ANALISA POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO DI BENDUNG KATULAMPA KOTA BOGOR

Diajukan untuk memenuhi tugas akhir demi memperoleh gelasr S1 di program studi teknik elektro

DISUSUN OLEH: Hafiz Al Haidi

20120120059

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA YOGYAKARTA

i

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

HAFIZ AL HAIDI 20120120059

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA

ii

(Al-Fatihah : 06)

“Si Vis Pacem Para Bellum, If you want peace, prepare for war” (Publius Flavius Vegetius Renauts’s–De re Militiari).

“ History is written by the victors” (Winston Churrcil).

“ Not everyone can become a great artist, but great artist can come from anywhere”

(Anton Ego - Ratatouille).

“ You cannot change the past but you might learn something from it.”

( Time – Alice through the looking glass)

“Berusahalah selalu berkata jujur walaupun hal tersebut sangat-lah pahit” (Anonim)

“Janganlah dirimu meremehkan sesuatu, karena hal tersebut hanya akan

membawamu kepada sesuatu yang kau benci”

(Hafiz Al Haidi)

iii Tugas akhir ini penulis persembahkan untuk :

1. Keluargaku dimana telah menjadi tempatku pulang dan berteduh dari hiruk pikuk-nya kemajuan zaman ini.

2. Saudara-saudaraku, walaupun beberapa dari kalian telah pergi tetapi kenangan indah tetap masih bisa dirasakan.

3. Keluarga besarku yang selalu menyemangati dan selalu memberi masukan-masukan yang berguna.

4. Keluarga masa depanku, walaupun aku tidak tahu akan keberadaan kalian ketika menulis tugas akhir ini tetap kalian menjadi salah satu alasan kuat tugas akhir ini bisa terselesaikan.

5. Kemajuan science dan ilmu pengetahuan di bumi nusantara ini, sering dianggap remeh oleh beberapa orang, Tapi ingatlah masih banyak orang-orang yang masih memikirkan akan kemajuan kalian.

iv Assalammu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rakhmat, hidayat dan bimbingan-nya selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini dengan judul:

“ANALISA POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO DI BENDUNG KATULAMPA KOTA BOGOR”

Tugas akhir ini merupakan bentuk kewajiban sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta untuk mendapatkan gelar sarjana teknik S1. Maka dari itu, berbagai upaya telah dilakukan penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini, akan tetapi karena keterbatasan kemampuan penulis, maka penulis meminta maaf yang sebesar-besar-nya bila masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, baik berupa susunan atau pemiliahan kata, kalimat, maupun sistematika pembahasan-nya.

Penulis berharap tugas akhir ini dapat memberikan kontribusi dan sumbangsih yang baik, bagi penulis sendiri, pembaca pada umum-nya, serta kemajuan science dan ilmu pengetahuan khusus-nya dibidang kelistrikan.

Penulis sendiri mengucapkan banyak-banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penulisan serta penyusunan tugas akhir ini, khususnya kepada :

v

3. Keluarga saya, dimana segala hal bermula dari mulai membesarkan,

membimbing, mendo’akan dan selalu memberikan kasih sayang yang tiada

ternilai harganya.

4. Bapak Rahmat Adiprasetya, S.T., M.Eng dan Ir. Slamet Suripto, M.Eng. selaku Dosen Pembimbing yang telah berkenan meluangkan waktu dan pikiran dalam membantu penyelesaian tugas akhir ini.

5. Selaku dosen penguji

6. Segenap Dosen pengajar, terimakasih atas segala bimbingan serta bantuan yang diberikan selama saya belajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

7. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

8. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

9. Kepala Balai PSDA Wilayah Sungai Ciliwung-Cisadane yang telah bekenan memberikan bantuan berupa data debit air Bendung Katulampa.

10.Bapak Andi, selaku ketua pelaksana posko pengamatan Bendung Katulampa Kota Bogor yang telah memberikan waktu dan bantuan-nya.

11.Bapak Endang selaku ketua RT 03/RW 09 Kelurahan Katulampa serta seluruh warga-nya yang telah meluangkan waktu untuk turut berpartisipasi dalam penelitian tugas akhir ini.

vi menuntut ilmu di Kota Yogyakarta

14.Seluruh rekan-rekan Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberi masukan ide-ide berharga. 15.Semua pihak yang tidak bisa disebutkan disini yang telah membantu dan

mendukung terselesaikan-nya tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih terdapat banyak kesalahan, dimana mengingat kemampuan dan pengalaman dalam pelaksanaan penyusunan tugas akhir ini yang sangat terbatas. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan masukan yang bersifat membangun untuk perbaikan dan pengembangan penelitian selanjut-nya. Tidak ada yang dapat penulis berikan selain ucapan terima kasih atas seluruh bantuan yang telah diberikan.

Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kemajuan science dan ilmu teknologi serta memberi tambahan ilmu juga bagi para pembaca-nya. Semoga Allah SWT selalu meridhoi kita semua.

Wassalammu’alaikum Wr. Wb.

Yogyakarta, 26 November 2016 Yang menyatakan,

vii

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

HALAMAN PERNYATAAN... iii

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ... iv

MOTTO... v

INTISARI ... vi

PERSEMBAHAN ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xvi

DAFTAR TABEL ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 4

1.3 Batasan Masalah ... 4

1.4 Tujuan Penelitian ... 5

1.5 Manfaat Penelitian ... 6

1.6 Metode Penelitian ... 7

1.7 Sistematika Penulisan ... 8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI... 9

1 Tinjauan Pustaka ... 9

viii

2.1.3 Tinggi Muka Air ... 14

2.1.4 Debit Aliran ... 15

2.1.5 Bendung atau Bendungan... 16

2.2 Pusat Pembangkit Listrik Bertenaga Air ... 17

2.2.1 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Bertenaga Air ... 18

2.2.2 Jenis-jenis Pusat Pembangkit Listrik Bertanaga Air... 21

2.3 Tinggi Jatuh Efektif ... 23

2.4 Pipa Pesat... 25

2.5 Turbin Air ... 27

2.5.1 Prinsip Kerja Turbin Air ... 27

2.5.2 Jenis-jenis Turbin Air... 28

2.5.3 Pemilihan Turbin Air ... 33

2.5.4 Nilai Efisiensi Turbin Air ... 35

2.6 Sistem Jaringan Distribusi ... 36

2.6.1 Tegangan Pengenal ... 37

2.6.2 Konfigurasi Jaringan Distribusi Primer ... 38

2.7 HOMER Energy... 41

2.7.1 Tutorial HOMER ... 41

2.7.2 Konfigurasi HOMER ... 46

ix

3.2 Bahan Penelitian ... 49

3.3 Waktu dan Lokasi Penelitian ... 49

3.4 Langkah-langkah Penyusunan Karya Tulis... 50

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 57

4.1 Data Bendung Katulampa ... 57

4.1.1 Data Teknis Bendung Katulampa ... 58

4.1.2 Data Debit Air Bendung Katulampa ... 59

4.2 Tinggi Terjun (head) ... 61

4.3 Pemilihan Turbin Air ... 61

4.4 Penentuan Nilai Efisiensi Sistem Mikrohidro ... 63

4.5 Perhitungan Potensi Daya Mikrohidro ... 65

4.6 Perkiraan Beban Listrik ... 66

4.7 Perancangan Sistem Pada HOMER ... 72

4.7.1 Sumber Debit Air ... 73

4.7.2 Simulasi Beban Listrik ... 74

4.7.3 Perancangan Sistem Mikrohidro ... 76

4.7.4 Koneksi Grid ... 82

4.8 Optimasi Sistem Pada HOMER ... 85

4.8.1 Hasil Konfigurasi Sistem ... 86

4.8.2 Analisa Kelistrikan ... 88

x

5.1 Kesimpulan ... 105

5.2 Saran ... 106 DAFTAR PUSTAKA

xi

Gambar 2.2 Siklus kerja pembangkit listrik bertenaga air ... 19

Gambar 2.3 Turbin Pelton ... 29

Gambar 2.4 Turbin Crossflow ... 30

Gambar 2.5 Turbin Kaplan ... 31

Gambar 2.6 Turbin Francis ... 32

Gambar 2.7 Grafik pemilihan jenis turbin ... 33

Gambar 2.8 Grafik nilai efisiensi turbin... 36

Gambar 2.9 Jaringan distribusi pola radial ... 39

Gambar 2.10 Jaringan distribusi pola loop ... 39

Gambar 2.11 Jaringan distribusi pola grid ... 40

Gambar 2.12 Tampilan utama HOMER ... 42

Gambar 2.13 Pemilihan tipe beban dan komponen pembangkit ... 43

Gambar 2.14 Proses input data beban ... 43

Gambar 2.15 Proses memasukkan data hydro power ... 44

Gambar 2.16 Proses memasukkan data hydro resource... 45

Gambar 2.17 Proses perhitungan optimasi ... 46

Gambar 2.18 Bagian utama arsitektur HOMER ... 46

Gambar 3.1 Lokasi Bendung Katulampa ... 49

Gambar 3.2 Foto Bendung Katulampa ... 49

Gambar 3.3 Flowchart metodologi penelitian ... 50

xii

(atas) dan halaman kedua (bawah) ... 68

Gambar 4.5 Grafik harian pemakaian listrik 110 rumah ... 72

Gambar 4.6 Tampilan masukan nilai debit air pada software HOMER ... 73

Gambar 4.7 Tampilan masukan beban listrik pada software HOMER ... 75

Gambar 4.8 Profil beban listrik per jam setiap bulan dalam satu tahun ... 76

Gambar 4.9 Tampilan masukan sistem hydro ... 78

Gambar 4.10 Skema Layman’s ... 79

Gambar 4.11 Tampilan masukan koneksi grid ... 83

Gambar 4.12 Rancangan sistem PLTMH pada software HOMER ... 86

Gambar 4.13 Hasil perhitungan konfigurasi sistem PLTMH pada software HOMER ... 86

Gambar 4.14 Grafik produksi listrik selama satu tahun ... 88

Gambar 4.15 Grafik pemasukan selama sistem konfigurasi ... 98

xiii

Tabel 2.1 Nilai-nilai efisiensi pada sistem mikrohidro ... 21

Tabel 2.2 Tabel pemilihan jenis turbin ... 34

Tabel 4.1 Data debit air Bendung Katulampa Bogor ... 60

Tabel 4.2 Tabel pemilihan jenis turbin ... 63

Tabel 4.3 Contoh salah satu tabel dari salah satu rumah warga yang dijadikan sampel beban listrik ... 69

Tabel 4.4 Rata-rata besar nilai daya listrik dari 11 sampel disetiap waktu -nya ... 70

Tabel 4.5 Besar nilai rata-rata penggunaan listrik rumah RT 03/RW 09 Kelurahan Katulampa ... 71

Tabel 4.6 Perhitungan besar nilai pada variabel ekonomi ... 80

Tabel 4.7 Hasil konfigurasi terbaik menggunakan software HOMER ... 87

Tabel 4.8 Hasil electrical sistem pembangkit menggunakan software HOMER ... 88

Tabel 4.9 Transaksi energi listrik pada koneksi grid ... 91

Tabel 4.10 Pemasukan biaya pada sistem PLTMH ... 94

Tabel 4.11 Pemasukan sistem PLTMH optimal dan sistem koneksi grid PLN ... 96

Tabel 4.12 Transaksi energi listrik pada koneksi grid pada sistem PLTMH optimal (atas) dan koneksi grid PLN (bawah) ... 100 Tabel 4.13 Perhitungan nilai polutan emisi pada kedua sistem secara manual . 101

xiv

Tabel 4.15 Perbandingan kedua sistem pada nilai surplus yang didapatkan ... 103 Tabel 4.16 Perbandingan kedua sistem pada nilai total keuntungan

yang didapatkan ... 104 Tabel 4.17 Perbandingan kedua sistem pada besar polutant emisi yang

ANALISA POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

MIKROHIDRO DI BENDUNG KATULAMPA KOTA BOGOR

Disilsun Oleh: HAFIZ AL HAIDI

20120120059

Telah diperiksa dan disetujui :

Ir.

Dosen Pembimbing 1

Ra inat Adiprasetya, ST., M.Eng.

NIP. 19611118199209123010 NIP. 197511112005011002

Nama : HAFIZ AL HAIDI

NIM

: 20120120059 Jurusan : Teknik Elektro

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah tugas akhir yang berjudul "ANALISA POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

MIKROHIDRO DI BENDUNG KATULAMPA KOTA BOGOR" ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pemah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan sayajuga tidak terdapat karya atau pendapat yang pemah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 26 November 2016

ｙｍｾｾ＠

Hafiz Al Haidi

MIKROHIDRO DI BENDUNG KATULAMPA KOTA BOGOR

Disusun Oleh:

HAFIZ AL HAIDI 20120120059

Telah Dipertahankan Di Depan Tim Penguji Pada Tanggal 26 November 2016 Susunan Tim Penguji:

Dosen Pembimbing 1

Rahmat Adiprasetya, ST., M.Eng. NIP. 19611118199209123010 NIP. 1975111120OS011002

Penguji

ｾｾ＠

Anna Nur Nazilah Chamim, S.T., M.Eng.

ｾＮＱＹＷＶＰＸＰＶＲＰＰＵＰＱＲＰＰＱ＠

Tugas akhir ini Telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh ge1ar SaIjana Teknik

Mengesahkan

PL TMH, merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan energi yang terdapat pada arus air menjadi energi listrik. PL TMH sendiri bekerja menggunakan turbin air, dimana turbin tersebut akan merubah energi potensial yang terdapat pada arus air menjadi energi mekanik yang selanjut-nya energi mekanik tersebut diteruskan kepada generator untuk dirubah menj adi energi listrik.

Dalam penulisan tugas akhir ini memiliki tujuan utama, yang mana tujuan utama tersebut adalah mengetahui seberapa besar potensi Bendung Katulampa yang berada di daerah Kota Bogor bila dimanfaatkan sebagai sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PL TMH). Bendung Katulampa sendiri adalah salah satu bangunan peninggalan pemerintah Belanda karena pembangunan-nya telah dimulai sejak tahun 1899 dimana fungsi utarna dari bendung ini adalah sebagai penyalur irigasi sawah dan kolam serta pengolaan air di kota-kota sekitar Kota Bogor dan tak lupa Bendung Katulampa memiliki fungsi tambahan yaitu sebagai pengendali atau peringatan dini akan terjadin-nya banjir di daerah hilir seperti

Jakarta.

Untuk mengetahui seberapa besar potensi Bendung Katulampa bila dimanfaatkan sebagai PL TMH, selain menggunakan metode perhitungan manual juga digunakan metode perhitungan dengan alat bantu berupa software HOMER.

Software HOMER sendiri rnerupakan sebuah perangkat lunak yang biasa digunakan untuk pemodelan suatu sistem tenaga listrik dimana sistem tersebut menggunakan berbagai pili han sumber daya alam salah satu-nya adalah aie

449 kW untuk metode perhitungan menggunakan bantuan software RONIER. Lalu diketahui juga sistem PL TMH dapat melayani beban listrik sebanyak 110 rumah pada RT 03 / RW 09 Kelurahan Katulampa yang terletak di sekitar Bendung Katulampa dengan nilai beban tertinggi selama satu tahun sebesar 85.8 kW dan pemakaian energi sebesar 790 kWhihari .

Kemudian dari segi ekonomi, sistem PL TMH ini menggunakan biaya investasi untuk pembangunan awal sistem sebesar US$ 950,642 dengan keuntungan bersih setiap tahun-nya sebesar US$ 185,457 . Dari besar keuntungan bersih tersebut diketahui lama dan kembali-nya modal yaitu sekitar 5.125 tahun dan keutungan yang diperoleh sistem pembangkit selama masa hidup sistem (25 tahun) yaitu sebesar US$ 2,687,602.

KATA KUNCI: PLTMH, Bendung Katuiampa, HOMER energy.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu kebutuhan yang paling penting dalam kehidupan masyarakat pada zaman sekarang dan tidak dapat dipisahkan adalah kebutuhan akan energi listrik. Banyak masyarakat yang sangat bergantung akan keberadaan energi listrik. Hal ini dikarenakan berbagai macam aktifitas yang dilakukan sangat berhubungan erat dengan penggunaan energi listrik. Seperti pengguaan untuk rumah tangga, komersial, instansi-instansi pemerintah, industri baik dari skala kecil maupun besar dan pengguanaan untuk aktifitas-aktifitas lainnya. Karena hal-hal itulah mengapa dibutuhkan suatu pembangkit listrik yang bertugas untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang diperlukan oleh masyarakat.

Energi listrik yang dihasilkan/dibangkitkan oleh pembangkit listrik berasal dari sebuah proses yang panjang dan rumit, dimana sumber energi yang berasal dari alam dirubah menjadi energi mekanik yang nantinya dirubah lagi menjadi energi listrik di dalam prosesnya. Sumber energi alam yang digunakan sendiri digolongkan menjadi dua jenis yaitu sumber energi yang tidak dapat diperbaharui (seperti batu bara, minyak bumi, gas alam, nuklir) dan sumber energi yang dapat dipebaharui (seperti radiasi matahari, angin, biomassa, air, panas bumi dan masih banyak lagi).

Sampai saat ini sumber energi yang masih banyak digunakan oleh pembangkit listrik di Indonesia adalah jenis yang tidak dapat diperbaharui.

Menurut Kepala Pusat Riset dan Pengembangan Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Sutijastoto dalam Republika.co.id, Yogyakarta, cadangan energi fosil berupa minyak dan gas bumi Indonesia yang mensuplai PLN diperkirakan semakin berkurang dan habis pada 2025. Dengan demikian bila hal ini tidak segera di tangani maka bisa terjadi krisis energi listrik di kemudian hari.

Maka dari itu pemerintah membuat sebuah program yaitu Program Pembangunan Jangka Panjang (PJP) dan Pembangunan Jangka Menengah (PJM) pada tahun 2004-2009 yang nantinya memprioritaskan pengembangan dan pemanfaatan potensi energi setempat atau lokal terutama energi terbarukan untuk meningkatkan pasokan dan jaminan ketersediaan listrik.

Pemanfaatan akan sumber energi terbarukan diharapkan bisa memiliki peran aktif atau penting dikemudian hari untuk menggantikan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Karena sumber energi ini memiliki cadangan yang tidak dapat habis atau selalu melakukan pembaharuan dan bersifat ramah lingkungan ketimbang sumber energi yang tidak dapat diperbaharui.

Potensi sumber energi terbarukan yang ada di Indonesia ini sangatlah banyak contoh, sebuah sungai yang mengalir di suatu daerah, seperti pada Kecamatan Bogor Timur Kota Bogor di Provinsi Jawa Barat terdapat sebuah sungai yang bernama Ciliwung. Sungai ini mengalir membelah kota Bogor dan bermuara di Provinsi DKI Jakarta. Ketika memasuki musim penghujan sungai ini menjadi salah satu penyumbang banjir di Provinsi DKI jakarta tersebut dikarenakan curah hujan yang tinggi di daerah hulu.

Pada daerah hulu sungai Ciliwung sendiri telah dibangun sebuah bendung yang bernama Bendung Katulampa yang terletak di Kelurahan Katulampa kecamatan Bogor Timur Kota Bogor di Provinsi Jawa Barat. Bendung tersebut telah beroprasi dari tahun 1911 dan pembangunan sendiri telah dimulai sejak tahun 1899 dimana fungsi utama dari bendung ini adalah sebagai penyalur irigasi sawah dan kolam serta untuk pengelolaan air di kota-kota sekitar Kota Bogor. Akan tetapi semenjak banjir besar yang dialami Kota Jakarta pada tahun 1872 bendung ini juga berfungsi sebagai pengendali atau peringatan dini kemungkinan terjadi banjir di daerah hilir seperti Jakarta. Bendung Katulampa sendiri berada di ketinggian ±367 mdpl dengan panjang bendung sekitar 105,9 m, lebar pintu air ±4 m dan tinggi ±9,5 m, rekor debit air yang pernah dilalui Bendung Katulmpa sendiri sebesar kurang lebih 630.000 liter/detik pada tahun 1996, 2002, 2007, dan 2010 (id.wikipedia.org/wiki/Bendung_Katulampa). Melihat potensi tersebut penulis bertujuan untuk mengadakan pemanfaatan akan debit air yang dimiliki bendung Katulampa yang tidak hanya berguna sebagai irigasi, cadangan air, dan penanda akan banjir tetapi juga ingin mengetahui lebih lanjut tentang potensi dari bendung yang lain yaitu untuk Pembangkit Listrik Tenaga MikroHidro.

Dengan ada-nya Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ini diharapkan bisa membantu ketersedian akan kebutuhan energi listrik dan bisa menjadi salah satu pilihan pembangkit yang menggunakkan sumber energi alam yang dapat diperbaharui mengingat masih banyak pembangkit yang menggunakkan sumber energi alam yang tidak dapat diperbaharui dan juga menjadi pilihan pembangkit yang ramah lingkungan. Serta pembangkit ini

menjadi salah satu pemanfaatan bendung selain menjadi penyalur irigasi, pengelola air, dan pengendali atau peringatan dini akan bahaya banjir di daerah hilir sungai Ciliwung.

1.2 Rumusan Masalah

Mengacu dari latar belakang tersebut, maka diperlukan peneltian akan potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada bendung Katulampa yaitu:

1. Seberapa besar potensi tenaga listrik yang dihasilkan dari debit air yang terdapat pada bendung Katulampa untuk PLTMH?

2. Jenis turbin apakah yang dapat digunakan perancangan PLTMH pada Bendung Katulampa?

3. Seberapa banyak rumah di sekitar Bendung Katulampa yang kebutuhan listrik-nya bisa terpenuhi oleh PLTMH?

4. Berapa jumlah nilai modal yang harus dikeluarkan pada perancanaan pembangkit listrik tersebut?

5. Berapa lama nilai modal tersebut akan kembali?

1.3 Batasan Masalah

Pada penelitian yang dilakukan agar lebih terarah, maka penulis membatasi masalah yang akan dibahas dalam pembahasan sebagai berikut :

1. Perhitungan jumlah daya yang dihasilkan oleh PLTMH dengan menggunakkan tinggi dan debit air dari Bendung Katulampa, baik secara manual mapun menggunakkan software HOMER Energy.

2. Penentuan jenis turbin yang akan digunakan pada PLTMH dengan menggunakkan grafik atau tabel penentuan jenis turbin yang penentuan tersebut dipengaruhi nilai tinggi dan debit air Bendung Katulampa serta hasil dari perhitungan jumlah daya yang dihasilkan PLTMH.

3. Perhitungan jumlah pemakaian energi listrik yang ada di setiap rumah di sekitar Bendung Katulampa menggunakkan metode sampling.

4. Perkiraan biaya investasi terhitung mulai dari instalasi lalu operasi sistem selama masa operasinya (life time costs) baik dengan cara manual atau menggunakkan software HOMER Energy.

5. Perkiraan lama balik modal dari biaya yang dikeluarkan untuk investasi terhadap Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) tersebut.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui jumlah daya yang dihasilkan dari PLTMH.

2. Mengetahui pemilihan turbin yang dapat digunakan pada PLTMH.

3. Mengetahui pola beban listrik di setiap rumah yang ada di sekitar Bendung Katulampa.

4. Mengetahui berapa banyak jumlah rumah masyarakat di sekitar Bendung Katulampa yang dapat dilayani oleh PLTMH.

5. Mengetahui dari segi ekonomi dari mulai besar investasi sampai kembali modal dari PLTMH tersebut.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagi Penulis

Penulisan tugas akhir dalam penelitian ini nantinya diharapkan bisa memberikan wawasan yang lebih bagi penulis akan keberadaan dan pemanfaatan potensi sumber-sumber energi yang dapat diperbaharui serta ramah lingkungan seperti pada aliran sungai yang berada pada bendung Katulampa.

2. Bagi Universitas

Penulisan tugas akhir ini bisa dijadikan menjadi refrensi akademis serta keinsyinyuran untuk pengembangan jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta selanjutnya.

3. Bagi Masyarakat

Bisa menjadi masukan atau potensi lain khususnya pemerintah setempat atau dari pihak invenstor tentang potensi yang ada pada debit aliran bendung sebagai pembangkit listrik alternatif yang tentunya ramah lingkungan selain sebagai fungsi utamanya yaitu irigasi, pengelola air dan pengendali atau peringatan dini akan bahaya banjir dibagian hilir sungai.

1.6 Metode Penelitian 1. Metode Kepustakaan

Metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mengumpulkan data baik berupa tulisan atau bacaan dari sumber-sumber pustaka atau buku-buku yang ada dimana menjadi refrensi yang nanti berhubungan erat dengan hasil analisis dari penelitian tugas akhir tersebut.

2. Metode Bimbingan

Metode ini dilakukan untuk mendapatkan pengarahan dan petunjuk pembuatan Skripsi dari Dosen Pembimbing ataupun dari pihak lain, sehingga pembuatan skripsi dapat berjalan lancar.

3. Metode Survei

Metode secara peninjauan langsung ke lokasi atau tempat yang memiliki objek yang diteliti serta diskusi dengan pihak-pihak terkait guna memenuhi keperluan data yang dibutuhkan untuk penulisan penelitian tugas akhir tersebut.

4. Penyusunan Tugas khir

Setelah didapatkan data-data yang diperlukan, maka data tersebut akan dimasukkan dalam pengujian lalu menghasilkan sebuah analisa yang disusun dalam sebuah laporan tertulis.

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada tugas akhir ini terdiri dari lima bab yang masing-masing bab menguraikan hal-hal sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Membahas mengenai latar belakang, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Membahas mengenai teori-teori yang mendukung dari masing-masing bagian dan juga menjadi panduan atau dasar dari pembuatan skripsi ini.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Berisi metodologi penelitian yang akan dilakukan yang meliputi studi literatur, survey lapangan dan pengambilan data, perancangan model sistem pembangkit, simulasi sistem dan analisis terhadap data yang di peroleh.

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Berisi analisi serta pembahsan terhadap masalah yang diajukan dalam skripsi.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi mengenai kesimpulan dan saran penyusun. DAFTAR PUSTAKA

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

1. TINJAUAN PUSTAKA

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah salah satu pembangkit yang menggunakkan sumber energi terbarukan berupa aliran sungai yang dibendung menjadi sebuah bendung atau bendungan dan waduk. PLTMH sendiri memanfaatkan energi dari debit dan tinggi terjun aliran sungai yang sudah dibendung yang nanti energi tersebut akan diubah menjadi energi mekanik dengan menggunnakan turbin air. Setelah itu energi mekanik pada turbin akan digunnakan untuk menggerakkan generator yang menghasilkan daya listrik.

Sebelum itu telah banyak yang melakukan penelitian mengenai potensi aliran sungai yang dibendung untuk dijadikan sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Seperti pada penelitan yang dilakukan oleh Yogi Suryo

Setyo Putro yang berjudul “Studi perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro (PLTMH) di Sungai Atei Desa Tumbang Atei Kecamatan Sanamang Mantikai Kabupaten Katingan Provinsi Kalimantan Tengah”. Dimana hasil

penelitian tersebut didapatkan hasil berupa debit air sebesar 1,393 m3_{/dt, tinggi}

jatuh efektif sebesar 7,03 meter, jenis turbin yang digunakan yaitu turbin crossflow dan nilai daya listrik yanng dihasilkan sebesar 79,03 kW dengan total energi per-tahunnya sebesar 577.054,99 kWh .

Selain itu juga ada penelitian dari Redi Guntara UMY (2016) yang berjudul “Analisa potensi Waduk Malahayu sebagai Pembangkit Listrik Tenaga

waduk dari tahun 2010 sampai 2014 sebesar 4,23 m3_{/d, tinggi efektif sebesar}

20,75 m, jenis turbin yang digunakan yaitu jenis turbin francis, turbin crossflow, turbin kaplan dan daya listrik yang dihasilkan yaitu sebesar kurang lebih 688 kW dimana memiliki keuntungan pertahunnya sebesar US$ 338,032 dengan nilai

payback period (kembali modal) yaitu 4,12 tahun.

Hasil dari kedua penelitian tersebut terhadap potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) disuatu daerah menjadi dasar penulis melakukan penelitian mengenai potensi PLTMH pada Bendung Katulampa yang terletak di Kelurahan Katulampa Kecamatan Bogor Timur Kota Bogor Provinsi Jawa Barat.

2. DASAR TEORI 2.1 Kajian Hidrologi

Hidrologi adalah ilmu yang berfokus tentang air yang ada di dalam bumi baik mengenai perputaran, penyebaran, pergerakan, eksploitasi, pengembang-an, manajemen, dan segala hal yang berkaitan dengan air. Banyak pendapat para ahli mengenai ilmu hidrologi ini, akan tetapi inti dari semua pendapat yang dikemukakan oleh para ahli tersebut memiliki inti yang sama. Hidrologi juga termasuk dalam salah satu cabang ilmu geografi fisik yang mulai dikembangkan oleh para filsuf yang berasal dari berbagai bangsa antara lain Yunani, Romawi, Cina, dan Mesir. Novangga (dalam Soewarno, 1991.)

2.1.1 Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi adalah salah satu dari 6 siklus biogeokimia yang berlangsung di bumi. Siklus hidrologi adalah suatu siklus atau sirkulasi

air dari bumi ke atmosfer dan kembali lagi ke bumi yang berlangsung secara terus menerus.(ebiologi.com/2016/03/siklus-hidrologi-pengertian-proses)

(Sumber : ebiologi.com/2016/03/siklus-hidrologi-pengertian-proses)

Gambar 2.1 Siklus hidrologi

Siklus hidrologi ini memegang peranan penting bagi kelangsungan hidup organisme di bumi, karena melalui siklus ini ketersedian akan air bisa tejaga dan keseimbangan akan ekosistem di bumi bisa dicapai.

Adapun pada praktiknya, dalam siklus hidrologi ini air melalui beberapa tahapan, tahapan proses terjadinya siklus hidrologi tersebut antara lain (Redi Guntara,2016):

1. Evaporasi / Transpirasi

Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan.

Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik

air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan,

salju, es.

2. Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah

Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

3. Air Permukaan

Air bergerak di atas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat bisa dilihat pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa) dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).

Jumlah air di bumi sendiri secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya, tempat terbesar terjadi di laut.

(ipin102.blogspot.co.id/2014/10/siklus-hidrologi). Hal tersebut juga didukung dengan pendapat Fetter C.W. “Applied Hidrology”.(2001) yaitu seorang ilmuwan hidrologi yang meneliti sumber daya air dibumi yang menyimpulkan bahwa jumlah sumber daya air adalah tetap,namun distribusi dan fasa yang dimiliki berbeda.

2.1.2 Daerah Aliran Sungai (DAS)

Daerah Aliran Sungai (DAS) menurut Manan (1979) adalah kawasan yang dibatasi oleh pemisah topografis yang menampung, menyimpan, dan mengalirkan air hujan yang jatuh di atas-nya ke sungai yang akan bermuara ke danau atau laut. Sedangkan dikutip dari id.Wikipedia.org mengenai DAS, ialah suatu kawasan yang dibatasi oleh titik-titik tinggi di mana air yang berasal dari air hujan yang jatuh, terkumpul dalam kawasan tersebut. Guna dari DAS adalah menerima, menyimpan, dan mengalirkan air hujan yang jatuh di atas-nya melalui sungai. Dari kedua pendapat tersebut dapat disimpulkan bahwa Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu tempat atau kawasan yang berguna sebagai penampung, penyimpan, dan pengalir air yang berasal dari hujan yang akan bermuara ke suatu tempat seperti danau atau laut.

DAS juga dapat dipandang sebagai suatu unit kesatuan wilayah tempat air hujan menjadi aliran permukaan dan mengumpul ke sungai menjadi aliran sungai. Garis batas antara DAS ialah punggung permukaan bumi yang dapat memisahkan dan membagi air hujan menjadi aliran permukaan ke masing-masing Daerah Aliran Sungai

(DAS). Setiap DAS besar merupakan gabungan dari DAS sedang (sub DAS) dan DAS sedang sendiri adalah gabungan dari sub DAS yang berukuran lebih kecil. Novangga (dalam Soewarno 2013:13).

2.1.3 Tinggi Muka Air

Tinggi muka air (stage height, gauge height) sungai adalah elevasi

permukaan air (water level) pada suatu penampang melintang sungai

terhadap suatu titik tetap yang nilai elevasi telah diketahui. Menurut

Yandi,dkk.(1996) “Tinggi permukaan air sungai (river stage) adalah

elevasi muka air pada suatu stasiun di atas datum nol. Kadang-kadang datum diambil sama dengan elevasi air laut rata-rata, tetapi lebih sering diambil sedikit di bawah titik nol aliran sungai.”. Tinggi muka air biasa dinyatakan dalam satuan meter (m) atau centimeter (cm). Fluktuasi permukaan air sungai menunjukkan ada suatu perubahan kecepatan aliran dan debit. Pengukuran tinggi muka air merupakan langkah awal dalam pengumpulan data aliran sungai sebagai data dasar hidrologi.

Cara yang paling sederhana untuk mengukur tinggi muka air sungai

adalah dengan menggunakkan metode alat ukur biasa (Manual gages)

dimana menggunakkan alat ukur mistar-ukur (Staff gage), mistar ini

dipasang sedemikian rupa sehingga sebagian dari mistar tersebut selalu berada di dalam air. Alat ukur ini bisa terdiri dari suatu mistar panjang yang dipasang pada suatu tiang jembatan, tiang pancang, darmaga, atau bangunan lain yang diperpanjang hingga mencapai muka air terendah dari aliran.

Selain menggunakkan metode alat ukur biasa, banyak cara yang bisa dilakukan untuk mengukur tinggi muka air antara lain mengunakkan

alat ukur otomatis (Recording Gages), alat ukur permukaan air puncak,

berbagai alat ukur permukaan lain seperti manometer air atau air raksa. (Yandi,dkk.1996:90-94)

2.1.4 Debit Aliran

Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per-satuan waktu. Sistem satuan SI besaran debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per-detik

(m3_{/det). Dalam laporan-laporan teknis debit biasa ditunjukkan dalam}

bentuk hidrograf aliran. Novangga (dalam Chay Asdak,2007:190). Bagi seorang hidrologis, yang mengalir pada suatu penampang basah

persatuan waktu (m3_{/det) atau sering disebut dengan debit. Novangga}

(dalam Soewarno,1991:7).

Pengukuran suatu debit aliran seperti debit aliran sungai harus diukur dengan teliti dan dalam jangka waktu yang panjang. Untuk melakukan pengukuran tersebut ada beberapa cara antara lain:

 Kecepatan rata-rata dari aliran sungai pada suatu bagian dari

penampang diukur, kemudian dikalikan dengan luas penampang pada bagian itu. Hasil perkalian luas penampang dengan kecepatan tersebut adalah debit sungai.

 Debit aliran seperti sungai diperoleh dari pengamatan tinggi permukaan air, dengan mempergunakan lengkung debit tinggi air di gardu pengukur.

Pada umum-nya cara kedua dipergunakan di gardu-gardu

pengamatan. Cara lain adalah yang disebut metode sekat (weir) yang

hanya dipakai pada, sungai sungai yang kecil. Pengukuran cara pertama dan kedua dilakukan ditempat dimana aliran sungai seragam dan tidak menyebabkan kerusakan pada stasiun pengamat tersebut.

2.1.5 Bendung atau Bendungan

Bendung atau bendungan dalam ilmu hidrologi berfungsi untuk menaikkan tinggi permukaan air dan bertujuan untuk menambah jumlah debit air. Bendung atau bendungan memiliki ciri khas berupa bangunan yang terbuat dari pasangan batu kali, beronjong atau beton yang teletak melintang pada sebuah sungai. Bangunan ini dapat digunnakan pula untuk kepentingan lain selain irigasi seperti untuk keperluan air minum, pembangkit listrik atau untuk pengendalian banjir. Menurut macam-nya bendungan sendiri dibagi menjadi dua, yaitu (Novangga (dalam Vicky Richard M, dkk.2013:533):

 Bendungan Tetap, adalah sebuah bangunan yang sebagian besar

konstruksi terdiri dari pintu air yang dapat digerakkan untuk mengatur ketinggian muka air sungai itu sendiri.

 Bendungan sementara atau sering disebut bendung, adalah bangunan

pada ketinggian tertentu agar air dapat dialirkan ke saluran irigasi dan petak tersier.

2.2 Pusat Pembangkit Listrik Bertenaga Air

Tenaga air atau dalam bahasa Inggris: 'hydropower' adalah energi yang

diperoleh dari air yang mengalir. Air sendiri merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat. Pada air terdapat energi potensial yang didapat ketika air jatuh dan energi kinetik yang didapat ketika air mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunnakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik.

Pemanfaatan energi yang dimiliki air salah satu-nya adalah pemanfaatan dalam menghasilkan energi listrik dimana hal tersebut sangat besar, tercatat sekitar 19% didunia produksi energi listrik yang menggunakkan air. Seperti negara-negara di Afrika dan Amerika bagian selatan, dimana sebanyak 90% kebutuhan listrik dipasok oleh pembangkit bertenaga air lalu di negara Amerika Serikat 9% dari total pembangkit yang ada adalah pembangkit bertenaga air. (Masters, Gilbert M. 2004:194)

Untuk memenuhi pasokan kebutuhan listrik yang biasa-nya berasal dari pembangkit listrik tenaga air maka dibuat pembangkit listrik tenaga air berskala besar. Nilai daya yang dihasilkan oleh pembangkit sendiri bisa lebih dari 30MW, akan tetapi pembangkit berukuran yang lebih kecil pun ada yaitu sebesar 30MW-100 kW yang biasa disebut pembangkit skala menegah dan

yang di bawah 100kW biasa disebut pembangkit skala kecil atau mikrohidro power plan.(Masters, Gilbert M. 2004:194)

2.2.1 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Bertenaga Air

Prinsip kerja dari pembangkit bertenaga air sendri secara sederhana adalah memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah debit air per-detik yang ada untuk memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik yang akan digunnakan untuk menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik. Setelah mengetahui prinsip kerja pembangkit tenaga air secara sederhana, berikut cara kerja pembangkit bertenaga air yang lebih terperinci:

1. Air dari sungai/waduk masuk kedalam saluran penghantar yang

berfungsi mengalirkan air dari intake dan mengatur aliran air yang masuk, dimana dilengkapi dengan saluran pelimpah untuk mengeluarkan air yang berlebih yang ujung-nya terdapat kolam pengendap untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran.

2. Lalu air tersebut diteruskan ke dalam headrace yang berfungsi

untuk memperlambat aliran dari air tersebut lalu diteruskan ke

dalam kolam penenang (forebay) yang berfungsi menenangkan air

sebelum dilanjutkan oleh pipa penstock menuju ke tempat turbin berada.

3. Dari energi yang dihasilkan oleh potensial air tersebut, mampu

menggerakkan turbin dan menghasilkan suatu energi gerak yang dikonversikan juga menjadi energi listrik oleh bantuan generator.

4. Energi listrik dari generator tersebut kemudian diatur lalu ditransfer dengan alat yang dinamakan main transformer supaya sesuai dengan kapasitas dari transmission line untuk didistribusikan ke tempat beban berada atau konsumen.

(Sumber : Presentasi Tamu SMK Mahasiswa PLTA Wonogiri)

Gambar 2.2 Siklus kerja pembangkit listrik bertenaga air

Daya (power) yang dihasilkan oleh pembangkit dapat dihitung

berdasarkan rumus berikut:

P = HxQxg...(2.1) (Dandekar,1991)

Dengan : P = tenaga yang dikeluarkan secara teoritis (kW)

H = tinggi jatuh air efektif (m)

Q = debit air efektif(m3_/s)

Daya yang keluar dari generator dapat juga diperoleh dari perkalian efisiensi turbin generator dengan daya yang keluar secara teoritis. Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut, daya yang dihasilkan adalah hasil kali antara tinggi jatuh, debit air, dan konstanta gravitasi. Oleh karena itu berhasil-nya suatu pembangkitan tenaga air tergantung dari usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis.

Akan tetapi tidak ada sistem yang sempurna sehingga selalu terjadi kehilangan energi sewaktu energi potensial air diubah menjadi energi listrik. Besarnya energi yang hilang ini dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu:

 Efisiensi pipa pesat/penstock

 Efisiensi turbin

 Efisiensi generator

 Efisiensi trafo

 Efisiensi transmisi

 Efisiensi konstruksi sipil

Sehingga persamaan di atas menjadi:

Pnetto = QxHxgxEt (kW)...(2.2)

Dengan Pnetto adalah Daya listrik yang dapat dimanfaatkan, dimana Et = nilai efisiensi sistem. Dari buku karangan Adam Harvey

Waterpower Schemes didapatkan nilai acuan kasar untuk nilai-nilai efisiensi diatas sebagai berikut:

Tabel 2.1 Nilai-nilai efisiensi pada sistem mikrohidro

No Efisiensi Nilai (%)

1 Efisiensi pipa pesat /penstock 95

2 Efisiensi turbin 90

3 Efisiensi generator 80

4 Efisiensi trafo 85

5 Efisiensi transmisi 96

6 Efisiensi konstruksi sipil 90

(Sumber : Menik Windarti (Adam Harvey 1993)

2.2.2 Jenis-jenis Pusat Pembangkit Listrik Bertenaga Air

Pembangkit listrik bertenaga air sendiri digolongkan menjadi beberapa jenis yang tergantung dari beberapa faktor penentu seperti keadaan alam tempat pembangkit teresebut bekerja sampai besaran keluaran daya yang dihasilkan oleh pembangkit tersebut. Berikut jenis-jenis pusat pembangkit bertenaga air:

A. Penggolongan berdasarkan tinggi terjun

1 PLTA jenis terusan air (water way) adalah pusat listrik yang

mempunyai tempat pengambilan air (intake) dari hulu sungai,

dan mengalirkan air ke hilir. Tenaga ini dibangkitkan dengan memanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut.

2 PLTA jenis bendungan (dam) adalah jenis pusat listrik dengan bendungan yang melintang pada sungai guna menaikkan permukaan air dibagian hulu bendungan dan membangkitkan tenaga listrik dengan memanfatkan tinggi terjun yang diperoleh antara sebelah hulu dan hilir sungai.

3 PLTA jenis bendungan dan terusan air merupakan jenis

gabungan dari kedua jenis pembangkit listrik diatas. Jenis ini membangkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tinggi terjun yang didapatkan dari bendungan dan terusan.

B. Penggolongan menurut aliran air

1 PLTA jenis aliran sungai langsung adalah jenis pembangkitan

listrik dengan memanfaatkan aliran sungai langsung secara alamiah.

2 PLTA jenis dengan kolam pengatur, yaitu pembangkit dengan

pengatur aliran air sungai setiap hari dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang pada sungai.

3 PLTA jenis waduk mempunyai sebuah bendungan besar yang

dibangun melintang sungai. Air dikumpulkan dalam musim hujan dan dikeluarkan pada musim kemarau.

4 PLTA jenis pompa adalah jenis pembangkitan tenaga listrik

yang memanfaatkan kelebihan tenaga pada musim hujan. Pusat listrik jenis ini memanfaatkan tenaga listrik pada beban puncak pada malam hari.

C. Penggolongan berdasarkan nilai daya yang dihasilkan

1 PLTA berdasarkan kapasitas pembangkit:

 PLTA mikro yaitu dengan daya <100 kW

 PLTA kapasitas rendah; daya 100-1000 kW

 PLTA kapasitas menengah; daya 1000 kW-10.000 kW

 PLTA kapasitas Tinggi; daya >10.000 kW

2 Menurut M.M Dandekar dan K.N Sharma:

 PLTA Mikro yaitu dengan daya <5 kW

 PLTA kapasitas rendah; daya 5-100 kW

 PLTA kapasitas menengah; daya 101-1000 kW

 PLTA kapaitas tinggi; daya>1000 kW

3 Menurut SCAT (Swiss Centre of Appropriate Technology):

 PLTA mikro yaitu dengan daya <100 kW

 PLTA kapasitas rendah; daya 101- 500kW

 PLTA kapaistas menengah; daya 501-1000kW

 PLTA kapasitas tinggi; daya> 1000kW

2.3 Tinggi Jatuh Efektif

Tinggi jatuh efektif didapatkan dengan mengurangi tinggi jatuh total (yaitu tinggi dari permukaan air pada pengambilan sampai permukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggi jatuh penuh (full head) adalah tingggi air yang bekerja efektif pada turbin yang sedang berjalan.

Untuk jenis saluran air, bila diketahui permukaan air pada bangunan pengambilan dan pada saluran bawah serta debit air, maka tinggi jatuh efektif kemudian dapat ditentukan dengan dasar pertimbangan ekonomis. Misal-nya bila kehilangan tinggi jatuh air dapat dikurangi dengan memperbesar penampang pada saluran air atau memperkecil kemiringannya, maka tinggi jatuh dapat dimanfaatkan dengan efektif.

Dalam hal ini biaya akan bertambah besar, sedang dalam hal sebaliknya, biaya lebih kecil, tetapi kehilangan tenaga menjadi lebih besar. Oleh karena itu, kemiringan saluran air, luas penampang melintangnya dan luas penampang pipa pesat harus dibandingkan dengan biaya konstruksinya. Dengan demikian tinggi jatuh efektif ditentukan berdasarkan atas biaya konstruksi yang paling ekonomis.

Lalu ada beberapa hal yang perlu diperhatikan ketika naik turunnya air sangatlah besar, yaitu sebagai berikut:

 Tinggi jatuh normal

Ini adalah tinggi jatuh efektif yang dipakai sebagai dasar untuk menentukan tenaga yang dihasilkan atau efisiensi maksimal pada tinggi jatuh ini. Tinggi jatuh normal dipilih dengan cara coba-coba, sehingga tenaga yang dihasilkan setahun mencapai maksimum atas dasar lengkung operasi dari bendung atau bendungan.

 Perubahan Tinggi jatuh

Kapasitas efektif, naik turunnya permukaan air bendung atau bendungan ditentukan berdasarkan atas daya puncak yang dihasilkan dan lamanya

hal ini berlangsung, hal ini disesuaikan dengan hubungan antara penyediaan dan kebutuhan tenaga, rencana penyediaan tenaga pada musim kemarau, pemananfaatan air banjir, dan lain-lain. Jika variasi dari tinggi jatuh menjadi terlalu besar, maka karakteristik turbin akan menjadi tidak menguntungkan. Oleh karena itu harus diperhatikan hal-hal tersebut terdahulu dalam menetukan naik-turunnya permukaan air pada bendung atau bendugan.

2.4 Pipa Pesat

Pipa pesat (penstcok) adalah salah satu bagian pada pembangkit listrik

bertenaga air yang berfungsi untuk mengalirkan air dari bendung atau

bendungan atau juga bisa dari bak penenang (forebay tank) menuju tempat

pembangkit untuk digunnakan sebagai energi pemutar turbin. Penggunaan pipa pesat harus memeperhatikan beberapa aspek yaitu sebagai berikut:

 Material, dimana yang sering digunnakan adalah material baja, besi

ataupun paralon (PVC) yang mampu menahan tekanan tinggi dari air.

 Diameter dari pipa pesat, dimana nilai tersebut ditentukan dari debit

aliran air yang akan mengalir kedalam pipa pesat agar tingkat rugi-rugi yang disebakan oleh pipa pesat terhadap energi pada debit air bisa ditekan seminimal mungkin. Untuk mencari nilai dari diameter pipa pesat tersebut bisa menggunakkan persamaan berikut ini:

D = 0,72x√Qn... (2.3) Redi Guntara(Asteriyadi,2007) Dimana:

D = diameter pipa pesat (m)

Qn = debit aliran(m3/s)

Untuk mencari nilai debit aliran yang mengalir kedalam pipa dapat dihitung dengan menggunakkan persamaan berikut ini :

Q= F(A.H)= C A √2g H...(2.4) . Redi Guntara(C.C. Warnick,1984) Dimana:

Q= desain debit yang mengalir ke turbin (m3/s)

A= luas penampang pipa (m2₎

C= koefisien aliran antara head dan luas penampang pipa

g = konstanta gravitasi = 9,8 m/s2

H= head (m)

Dari beberapa persamaan di atas bisa diambil sebuah gambaran berupa hubungan antara debit dan ukuran diameter pipa yang dibutuhkan, dimana menurut (Hunggul,2015:18) adalah sebagai berikut:

 Debit <10 liter/detik = Ø 3”

 Debit 10-15 liter/detik = Ø 4”

 Debit 15-20 liter/detik = Ø 5”

 Debit 20-30 liter/detik = Ø 6”

 Debit 30-60 liter/detik = Ø 8”

 Debit 60-100 liter/detik = Ø 10”

 Debit 100-150 liter/detik = Ø 12”

 Debit 150-250 liter/detik = Ø 14”

Lalu apabila ingin mengalirkan air sejumlah 300 liter/detik, menurut Hunggul, bisa menggunakkan dua buah pipa pesat berdiameterkan 12” secara berpasangan. (Hunggul,2015:18)

2.5 Turbin Air

Turbin air adalah salah satu komponen yang sangat penting pada sistem pembangkit listrik bertenaga air. Turbin air berfungsi mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetis air) pada aliran air menjadi energi mekanis untuk memutar rotor (kincir), oleh karena itu turbin air termasuk kedalam kelompok mesin-mesin fluida.

2.5.1 Prinsip Kerja Turbin Air

Turbin air pada sistem pembangkit bertenagakan air bekerja dengan ketergantungan akan nilai debit aliran air yang ada, dimana semakin besar nilai debit aliran air maka semakin besar pula putaran pada turbin air dan semakin besar pula daya listrik yang nanti-nya akan dihasilkan, begitu pula sebalik-nya.

Debit aliran air yang digunnakan sendiri berasal dari pipa pesat guna memutar rotor (kincir) pada turbin yang selanjutnya dengan

menggunakkan belt, puli (pulley) pada rotor tersebut dihubungkan

dengan puli pada generator yang akan mengubah putaran yang dihasilkan menjadi energi listrik. (Hunggul,2015:19)

Adapun daya hidrolis yang dihasilkan oleh turbin air sangat tergantung oleh nilai debit air dan beda ketinggian lokasi. Dari situ bisa dibuat persamaan sebagai berikut:

P = HxQxgxηt ...(2.5) (Redi Guntara,2016)

Dimana:

H= Tinggi jatuh efektif maksimum (m)

Q= Debit maksimum turbin (m3/s)

g= Percepatan gravitasi = 9,8 m/s2_,

ηt= Nilai efesiensi dari jenis turbin

2.5.2 Jenis-jenis Turbin Air

Turbin air memiliki berbagai jenis yang dikelompokan berdasarkan cara kerja turbin air tersebut merubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetis air) pada air menjadi energi mekanis, dimana sebagai berikut:

1 Tubin Impuls

Turbin Impuls adalah salah satu pengelompokan jenis turbin yang memiliki cara kerja merubah seluruh energi pada air menjadi energi kinetis untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi

mekanis. Pada kelompok turbin ini rotor (runner) akan bekerja

dengan pengaruh aliran air dengan memanfaatkan perbedaan tinggi pada aliran air yang akan dirubah menjadi kecepatan. Pada kelompok tubin impuls ini tidak ada perubahan tekanan sepanjang

rotor (runner) saat air masuk dan keluar dari turbin. Berikut contoh

dari kelompok turbin impuls :

a. Turbin Pelton

Turbin Pelton pertama kali diperkenalkan oleh Lester Allen Pelton. Cara kerja dari turbin ini, yaitu bagian mulut-mulut

tersebut akan memukul ember-ember (buckets) yang terdapat

pada sekeliling roda putar (runner), sehingga runner dapat

berputar.

(Sumber : Caesar Febria “Analisa Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Hydro Cikoneng Bogor”)

Gambar 2.3 Turbin Pelton

Turbin Pelton sendiri biasa dipakai untuk tinggi terjun (head)

yang tinggi, menjadikan turbin tersebut sangat cocok dan efisiensi untuk digunnakan.

b. Turbin Crossflow

Turbin ini ditemukan oleh Michell-Banki. Prinsip kerja dari turbin ini, yaitu aliran air mengalir masuk pada inlet adapter yang ada kemudian akan diatur banyak aliran yang masuk oleh

guide vane (distributor). Aliran air sendiri masuk dari atas sudu

jalan (blades) dan mendorong sudu jalan bergerak sehingga air

turun dan kembali mendorong sudu bagian bawah dan turbin akan berputar.

(Sumber : Caesar Febria “Analisa Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Hydro Cikoneng Bogor”)

Gambar 2.4 Turbin Crossflow

Turbin ini biasa dipakai untuk tinggi terjun (head) yang tinggi,

lebih tinggi dari turbin kaplan dimana batas tinggi terjun sampai pada batas tinggi terjun mengah dari turbin Francis.

2 Turbin Reaksi

Turbin reaksi adalah jenis pengelompokan turbin selain pengelompokan turbin impuls yang memiliki cara kerja dengan merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi energi mekanis. Pada turbin kelompok ini, perubahan energi potensial menjadi energi kinetis berlangsung pada guide dan pada rotor atau roda

putar (runner), hal tersebut menyebabkan penurunan tekanan

(pressure drop) ketika air melewati runner. Berikut contoh dari kelompok turbin reaksi:

a. Turbin Kaplan

Turbin Kaplan (Propeler) ditemukan oleh Viktor Kaplan adalah

reaksi memiliki aliran aksial. Turbin ini tersusun seperti

propeller pada perahu. Propeller tersebut biasa mempunyai tiga hingga enam sudu.

(Sumber : https://de.wikipedia.org/wiki/Kaplan-Turbine?oldformat=true)

Gambar 2.5 Turbin Kaplan

Turbin Kaplan biasa digunnakan untuk tinggi terjun yang rendah. Kontruksi sudu bilah rotor dari turbin Kaplan sendiri dibagi menjadi dua, yaitu kontruksi sudu bilah rotor tetap dan kontruksi sudu bilah rotor yang dapat digerakkan secara otomatsi dengan bantuan sistem hidrolik. Kegunaan dari kontruksi tersebut adalah aga turbin dapat bekerja dengan daya

guna (efficiency) yang tinggi ketika beroprasi.

b. Turbin Francis

Tubin Francis yang ditemukan oleh James B. Francis, termasuk jenis kelompok turbin reaksi selain turbin kaplan. Turbin ini biasa dipasang diantara sumber air dengan tekanan tinggi di

bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluaran. Turbin Francis sendiri mempunyai sudu pengarah air masuk secara tangensial. Sudu pengarah ini dapat beupa sudu pengarah yang tetap maupun yang dapat diatur sama dengan sudu bilah rotor pada turbin Kaplan.

(Sumber : http://www.satuenergi.com/2015/04/jenis-jenis-turbin-air-pltapltmh.html)

Gambar 2.6 Turbin Francis

Turbin Francis sendiri dipakai pada daerah atau lokasi dengan

tinggi terjun menengah (medium head). Rumah siput (scroll

case) pada turbin Francis dibuat dari plat baja, baja cor atau

baja besi cor, disesuaikan dengan tinggi terjun dan kapasitasnya dan bertugas menahan bagian terbesar dari beban tekanan hidrolik yang diterima oleh turbin. Tekanan selebihnya ditahan

oleh sudu kukuh (stay vane) atau cincin kukuh (stay ring).

Sudu-sudu antar (guide vane) diatur disekeliling luar rotor

mengubah-ubah bukaannya sesuai dengan perubahan beban, melalui suatu mekanisme pengatur.

2.5.3 Pemilihan Turbin Air

Memilih suatu tubin air untuk suatu pembangkit tenaga air mengharuskan diadakan suatu peninjauan terhadap beberapa indikator yang berupa nilai di tempat atau lokasi yang ingin dijadikan tempat pembangkit tersebut. Nilai yang dimaksud adalah nilai dari tinggi terjun

(head) serta nilai dari debit aliran air tempat atau lokasi tersebut. Hal ini

sangat-lah penting dikarenakan setiap jenis turbin memiliki karakteristik kecepatan dan kekuatan yang akan berputar pada kombinasi beda tinggi atau tinggi terjun (head) dan debit aliran air yang meningkatkan efisiensi dari kerja turbin itu sendiri.

Dalam pemilihan turbin air dapat dilakukan dengan menggunakkan

grafik antara debit aliran air dan tinggi terjun (head) sebagai berikut.

(Sumber : Redi Guntara(Madhan Wisnu M, 2011)

Selain menggunakkan grafik di atas pemilihan turbin bisa juga menggunakkan tabel berikut ini.

Tabel 2.2 Tabel pemilihan jenis turbin (Sumber : Hunggul,2015:19)

Jenis Turbin High head (>30m) Medium head Low head (<10 m)

Turbin Impuls Pelton

Turgo

Crossflow Multi Jet Pelton Turgo

Crossflow

Turbin Reaksi Francis Propeller

Kaplan

Setelah menentukan pemilihan dari jenis turbin air yang akan digunakan, maka harus juga memperhatikan beberapa hal sebagai berikut:

a. Pemilihan jenis pelton atau francis untuk daerah tinggi terjun yang

besar, bila tinggi muka air banjir besar mencapai saluaran bawah (tailrace), jenis pelton tidak menguntungkan karena tidak dapat memanfaatkan tinggi terjun yang terdapat dibawah elevasi turbin. Turbin francis mempunyai kecepatan jenis yang tinggi dan dapat mencapai kecepatan yang cukup besar. Karenannya harga generator pada umumnya menjadi rendah. Untuk waktu kerja yang lama dengan beban sebagian, turbin pelton dengan mulut pancaran ganda (multi-nozzle) menguntungkan dilihat dari sudut daya-guna. Apabila saluran pipanya panjang dan kemiringannya rendah, turbin peltonlah yang menguntungkan karena biaya pipa pesatnya rendah,

ini disebabkan karena kenaikan tekanannya rendah pada penutupan (shutdown) dengan mendadak. Bila air sungai berkwalitas rendah, maka turbin peltonlah yang menguntungkan karena pemeriksaan dan perawatan rotornya rendah

b. Pemilihan jenis kaplan atau jenis prancis untuk daerah tinggi terjun

yang rendah. Bila tinggi terjun dan beban sering sekali berubah, maka turbin kaplan yang baik. Untuk turbin kaplan, cepat jenisnya tinggi dan harga generatornya menjadi rendah. Namun, tinggi

isapnya (draft head) perlu diturunkan, hingga pipa lepasnya

menjadi lebih besar dan biaya pekerjaan sipil bertambah. Turbin francis menguntungkan dilihat dari segi perawatannya karena konstruksinya sederhana. Harga mesinnya rendah dibandingkan dengan turbin kaplan.

2.5.4 Nilai Efisiensi Turbin Air

Masing-masing jenis turbin memiliki kurva efisiensi yang berbeda tergantung dari jumlah debit aliran yang ada. Sebuah turbin biasa-nya

didesain untuk beroperasi di dekat titik efisiensi terbaiknya (best

operating point) yaitu terletak pada laju aliran air (debit) yang memiliki nilai efisiensi sebesar 80 %.

Jika turbin beroperasi pada debit aliran yang lebih rendah atau lebih tinggi dari titik efisiensi terbaik-nya maka nilai efisiensi turbin tersebut akan turun. Hal tersebut bisa berdampak kepada jumlah nilai daya yang dihasilkan suatu pembangkit tenaga air.

Dalam mencari nilai efisiensi turbin air dapat dilakukan dengan menggunakkan grafik nilai efisiensi turbin berikut.

(Sumber : Marco Sinagra, 2013)

Gambar 2.8 Grafik nilai efisiensi turbin

Dimana:

Q = Debit air yang digunakan (m3_/s)

Qmax = Debit air maksimum di daerah tersebut (m3/s)

Kurva efisiensi turbin tersebut menunjukkan hubungan antara nilai efisiensi yang dimiliki oleh sebuah turbin dengan dengan nilai debit aliran yang digunakan berbanding dengan nilai debit aliran maksimum.

2.6 Sistem Jaringan Distribusi

Sistem jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem pendistribusian energi listrik yang berguna untuk menyalurkan energi listrik dari sebuah gardu induk atau pembangkit kepada konsumen pengguna energi listrik.

Dalam menyalurkan energi listrik perlu juga diketahui beberapa faktor yang harus diperhatikan seperti beban yang ada pada suatu lokasi yang nanti akan disalurkan energi listrik, perkembangan beban dimasa yang akan datang, keandalan serta nilai ekonomi dari jaringan distribusi tersebut.

2.6.1 Tegangan Pengenal

Tegangan pengenal adalah sebuah nilai tegangan yang ada pada suatu sistem jaringan distribusi yang berguna sebagai pengenal atau pemberi tahu termasuk jenis jaringan distribusi apakah suatu jaringan yang ada pada suatu lokasi tersebut.

Jenis jaringan distribusi sendiri dibedakan menjadi dua macam menurut tegangan pengenal, yaitu (elektro-unimal.blogspot.co.id/klasifi kasi jaringan distribusi):

1 Sistem jaringan distribusi primer atau Jaringan Tegangan

Menengah (JTM), yaitu berupa Saluran Kabel Tegangan Menengah (SKTM) atau Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM). Jaringan ini menghubungkan sisi sekunder trafo daya di Gardu Induk menuju ke Gardu Distribusi, besar tegangan yang disalurkan adalah 6 kV, 12 kV atau 20 kV.

2 Sistem jaringan distribusi sekunder atau Jaringan Tegangan Rendah

(JTR), salurannya bisa berupa SKTM atau SUTM yang menghubungkan Gardu Distribusi/sisi sekunder trafo distribusi ke konsumen. Tegangan sistem yang digunakan adalah 220 Volt dan 380 Volt.

2.6.2 Konfigurasi Jaringan Distribusi Primer

Konfigurasi sistem jaringan distribusi primer pada suatu sistem jaringan distribusi memiliki pengaruh yang penting dimana sistem jaringan distribusi primer dapat menentukan mutu dari pelayanan yang akan diperoleh terlebih mengenai kontinyuitas atau keberlanjutan pelayanan pendistribusian. Adapun jenis dari konfigurasi sistem jaringan distribusi primer tersebut antara lain (elektro-unimal.blogspot.co.id/kla sifikasi jaringan distribusi):

1 Jaringan Distribusi Pola Radial

Pola radial adalah jaringan yang disetiap saluran primer hanya mampu menyalurkan daya dalam satu arah aliran daya. Jaringan ini biasa dipakai untuk melayani daerah dengan tingkat kerapatan beban yang rendah. Keuntungan terletak pada kesederhanaan dari segi teknis dan biaya investasi yang rendah. Adapun kerugian dari jaringan distribusi ini yaitu apabila terjadi gangguan dekat dengan sumber, maka semua beban saluran tersebut akan ikut padam sampai gangguan tersebut dapat diatasi.

(Sumber : http://elektro-unimal.blogspot.co.id/2013/06/klasifikasi-jaringan-distribusi_14.html)

Gambar 2.9 Jaringan distribusi pola radial

2 Jaringan Distribusi Pola Loop

Jaringan distribusi pola loop adalah jaringan distribusi yang dimulai dari suatu titik pada rel daya yang berkeliling di daerah beban kemudian kembali ke titik rel daya semula.

(Sumber : http://elektro-unimal.blogspot.co.id/2013/06/klasifikasi-jaringan-distribusi_14.html)

Gambar 2.10 Jaringan distribusi pola loop

Jaringan dengan pola ini biasa dipakai pada sistem distribusi yang melayani beban dengan kebutuhan kontinyuitas pelayanan yang

baik karena memiliki sumber penyaluran yang lain bila salah satu saluran terganggu dan jenis jaringan distribusi ini lebih baik dibandingkan dengan pola radial.

3 Jaringan Distribusi Pola Grid

Pola jaringan ini mempunyai beberapa rel daya dan antara rel-rel

tersebut dihubungkan oleh saluran penghubung yang disebut tie

feeder. Dengan demikian setiap gardu distribusi dapat menerima atau mengirim daya dari atau ke rel lain.

(Sumber : http://elektro-unimal.blogspot.co.id/2013/06/klasifikasi-jaringan-distribusi_14.html)

Gambar 2.11 Jaringan distribusi pola grid

Keuntungan dari jenis jaringan ini sendiri adalah memiliki kontinuitas pelayanan yang lebih baik dari pola radial dan loop, lalu fleksibel mengahadapi perkembangan beban, serta sesuai untuk daerah dengan kerapatan beban yang tinggi. Walaupun begitu jenis jaringan distribusi ini tetap memiliki suatu kelemahan yaitu berupa

kerumitan yang terletak pada sistem proteksi serta nilai investasi yang terbilang cukup tinggi.

2.7 HOMER Energy

HOMER singkatan dari the hybrid optimisation model for electric

renewables adalah sebuah aplikasi perangkat lunak (software) yang di

kembangkan oleh NREL (National Renewable Energy Laboratory) di Amerika

Serikat berhubungan dengan sistem ketenagaan menggunakkan enrgi terbarukan. Aplikasi perangkat lunak ini biasa digunnakan untuk membuat atau men-desain dan memperhitungkan dari sisi teknik maupun finansial untuk

pemilihan sistem ketenagaan baik secara off-grid atau on-grid yang nantinya

digunnakan untuk aplikasi dengan remote, stand-alone dan distributed

generation. HOMER sendiri memberikan suatu pertimbangan akan banyak-nya pilihan teknologi yang digunnakan untuk memperhitungkan ketersediaan dari sumber energi dan faktor-faktor lain-nya. (Areef Kassam,2010)

2.7.1 Tutorial HOMER

Tampilan perangkat lunak HOMER bisa dilihat di Gambar 2.9 dibawah ini. Perancang dapat menyusun sistem pembangkit dari berbagai jenis sumber daya, baik sumber daya konvensional maupun yang terbaharukan. Proses simulasi pada HOMER dilakukan untuk mengetahui karakteristik atau performan dari suatu sistem pembangkit.

(Sumber : Mukhlis Kurnia Aji,2015)

Gambar 2.12 Tampilan utama HOMER

Setelah kita membuka program Homer, maka yang harus dilakukan

adalah memberikan atau menambahkan masukkan berupa device pada

sistem hybrid yang akan dibuat. Disini, yang harus di masukkan adalah

jenis beban yang akan ditopang oleh sistem. Homer memberikan pilihan berbagai jenis beban sesuai dengan kebutuhan pengguna. Begitu juga pada pilihan komponen yang akan dibuat. Komponen pembangkit energi

yang disediakan HOMER yaitu : PV, Wind Turbine, Hydro, Converter,

Electrolyzer, Hydrogen Tank, Reformer, generator, dan system battery. Disini juga memiliki pilihan untuk menyalurkan pembangkit dengan grid PLN atau tidak.

(Sumber : Mukhlis Kurnia Aji,2015)

Gambar 2.13 Pemilihan tipe beban dan komponen pembangkit

(Sumber : Mukhlis Kurnia Aji,2015)

Gambar 2.14 Proses input data beban

Setelah menentukan tipe beban dan komponen pembangkit, maka hal yang selanjutnya dilakukan adalah memasukkan data beban tiap jam. Disini ada pilihan beban yang bisa dibuat, yaitu tipe DC dan AC.

Selanjutnya simulasi dari variasi beban tiap waktu dapat disimulasikan

dengan memasukkan presentase pada random variability.

Data beban yang telah dimasukkann secara otomatis akan langsung dihitung oleh Homer dan menghasilkan data rata-rata pemakaian, data

beban puncak dan load factor beban.

(Sumber : Mukhlis Kurnia Aji,2015)

Gambar 2.15 Proses memasukkan data hydro power

Bila memilih komponen pembangkit berupa pembangkit bertenaga

air atau hydro, maka harus memasukkan data tentang hydro power yang

akan disimulasikan. Data yang harus di masukkan berupa data Capital

cost, Replacement cost, O&M cost, dan Lifetime. Lalu pada sisi turbin yang harus di masukkan adalah data rancangan turbin yang akan

disimulasikan seperti ketinggian (head), data debit air, aliran minimal

dan maksimal, serta efisiensi dari turbin. Disini Homer tidak melakukan analisa mengenai jenis turbin yang digunnakan.

Dalam proses pemasukan data hydro power, Homer melakukan penghitungan pada kehilangan daya aliran yang disebabkan oleh gesekan

pada pipa pesat yang menuju turbin (Pipe Head Loss Calculator). Untuk

data hydro resources yang harus kita miliki adalah data debit air dalam

Liter/s tiap bulannya, selama 1 tahun.

(Sumber : Mukhlis Kurnia Aji,2015)

Gambar 2.16 Proses memasukkan data hydro resource

Proses optimasi dilakukan untuk memilah konfigurasi suatu pembangkit yang layak dan memiliki nilai ekonomis. HOMER mensimulasikan operasi sistem dengan menyediakan perhitungan energi balance. Jika sistem mengandung baterai dan generator diesel/bensin, HOMER juga dapat memutuskan, untuk setiap jam, apakah generator diesel/bensin beroperasi dan apakah baterai diisi atau dikosongkan. Selanjutnya HOMER menentukan konfigurasi terbaik sistem dan kemudian memperkirakan biaya instalasi dan operasi sistem selama masa

operasinya (life time costs) seperti biaya awal, biaya penggantian komponen-komponen, biaya O&M, biaya bahan bakar, dan lain-lain.(Mukhlis Kurnia Aji,2015)

(Sumber : Mukhlis Kurnia Aji,2015)

Gambar 2.17 Proses penghitungan optimasi 2.7.2 Konfigurasi HOMER

(Sumber : Mukhlis Kurnia Aji,2015)

Saat melakukan simulasi, HOMER menentukan semua konfigurasi

sistem yang mungkin, kemudian ditampilkan berurutan menurut Net

Presents Costs - NPC (atau disebut juga life cycle costs). Jika analisa sensitivitas diperlukan, HOMER akan mengulangi proses simulasi untuk setiap variabel sensitivitas yang ditetapkan. Mukhlis Kurnia Aji (Sheriff dan Ross 2003).

2.8 Studi Beban Kelistrikan

Studi beban kelistrikan adalah sebuah studi mengenai jumlah energi listrik yang terpakai oleh sebuah beban listrik dimana pemakaian energi listrik tersebut tergantung oleh lama waktu pemakaian dari beban listrik yang digunnakan.

Pada perencanaan sebuah pembangkit studi ini memiliki fungsi untuk mengetahui seberapa besar jumlah beban listrik yang dihasilkan serta yang akan ditopang oleh pembangkit listrik tersebut.

Pemakaian daya listrik selama satu jam dapat dihitung menggunnakan persamaan berikut:

W = P x t/1000……….(2.8) (Redi Guntara,2015) Dimana:

W = Energi listrik yang terpakai (kWh)

P = Daya listrik yang digunnakan (Watt)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian

Untuk mendapatkan hasil analisa di dalam penelitian ini maka digunakan Software HOMER sebagai alat bantu perhitungan otomatis terhadap sistem yang dibuat dan menggunakkan analisa manual berupa hitungan-hitungan sesuai dengan rumus yang ada.

3.2 Bahan Penelitian

Bahan yang menjadi objek pada penelitian ini antara lain adalah sebagai berikut:

1. Data teknis dari bendung Katulampa yang berupa nilai tinggi terjun air

dari Bendung Katulampa dan data-data teknis lain.

2. Data Debit harian atau bulanan sungai Ciliwung yang melalui bendung

Katulampa yang digunakan sebagai potensi untuk perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH).

3. Data pola beban listrik yang diambil dari masyarakat sekitar bendung guna

untuk menganalisis beban maksimum atau beban minimum pada perancangan sistem Mikrohidro.

3.3 Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian ini diperkirakan dilakukan kurang lebih dari bulan Juni 2016 s/d Oktober 2016 dan bertempat di bendung Katulampa Kelurahan Katulampa, Kecamatan Bogor Timur, Kota Bogor, Provinsi Jawa Barat.

(Sumber : Google Maps)

Gambar 3.1 Lokasi Bendung Katulampa

(Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Bendung_Katulampa) Gambar 3.2 Foto Bendung Katulampa

3.4 Langkah-langkah Penyusunan Karya Tulis

Gambar 3.3. Flowchart metodologi penulisan Mulai

Studi Pendahuluan

Identifikasi dan Perumusan Masalah

Studi Pustaka

Pengumpulan Data

Pengolahan Data

Analisis Data

Penulisan Skripsi

Gambar 3.3. menjelaskan tentang langkah-langkah penulisan yang dilakukan, untuk memberikan gambaran yang lebih jelas maka di bawah ini diberikan penjelasan yang lebih menyeluruh dan cukup detail dari setiap langkah-langkah penulisan karya tulis yaitu sebagai berikut :

1. Studi Pendahuluan

Studi pendahuluan adalah tahap awal dalam metodologi penulisan. Pada tahap ini dilakukan studi lapangan dengan mengamati langsung keadaan Bendung Katulampa yang terletak di Kelurahan Katulampa, Kecamatan Bogor Timur, Kota Bogor, Provinsi Jawa Barat. Pengamatan langsung dilakukan dengan tujuan mengetahui informasi-informasi awal mengenai lingkungan dan situasi pada bendung tersebut.

2. Identifikasi dan Perumusan Masalah

Setelah diadakan studi pendahuluan, permasalahan pada area bendung Katulampa dapat diidentifikasi. Kemudian penyebab dari permasalahan dapat ditelusuri. Dalam menelusuri akar penyebab permasalahan dilakukan melalui pengamatan secara langsung di lapangan, pengambilan data atau sampel, dan wawancara kepada pihak pengelola bendung dan masyarakat di sekitar bendung.

Dalam tugas akhir ini, permasalah yang diangkat menjadi topik adalah aliran sungai Ciliwung yang melewati bendung Katulampa dimana penulis melihat akan adanya potensi sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) guna mensuplai kebutuhan akan energi listrik.

Penyebab dari permasalahan ini sendiri adalah belum adanya peninjauan atau perhitungan serta penelitian tentang potensi sumber daya air yang ada pada bendung Katulampa serta kurang-nya keilmuwan yang berhubungan dengan PLTMH.

3. Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan untuk mencari informasi-informasi tentang teori, metode, dan konsep yang relevan dengan permasalahan. Sehingga dengan informasi-informasi tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam penyelesaian permasalahan. Studi pustaka yang dilakukan dengan mencari

informasi dan referensi dalam bentuk text book, informasi dari internet

maupun sumber-sumber lain.

4. Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan dengan cara sebagai berikut:

 Meminta data teknis Bendung Katulampa kepada pengelola bendung

atau instasi terkait. Data teknis yang diminta sendiri yaitu data yang berhubungan dengan:

 Data debit air per-bulan-nya

 Data tinggi terjun air pada bendung

 Melakukan wawancara kepada kepala desa/RT setempat untuk

meminta jumlah rumah penduduk yang terletak di sekitar Bendung Katulampa yang dari jumlah rumah penduduk tersebut hanya akan

 Melakukan wawancara ke rumah penduduk yang menjadi sampling untuk mengetahui pola pemakain energi listrik.

5. Pengolahan Data

Setelah data terkumpul maka langkah yang akan dilakukan adalah pengolahan data yaitu sebagai berikut:

 Data debit air pada bendung setiap bulan-nya akan dirata-ratakan lalu

data rata-rata setiap bulan tersebut akan dirata-ratakan kembali menjadi data selama satu tahun.

 Data tinggi terjun bendung dan debit air rata-rata, digunakan untuk

menentukan jenis turbin yang baik digunakan pada PLTMH menggunakkan grafik atau tabel penentu jenis turbin.

 Jenis turbin yang bisa digunakan pada PLTMH dan data debit air

rata-rata dibagi data debit air maksimum akan digunakan untuk mencari nilai efisiensi dari jenis turbin tersebut menggunakkan grafik nilai efisiensi turbin.

 Data debit air rata-rata, tinggi terjun bendung, gravitasi, nilai efisiensi

turbin dan nilai efisiensi generator akan digunakan untuk mencari jumlah daya yang dihasilkan oleh PLTMH dengan cara mengalikan kelima data tersebut .

 Data pemakian energi listrik dari sampling akan dirata-ratakan setiap

jam-nya dan akan dikalikan dengan jumlah keseluruhan rumah yang ada di desa/RT tersebut.

 Pada pengolahan data tahap selanjut-nya, pengolahan dilakukan dengan dua cara:

 Pertama dilakukan secara manual, yaitu sebagai berikut:

 Ketika mencari jenis turbin bisa menggunakkan grafik

atau tabel penentuan jenis turbin.

 Ketika mencari nilai efisiensi turbin bisa menggunakkan

grafik nilai efisiensi turbin.

 Ketika mencari besar nilai daya yang dihasilkan

PLTMH bisa menggunakkan rumus daya yang ada.

 Kedua dilakukan secara otomatis atau komputer, yaitu

menggunakkan bantuan dari software HOMER Energy

dengan cara memasukkan data-data yang dibutuhkan dari data yang sudah diolah sebelum-nya, seperti:

 Data debit air yang sudah dirata-ratakan setiap bulan.

 Tinggi terjun air pada bendung.

 Pola pemakaian energi listrik yang ada.

 Hasil perkalian antara nilai efisiensi turbin dan

generator.

kemudian data tersebut dimasukkan kedalam software bantu

dan software akan mengkalkulasikan untuk mengetahui konfigurasi terbaik untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro.

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

JI.

Lingkar Barat, Tamantirto, Kasihan Bantu\, Yogyakarta 55183, Telp. 0274-387656 (Hunting), Fax. 0274-387646, Pswt. 211

Hafiz AI Haidi - 20120120059

ｾ＠

Bapak/lbu yang saya hormati.

Saya selaku mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, dalam hal ini sedang mengadakan penelitian untuk tugas akhir. Dimana Bapak/lbu sekalian diharapkan bisa membantu dalam penelitian tugas akhir ini, dengan cara mengisi kuisioner berikut. Kuisioner ini berhubungan dengan pola beban listrik dan pola pemakaian energi listrik di rumah Bapak/lbu sekalian . Nantinya Hasil dari kuisioner ini tidak akan dipublikasikan, melainkan untuk kepentingan penelitian tugas akhir semata. Atas bantuan ketersediaan waktu dan kerjasama-nya saya ucapkan terima kasih .

Identitas Responden ljJo.(l,d' ｾ＠

b

o.!D

1. 1\10. Responden

ｾＨ､ｩｩｓｩ＠

oleh peneliti)

! LS l\)QYlro

\--\Qr!

9

k II 2. Nama Responden

KUISIONER POLA PEMAKAIAN BEBAN LlSTRIK

PETUNJUK PENGISIAN:

Isi-Iah tabel di bawah ini sesuai dengan besar dan banyaknya perangkat elektronik yang ada di rumah anda serta kira-kira waktu pemakaian perangkata elektronik dari jam berapa hingga jam berapa.

Daya Jumlah

-

--Waktu Pemakaian (Watt)

Lampu 1

L\D

1

｜ｾ＠

-"t,

----

---

---UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

}1. Lingkar Barat, Tamantirto, Kasihan Bantul, Yogyakarta 55183, Telp. 0274-387656 (Hunting), Fax. 0274-387646, Pswt. 211

Lampu 2*

＿ｾｩ＠

\\

ｾＧ＾＠

_h

If!

_--b

Lampu 3*

Rice Cooker

-Televisi

?':2-

\11

th

_\

_I

l&

Kulkas

ｓｾＨＩＨ＿＠

_1-

_I

lG

Kipas Angin

\0

-

21·3'0

_I

\

Q..<2-9

QX\

DJ

Setrika

-Peralatan Elektronik

lain-nya*:

_J-l

IS-,

ty'IQ\QM

So

tu7

?or't'

,\/0-S, C\Y'I 'j'b

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ...L-- _ _ _ _ _ • _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ __ _ _ _ _ _

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

JI.

Lingkar Barat, Tamantirto, Ka s ihan Bantui, Yogyakarta 55183, Telp. 0274-387656 (Hunting), Fax. 0274-387646, Pswt. 211

Hafiz AI Haidi - 20120120059

Bapakjlbu yang saya hormati.

Saya selaku mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, dalam hal ini sedang mengadakan penelitian untuk tugas akhir. Dimana Bapakjlbu sekalian diharapkan bisa membantu dalam penelitian tugas akhir ini, dengan cara mengisi kuisioner berikut. Kuisioner ini berhubungan dengan pola beban listrik dan pola pemakaian energi listrik di rumah Bapakjlbu sekalian. Nantinya Hasil dari kuisioner ini tidak akan dipublikasikan, melainkan untuk kepentingan penelitian tugas akhir semata . Atas bantuan ketersediaan waktu dan kerjasama-nya saya ucapkan terima kasih.

Identitas Responden

1. No. Responden

lO

(diisi oleh peneliti)

() v.

dtA

2. Nama Responden

KUISIONER POLA PEMAKAIAN BEBAN lISTRIK

PETUNJUK PENGISIAN :

Isi-Iah tabel di bawah ini sesuai dengan besar dan banyaknya perangkat ele ktronik yang ada di rumah anda serta kira-kira waktu pemakaian perangkata elektronik dari jam berapa hingga jam berapa.

r--- '

Daya Jumlah Waktu Pema kaian

(Watt) Lampu 1

ｌｾ＠

--b

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

}1. Lingkar Bara t, Tamantirto, Kasihan Bantul, Yogyakarta 55183, Telp. 0274-387656 (Hunting), Fax. 0274-387646, Pswt. 211

Lampu 2*

Lampu 3*

Rice Cooker

:J.

hClIl

ｾ＠

ｭ｜ｾｃ｜ｫｯ＠

_JCU'Y\

-

I

Televisi

-

---

_---

-Kulkas

ｾＧ＼ＱｾＬｾ＠

Kipas Angin

-

-

-

ｾ＠

-_...-.

Setrika

-

-

_-

-• __ _ --l

Peralatan Elektronik lain-nya*:

-

-

-

---- - - --,- - - - _.

__

. - - - -.--- .--- - - - - _{---- - - --}

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

JI.

Lingkar Barat, Tamantirto, Kas ihan Bantu!, Yogyakarta 55183, Telp. 0274- 387656 (Hunting), Fax. 0274-387646, Pswt. 211

Hafiz AI Haidi - 20120120059

Bapak/lbu yang saya hormati .

Saya selaku mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, dalam hal ini sedang mengadakan penelitian untuk tugas akhir. Dimana Bapak/lbu sekalian diharapkan bisa membantu dalam penelitian tugas akhir ini , dengan cara mengisi kuisioner berikut. Kuisioner ini berhubungan dengan pola beban listrik dan pola pemakaian energi listrik di rumah Bapak/lbu sekalian . Nantinya Hasil dari kuisioner ini tidak akan dipublikasikan, melainkan untuk kepentingan penelitian tugas akhir semata . Atas bantuan ketersediaan waktu dan kerjasama-nya saya ucapkan terima kasih.

Identitas Responden

1. No. Responden

ｾＨ､ｩｩｓｩ＠

oleh peneliti) 2. Nama Responden

\'1\ct

ｾ＠

i

ｾ＠

d

0

KUISIONER POLA PEMAKAIAN BEBAN LlSTRIK

PETUNJUK PENGISIAN:

Isi-Iah tabel di bawah ini sesuai dengan besar dan banyaknya perangkat elektronik yang ada di rumah anda serta kira-kira waktu pemakaian perangkata elektronik dari jam berapa hingga jam berapa.

Daya (Watt)

Jumlah Waktu Pemakaian

Lampu 1

\-J'<-QY\

\

-

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

J1.

Lingkar Barat, Tamantirto, Kasihan Bantul, Yogyakarta 55183, Telp . 0274-387656 (Hunting), Fax. 0274-387646, Pswt. 211

Lampu 2*

\t\

1-

ｾＸ＠

-b

Lampu 3*

Rice Cooker

\(0 ()

5

rYlJ}

_\

8

q

Televisi

ｾ＠

ｉｾｃｊＬｾ＠

Gel

'2l

\-\-CYl

\

"'1I

-<

21

Kulkas _ｾ＠

ｾ＠

ｓｮ｡Ｎｦｾ＠

Kipas Angin

Setrika

＿ｾ

\\

,?S

Peralatan Elektronik lain-nya*:

ｾ＠

- - -- - -

---I

..,-=r

{

,

-

-e--l-pt

Ｒｾ＠

ｾ＠

Q

C

___J

- - - _._ - - - --