Cara cara membuat kertas kerja (4)
Pembangkit
Listrik
Tenaga
Microhydro (PLTMH)
Posted at 1:45 PM | in Pembangkit Tenaga Listrik
Penyediaan energi yang memadai serta ramah lingkungan merupakan salah satu
persyaratan untuk pembangunan sosial ekonomi yang berkelanjutan, akan tetapi dengan
pesatnya perkembangan ekonomi dan pertumbuhan penduduk yang mengakibatkan
meningkatnya kebutuhan energi, Indonesia pada khususnya dihadapkan dengan berbagai
permasalahan energi yang semakin meningkat.
Saat ini di dunia dan Indonesia pada khususnya, masih bergantung pada sumber energi
fosil seperti minyak bumi dan batu bara untuk memenuhi kebutuhan energi-nya, dalam
hal ini bahan bakar kendaraan dan pembangkit listrik tentunya. Apabila penggunaan
bahan bakar yang berbasis energi fosil ini terus meningkat tanpa adanya pengendalian
penggunaannya, bukan hal yang mustahil dunia dan Indonesia pada khususnya akan
dihadapkan pada krisis energi yang berkepanjangan dan kerusakan lingkungan yang akan
menimbulkan bencana besar di Bumi kita ini.
Indonesia sendiri sampai dengan saat ini masih belum mampu memenuhi kebutuhan
listrik masyarakat, kita semua ketahui masih banyak wilayah-wilayah di Indonesia yang
belum bisa merasakan cahaya terang di malam hari, masih banyak desa-desa yang belum
teraliri listrik, dan masih banyak juga wilayah-wilayah yang sudah teraliri listrik namun
listriknya byar-pet terus atau dengan kata lain kekurangan daya listrik, sehingga
diterapkan sistem pemadaman bergilir. Untuk itu, dibutuhkan solusi yang cerdas guna
mengatasi permasalahan-permasalahan tersebut.
Pembangkit Listrik Tenaga Microhydro (PLTMH) merupakan salah satu solusi alternatif
untuk menjawab permasalahan-permasalahan tersebut diatas. Microhydro adalah istilah
yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik tenaga air berskala kecil ini. PLTMH
memanfaatkan kapasitas aliran air dengan ketinggian tertentu untuk menghasilkan energi
listrik, maksudnya disini adalah dua faktor utama untuk membuat PLTMH yaitu
banyaknya air yang mengalir dan ketinggian atau sudut kemiringan aliran air tersebut.
Prinsip Kerja
Secara teknis PLTMH memiliki tiga komponen utama yaitu air (hydro), turbin, dan
generator. Prinsip kerja dari PLTMH sendiri pada dasarnya sama dengan PLTA hanya saja
berbeda kapasitasnya atau besarnya. PLTMH pada prinsipnya memanfaatkan beda
ketinggian atau sudut kemiringan dan jumlah debit air per detik yang ada pada saluran
irigasi, sungai, maupun air terjun. Aliran air akan memutar turbin sehingga akan
menghasilkan energi mekanik. Energi mekanik turbin akan memutar generator dan
generator menghasilkan listrik. Skema prinsip kerja PLTMH dapat dilihat pada gambar
berikut :
Pembangunan PLTMH perlu diawali dengan pembangunan bendungan untuk mengatur
aliran air yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak PLTMH. Bendungan ini
perlu dilengkapi dengan pintu air dan penyaring sampah (filter) untuk mencegah
masuknya kotoran maupun endapan lumpur. Bendungan sebaiknya dibangun pada dasar
sungai yang stabil dan aman terhadap banjir. Di dekat bendungan dibangun bangunan
pengambil (intake), kemudian dilanjutkan dengan pembuatan saluran pembawa yang
berfungsi mengalirkan air dari intake. Saluran ini dilengkapi dengan saluran pelimpah
pada setiap jarak tertentu untuk mengeluarkan air yang berlebih. Saluran ini dapat berupa
saluran terbuka atau tertutup. Di ujung saluran pelimpah dibangun kolam pengendap.
Kolam ini berfungsi untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran sehingga air yang
masuk ke turbin relatif bersih. Saluran ini dibangun dengan cara memperdalam dan
memperlebar saluran pembawa dan menambahnya dengan saluran penguras.
Bak penenang / bak penampungan juga dibangun untuk menenangkan aliran air yang
akan masuk ke turbin dan mengarahkannya masuk ke pipa pesat. Bak ini dibuat dengan
konstruksi beton dan berjarak sedekat mungkin ke rumah turbin untuk menghemat pipa
pesat. Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke turbin. Dalam pipa ini,
energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi energi kinetik yang akan memutar
roda turbin. Biasany a terbuat dari pipa baja yang dirol, lalu dilas. Untuk sambungan
antar pipa digunakan flens. Pipa ini harus didukung oleh pondasi yang mampu menahan
beban statis dan dinamisnya. Pondasi dan dudukan ini diusahakan selurus mungkin,
karena itu perlu dirancang sesuai dengan kondisi tanah.
Turbin, generator dan sistem kontrol masing-masing diletakkan dalam sebuah rumah
yang terpisah. Pondasi turbin-generator juga harus dipisahkan dari pondasi rumahnya.
Tujuannya adalah untuk menghindari masalah akibat getaran. Rumah turbin harus
dirancang sedemikian agar memudahkan perawatan dan pemeriksaan. Setelah keluar dari
pipa pesat, air akan memasuki turbin pada bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided
vane untuk mengatur pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang
masuk ke runner/blade (komponen utama turbin). Runner terbuat dari baja dengan
kekuatan tarik tinggi yang dilas pada dua buah piringan sejajar. Aliran air akan memutar
runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin. Energi yang
timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Seluruh sistem ini
harus balance, turbin harus dilengkapi casing yang berfungsi mengarahkan air ke runner.
Pada bagian bawah casing terdapat pengunci turbin. Bantalan (bearing) terdapat pada
sebelah kiri dan kanan poros dan berfungsi untuk meny angga poros agar dapat berputar
dengan
lancar.
Daya poros dari turbin ini harus ditransmisikan ke generator agar dapat diubah menjadi
energi listrik. Generator yang dapat digunakan pada mikrohidro adalah generator sinkron
dan generator induksi. Sistem transmisi daya ini dapat berupa sistem transmisi langsung
(daya poros langsung dihubungkan dengan poros generator dengan bantuan kopling),
atau sistem transmisi daya tidak langsung, yaitu
menggunakan sabuk atau belt untuk
memindahkan daya antara dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung
adalah lebih kompak, mudah dirawat, dan efisiensinya lebih tinggi. Tetapi sumbu poros
harus benar-benar lurus dan putaran poros generator harus sama dengan kecepatan putar
poros turbin. Masalah ketidaklurusan sumbu dapat diatasi dengan bantuan kopling
fleksibel. Gearbox dapat digunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan putaran. Sistem
transmisi tidak langsung memungkinkan adanya variasi dalam penggunaan generator
secara lebih luas karena kecepatan putar poros generator tidak perlu sama dengan
kecepatan putar poros turbin. Jenis sabuk yang biasa digunakan untuk PLTMH skala
besar adalah jenis flat belt, sedang V-belt digunakan untuk skala di bawah 20 kW.
Komponen pendukung yang diperlukan pada sistem ini adalah pulley,
bantalan dan
kopling. Listrik yang dihasilkan oleh generator dapat langsung ditransmisikan lewat
kabel pada tiang-tiang listrik menuju rumah konsumen.
Perhitungan Teknis
Kapasitas daya yang dibangkitkan PLTMH dapat dihitung dengan persamaan :
P = 9,8 . Q . Hn . η
dimana
P = daya (Watt)
Q = debit aliran (m3/s)
Hn = beda ketinggian (m)
9,8 = konstanta gravitasi
η = efisiensi keseluruhan
Perencanaan PLTMH
Tahap pertama perancangan PLTMH adalah studi awal. Studi ini diawali dengan survey
lapangan untuk memperoleh data primer mengenai debit aliran dan head (beda
ketinggian). Debit aliran dapat diukur dengan metode konduktivitas atau metode Weir.
Berdasarkan data tersebut dapat dihitung perkiraan potensi daya awal. Data lapangan
sebaiknya diambil beberapa kali pada musim yang berbeda untuk memperoleh gambaran
yang
tepat
mengenai
potensi
daya
dari
aliran
air
tersebut.
Selain itu, perlu dicari data pendukung, yaitu: kondisi air (keasaman, kekeruhan, serta
kandungan pasir atau lumpur), keadaan dan kestabilan tanah di lokasi bangunan sipil,
serta ketersediaan bahan, transportasi dan tenaga trampil (operator). Setelah survey
lapangan, tahap perancangan selanjutnya adalah pemilihan lokasi dan penentuan dimensi
utama, pembuatan analisis keunggulan dan kelemahan setiap alternatif pilihan,
pembuatan sketsa elemen utama, penentuan tipe serta kapasitas turbin dan generator
yang akan digunakan, penentuan sistem kontrol sistem (manual/otomatis), perancangan
jaringan transmisi dan distribusi serta perancangan sistem penyambungan ke rumahrumah.
Sebelum membangun PLTMH di suatu tempat perlu diketahui dahulu rencana PLN untuk
daerah yang bersangkutan, kebutuhan listriknya, rencana penggunaan daya listrik dan
faktor bebannya, studi kelayakan ekonomi serta kesiapan lembaga pengelola. Setelah
semua studi yang diperlukan siap dan layak, dilakukan proses disain yang lebih lebih
rinci, yaitu: pembuatan detail gambar teknik, penentuan spesifikasi teknis secara jelas,
peny usunan jadwal kegiatan, penghitungan biaya setiap komponen serta penyiapan
pengurus yang akan mengelola PLTMH. Jika seluruh disain ini telah siap maka
pembangunan PLTMH dapat dimulai.
Kekuatan
dan
Kelemahan
Kekuatan PLTMH
Potensi energi air yang sangat melimpah
Mampu beroperasi hingga lebih dari 15 tahun
Teknologi ramah lingkungan
Merupakan energi terbarukan
Biaya investasi sangat ekonomis
Kelemahan PLTMH
Kapasitas listrik yang dihasilkan bergantung pada debit aliran dan ketinggian air,
sehingga pada saat musim kemarau debit air akan menurun, secara otomatis kapasitas
pembangkitan juga akan menurun.
Kapasitas pelanggan terbatas, tergantung dari kapasitas PLTMH, apabila
kelebihan maka kualitas listrik akan menurun.
Pengguna tidak boleh terlalu jauh dari PLTMH karena apabila terlalu jauh maka
akan banyak kehilangan daya transfer nya akibat rugi-rugi daya pada penghantar (max 2
km dari PLTMH).
Pembangkit Listrik Tenaga Microhydro (PLTMH) merupakan salah satu pembangkit
alternatif yang sangat ramah dengan lingkungan dan sangat ekonomis, sangat baik
apabila dibangun di daerah-daerah yang belum bisa merasakan cahaya terang dimalam
hari, karena memang yang kita ketahui bahwa saat ini masih banyak daerah-daerah di
Indonesia yang belum bisa menikmati listrik dari Pemerintah dalam hal ini PLN
(Perusahaan Lilin Negara..ups..maksudnya..Perusahaan Listrik Negara). Sampai dengan
saat ini sudah ada beberapa daerah yang membangun PLTMH, contohnya PLTMH
Banjarmangu Kab. Banjarnegara, PLTMH santong Lombok Utara, PLTMH Cirompang
Kab Garut, dan lain-lain.
Yah kita semua berharap tentunya agar PLTMH ini bisa menjadi salah satu solusi bagi
pemerintah Indonesia khususnya dalam menghadapi bayang-bayang krisis energi yang
berkepanjangan dan bencana besar yang menghantui akibat eksplorasi energi fosil yang
secara brutal merusak lingkungan dan alam Indonesia. Dan pemerataan serta keadilan
didalam penikmatan energi listrik itu bisa dirasakan oleh seluruh rakyat Indonesia.
Semoga artikel ini bisa bermanfaat bagi yang membaca dan yang menulis tentunya.
Kritik serta saran yang sifatnya membangun sangat diharapkan agar lebih sempurnanya
tulisan ini.. :D
~Salam Lestari~
Panduan Sederhana Pembangunan Pembangkit Listrik
Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)
JUN 11
Posted by pimpii
Saat ini Indonesia masih sepenuhnya bergantung pada bahan bakar fosil seperti minyak bumi,
batubara dan gas. Bahan bakar fosil di Indonesia digunakan oleh 95 persen penduduk maupun pelaku
industri, dengan konsumsi energi meningkat tujuh persen setiap tahunnya. Padahal bahan bakar fosil
ini ikut ‘berkontribusi’ terhadap total emisi energi CO2, yang hingga 2008 tercatat mencapai 351 juta
ton. Selain itu bahan bakar fosil jelas merupakan energi yang tidak bisa dibarukan. Jika terus
digunakan, tentu persediaan bahan bakar akan habis.
Sementara, sumber-sumber energi terbarukan, yang notabene jauh lebih banyak ketimbang bahan
bakar fosil, belum dimanfaatkan secara optimal. Energi terbarukan seperti hydrogen, air, panas bumi
dan sebagainya masih dianggap sebagai energi alternatif, dimana penggunaannya hanya mencapai
lima persen!
Salah satu energi terbarukan yang sangat potensial adalah penggunaan energi air untuk Pembangkit
Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). PLTMH adalah istilah yang digunakan untuk instalasi
pembangkit listrik yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber
daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dan
instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari istalasi maka semakin besar
energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu
daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah
volume aliran air persatuan waktu (flow capacity) sedangan beda ketinggian daerah aliran sampai ke
instalasi dikenal dengan istilah head.
Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan terjemahan bebas bisa dikatakan “energi
putih”. Dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini menggunakan sumber daya
yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air
terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi
aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan
dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik, Seperti dikatakan di atas, Mikrohidro hanyalah sebuah
istilah. Mikro artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam prakteknya, istilah ini tidak merupakan
sesuatu yang baku namun bisa dibayangkan bahwa Mikrohidro pasti mengunakan air sebagai sumber
energinya.
Yang membedakan antara istilah Mikrohidro dengan Miniihidro adalah output daya yang dihasilkan.
Mikrohidro menghasilkan daya lebih rendah dari 100 W, sedangkan untuk minihidro daya keluarannya
berkisar antara 100 sampai 5000 W. Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu
air (sumber energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas dan ketinggian tertentu
di salurkan menuju rumah instalasi (rumah turbin).
Di rumah turbin, instalasi air tersebut akan menumbuk turbin, dalam hal ini turbin dipastikan akan
menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa berputamya poros
turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan/dihubungkan ke generator dengan
mengunakan kopling.
Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum
dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses
Mikrohidro, merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik. Terdapat sebuah
peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah pedesaan di sejumlah negara, sebagian untuk
mendukung industri-industri, dan sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari.
Gambar 1 menunjukkan betapa ada perbedaan yang berarti antara biaya pembuatan dengan listrik
yang dihasilkan.
Gambar 1. Skala Ekonomi dari Mikro-Hidro (berdasarkan data tahun 1985)
Keterangan
Average
Band
gambar
cost
for
for
conventional
micro
hydro
=
hydro
1
Biaya
rata-rata
=
Kisaran
untuk
hidro
untuk
konvensional.
mikro-hidro
Capital cost = Modal Capacity = Kapasitas (kW)
Berikut contoh PLTMH dengan menggunakan sistem run off river, dimana air tidak ditahan pada
sebuah bendungan. Pada sistem run off river, sebagian air sungai diarahkan ke saluran pembawa,
kemudian
dialirkan
melalui
pipa
pesat
(penstock)
menuju
turbin.
Gambar 2. Komponen-komponen Besar dari sebuah Skema Mikro Hidro
• Diversion Weir dan Intake : (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake) Dam pengalih berfungsi untuk
mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah
bak pengendap (Settling Basin) atau perangkap pasir (Sand Trap).
Intake
• Settling Basin (Bak Pengendap) : Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel
pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponenkomponen berikutnya dari dampak pasir.
Sand Trap
• Headrace (Saluran Pembawa) : Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga
elevasi dari air yang disalurkan.
Headrace
• Headtank (Bak Penenang) atau Forebay : Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur
perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir kotoran
dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.
Head Tank
• Penstock (Pipa Pesat/Penstock) Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke
sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.
Penstock
• Turbine dan Generator Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk memutar sebuah alat
mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak, mesin bubut kayu dan sebagainya), atau
untuk mengoperasikan sebuah generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh
skema hidro, disebut dengan ‘Beban’ (Load)
Turbin
Tentu saja ada banyak variasi pada penyusunan disain ini. Sebagai sebuah contoh, air dapat
dimasukkan secara langsung ke turbin dari sebuah saluran tanpa sebuah penstock. Tipe ini adalah
metode paling sederhana untuk mendapatkan tenaga air, tetapi belakangan ini tidak digunakan untuk
pembangkit listrik karena efisiensinya rendah. Pada beberapa kondisi saluran pembawa (headrace)
dapat dihilangkan dan sebuah penstock dapat langsung ke turbin dari bak pengendap pertama. Variasi
seperti ini akan tergantung pada karakteristik khusus dari lokasi dan skema keperluan-keperluan dari
pengguna.
Namun meskipun PLMTH adalah energi alternatif yang potensial, namun kemampuan pemerintah
yang terhalang oleh biaya terbatas, sering membuat sumber air yang potensial untuk pembangkit
listrik terabaikan. Padahal dalam beberapa kasus PLTMH juga dapat dijadikan alasan untuk
melestarikan lingkungan, minimal di sepanjang Daerah Aliran Sungai (DAS) sumber air ditengah
menggebu-gebunya pembalakan hutan dan pembukaan kawasan perkebunan yang tidak ramah
lingkungan. Sehingga mencari dana dari lembaga donor untuk membangun PLTMH di daerah-daerah
terpencil dapat menjadi alternatif pilihan.
Listrik
Tenaga
Microhydro (PLTMH)
Posted at 1:45 PM | in Pembangkit Tenaga Listrik
Penyediaan energi yang memadai serta ramah lingkungan merupakan salah satu
persyaratan untuk pembangunan sosial ekonomi yang berkelanjutan, akan tetapi dengan
pesatnya perkembangan ekonomi dan pertumbuhan penduduk yang mengakibatkan
meningkatnya kebutuhan energi, Indonesia pada khususnya dihadapkan dengan berbagai
permasalahan energi yang semakin meningkat.
Saat ini di dunia dan Indonesia pada khususnya, masih bergantung pada sumber energi
fosil seperti minyak bumi dan batu bara untuk memenuhi kebutuhan energi-nya, dalam
hal ini bahan bakar kendaraan dan pembangkit listrik tentunya. Apabila penggunaan
bahan bakar yang berbasis energi fosil ini terus meningkat tanpa adanya pengendalian
penggunaannya, bukan hal yang mustahil dunia dan Indonesia pada khususnya akan
dihadapkan pada krisis energi yang berkepanjangan dan kerusakan lingkungan yang akan
menimbulkan bencana besar di Bumi kita ini.
Indonesia sendiri sampai dengan saat ini masih belum mampu memenuhi kebutuhan
listrik masyarakat, kita semua ketahui masih banyak wilayah-wilayah di Indonesia yang
belum bisa merasakan cahaya terang di malam hari, masih banyak desa-desa yang belum
teraliri listrik, dan masih banyak juga wilayah-wilayah yang sudah teraliri listrik namun
listriknya byar-pet terus atau dengan kata lain kekurangan daya listrik, sehingga
diterapkan sistem pemadaman bergilir. Untuk itu, dibutuhkan solusi yang cerdas guna
mengatasi permasalahan-permasalahan tersebut.
Pembangkit Listrik Tenaga Microhydro (PLTMH) merupakan salah satu solusi alternatif
untuk menjawab permasalahan-permasalahan tersebut diatas. Microhydro adalah istilah
yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik tenaga air berskala kecil ini. PLTMH
memanfaatkan kapasitas aliran air dengan ketinggian tertentu untuk menghasilkan energi
listrik, maksudnya disini adalah dua faktor utama untuk membuat PLTMH yaitu
banyaknya air yang mengalir dan ketinggian atau sudut kemiringan aliran air tersebut.
Prinsip Kerja
Secara teknis PLTMH memiliki tiga komponen utama yaitu air (hydro), turbin, dan
generator. Prinsip kerja dari PLTMH sendiri pada dasarnya sama dengan PLTA hanya saja
berbeda kapasitasnya atau besarnya. PLTMH pada prinsipnya memanfaatkan beda
ketinggian atau sudut kemiringan dan jumlah debit air per detik yang ada pada saluran
irigasi, sungai, maupun air terjun. Aliran air akan memutar turbin sehingga akan
menghasilkan energi mekanik. Energi mekanik turbin akan memutar generator dan
generator menghasilkan listrik. Skema prinsip kerja PLTMH dapat dilihat pada gambar
berikut :
Pembangunan PLTMH perlu diawali dengan pembangunan bendungan untuk mengatur
aliran air yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak PLTMH. Bendungan ini
perlu dilengkapi dengan pintu air dan penyaring sampah (filter) untuk mencegah
masuknya kotoran maupun endapan lumpur. Bendungan sebaiknya dibangun pada dasar
sungai yang stabil dan aman terhadap banjir. Di dekat bendungan dibangun bangunan
pengambil (intake), kemudian dilanjutkan dengan pembuatan saluran pembawa yang
berfungsi mengalirkan air dari intake. Saluran ini dilengkapi dengan saluran pelimpah
pada setiap jarak tertentu untuk mengeluarkan air yang berlebih. Saluran ini dapat berupa
saluran terbuka atau tertutup. Di ujung saluran pelimpah dibangun kolam pengendap.
Kolam ini berfungsi untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran sehingga air yang
masuk ke turbin relatif bersih. Saluran ini dibangun dengan cara memperdalam dan
memperlebar saluran pembawa dan menambahnya dengan saluran penguras.
Bak penenang / bak penampungan juga dibangun untuk menenangkan aliran air yang
akan masuk ke turbin dan mengarahkannya masuk ke pipa pesat. Bak ini dibuat dengan
konstruksi beton dan berjarak sedekat mungkin ke rumah turbin untuk menghemat pipa
pesat. Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke turbin. Dalam pipa ini,
energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi energi kinetik yang akan memutar
roda turbin. Biasany a terbuat dari pipa baja yang dirol, lalu dilas. Untuk sambungan
antar pipa digunakan flens. Pipa ini harus didukung oleh pondasi yang mampu menahan
beban statis dan dinamisnya. Pondasi dan dudukan ini diusahakan selurus mungkin,
karena itu perlu dirancang sesuai dengan kondisi tanah.
Turbin, generator dan sistem kontrol masing-masing diletakkan dalam sebuah rumah
yang terpisah. Pondasi turbin-generator juga harus dipisahkan dari pondasi rumahnya.
Tujuannya adalah untuk menghindari masalah akibat getaran. Rumah turbin harus
dirancang sedemikian agar memudahkan perawatan dan pemeriksaan. Setelah keluar dari
pipa pesat, air akan memasuki turbin pada bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided
vane untuk mengatur pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang
masuk ke runner/blade (komponen utama turbin). Runner terbuat dari baja dengan
kekuatan tarik tinggi yang dilas pada dua buah piringan sejajar. Aliran air akan memutar
runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin. Energi yang
timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Seluruh sistem ini
harus balance, turbin harus dilengkapi casing yang berfungsi mengarahkan air ke runner.
Pada bagian bawah casing terdapat pengunci turbin. Bantalan (bearing) terdapat pada
sebelah kiri dan kanan poros dan berfungsi untuk meny angga poros agar dapat berputar
dengan
lancar.
Daya poros dari turbin ini harus ditransmisikan ke generator agar dapat diubah menjadi
energi listrik. Generator yang dapat digunakan pada mikrohidro adalah generator sinkron
dan generator induksi. Sistem transmisi daya ini dapat berupa sistem transmisi langsung
(daya poros langsung dihubungkan dengan poros generator dengan bantuan kopling),
atau sistem transmisi daya tidak langsung, yaitu
menggunakan sabuk atau belt untuk
memindahkan daya antara dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung
adalah lebih kompak, mudah dirawat, dan efisiensinya lebih tinggi. Tetapi sumbu poros
harus benar-benar lurus dan putaran poros generator harus sama dengan kecepatan putar
poros turbin. Masalah ketidaklurusan sumbu dapat diatasi dengan bantuan kopling
fleksibel. Gearbox dapat digunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan putaran. Sistem
transmisi tidak langsung memungkinkan adanya variasi dalam penggunaan generator
secara lebih luas karena kecepatan putar poros generator tidak perlu sama dengan
kecepatan putar poros turbin. Jenis sabuk yang biasa digunakan untuk PLTMH skala
besar adalah jenis flat belt, sedang V-belt digunakan untuk skala di bawah 20 kW.
Komponen pendukung yang diperlukan pada sistem ini adalah pulley,
bantalan dan
kopling. Listrik yang dihasilkan oleh generator dapat langsung ditransmisikan lewat
kabel pada tiang-tiang listrik menuju rumah konsumen.
Perhitungan Teknis
Kapasitas daya yang dibangkitkan PLTMH dapat dihitung dengan persamaan :
P = 9,8 . Q . Hn . η
dimana
P = daya (Watt)
Q = debit aliran (m3/s)
Hn = beda ketinggian (m)
9,8 = konstanta gravitasi
η = efisiensi keseluruhan
Perencanaan PLTMH
Tahap pertama perancangan PLTMH adalah studi awal. Studi ini diawali dengan survey
lapangan untuk memperoleh data primer mengenai debit aliran dan head (beda
ketinggian). Debit aliran dapat diukur dengan metode konduktivitas atau metode Weir.
Berdasarkan data tersebut dapat dihitung perkiraan potensi daya awal. Data lapangan
sebaiknya diambil beberapa kali pada musim yang berbeda untuk memperoleh gambaran
yang
tepat
mengenai
potensi
daya
dari
aliran
air
tersebut.
Selain itu, perlu dicari data pendukung, yaitu: kondisi air (keasaman, kekeruhan, serta
kandungan pasir atau lumpur), keadaan dan kestabilan tanah di lokasi bangunan sipil,
serta ketersediaan bahan, transportasi dan tenaga trampil (operator). Setelah survey
lapangan, tahap perancangan selanjutnya adalah pemilihan lokasi dan penentuan dimensi
utama, pembuatan analisis keunggulan dan kelemahan setiap alternatif pilihan,
pembuatan sketsa elemen utama, penentuan tipe serta kapasitas turbin dan generator
yang akan digunakan, penentuan sistem kontrol sistem (manual/otomatis), perancangan
jaringan transmisi dan distribusi serta perancangan sistem penyambungan ke rumahrumah.
Sebelum membangun PLTMH di suatu tempat perlu diketahui dahulu rencana PLN untuk
daerah yang bersangkutan, kebutuhan listriknya, rencana penggunaan daya listrik dan
faktor bebannya, studi kelayakan ekonomi serta kesiapan lembaga pengelola. Setelah
semua studi yang diperlukan siap dan layak, dilakukan proses disain yang lebih lebih
rinci, yaitu: pembuatan detail gambar teknik, penentuan spesifikasi teknis secara jelas,
peny usunan jadwal kegiatan, penghitungan biaya setiap komponen serta penyiapan
pengurus yang akan mengelola PLTMH. Jika seluruh disain ini telah siap maka
pembangunan PLTMH dapat dimulai.
Kekuatan
dan
Kelemahan
Kekuatan PLTMH
Potensi energi air yang sangat melimpah
Mampu beroperasi hingga lebih dari 15 tahun
Teknologi ramah lingkungan
Merupakan energi terbarukan
Biaya investasi sangat ekonomis
Kelemahan PLTMH
Kapasitas listrik yang dihasilkan bergantung pada debit aliran dan ketinggian air,
sehingga pada saat musim kemarau debit air akan menurun, secara otomatis kapasitas
pembangkitan juga akan menurun.
Kapasitas pelanggan terbatas, tergantung dari kapasitas PLTMH, apabila
kelebihan maka kualitas listrik akan menurun.
Pengguna tidak boleh terlalu jauh dari PLTMH karena apabila terlalu jauh maka
akan banyak kehilangan daya transfer nya akibat rugi-rugi daya pada penghantar (max 2
km dari PLTMH).
Pembangkit Listrik Tenaga Microhydro (PLTMH) merupakan salah satu pembangkit
alternatif yang sangat ramah dengan lingkungan dan sangat ekonomis, sangat baik
apabila dibangun di daerah-daerah yang belum bisa merasakan cahaya terang dimalam
hari, karena memang yang kita ketahui bahwa saat ini masih banyak daerah-daerah di
Indonesia yang belum bisa menikmati listrik dari Pemerintah dalam hal ini PLN
(Perusahaan Lilin Negara..ups..maksudnya..Perusahaan Listrik Negara). Sampai dengan
saat ini sudah ada beberapa daerah yang membangun PLTMH, contohnya PLTMH
Banjarmangu Kab. Banjarnegara, PLTMH santong Lombok Utara, PLTMH Cirompang
Kab Garut, dan lain-lain.
Yah kita semua berharap tentunya agar PLTMH ini bisa menjadi salah satu solusi bagi
pemerintah Indonesia khususnya dalam menghadapi bayang-bayang krisis energi yang
berkepanjangan dan bencana besar yang menghantui akibat eksplorasi energi fosil yang
secara brutal merusak lingkungan dan alam Indonesia. Dan pemerataan serta keadilan
didalam penikmatan energi listrik itu bisa dirasakan oleh seluruh rakyat Indonesia.
Semoga artikel ini bisa bermanfaat bagi yang membaca dan yang menulis tentunya.
Kritik serta saran yang sifatnya membangun sangat diharapkan agar lebih sempurnanya
tulisan ini.. :D
~Salam Lestari~
Panduan Sederhana Pembangunan Pembangkit Listrik
Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)
JUN 11
Posted by pimpii
Saat ini Indonesia masih sepenuhnya bergantung pada bahan bakar fosil seperti minyak bumi,
batubara dan gas. Bahan bakar fosil di Indonesia digunakan oleh 95 persen penduduk maupun pelaku
industri, dengan konsumsi energi meningkat tujuh persen setiap tahunnya. Padahal bahan bakar fosil
ini ikut ‘berkontribusi’ terhadap total emisi energi CO2, yang hingga 2008 tercatat mencapai 351 juta
ton. Selain itu bahan bakar fosil jelas merupakan energi yang tidak bisa dibarukan. Jika terus
digunakan, tentu persediaan bahan bakar akan habis.
Sementara, sumber-sumber energi terbarukan, yang notabene jauh lebih banyak ketimbang bahan
bakar fosil, belum dimanfaatkan secara optimal. Energi terbarukan seperti hydrogen, air, panas bumi
dan sebagainya masih dianggap sebagai energi alternatif, dimana penggunaannya hanya mencapai
lima persen!
Salah satu energi terbarukan yang sangat potensial adalah penggunaan energi air untuk Pembangkit
Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). PLTMH adalah istilah yang digunakan untuk instalasi
pembangkit listrik yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber
daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dan
instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari istalasi maka semakin besar
energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu
daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah
volume aliran air persatuan waktu (flow capacity) sedangan beda ketinggian daerah aliran sampai ke
instalasi dikenal dengan istilah head.
Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan terjemahan bebas bisa dikatakan “energi
putih”. Dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini menggunakan sumber daya
yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air
terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi
aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan
dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik, Seperti dikatakan di atas, Mikrohidro hanyalah sebuah
istilah. Mikro artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam prakteknya, istilah ini tidak merupakan
sesuatu yang baku namun bisa dibayangkan bahwa Mikrohidro pasti mengunakan air sebagai sumber
energinya.
Yang membedakan antara istilah Mikrohidro dengan Miniihidro adalah output daya yang dihasilkan.
Mikrohidro menghasilkan daya lebih rendah dari 100 W, sedangkan untuk minihidro daya keluarannya
berkisar antara 100 sampai 5000 W. Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu
air (sumber energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas dan ketinggian tertentu
di salurkan menuju rumah instalasi (rumah turbin).
Di rumah turbin, instalasi air tersebut akan menumbuk turbin, dalam hal ini turbin dipastikan akan
menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa berputamya poros
turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan/dihubungkan ke generator dengan
mengunakan kopling.
Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum
dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses
Mikrohidro, merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik. Terdapat sebuah
peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah pedesaan di sejumlah negara, sebagian untuk
mendukung industri-industri, dan sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari.
Gambar 1 menunjukkan betapa ada perbedaan yang berarti antara biaya pembuatan dengan listrik
yang dihasilkan.
Gambar 1. Skala Ekonomi dari Mikro-Hidro (berdasarkan data tahun 1985)
Keterangan
Average
Band
gambar
cost
for
for
conventional
micro
hydro
=
hydro
1
Biaya
rata-rata
=
Kisaran
untuk
hidro
untuk
konvensional.
mikro-hidro
Capital cost = Modal Capacity = Kapasitas (kW)
Berikut contoh PLTMH dengan menggunakan sistem run off river, dimana air tidak ditahan pada
sebuah bendungan. Pada sistem run off river, sebagian air sungai diarahkan ke saluran pembawa,
kemudian
dialirkan
melalui
pipa
pesat
(penstock)
menuju
turbin.
Gambar 2. Komponen-komponen Besar dari sebuah Skema Mikro Hidro
• Diversion Weir dan Intake : (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake) Dam pengalih berfungsi untuk
mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah
bak pengendap (Settling Basin) atau perangkap pasir (Sand Trap).
Intake
• Settling Basin (Bak Pengendap) : Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel
pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponenkomponen berikutnya dari dampak pasir.
Sand Trap
• Headrace (Saluran Pembawa) : Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga
elevasi dari air yang disalurkan.
Headrace
• Headtank (Bak Penenang) atau Forebay : Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur
perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir kotoran
dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.
Head Tank
• Penstock (Pipa Pesat/Penstock) Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke
sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.
Penstock
• Turbine dan Generator Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk memutar sebuah alat
mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak, mesin bubut kayu dan sebagainya), atau
untuk mengoperasikan sebuah generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh
skema hidro, disebut dengan ‘Beban’ (Load)
Turbin
Tentu saja ada banyak variasi pada penyusunan disain ini. Sebagai sebuah contoh, air dapat
dimasukkan secara langsung ke turbin dari sebuah saluran tanpa sebuah penstock. Tipe ini adalah
metode paling sederhana untuk mendapatkan tenaga air, tetapi belakangan ini tidak digunakan untuk
pembangkit listrik karena efisiensinya rendah. Pada beberapa kondisi saluran pembawa (headrace)
dapat dihilangkan dan sebuah penstock dapat langsung ke turbin dari bak pengendap pertama. Variasi
seperti ini akan tergantung pada karakteristik khusus dari lokasi dan skema keperluan-keperluan dari
pengguna.
Namun meskipun PLMTH adalah energi alternatif yang potensial, namun kemampuan pemerintah
yang terhalang oleh biaya terbatas, sering membuat sumber air yang potensial untuk pembangkit
listrik terabaikan. Padahal dalam beberapa kasus PLTMH juga dapat dijadikan alasan untuk
melestarikan lingkungan, minimal di sepanjang Daerah Aliran Sungai (DAS) sumber air ditengah
menggebu-gebunya pembalakan hutan dan pembukaan kawasan perkebunan yang tidak ramah
lingkungan. Sehingga mencari dana dari lembaga donor untuk membangun PLTMH di daerah-daerah
terpencil dapat menjadi alternatif pilihan.