh/tahun. Sedangkan
skenario pengulangan jatuh air justru menurunkan daya dan energi menjadi
2.522,91 kW dan 53.470,53 kWh/tahun. Hal ini disebabkan kapasitas pompa
menghasilkan output daya yang lebih kecil daripada input daya untuk
menjalankan pompa. Berdasarkan analisis kelayakan teknis perencanaan tata letak
komponen, PLTMH ini layak untuk direalisasikan. Akan tetapi berdasarkan
analisis ekonomi teknik menghasilkan nilai NPV sebesar Rp -165.523.456,00
lebih kecil dari 0, BCR sebesar 0,74 lebih kecil dari 1, dan IRR sebesar 0,46%
lebih kecil dari bunga awal 6,5%. Ketiga analisis ekonomi teknik tersebut
menunjukkan bahwa realisasi PLTMH ini tidak layak.
KataKunci:Energi, Optimasi, Kapasitas Pompa, Pengulangan Jatuh Air, PLTMH
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
vii
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Heriyanto, Mamok Suprapto, Adi Yusuf Muttaqien. 2016. Energy Potential
Optimization of Geulis Cisuru Waterfall as Electrical Energy Resource.
Thesis. Department of Civil Engineering. Faculty of Engineering. Sebelas Maret
University. Surakarta.
The need of electrical energy in Indonesia grows up continuously, while the
reserve of fossil energy decreases. Thus, it is needed an innovation of renewable
resource that is environmentally harmless to overcome the crisis of electrical
energy. Water is a renewable natural resource that can be used as alternative in
generating electrical energy by utilized the waterflow and head. This research
was conducted at Geulis Cisuru Waterfall which is located in Cisuru Village,
Cipari District, Cilacap Regency. It is because, the waterfall has a prosperous
head and the water discharge exists throughout the year.
The most important parameters and variables in this research are head and
dependable flow. Mock methode and Weibull methode are used to calculate the
discharge and the probability of dependable flow resulted. In maximizing the
potential energy in the research’s location, it is needed a scenario of optimization.
The scenario of optimization set up are the planning of microhydro components
design, the increasing of head, and the falling water repetition. The repetition of
falling water needs an additional component, that is pump to send the water up to
the maximum elevation and to fall it to the second turbine and so on. The pump’s
capacity determines the electrical energy flowed in the falling water repetition.
The energy produced is used to count the benefit and then the feasibility is
analyzed by using economic engineering.
The results show that, scenario of the increase of falling water without falling
water repetition produces the most optimum potential energy. This scenario
produces power about 2.827,3 kW and about 67.856 kWh/year of electrical
energy. Whereas, the scenario using falling water repetition exactly decreases the
power and energy into 2.522,91 kW and 53.470,53 kWh/year. This case happens
because, the pump’s capacity produces output power which is lower than input
power to operate the pump. Based on the feasibility analysis of technical
planning, the microhydro components design is proper to be applied. But then,
based on the economic engineering analysis shows that, the result of NPV is about
Rp -165.523.456,00 fewer than 0, the BCR result is about 0,74 fewer than 1, and
the IRR precentage is about 0,46% fewer than 6,5% of first interest. Those three
economic engineering analysis’ show that the Microhydro Power Plant (MHPP)
is unreasonably applied.
Keywords: Energy, Optimization, Pump’s Capacity, Falling Water Repetition,
MHPP
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
viii
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur selalu terpanjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta ’ala atas berkat
dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Optimasi Potensi Energi Air Terjun Geulis Cisuru sebagai Sumber Energi
Listrik”guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
di Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan,
dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
3. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing Iskripsi.
4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T. selaku dosen pembimbing II skripsi.
5. Ir. Purwanto, M.T. selaku dosen pembimbing akademik.
6. Dosen Penguji skripsi.
7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Dinas Bina Marga, SDA dan ESDM Kabupaten Cilacap yang telah
memberikan data sekunder sehingga terlaksananya penulisan ini.
9. Rekan-rekan satu tim dan rekan mahasiswa Teknik Sipil.
10. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis
dengan tulus ikhlas.
Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan
di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi
penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta,
Agustus 2016
Penyusun
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
ix
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
JUDUL ........................................................................................................................... i
MOTTO ....................................................................................................................... iv
PERSEMBAHAN ......................................................................................................... v
ABSTRAK ................................................................................................................... vi
ABSTRACT.................................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ............................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xii
DAFTAR NOTASI .................................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xiv
BAB 1 ........................................................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang ..........................................................................................1
1.2.
Rumusan Masalah .....................................................................................3
1.3.
Batasan Masalah ........................................................................................4
1.4.
Tujuan Penelitian.......................................................................................4
1.5.
Manfaat Penelitian.....................................................................................5
BAB 2 ........................................................................................................................... 6
2.1.
Tinjauan Pustaka .......................................................................................6
2.1.1.
Energi Hidro .......................................................................................6
2.1.2.
Skenario Peningkatan Potensi Energi Hidro ....................................12
2.1.3.
Analisis Kelayakan Ekonomi ...........................................................16
2.1.4.
Perbandingan dengan Penelitian Terdahulu .....................................17
2.2.
Dasar Teori ..............................................................................................21
2.2.1.
Energi Hidro .....................................................................................21
2.2.2.
Optimasi Peningkatan Potensi Energi ..............................................37
2.2.3.
Analisis Kelayakan Ekonomi ...........................................................38
BAB 3 ......................................................................................................................... 40
3.1.
Lokasi Penelitian .....................................................................................40
3.2.
Parameter dan Variabel ...........................................................................41
3.3.
Data .........................................................................................................42
3.3.1.
commit to user
Data Primer ......................................................................................42
perpustakaan.uns.ac.id
3.3.2.
3.4.
x
digilib.uns.ac.id
Data Sekunder ..................................................................................42
Alat yang Digunakan ...............................................................................42
3.4.1.
Alat Bantu Survey Lokasi ................................................................42
3.4.2.
Alat Bantu Perhitungan danPenyusunan Skripsi .............................43
3.5.
AnalisisData ............................................................................................43
3.5.1.
Tinggi Jatuh (Head) .........................................................................43
3.5.2.
Debit .................................................................................................43
3.5.3.
Potensi Daya dan Energi Terbangkitkan ..........................................44
3.5.4.
Analisis Kelayakan Ekonomi ...........................................................44
3.5.5.
Diagram Alir Penelitian ...................................................................44
BAB 4 ......................................................................................................................... 47
4.1.
Data .........................................................................................................47
4.1.1.
Potensi Asli Energi Hidro ................................................................47
4.1.2.
Skenario Peningkatan Potensi Energi Hidro ....................................51
4.1.3.
Data Analisis Kelayakan Teknis dan Ekonomi................................53
4.2.
Hasil dan Pembahasan .............................................................................55
4.2.1.
Potensi Asli Energi Hidro ................................................................55
4.2.2.
Peningkatan Potensi Energi Hidro dengan Alternatif ......................73
4.2.3.
Analisis Kelayakan Teknis dan Ekonomi ........................................77
4.3.
Rekapitulasi Hasil dan Pembahasan ........................................................86
4.3.1.
Skenario 1 (tanpa Pegulangan Jatuh Air) .........................................86
4.3.2.
Skenario 2(dengan Pengulangan Jatuh Air) .....................................86
4.3.3.
Analisis Teknis dan Ekonomi ..........................................................87
BAB 5 ......................................................................................................................... 87
5.1.
Kesimpulan..............................................................................................87
5.2.
Saran ........................................................................................................88
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. xv
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
xi
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Diameter Pipa Pesat Berdasarkan Debit .............................................. 15
Tabel 2.2. Rekapitulasi Penelitian Terdahulu ....................................................... 19
Tabel 2.3. Nilai Kritik Kepanggahan .................................................................... 29
Tabel 2.4. Nilai Berdasarkan Suhu Zat Cair ..................................................... 34
Tabel 2.5. Koefisien k sebagai Fungsi Sudut Belokan ......................................... 36
Tabel 2.6. Skenario Pengulangan Jatuh Air .......................................................... 38
Tabel 3.1. Parameter Penelitian .............................................................................41
Tabel 3.2. Variabel Penelitian ................................................................................41
Tabel 4.1. Data PengukuranBeda Tinggi ...............................................................48
Tabel 4.2. Pembacaan Current meter di Penampang Sungai .................................49
Tabel 4.3. Perhitungan Tinggi Bruto .....................................................................55
Tabel 4.4. Hasil Evapotranspirasi Penman Monteith dengan Software Cropwat 8.0
pada Bulan Januari-Desember .......................................................................57
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Curah Hujan Wilayah Stasiun Hujan Cipari JanuariJuni .................................................................................................................58
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Curah Hujan Wilayah Stasiun Hujan Cipari AgustusDesember .......................................................................................................59
Tabel 4.7. Perhitungan Kepanggahan di Stasiun Cipari ........................................60
Tabel 4.8. Nilai Kritik Q berdasarkan Tabel 2.3 ....................................................60
Tabel 4.9. Debit Andalan 80% ...............................................................................65
Tabel 4.10. Rekapitulasi Daya tiap Hari ................................................................71
Tabel 4.11. Energi dan Penjualan Energi pada Pengulangan Jatuh Air ke-1.........73
Tabel 4.12. P1 Akhir Pengulangan Jatuh Air ke-2 ................................................75
Tabel 4.13. Energi dan Penjualan Energi pada Pengulangan Jatuh Air ke-2.........76
Tabel 4.14. Volume Pekerjaan Komponen PLTMH..............................................77
Tabel 4.15. Rencana Anggaran Biaya PLTMH Skenario 1 ...................................78
Tabel 4.16. Rekapitulasi Rencana Anggaran Biaya ...............................................79
commit to user
Tabel 4.17. Perhitungan NPV 6,5% .......................................................................81
perpustakaan.uns.ac.id
xii
digilib.uns.ac.id
Tabel 4.18. Perhitungan Nilai NPV 0,46% ............................................................82
Tabel 4.19. Rekapitulasi RAB PLTMH Skenario ke 2 ..........................................83
Tabel 4.20. Perhitungan NPV 6,5% .......................................................................84
Tabel 4.21. Perhitungan Nilai NPV -4,49% ..........................................................85
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pengukuran Beda Tinggi dengan Metode Tachymetri......................21
Gambar 2.2. Skema Pengulangan Jatuh Air ..........................................................38
Gambar 3.1. Lokasi Penelitian ...............................................................................41
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian ....................................................................46
Gambar 4.1. Lokasi Penelitian Tampak dari Atas .................................................47
Gambar 4.2. Titik-titik Pengukuran Beda Tinggi pada Terjunan dari Letak
Theodolit ........................................................................................................48
Gambar 4.3. Kondisi Luas Penampang Bendung pada Lokasi Penelitian .............49
Gambar 4.4. Rencana Penambahan Tinggi Bendung ............................................51
Gambar 4.5. Pompa Dewatering Water “Grundfos DW.50.8.A.3” .......................52
Gambar 4.6. Skema Komponen PLTMH Skenario 1 ............................................53
Gambar 4.7. Skema Komponen PLTMH Skenario 2 ............................................53
Gambar 4.8. Rencana Letak Power House ............................................................54
Gambar 4.9. Luas Daerah Aliran Sungai dari Software Global Mapper 17 ..........61
Gambar 4.10. Luas Penampang Total dengan (d) Maksimum untuk Kalibrasi .....67
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
xiii
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI
Simbol
A
D
E
ea
es
Et
f
G
g
ηg
ηt
Hbruto
he
Heff
hf
I
i
k
k
L
m
n
ρ
P
Pi
Pinput pompa
Poutput pompa
P1, P2, ....., Pn
P1, P2
Q
Q80
Re
RH
Rns
T
u2
v
V
Ӯ
Keterangan
Luas penampang aliran
Diameter pipa
Energi
Tekanan uap air aktual
Tekanan uap air jenuh
Evapotranspirasi
Koefisien gesek pipa
soil heat flux
Percepatan gravitasi
Efisiensi generator
Efisiensi turbin
Tinggi jatuh bruto
Kehilangan energi pada belokan pipa
Tinggi jatuh efektif
Kehilangan energi pada pipa
Koefisien infiltrasi
Tingkat suku bunga
Faktor belokan pada pipa
Koefisien resesi
Panjang ruas pipa
Koefisien pelimpah bendung
Jumlah data
Massa jenis
Curah hujan harian
Daya
Daya masukan Pompa
Daya keluaran Pompa
Curah yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2, ..,n
Tekanan pada titik 1,2
Debit sesaat
Debit andalan
Angka Reynolds
kelembaban relatif
Radiasi sinar matahari neto
penyimpangan komulatif pada data
Suhu udara rata-rata
kecepatan angin pada z m di atas permukaan tanah
Viskositas Kinematik
Kecepatan aliran
Volume
Data hujan reratacommit to user
Satuan
m2
m
kWh
kPa
kPa
mm/hari
MJ/m2/hari
m/dt2
m
m
m
m
%
M
kg/m3
mm/hari
Mm
kW
kW
Mm
m3/dt
3
m /dt
%
MJ/m2/hari
o
C
m/dt
m/dt
m3
mm
perpustakaan.uns.ac.id
xiv
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 DATA ................................................................. L.A.1 – L.A.2
LAMPIRAN 2 ANALISIS DATA ............................................... L.B.1 – L.B.3
LAMPIRAN 3 SURAT KELENGKAPAN SKRIPSI .................. L.C
commit to user
digilib.uns.ac.id
OPTIMASI POTENSI ENERGI
AIR TERJUN GEULIS CISURU SEBAGAI SUMBER
ENERGI LISTRIK
ENERGY POTENTIAL OPTIMIZATION
OF GEULIS CISURU WATERFALL AS ELECTRICAL ENERGY
RESOURCE
SKRIPSI
Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
J U D U L
Disusun Oleh :
HERIYANTO
I0112068
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
2016
i
perpustakaan.uns.ac.id
ii
digilib.uns.ac.id
HALAMAN PERSETUJUAN
O
.T
NIP. 19510710 198103 1 003
NIP. 19581127 198803 1 001
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
iii
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
iv
digilib.uns.ac.id
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan.”
(Q.S.94:6)
“ Dan Dia mendapatimu sebagai seorang yang bingung, lalu Dia memberikan
petunjuk.” (Q.S 93:7)
“Tidak ada yang bisa menjamin bahwa dengan tidak menyerah kau akan berhasil.
Tetapi jika kau menyerah, tak ada lagi yang tersisa.”
(Aomine Daiki)
“We walk away from our dreams afraid we may fail, or worse yet, afraid we may
succeed.” (Finding Forrester)
“Tatkala engkau menjadi palu, beranilah memukul habis-habisan. Tiba giliran
menjadi landasan, tahanlah pukulan biar berlalu.”
(Buya HAMKA)
“Ikatlah ilmu dengan menuliskannya.”
(Ali bin Abi Thalib)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
v
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Skripsi ini dipersembahkan teruntuk:
Ibu, Bapak, Adik dan keluarga besar Kromokarso tercinta yang
senantiasa setia menjadi tempat untukku pulang.
Seluruh Guru kehidupan dan para sahabat terkasih yang senantiasa
mengilhami.
Almamaterku tercinta yang telah membukakan cakrawala.
Negeriku tercinta, Indonesia, tempat berlindung di hari tua.
Cita-cita dan masa depan yang ditakdirkan kelak menggenapkan
separuh agama.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
vi
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
Heriyanto, Mamok Suprapto, Adi Yusuf Muttaqien. 2016. Optimasi Potensi
Energi Air Terjun Geulis Cisuru sebagai Sumber Energi Listrik. Skripsi.
Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret.
Surakarta.
Kebutuhan energi listrik di Indonesia terus tumbuh, sementara cadangan energi
fosil semakin menipis. Hal ini menyebabkan diperlukannya inovasi sumberdaya
alam terbarukan yang ramah lingkungan untuk menghadapi krisis energi listrik.
Air merupakan sumberdaya alam terbarukan untuk alternatif pembangkit energi
listrik yang memanfaatkan aliran air dan tinggi jatuh. Air Terjun Geulis Cisuru
yang terletak di Desa Cisuru, Kecamatan Cipari, Kabupaten Cilacap dipilih
menjadi lokasi penelitian, karena memiliki cukup tinggi jatuh dan tersedianya
debit sepanjang tahun.
Parameter dan variabel terpenting dalam penelitian ini adalah tinggi jatuh dan
debit andalan. Metode Mock dan Metode Weibull digunakan untuk menghitung
debit dan probabilitas keandalan yang dihasilkan. Untuk memaksimalkan potensi
energi yang dihasilkan pada lokasi penelitian, maka diperlukan skenario optimasi.
Skenario optimasi yang dilakukan adalah perencanaan tata letak komponen
PLTMH, penambahan tinggi jatuh, dan pengulangan jatuh air. Pengulangan jatuh
air memerlukan komponen tambahan yakni pompa untuk menaikkan air pada
ketinggian maksimalnya dan menjatuhkan kembali di turbin ke-2 dan seterusnya.
Kapasitas pompa menentukan besarnya potensi energi listrik yang dihasilkan pada
pengulangan jatuh air. Energi yang dihasilkan kemudian digunakan untuk
menghitung benefit dan dianalisis kelayakannya secara ekonomi teknik.
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa skenario penambahan tinggi jatuh tanpa
pengulangan jatuh air menghasilkan potensi energi paling optimal. Skenario ini
menghasilkan daya 2.827,3 kW dan energi listrik 67.856 kWh/tahun. Sedangkan
skenario pengulangan jatuh air justru menurunkan daya dan energi menjadi
2.522,91 kW dan 53.470,53 kWh/tahun. Hal ini disebabkan kapasitas pompa
menghasilkan output daya yang lebih kecil daripada input daya untuk
menjalankan pompa. Berdasarkan analisis kelayakan teknis perencanaan tata letak
komponen, PLTMH ini layak untuk direalisasikan. Akan tetapi berdasarkan
analisis ekonomi teknik menghasilkan nilai NPV sebesar Rp -165.523.456,00
lebih kecil dari 0, BCR sebesar 0,74 lebih kecil dari 1, dan IRR sebesar 0,46%
lebih kecil dari bunga awal 6,5%. Ketiga analisis ekonomi teknik tersebut
menunjukkan bahwa realisasi PLTMH ini tidak layak.
KataKunci:Energi, Optimasi, Kapasitas Pompa, Pengulangan Jatuh Air, PLTMH
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
vii
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Heriyanto, Mamok Suprapto, Adi Yusuf Muttaqien. 2016. Energy Potential
Optimization of Geulis Cisuru Waterfall as Electrical Energy Resource.
Thesis. Department of Civil Engineering. Faculty of Engineering. Sebelas Maret
University. Surakarta.
The need of electrical energy in Indonesia grows up continuously, while the
reserve of fossil energy decreases. Thus, it is needed an innovation of renewable
resource that is environmentally harmless to overcome the crisis of electrical
energy. Water is a renewable natural resource that can be used as alternative in
generating electrical energy by utilized the waterflow and head. This research
was conducted at Geulis Cisuru Waterfall which is located in Cisuru Village,
Cipari District, Cilacap Regency. It is because, the waterfall has a prosperous
head and the water discharge exists throughout the year.
The most important parameters and variables in this research are head and
dependable flow. Mock methode and Weibull methode are used to calculate the
discharge and the probability of dependable flow resulted. In maximizing the
potential energy in the research’s location, it is needed a scenario of optimization.
The scenario of optimization set up are the planning of microhydro components
design, the increasing of head, and the falling water repetition. The repetition of
falling water needs an additional component, that is pump to send the water up to
the maximum elevation and to fall it to the second turbine and so on. The pump’s
capacity determines the electrical energy flowed in the falling water repetition.
The energy produced is used to count the benefit and then the feasibility is
analyzed by using economic engineering.
The results show that, scenario of the increase of falling water without falling
water repetition produces the most optimum potential energy. This scenario
produces power about 2.827,3 kW and about 67.856 kWh/year of electrical
energy. Whereas, the scenario using falling water repetition exactly decreases the
power and energy into 2.522,91 kW and 53.470,53 kWh/year. This case happens
because, the pump’s capacity produces output power which is lower than input
power to operate the pump. Based on the feasibility analysis of technical
planning, the microhydro components design is proper to be applied. But then,
based on the economic engineering analysis shows that, the result of NPV is about
Rp -165.523.456,00 fewer than 0, the BCR result is about 0,74 fewer than 1, and
the IRR precentage is about 0,46% fewer than 6,5% of first interest. Those three
economic engineering analysis’ show that the Microhydro Power Plant (MHPP)
is unreasonably applied.
Keywords: Energy, Optimization, Pump’s Capacity, Falling Water Repetition,
MHPP
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
viii
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur selalu terpanjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta ’ala atas berkat
dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Optimasi Potensi Energi Air Terjun Geulis Cisuru sebagai Sumber Energi
Listrik”guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
di Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan,
dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
3. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing Iskripsi.
4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T. selaku dosen pembimbing II skripsi.
5. Ir. Purwanto, M.T. selaku dosen pembimbing akademik.
6. Dosen Penguji skripsi.
7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Dinas Bina Marga, SDA dan ESDM Kabupaten Cilacap yang telah
memberikan data sekunder sehingga terlaksananya penulisan ini.
9. Rekan-rekan satu tim dan rekan mahasiswa Teknik Sipil.
10. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis
dengan tulus ikhlas.
Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan
di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi
penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta,
Agustus 2016
Penyusun
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
ix
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
JUDUL ........................................................................................................................... i
MOTTO ....................................................................................................................... iv
PERSEMBAHAN ......................................................................................................... v
ABSTRAK ................................................................................................................... vi
ABSTRACT.................................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ............................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xii
DAFTAR NOTASI .................................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xiv
BAB 1 ........................................................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang ..........................................................................................1
1.2.
Rumusan Masalah .....................................................................................3
1.3.
Batasan Masalah ........................................................................................4
1.4.
Tujuan Penelitian.......................................................................................4
1.5.
Manfaat Penelitian.....................................................................................5
BAB 2 ........................................................................................................................... 6
2.1.
Tinjauan Pustaka .......................................................................................6
2.1.1.
Energi Hidro .......................................................................................6
2.1.2.
Skenario Peningkatan Potensi Energi Hidro ....................................12
2.1.3.
Analisis Kelayakan Ekonomi ...........................................................16
2.1.4.
Perbandingan dengan Penelitian Terdahulu .....................................17
2.2.
Dasar Teori ..............................................................................................21
2.2.1.
Energi Hidro .....................................................................................21
2.2.2.
Optimasi Peningkatan Potensi Energi ..............................................37
2.2.3.
Analisis Kelayakan Ekonomi ...........................................................38
BAB 3 ......................................................................................................................... 40
3.1.
Lokasi Penelitian .....................................................................................40
3.2.
Parameter dan Variabel ...........................................................................41
3.3.
Data .........................................................................................................42
3.3.1.
commit to user
Data Primer ......................................................................................42
perpustakaan.uns.ac.id
3.3.2.
3.4.
x
digilib.uns.ac.id
Data Sekunder ..................................................................................42
Alat yang Digunakan ...............................................................................42
3.4.1.
Alat Bantu Survey Lokasi ................................................................42
3.4.2.
Alat Bantu Perhitungan danPenyusunan Skripsi .............................43
3.5.
AnalisisData ............................................................................................43
3.5.1.
Tinggi Jatuh (Head) .........................................................................43
3.5.2.
Debit .................................................................................................43
3.5.3.
Potensi Daya dan Energi Terbangkitkan ..........................................44
3.5.4.
Analisis Kelayakan Ekonomi ...........................................................44
3.5.5.
Diagram Alir Penelitian ...................................................................44
BAB 4 ......................................................................................................................... 47
4.1.
Data .........................................................................................................47
4.1.1.
Potensi Asli Energi Hidro ................................................................47
4.1.2.
Skenario Peningkatan Potensi Energi Hidro ....................................51
4.1.3.
Data Analisis Kelayakan Teknis dan Ekonomi................................53
4.2.
Hasil dan Pembahasan .............................................................................55
4.2.1.
Potensi Asli Energi Hidro ................................................................55
4.2.2.
Peningkatan Potensi Energi Hidro dengan Alternatif ......................73
4.2.3.
Analisis Kelayakan Teknis dan Ekonomi ........................................77
4.3.
Rekapitulasi Hasil dan Pembahasan ........................................................86
4.3.1.
Skenario 1 (tanpa Pegulangan Jatuh Air) .........................................86
4.3.2.
Skenario 2(dengan Pengulangan Jatuh Air) .....................................86
4.3.3.
Analisis Teknis dan Ekonomi ..........................................................87
BAB 5 ......................................................................................................................... 87
5.1.
Kesimpulan..............................................................................................87
5.2.
Saran ........................................................................................................88
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. xv
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
xi
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Diameter Pipa Pesat Berdasarkan Debit .............................................. 15
Tabel 2.2. Rekapitulasi Penelitian Terdahulu ....................................................... 19
Tabel 2.3. Nilai Kritik Kepanggahan .................................................................... 29
Tabel 2.4. Nilai Berdasarkan Suhu Zat Cair ..................................................... 34
Tabel 2.5. Koefisien k sebagai Fungsi Sudut Belokan ......................................... 36
Tabel 2.6. Skenario Pengulangan Jatuh Air .......................................................... 38
Tabel 3.1. Parameter Penelitian .............................................................................41
Tabel 3.2. Variabel Penelitian ................................................................................41
Tabel 4.1. Data PengukuranBeda Tinggi ...............................................................48
Tabel 4.2. Pembacaan Current meter di Penampang Sungai .................................49
Tabel 4.3. Perhitungan Tinggi Bruto .....................................................................55
Tabel 4.4. Hasil Evapotranspirasi Penman Monteith dengan Software Cropwat 8.0
pada Bulan Januari-Desember .......................................................................57
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Curah Hujan Wilayah Stasiun Hujan Cipari JanuariJuni .................................................................................................................58
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Curah Hujan Wilayah Stasiun Hujan Cipari AgustusDesember .......................................................................................................59
Tabel 4.7. Perhitungan Kepanggahan di Stasiun Cipari ........................................60
Tabel 4.8. Nilai Kritik Q berdasarkan Tabel 2.3 ....................................................60
Tabel 4.9. Debit Andalan 80% ...............................................................................65
Tabel 4.10. Rekapitulasi Daya tiap Hari ................................................................71
Tabel 4.11. Energi dan Penjualan Energi pada Pengulangan Jatuh Air ke-1.........73
Tabel 4.12. P1 Akhir Pengulangan Jatuh Air ke-2 ................................................75
Tabel 4.13. Energi dan Penjualan Energi pada Pengulangan Jatuh Air ke-2.........76
Tabel 4.14. Volume Pekerjaan Komponen PLTMH..............................................77
Tabel 4.15. Rencana Anggaran Biaya PLTMH Skenario 1 ...................................78
Tabel 4.16. Rekapitulasi Rencana Anggaran Biaya ...............................................79
commit to user
Tabel 4.17. Perhitungan NPV 6,5% .......................................................................81
perpustakaan.uns.ac.id
xii
digilib.uns.ac.id
Tabel 4.18. Perhitungan Nilai NPV 0,46% ............................................................82
Tabel 4.19. Rekapitulasi RAB PLTMH Skenario ke 2 ..........................................83
Tabel 4.20. Perhitungan NPV 6,5% .......................................................................84
Tabel 4.21. Perhitungan Nilai NPV -4,49% ..........................................................85
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pengukuran Beda Tinggi dengan Metode Tachymetri......................21
Gambar 2.2. Skema Pengulangan Jatuh Air ..........................................................38
Gambar 3.1. Lokasi Penelitian ...............................................................................41
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian ....................................................................46
Gambar 4.1. Lokasi Penelitian Tampak dari Atas .................................................47
Gambar 4.2. Titik-titik Pengukuran Beda Tinggi pada Terjunan dari Letak
Theodolit ........................................................................................................48
Gambar 4.3. Kondisi Luas Penampang Bendung pada Lokasi Penelitian .............49
Gambar 4.4. Rencana Penambahan Tinggi Bendung ............................................51
Gambar 4.5. Pompa Dewatering Water “Grundfos DW.50.8.A.3” .......................52
Gambar 4.6. Skema Komponen PLTMH Skenario 1 ............................................53
Gambar 4.7. Skema Komponen PLTMH Skenario 2 ............................................53
Gambar 4.8. Rencana Letak Power House ............................................................54
Gambar 4.9. Luas Daerah Aliran Sungai dari Software Global Mapper 17 ..........61
Gambar 4.10. Luas Penampang Total dengan (d) Maksimum untuk Kalibrasi .....67
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
xiii
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI
Simbol
A
D
E
ea
es
Et
f
G
g
ηg
ηt
Hbruto
he
Heff
hf
I
i
k
k
L
m
n
ρ
P
Pi
Pinput pompa
Poutput pompa
P1, P2, ....., Pn
P1, P2
Q
Q80
Re
RH
Rns
T
u2
v
V
Ӯ
Keterangan
Luas penampang aliran
Diameter pipa
Energi
Tekanan uap air aktual
Tekanan uap air jenuh
Evapotranspirasi
Koefisien gesek pipa
soil heat flux
Percepatan gravitasi
Efisiensi generator
Efisiensi turbin
Tinggi jatuh bruto
Kehilangan energi pada belokan pipa
Tinggi jatuh efektif
Kehilangan energi pada pipa
Koefisien infiltrasi
Tingkat suku bunga
Faktor belokan pada pipa
Koefisien resesi
Panjang ruas pipa
Koefisien pelimpah bendung
Jumlah data
Massa jenis
Curah hujan harian
Daya
Daya masukan Pompa
Daya keluaran Pompa
Curah yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2, ..,n
Tekanan pada titik 1,2
Debit sesaat
Debit andalan
Angka Reynolds
kelembaban relatif
Radiasi sinar matahari neto
penyimpangan komulatif pada data
Suhu udara rata-rata
kecepatan angin pada z m di atas permukaan tanah
Viskositas Kinematik
Kecepatan aliran
Volume
Data hujan reratacommit to user
Satuan
m2
m
kWh
kPa
kPa
mm/hari
MJ/m2/hari
m/dt2
m
m
m
m
%
M
kg/m3
mm/hari
Mm
kW
kW
Mm
m3/dt
3
m /dt
%
MJ/m2/hari
o
C
m/dt
m/dt
m3
mm
perpustakaan.uns.ac.id
xiv
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 DATA ................................................................. L.A.1 – L.A.2
LAMPIRAN 2 ANALISIS DATA ............................................... L.B.1 – L.B.3
LAMPIRAN 3 SURAT KELENGKAPAN SKRIPSI .................. L.C
commit to user